X선 천문학 위성
X-ray astronomy satellite한 X선 천문학 위성은 X선 천문학으로 알려진 우주 과학의 한 분야로서 천체로부터의 X선 방출에 대해 연구한다. X선 방사선이 지구 대기에 흡수되기 때문에 위성이 필요하기 때문에 X선을 탐지할 수 있는 기구는 풍선, 음향 로켓, 위성에 의해 고도로 가져가야 한다.
탐지기는 지구 대기권 훨씬 위 궤도에 올려지는 위성에 배치된다. 풍선과는 달리, 위성의 계측기는 X선 스펙트럼의 전 범위를 관측할 수 있다. 소리를 내는 로켓과는 달리, 그들은 계측기가 계속 작동하는 한 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어 찬드라 X선 관측소는 21년 이상 운영되어 왔다.
능동 X선 관측 위성
현재 사용되고 있는 위성은 XMM-뉴턴 관측소(낮은 에너지에서 중간 에너지 X선 0.1-15 keV)와 적분 위성(높은 에너지 X선 15-60 keV)이 있다. 둘 다 유럽 우주국에 의해 발사되었다. NASA는 스위프트와 찬드라 관측소를 개설했다. 스위프트의 기구 중 하나는 스위프트 X선 망원경이다.
GOES 14 우주선은 태양 플레어, 코로나 질량 유출, 그리고 지구 우주 환경에 영향을 미치는 다른 현상들의 조기 발견을 위해 태양의 X선을 감시하기 위해 태양 X선 이미저를 탑재하고 있다.[1] 2009년 6월 27일 케이프 커내버럴 공군기지 내 37B 우주발사장에서 GMT 22시 51분에 궤도로 발사되었다.
2009년 1월 30일 러시아연방우주국은 스핑크스 소프트 X선 분광형광도계를 갖춘 TESIS 망원경/스펙터미터 FIAN 등 X선 검출 실험을 여러 차례 수행하는 코로나스-포톤호를 성공적으로 발사하였다.
ISRO는 2015년 다파장 우주전망대 아스트로사트를 출범시켰다. ASTROSAT 미션의 독특한 특징 중 하나는 하나의 위성으로 다양한 천문학적 물체의 동시 다파장 관측을 가능하게 한다는 점이다. ASTROSAT는 전자기 스펙트럼의 광학, 자외선, 저에너지 및 고에너지 X선 영역에서 우주를 관측하는 반면, 다른 대부분의 과학위성은 좁은 범위의 파장대역을 관측할 수 있다.
이탈리아 우주국(ASI) 감마선 관측 위성 아스트로리벨라토레 감마 아드 이마기니 레게로(AGILE)가 슈퍼-AGILE 15-45 keV 하드 X선 검출기에 탑승했다. 2007년 4월 23일 인도 PSLV-C8에 의해 발사되었다.[2]
하드 X선 변조 망원경(HXMT)은 2017년 6월 15일 블랙홀, 중성자 항성, 활성 은하핵 및 기타 현상을 관측하기 위해 X선과 감마선 방출량을 바탕으로 발사된 중국 X선 우주 관측소다.[3]
'로브스터-아이 X선 위성'은 CNSA가 2020년 7월 25일 발사했으며, 초대형 시야 영상 분야의 랍스터-아이 영상 기술을 활용해 X선 에너지 범위의 암흑물질 신호를 찾는 최초의 인오비트 망원경이다.[4]
2006년 5월 24일 케이프 커내버럴 LC37B에서 델타 IV를 이용해 발사된 GOS-13 기상위성에는 부드러운 X선 태양영상 망원경이 탑재되어 있다.[5] 그러나 2006년 12월 이후 지금까지 GOOS 13 SSI 이미지는 없었다.
2005년 8월 8일 스자쿠 X선 분광계(우주 최초 마이크로-칼로미터)가 고장 났지만, 2005년 7월 10일 발사 후 X선 영상 분광계(XIS)와 하드 X선 검출기(HXD)는 여전히 작동하고 있다.
러시아-독일어 SpeckTR-RG는 eROSITA 망원경 배열뿐만 아니라 ART-XC 망원경도 탑재하고 있다. 로스코스모스가 바이코누르에서 2019년 7월 13일 발사해 2019년 10월부터 데이터 수집에 들어갔다.
태양궤도선(SOLO)은 62개의 태양 반지름에 접근해 가시광선, XUV, X-ray에서 높은 공간 분해능으로 태양 대기를 볼 수 있게 된다. 명목상 6 yr 임무는 태양 주위를 도는 타원 궤도에서 출발하며, 근력은 0.28AU로 낮으며, 기울기는 (금성으로부터의 중력 어시스트 사용) 태양 적도에 관해서 최대 30°까지 증가할 것이다. 오비터는 극지방과 지구에서는 볼 수 없는 태양의 측면으로부터 영상과 데이터를 전달할 것이다.[6] 그것은 2020년 2월에 발사되었다.
과거 X선 관측 위성
과거 관측소로는 달 X선 형광 지도를 위한 X선 망원경이 있던 SMART-1, ROSAT, 아인슈타인 관측소(최초 완전 영상 X선 망원경), ASCA 관측소, EXOSAT, 베포삭스 등이 있다. 우후루는 특히 X선 천문학을 목적으로 발사된 최초의 인공위성이었다. 유니버시티 칼리지 런던의 멀러드 우주과학연구소가 제작한 X선 검출기를 탑재한 코페르니쿠스는 광범위한 X선 관측을 했다. ANS는 에너지 범위 2~30 keV에서 X선 광자를 측정할 수 있다. 아리엘 5호는 엑스레이 대역으로 하늘을 관찰하는 데 전념했다. HEAO-1은 0.2 keV - 10 MeV 이상의 X선 하늘을 스캔했다. 하쿠초는 일본 최초의 X선 천문학 위성이었다. ISRO의 IRS-P3는 1996년 우주 X선 선원의 시간 변동성과 스펙트럼 특성을 연구하고 과도 X선 선원의 탐지를 목적으로 한 인도 X선 천문학 실험(IXAE)을 탑재해 발사됐다. IXAE 계측기는 에너지 범위 2-20 keV에서 작동하는 3개의 동일한 PPC(점성모드 비례 계수기), 2° x 2°의 FOV와 1200cm2의 유효 면적, 그리고 에너지 범위 2-10 keV에서 작동하는 X선 스카이 모니터(XSM)로 구성되었다.
저에너지 X선 영상 센서 배열
저에너지 X선 이미징 센서 어레이(ALExIS)는 광학 망원경이 가시광선에 초점을 맞추는 방식으로 다층 코팅이 저에너지 X선이나 극자외선에 초점을 맞추고 반사하는 곡선 거울을 특징으로 했다. ALEXIS의 발사는 1993년 4월 25일 페가수스 부스터에 대한 미국 공군 우주 시험 프로그램에 의해 제공되었다. 각 망원경의 거울에 있는 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si) 층의 간격은 망원경의 광자 에너지 반응 기능의 1차 결정 요인이다. 알렉시스는 12년 동안 수술했다.
OSO-3
제3차 궤도태양광전망대(OSO 3)는 1967년 3월 8일 거의 원형 고도 550km의 궤도로 발사되어 적도기 33°로 기울어져 1968년 6월 28일 비활성화된 뒤 1982년 4월 4일 재진입했다. 그것의 XRT는 하드 X선 실험이 방사형 시야로 탑재되는 연속 회전 바퀴(1.7초 주기)로 구성되었다. XRT 어셈블리는 얇은 NaI(Tl) 섬광 결정과 하우처 모양의 CsI(Tl) 방공막으로 둘러싸인 광자관이었다. 에너지 분해능은 30 keV에서 45%이다. 계측기는 6개 채널로 7.7~210keV까지 작동했다. OSO-3는 우주 X선의 확산 성분인 태양 플레어의 광범위한 관측과 관측 위성에 의한 외계 X선 선원의 첫 관측인 스콜피우스 X-1로부터 단일 플레어 에피소드의 관측을 얻었다. 관측된 외부 X선 소스로는 UV Ceti, YZ Canis Minoris, EV Lacertae 및 AD Leonis가 있으며, 이러한 선원의 플레어에 대해 높은 소프트 X선 검출 한계를 보였다.[7]
ESRO 2B(아이리스)
ESRO 2B(아이리스)는 ESRO 위성 발사 성공 첫 번째였다. 아이리스는 1968년 5월 17일에 발사되었고, (초기) apogee 1086 km, periee 326 km, 기울기 97.2°의 타원 궤도를 가지고 있었으며, 궤도 주기는 98.9분이었다. 위성은 고에너지 우주선을 탐지하고, 태양 X선의 총 유량을 결정하고, 갇힌 방사선인 반 앨런 벨트 양성자와 우주선 양성자를 측정하기 위해 7개의 기구를 운반했다. X선 천문학에 특별한 의미가 있는 두 개의 X선 기기는 1-20 wavelength (0.1-2 nm)[8]의 파장을 감지하도록 설계된 기기와 44-60 ( (4.4-6.0 nm)의 파장을 감지하도록 설계된 기기다.
파장 분산형 X선 분광법(WDS)은 크리스탈에 의해 분해되는 특정 파장의 X선 수를 세는 방법이다. WDS는 단일 파장 또는 파장 밴드의 X선만 계산한다. 데이터를 해석하기 위해서는 예상되는 원소 파장 피크 위치를 알 필요가 있다. ESRO-2B WDS X선 계측기의 경우 예상 태양 스펙트럼 계산을 수행해야 했으며 로켓 측정에 의해 검출된 피크와 비교했다.[9]
기타 X선 탐지 위성
- SOLAR RADiation 위성 프로그램(SOLRAD)은 특히 태양 활동이 고조되는 시기에 태양이 지구에 미치는 영향을 연구하기 위해 1950년대 후반에 고안되었다.[10] 솔라드 1호는 1960년 6월 22일 오전 1시 54분 케이프 커내버럴에서 토르 에이블을 타고 발사된다. [11]솔라드 1호는 세계 최초로 궤도를 선회하는 천문 관측소로서 전파 페이드 아웃이 태양 X선 방출에 의한 것이라고 판단했다.[10]
- 성공적으로 발사된 일련의 8개의 궤도 태양 관측소들 중 첫 번째 것은 UV, X선, 감마선 지역에서 태양 전자기 방사선을 측정하는 주요 임무였다.
- 궤도를 도는 지구물리학적 관측소(OGOs) 중 첫 번째인 OGO 1은 1964년 9월 5일 케이프 케네디로부터 성공적으로 발사되어 31° 경사면에서 281 × 149,385km의 초기 궤도에 진입했다. 두 번째 목표는 에너지 범위 80 keV - 1 MeV에서 태양으로부터의 감마선 폭발을 감지하는 것이었다. 그 실험은 플라스틱 반공막으로 둘러싸인 3개의 CsI 결정으로 구성되었다. 매 18.5초마다 0.08-1MeV 범위에서 동일한 간격으로 16개의 에너지 채널 각각에서 적분 강도 측정을 수행했다. OGO 1은 1971년 11월 1일에 완전히 종료되었다. 비록 위성은 전기 간섭과 세속적인 저하로 인해 목표를 달성하지는 못했지만, 벨라 위성에 의해 우주 감마선 폭발이 발견된 후 데이터를 뒤져 보면 OGO 1 데이터에서 하나 이상의 그러한 사건이 검출되었다.
- 태양 X선 폭발은 OSO 2에 의해 관측되었고 X선의 방향과 강도를 위해 전체 천체를 지도화하려고 노력했다.
- 우주 X선을 탐지한 최초의 미국 위성은 1967년 3월 8일 발사된 제3차 궤도 태양 관측소(OSO-3)이다. 주로 2년 동안 매우 잘 해낸 태양을 관찰하기 위한 것이었지만, 소스 Sco X-1에서 불꽃이 튀는 에피소드를 감지하고 확산된 우주 X선 배경을 측정하기도 했다.
- 네 번째 성공적인 궤도 태양전망대, OSO 4는 1967년 10월 18일에 발사되었다. OSO 4 위성의 목적은 대기권 위에서 태양 물리학 실험을 수행하고 UV, X, 감마선의 전체 천체에 대한 방향과 강도를 측정하는 것이었다. OSO 4 플랫폼은 돛 단면(태양을 향해 연속적으로 2개의 기구를 가리킴)과 돛의 조준 방향에 수직인 축을 회전하는 바퀴 단면으로 구성되었다(7개의 실험 포함). 이 우주선은 1968년 5월 두 번째 녹음기가 고장날 때까지 정상적으로 작동했다. OSO 4는 1969년 11월에 "대기" 모드로 전환되었다. 그것은 실시간으로 특수 이벤트를 기록하는 경우에만 켜질 수 있었다. 그러한 사건은 1970년 3월 7일 일식 중 발생했다. 그 우주선은 1971년 12월 7일에 완전히 작동 불능 상태가 되었다.
- OGO 5는 1968년 3월 4일에 발사되었다. 주로 지구 관측에 전념하는 이 위성은 매우 타원형의 초기 궤도에 있었고, 1인당 272km, 1인당 148,228km의 궤도에 있었다. 궤도경사는 31.1° 위성은 3796분이 걸려 하나의 궤도를 완성했다. 태양 플레어로부터의 에너지 방사 실험은 1968년 3월부터 1971년 6월까지 운영되었다. 주로 태양 관측에 전념하며, 다른 기기에서 볼 수 있는 감마선 폭발과의 시간상 일치에서 최소 11개의 우주 X선 폭발을 감지했다. 검출기는 두께 0.5cm의 NaI(Tl) 결정체로서 면적이 9.5cm이다2. 데이터는 에너지 범위: 9.6-19.2, 19.2-32, 32-48, 48-64, 64-80, 80-104, 104-128, 그리고 > 128 keV로 축적되었다. 이 데이터는 2.3초마다 한 번씩 1.15초 동안 샘플링되었다.
- 코스모스 215는 1968년 4월 19일에 발사되었고 엑스레이 실험을 포함하고 있다. 궤도 특성: 261 × 426 km, 48.5°의 기울기. 궤도주기는 ~ 91분이었다. 그것은 일차적으로 태양 연구를 수행하기 위한 것이었지만 일부 비 솔라 X선 사건을 감지했다. 1968년 6월 30일 대기권에 재진입했다.
- 소비에트 연방의 인터코스모스 시리즈는 1969년에 시작되었다.
- OSO 5는 1969년 1월 22일에 발사되어 1975년 7월까지 지속되었다. 이 위성은 태양 관측 위성 프로그램의 일환으로 궤도에 진입한 5번째 위성이었다. 이 프로그램은 거의 동일한 위성 시리즈를 발사하여 11년 동안의 전체 태양 주기를 커버할 계획이었다. 원형 궤도는 고도가 555km, 경사도는 33°이었다. 위성의 회전 속도는 1.8초였다. 데이터는 에너지 범위 14-200 keV에 걸쳐 확산 배경의 스펙트럼을 생성했다.
- OSO 6는 1969년 8월 9일에 시작되었다.[12] 궤도주기는 ~95분이었다.[13] 그 우주선은 0.5 rps의 회전 속도를 가지고 있었다. 선내에는 5.1cm2 NaI(Tl) 섬광기를 장착한 하드 X선 검출기(27-189 keV)가 탑재됐으며, 17° × 23° FWHM으로 시준됐다. 이 시스템에는 4개의 에너지 채널이 있었다(27-49-75-118-189 keV로 분리됨). 검출기는 태양 방향을 ± 3.5° 이내에 포함하는 평면에서 우주선과 회전했다. 데이터는 320ms마다 5개 간격으로 70ms와 30ms의 대체 통합으로 읽혔다.[13]
- 1969년 5월 23일 발사된 벨라 위성 5A와 5B는 V 0332+53을 포함한 감마선 폭발과 천문 X선 선원의 중대한 발견을 담당한다.
- 벨라 6 핵실험 탐지 위성은 기존 벨라 5 위성과 마찬가지로 미 국방부 첨단연구사업단과 미 공군이 관리하는 미 원자력위원회가 공동으로 운영하는 프로그램의 일부였다. 쌍둥이 우주선인 벨라 6A와 6B는 1970년 4월 8일에 발사되었다. 벨라 6 위성의 데이터는 감마선 폭발과 X선 사건 사이의 상관관계를 찾기 위해 사용되었다. 적어도 GB720514와 GB740723 등 2명의 좋은 후보가 발견되었다. X선 검출기는 1972년 3월 12일 Vela 6A에서, 1972년 1월 27일 Vela 6B에서 고장 났다.
- 코스모스 428은 구소련에 의해 1971년 6월 24일 지구 궤도로 발사되어 1971년 7월 6일 복구되었다. 궤도 특성: apogee/perigee/inclination 각각 208km, 271km, 51.8° 그것은 X선 천문학 실험이 추가된 군사 위성이었다. 2° × 17° 시야를 가진 30 keV 이상의 X선에 민감한 섬광 분광계가 있었다. 게다가, 2-30 keV 범위에서 작동하는 X선 망원경이 있었다. 코스모스 428은 이미 식별된 우후루 포인트 선원과 상관관계가 있는 여러 X선 선원을 검출했다.
- 우후루(SAS 1)의 성공에 이어 나사는 제2의 소천문 위성 SAS 2를 발사했다. 아프리카 케냐 연안의 산마르코 플랫폼에서 거의 적도에 가까운 궤도로 발사되었다.
- TD-1A는 거의 원형 극지 태양-동기 궤도에 놓였으며, 아포지 545km, 페리지 533km, 경사 97.6°의 궤도에 놓였다. 그것은 ESRO의 최초의 3축 안정화 위성이었으며, 한 축은 태양을 ±5° 이내로 가리켰다. 광축은 태양점축과 궤도면에 수직으로 유지되었다. 그것은 6개월마다 전체 천체를 스캔했고, 모든 위성 혁명을 스캔하는 거대한 원을 가지고 있었다. 약 2개월의 작전 끝에 위성의 테이프 레코더 두 개가 모두 고장 났다. 위성으로부터의 실시간 원격측정이 약 60% 동안 기록될 수 있도록 지상국 네트워크를 구축했다. 궤도에 오른 지 6개월이 지난 후, 위성은 태양 전지판까지 햇빛을 차단하며 지구 뒤로 지나가면서 정기적으로 일식이 일어나는 시기에 접어들었다. 인공위성은 일식 기간이 지날 때까지 4개월 동안 동면에 들어갔고, 이후 시스템을 다시 켜고 6개월간의 관측을 했다. TD-1A는 주로 UV 임무였지만 우주 X선과 감마선 검출기를 모두 운반했다. TD-1A는 1980년 1월 9일에 재입국했다.
- 태양과 우주 X선 배경에 대한 집중적인 X선 조사를 계속하기 위해 OSO 7이 1971년 9월 29일에 시작되었다. OSO 7은 1972년 4월 태양 플레어로부터 511 keV에서 전자/양자 전멸로 인한 태양 감마선 방출의 첫 번째 관찰을 했다.
- 인도 우주 연구 기구(ISRO)는 엑스선 천문학 및 태양 물리학 분야의 실험을 수행하기 위해 아리아브하타를 건설했다. 1975년 4월 19일 소련이 카푸스틴 야르에서 발사하였다. 전력 고장으로 인해 궤도에 오른 지 4일 만에 실험이 중단되었다.
- 1975년 5월 7일 제3차 미국 소천문 위성(SAS-3)이 발사되었는데, 3대 과학 목표: 1) 밝은 X선 선원의 위치를 15 아초의 정확도로 결정함, 2) 에너지 범위 0.1-55 keV 이상의 선별된 선원을 연구함, 3) X선 노바에, 플레어, 그 밖의 과도현상을 계속하여 하늘에서 탐색함. 그것은 포인팅 능력이 있는 회전 위성이었다. SAS 3은 자성이 강한 WD 바이너리 시스템인 AM Her에서 처음으로 X선을 발견했으며, Algol과 HZ 43에서 X선을 발견했으며, 부드러운 X선 배경(0.1-0.28 keV)을 조사했다.
- 궤도 태양 관측소(OSO 8)는 1975년 6월 21일에 발사되었다. OSO 8의 주요 목표는 태양을 관측하는 것이었지만, 4개의 기구는 몇 milliCrab보다 밝은 다른 천체 X선 선원의 관측에 전념했다. 게 성운 선원의 0.001의 민감도(= 1 "mCrab"). OSO 8은 1978년 10월 1일에 운영을 중단했다.
- 시그니 3(1977년 6월 17일 발사)는 소비에트 연방의 인터코스모스 프로그램의 일부였다.
- 바스카라는 제2의 인도 우주 연구 기구(ISRO) 위성이었다. 1979년 6월 7일 소련 카푸스틴 야르에서 SS-5 Skaan IRBM + 상단 무대와 함께 발사되었다. 두 번째 목표는 X선 천문학 조사를 수행하는 것이었다. 바스카라 2호는 1981년 11월 20일 카푸스틴 야르에서 발사되었는데, 그 이전과 마찬가지로 크기, 질량, 디자인이 X선 천문학 조사를 했을지도 모른다.
- 1983년 3월 23일 12:45:06 UTC에서 우주비행사는 185,000km의 어포지로 지구 궤도로 발사되어 지구 탯라와 방사선 벨트 밖에서 탑재된 X선 분광기로 관측할 수 있다. 헤라클레스 X-1의 관측은 1983년부터 1987년까지 장기화된 로우 상태("오프" 상태)와 "하이 온" 상태에서 이루어진다.[14]
- 지구우주과학(GGS) 극지위성(Global Geospace Science, GGS) 극지위성은 1996년 2월 24일 미국 캘리포니아주 롬포크의 반덴버그 공군기지 2W 발사대에서 맥도넬 더글러스 델타 II 7925-10 로켓에 실려 지구 극지권을 관측하기 위해 발사된 NASA의 과학 우주선이다. 극지방은 86° 기울기의 타원 궤도에 있으며 궤도 주기는 약 18시간이다. 오로라의 다파장 영상(X선 포함)을 수집하고 극자권 및 지자기 꼬리로의 플라즈마 진입, 전리권을 오가는 플라즈마의 흐름, 전리권과 상층 대기의 입자 에너지의 침적 등을 측정한다. 폴라 미션 운영은 2008년 4월 28일 14:54:41 EDT로 종료되었다.[15]
- 이후 코로나스-I 국제 프로젝트의 일환으로 인터코스모스 시리즈의 위성인 인터코스모스 26(1994년 3월 2일 발사)이 태양의 X선 연구를 수행했을 수도 있다.
- 히토미는 과거 아스트로-H로 알려진 일본의 위성으로 스자쿠 임무에서 실패한 마이크로 칼로리계를 하드X레이, 소프트감마 기기와 함께 재조명하려 했다. 2016년 2월 17일에 성공적으로 출범하였다. 그러나 우주선 관제사들은 3월 26일 히토미와의 교신이 끊겼고, 4월 28일 우주선 패배를 선언했다.
제안된 (미래) X선 관측 위성
아테나
고에너지 천체물리학을 위한 첨단 망원경은 2013년 우주비전 프로그램의 두 번째 큰 임무로 선정되었다.[16] 기존 X선 망원경보다 100배 이상 민감할 것이다.[17]
아스트로-H2
2016년 7월에는 JAXA와 NASA가 2016년 분실된 히토미 망원경을 대체할 위성 발사에 대한 논의가 있었다.[18][19] XRISM이라고도 알려진 아스트로-H2는 2022년 출시를 앞두고 있다.[20]
국제 X선 관측소
국제 X선 관측소(IXO)는 취소된 관측소였다. NASA의 Constellation-X와 ESA/JAXA의 XEUS 임무 개념이 융합된 결과, 3m의2 수집 면적과 5" 각 해상도를 가진 단일의 대형 X선 거울과, 광폭장 영상 검출기, 하드 X선 영상 검출기, 고폭 해상도 영상 분광기(high-spectral-dolution imagement spector)를 포함한 일련의 계측기를 특징으로 할 계획이었다.열량계(calorimeter), 그래팅 분광계, 타이밍 분해능 분광계 및 극지방계.
별자리-X
Constellation-X는 IXO로 대체된 초기 제안이었다. 블랙홀에 떨어지는 물질 탐사에 고해상도 X선 분광법을 제공하는 것은 물론 은하단 형성을 관찰해 암흑물질과 암흑에너지의 성질을 탐사한 것이었다.
참고 항목
참조
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- ^ Wade M. "Chronology - Quarter 2 2007". Archived from the original on January 18, 2010.
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