BeppoSAX

BeppoSAX fue un satélite italo-holandés para astronomía de rayos X que desempeñó un papel crucial en la resolución del origen de los estallidos de rayos gamma (GRB), los eventos más energéticos conocidos en el universo. Fue la primera misión de rayos X capaz de observar simultáneamente objetivos en más de 3 órdenes de magnitud de energía, de 0,1 a 300 kiloelectronvoltios (keV) con un área relativamente grande, buena (para la época) resolución energética y capacidades de imagen (con una resolución espacial de 1 minuto de arco entre 0,1 y 10 keV). BeppoSAX fue un programa importante de la Agencia Espacial Italiana (ASI) con la participación de la Agencia Neerlandesa para Programas Aeroespaciales (NIVR). El contratista principal para el segmento espacial fue Alenia, mientras que Nuova Telespazio lideró el desarrollo del segmento terrestre . La mayoría de los instrumentos científicos fueron desarrollados por el Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR), mientras que las cámaras de campo amplio fueron desarrolladas por el Instituto Neerlandés de Investigación Espacial (SRON) y el LECS fue desarrollado por la división de astrofísica de la instalación ESTEC de la Agencia Espacial Europea . ^{[ 2 ]}

BeppoSAX recibió su nombre en honor al físico italiano Giuseppe "Beppo" Occhialini . SAX significa "Satellite per Astronomia a raggi X" o "Satellite para astronomía de rayos X". ^{[ 2 ]}

Las observaciones de rayos X no se pueden realizar desde telescopios terrestres, ya que la atmósfera terrestre bloquea la mayor parte de la radiación incidente. Uno de los principales logros de BeppoSAX fue la identificación de numerosos estallidos de rayos gamma con objetos extragalácticos. ^{[ 3 ]}

Lanzada por un Atlas-Centaur el 30 de abril de 1996 a una órbita terrestre baja de baja inclinación (<4 grados), la vida útil prevista de dos años se extendió hasta el 30 de abril de 2002, debido al gran interés científico en la misión y al buen estado técnico que mantenía. Después de esta fecha, la órbita comenzó a deteriorarse rápidamente y varios subsistemas empezaron a fallar, lo que hizo que ya no valiera la pena realizar observaciones científicas. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

El 29 de abril de 2003, el satélite terminó su vida al caer en el Océano Pacífico. ^{[ 6 ]}

BeppoSAX era un satélite estabilizado en tres ejes, con una precisión de apuntamiento de 1'. La principal limitación de actitud se derivaba de la necesidad de mantener la normal a los paneles solares dentro de los 30° del Sol, con excursiones ocasionales a 45° para algunas observaciones del WFC. Debido a la órbita baja, el satélite solo era visible desde la estación terrestre de Malindi durante una fracción limitada del tiempo. Los datos se almacenaban a bordo en una unidad de cinta con una capacidad de 450  Mbit/s y se transmitían a tierra en cada órbita durante el paso por la estación. La tasa de datos promedio disponible para los instrumentos era de aproximadamente 60  kbit/s, pero se podían mantener tasas máximas de hasta 100  kbit/s durante parte de cada órbita. Con los paneles solares cerrados, la nave espacial tenía 3,6 m de altura y 2,7 ​​m de diámetro. La masa total asciende a 1400  kg, con una carga útil de 480  kg. ^{[ 2 ]}

La estructura del satélite constaba de tres subconjuntos funcionales básicos:

• El módulo de servicio, situado en la parte inferior de la nave espacial, albergaba todos los subsistemas y las cajas electrónicas de los instrumentos científicos.
• el Módulo de Carga Útil, que albergaba los instrumentos científicos y los rastreadores de estrellas .
• la Estructura de Sombra Térmica, que encerraba el Módulo de Carga Útil. ^{[ 7 ]}

Los subsistemas principales del satélite son:

• El Sistema de Control Orbital de Actitud (AOCS), que determinaba la actitud y realizaba maniobras, operaba el Subsistema de Control de Reacción encargado de la recuperación orbital. Incluía magnetómetros redundantes , sensores de adquisición solar, tres rastreadores de estrellas, seis giroscopios (tres de ellos de redundancia), tres actuadores magnéticos y cuatro ruedas de reacción , todos controlados por una computadora dedicada. El AOCS garantizaba una precisión de apuntamiento de 1' durante las observaciones de fuentes y maniobras con una velocidad de giro de 10° por minuto.
• El controlador de datos a bordo (OBDH) era el núcleo para la gestión de datos y el control del sistema en el satélite, y también gestionaba las interfaces de comunicación entre el satélite y la estación terrestre. Su ordenador supervisaba todas las actividades de los procesadores de los subsistemas, como las de cada instrumento, y los buses de comunicación. ^{[ 2 ]}

BeppoSAX contenía cinco instrumentos científicos:

• Espectrómetro concentrador de baja energía (LECS)
• Espectrómetro concentrador de energía media (MECS)
• Contador proporcional de centelleo de gas a alta presión (HPGSPC)
• Sistema detector Phoswich (PDS)
• Cámara de campo amplio (WFC)

Los primeros cuatro instrumentos (a menudo llamados Instrumentos de Campo Estrecho o NFI) apuntan en la misma dirección y permiten observar un objeto en una amplia banda de energía de 0,1 a 300 keV (16 a 48.000 attojulios (aJ)).

El WFC contenía dos cámaras de apertura codificada que operaban en el rango de 2 a 30 keV (320 a 4800 aJ) y cada una cubría una región de 40 x 40 grados (20 x 20 grados de ancho completo a media altura) en el cielo. El WFC se complementaba con el blindaje del PDS, que tenía una visión (casi) completa del cielo en la banda de 100 a 600 keV (16 000 a 96 000 aJ), ideal para detectar estallidos de rayos gamma (GRB). ^{[ 8 ]}

El blindaje del PDS tiene una resolución angular deficiente. En teoría, tras detectar un GRB en el PDS, su posición se refinaba primero con el WFC. Sin embargo, debido a los numerosos picos en el PDS, en la práctica se detectaba un GRB utilizando el WFC, a menudo corroborado por una señal BATSE . La posición, con una precisión de hasta un minuto de arco (dependiendo de la relación señal/ruido del estallido), se determinaba mediante la imagen deconvolucionada del WFC. Las coordenadas se enviaban rápidamente como circular de la Unión Astronómica Internacional (IAU) y la Red de Coordenadas de Estallidos de Rayos Gamma. Posteriormente, las observaciones de seguimiento inmediatas con el NFI y observatorios ópticos de todo el mundo permitieron un posicionamiento preciso del GRB y observaciones detalladas del resplandor posterior en rayos X, óptico y radio.

El MECS contenía tres contadores proporcionales de centelleo de gas idénticos que operaban en el rango de 1,3 a 10 keV (208 a 1602 aJ). ^{[ 9 ]} El 6 de mayo de 1997, una de las tres unidades idénticas del MECS se perdió cuando se produjo una falla en la fuente de alimentación de alto voltaje. ^{[ 5 ]}

El LECS era similar a las unidades MECS, excepto que tenía una ventana más delgada que permitía el paso de fotones con energías más bajas, de hasta 0,1 keV (16 aJ), y operaba en un modo "sin deriva", necesario para detectar los rayos X de menor energía, ya que estos se perderían en el régimen de campo bajo cerca de la ventana de entrada de un GSPC convencional. Los datos del LECS por encima de 4 keV (641 aJ) no son utilizables debido a problemas de calibración, probablemente causados ​​por el diseño sin deriva. El LECS y el MECS tenían capacidad de imagen, mientras que los instrumentos de campo estrecho de alta energía no la tenían. ^{[ 10 ]}

El HPGSPC también era un contador proporcional de centelleo de gas, que operaba a alta presión (5 atmósferas). Alta presión equivale a alta densidad, y el material denso de frenado de fotones permitió la detección de fotones de hasta 120 keV (19 000 aJ). ^{[ 11 ]}

El PDS era un detector centelleador de cristal ( yoduro de sodio / yoduro de cesio ) capaz de absorber fotones de hasta 300 keV (48 000 aJ). La resolución espectral del PDS era bastante modesta en comparación con los detectores de gas, pero la baja tasa de conteo de fondo resultante de la órbita de baja inclinación de BeppoSAX y sus buenas capacidades de rechazo de fondo hicieron que el PDS siguiera siendo uno de los instrumentos de alta energía más sensibles jamás utilizados. ^{[ 12 ]}

• Descripción general de la misión BeppoSAX, Serie suplementaria de astronomía y astrofísica , vol. 122, 11 de abril de 1997, 299-307
• De Kort, N., Ruimteonderzoek, de horizonte voorbij , Veen/SRON, 2003
• Espectrómetro concentrador de baja energía (LECS) 0,1-10 keV, Serie suplementaria A&A , Vol. 122, abril II 1997, 309-326
• Espectrómetro concentrador de energía media (MECS) 0,1-10 keV, Serie suplementaria A&A , vol. 122, abril de 1997, 327-340
• Contador proporcional de centelleo de gas a alta presión (HPGSPC), serie suplementaria A&A , vol. 122, 11 de abril de 1997, 341-356
• Sistema de detección Phoswich (PDS) 15-300 keV, Serie suplementaria A&A , Vol. 122, abril II 1997, 357-369
• Cámara de campo amplio 2-28 keV, Serie de suplementos A&A , Vol. 125, noviembre de 1997, 557-572
• Piro, L. ea, Manual del observador de SAX , 1995

• Centro de datos científicos BeppoSAX
• Instalación de observadores invitados HEASARC BeppoSAX Archivada el 16/04/2021 en Wayback Machine