कॉम्पटन गामा रे वेधशाला

कॉम्प्टन गामा किरण बेधशाला (सीजीआरओ) 1991 से 2000 तक पृथ्वी की कक्षा में 20 किलो इलेक्ट्रान वॉल्ट से 30 गीगा इलेक्ट्रान वॉल्ट तक फोटॉन ऊर्जा के साथ फोटॉन का पता लगाने वाली एक अंतरिक्ष वेधशाला थी। वेधशाला में एक्स-किरण और गामा किरणों को आच्छादित करने वाले एक अंतरिक्ष यान में चार मुख्य दूरबीनों को दिखाया गया है जिसमें विभिन्न विशेष उप-उपकरण और संसूचक सम्मिलित हैं। 14 वर्षों के प्रयास के बाद, वेधशाला को 5 अप्रैल, 1991 को एसटीएस-37 के समय अंतरिक्ष यान अटलांटिस से प्रक्षेपित किया गया था, और 4 जून, 2000 को इसके कक्षा से बाहर होने तक संचालित किया गया था। वैन एलन विकिरण पेटी से संरक्षण के लिए इसे 450 किमी (280 मील) पर कम पृथ्वी की कक्षा में परिनियोजित किया गया था। यह उस समय 17,000 किलोग्राम (37,000 पाउंड) पर उड़ाया गया अब तक का सबसे भारी खगोलीय अंतरिक्ष उपकरण था।

$617 मिलियन की कीमत, कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी, चंद्र एक्स-किरण वेधशाला और स्पिट्जर अंतरिक्ष दूरदर्शी के साथ नासा की असामान्य वेधशालाओं" श्रृंखला का भाग था हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी के बाद, यह अंतरिक्ष में प्रक्षेपित की जाने वाली श्रृंखला का दूसरा भाग था। कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला का नाम एक अमेरिकी भौतिक विज्ञानी और सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के पूर्व चांसलर आर्थर कॉम्पटन के नाम पर रखा गया था, जिन्हें गामा-किरण भौतिकी से जुड़े काम के लिए नोबेल पुरस्कार मिला था। कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला को टीआरडब्ल्यू इंक. (अब नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन एयरोस्पेस सिस्टम्स) द्वारा रेडोंडो बीच, कैलिफ़ोर्निया में बनाया गया था। कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला एक अंतर्राष्ट्रीय सहयोग था और अतिरिक्त योगदान यूरोपीय अंतरिक्ष संस्था से आया था और और विभिन्न विश्वविद्यालयों के साथ-साथ यू.एस. नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला से आया था।

कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला के उत्तराधिकारियों में ईएसए अभिन्न अंतरिक्ष यान 2002 में प्रक्षेपित किया गया, नासा का तीव्र गामा-किरण विस्फोट मिशन 2004 में प्रक्षेपण किया गया, एएसआई एजीआईएलई (उपग्रह) 2007 में प्रक्षेपित किया गया और नासा का फर्मी गामा-किरण अंतरिक्ष दूरबीन (2008 में प्रक्षेपित किया गया) सम्मिलित हैं; सभी 2019 तक सक्रिय रहेंगे।

उपकरण
कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला ने चार उपकरणों का एक पूरक किया, जिसमें 20 इलेक्ट्रॉन वोल्ट से 30 गीगा इलेक्ट्रान वॉल्ट (0.02 मेगा इलेक्ट्रान वॉल्ट से 30000 मेगा इलेक्ट्रान वॉल्ट तक) विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के अभूतपूर्व छह क्रम सम्मिलित थे। स्पेक्ट्रमी ऊर्जा कार्यक्षेत्र बढ़ाने के क्रम में उन्हें नीचे प्रस्तुत किया गया है:

विस्फोट और अस्थायी स्रोत प्रयोग
नासा के मार्शल अंतरिक्ष उड़ान केंद्र द्वारा विस्फोट और अस्थायी स्रोत प्रयोग (बीएटीएसई) ने गामा-किरण फटना (20 से >600 किलो इलेक्ट्रान वॉल्ट) के लिए आकाश की खोज की और लंबे समय तक रहने वाले स्रोतों के लिए पूर्ण-आकाश सर्वेक्षण किया। इसमें उपग्रह के प्रत्येक कोर पर आठ समान संसूचक मॉड्यूल सम्मिलित थे। प्रत्येक मॉड्यूल में गामा स्पेक्ट्रोमदर्शी प्रस्फुरक संसूचक दोनों सम्मिलित थे। थैलियम-सक्रिय सोडियम आयोडाइड संसूचक बड़ा क्षेत्र संसूचक (एलएडी) 20 keV से ~2 मेगा-इलेक्ट्रान वॉल्ट परास को आच्छादित करता है, व्यास में 50.48 सेंटीमीटर x 1.27 सेंटीमीटर स्थूल, और 12.7 सेंटीमीटर व्यास x 7.62 सेंटीमीटर स्थूल सोडियम आयोडाइड स्पेक्ट्रमदर्शी संसूचक, जिसने ऊपरी ऊर्जा सीमा को 8 मेगा-इलेक्ट्रान वॉल्ट तक बढ़ा दिया, सभी सक्रिय प्रति-संयोग में प्लास्टिक प्रस्फुरक से परिबद्ध हुए हैं, जो ब्रह्मांडीय किरणों और संपाशित हुई विकिरण के कारण बड़ी पृष्ठभूमि दरों को वीटो कर सकते हैं। एलएडी दरों में अचानक वृद्धि ने एक उच्च गति डेटा संग्रह मोड को सक्रिय कर दिया, और बाद में दूरमापी में विस्फोट का विवरण माप किया जा रहा था। 9-वर्षीय कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला मिशन के समय सामान्य रूप से प्रति दिन लगभग एक की दर से विस्फोट का पता चला था। प्रबल विस्फोट ~ 0.1 सेकेंड से लेकर लगभग 100 सेकेंड तक के समय अंतराल के अंदर कई हजारों गामा-किरणों का अवलोकन कर सकता है।

उन्मुख प्रस्फुरक स्पेक्ट्रममापी प्रयोग
नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला द्वारा उन्मुख प्रस्फुरक स्पेक्ट्रममापी प्रयोग (ओएसएसई) ने चार संसूचक मॉड्यूल में से किसी एक के देखने के क्षेत्र में प्रवेश करने वाली गामा किरणों का पता लगाया, जिन्हें व्यक्तिगत रूप से प्रदर्शित किया जा सकता था, और 0.05 से 10 मेगा-इलेक्ट्रान वॉल्ट परास में प्रभावी थीं। प्रत्येक संसूचक में थैलियम-सक्रिय सोडियम आयोडाइड 12 इंच (303 मिमी) व्यास का एक केंद्रीय प्रस्फुरक स्पेक्ट्रममापी क्रिस्टल था, जो 4 इंच (102 मिमी) स्थूल था, जो पीछे से 3 इंच (76.2 मिमी) स्थूल सोडियम-उन्मादित सीज़ियम आयोडाइड क्रिस्टल के साथ वैकल्पिक रूप से युग्मित था। अर्थात, पीछे से कण और गामा-किरण की घटनाएं मंद-वृद्धि समय (~1 μs) स्पंदन का उत्पादन करती हैं, जो सामने से शुद्ध सोडियम आयोडाइड घटनाओं से इलेक्ट्रॉनिक रूप से अलग किया जा सकता है, जो तेजी से (~ 0.25 μs) स्पंदन का उत्पादन करता है। इस प्रकार सीजियम आयोडाइड भर्जन क्रिस्टल ने एक सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक प्रतिसंयोग प्रवणता के रूप में काम किया, जो पीछे से घटनाओं को वीटो कर रहा था। एक और बैरल के आकार का सीजियम आयोडाइड परिरक्षक, इलेक्ट्रॉनिक प्रतिसंपात में भी, पक्षों पर केंद्रीय संसूचक को परिबद्ध है और गामा किरणों और आवेशित कणों को पक्षों से या अधिकांश देखने का अग्र क्षेत्र (एफओवी) को अस्वीकार करते हुए, स्थूल समतलीकरण प्रदान करता है। बाहरी सीएसआई बैरल के अंदर एक टंगस्टन फलक संधानक ग्रिड द्वारा कोणीय संधारन का एक अपेक्षाकृत अधिक स्तर प्रदान किया गया था, जिसने 3.8° x 11.4° एफडब्ल्यूएचएम आयताकार एफओवी की प्रतिक्रिया को समतल कर दिया। प्रत्येक मॉड्यूल के सामने एक प्लास्टिक प्रस्फुरक सामने से प्रवेश करने वाले आवेशित कणों को वीटो कर देता है। चार संसूचकों को सामान्य रूप से दो के जोड़े में संचालित किया जाता था। गामा-किरण स्रोत के अवलोकन के समय, एक संसूचक स्रोत का अवलोकन करेगा, जबकि दूसरा पृष्ठभूमि स्तर को मापने के लिए स्रोत से अल्प अलग होगा। स्रोत और पृष्ठभूमि दोनों के अधिक परिशुद्ध माप की स्वीकृति देते हुए, दो संसूचक नियमित रूप से भूमिकाओं को बदलते रहेंगे। उपकरण लगभग 2 डिग्री प्रति सेकंड की गति से (अंतरिक्ष यान) उन्मत कर सकते थे।

प्रतिबिम्बन कॉम्पटन दूरबीन
मैक्स प्लैंक अलौकिक भौतिकी संस्थान, न्यू हैम्पशायर विश्वविद्यालय, अंतरिक्ष अनुसंधान के लिए नीदरलैंड संस्थान और ईएसए के खगोल भौतिकी सीमा द्वारा प्रतिबिंबन कॉम्पटन दूरबीन (कॉम्पटेल) को 0.75-30 मेगा इलेक्ट्रान वॉल्ट ऊर्जा परास में समस्वरित किया गया और फोटॉनों के आगमन के कोण को निर्धारित किया गया। एक डिग्री के अंदर और ऊर्जा उच्च ऊर्जा पर पांच प्रतिशत के अंदर है। इस यंत्र में एक स्टेरेडियन का देखने का क्षेत्र था। ब्रह्मांडीय गामा-किरण घटनाओं के लिए, प्रयोग के लिए सामने और पीछे के प्रस्फुरक के एक समूह में दो लगभग एक साथ परस्पर क्रिया की आवश्यकता होती है। गामा किरणें एक अग्र संसूचक मॉड्यूल में कॉम्पटन प्रतिक्षेप करेंगी, जहां परस्पर क्रिया ऊर्जा E1, दिए गए पुनः कुंडलित इलेक्ट्रॉन को मापा गया था, जबकि कॉम्पटन प्रकीर्णन फोटॉन तब पीछे की ओर प्रस्फुरक की दूसरी परतों में से एक में प्रग्रहण किया जाएगा, जहां इसकी कुल ऊर्जा, E2, मापा जाएगा। इन दो ऊर्जाओं, E1 और E2 से, कॉम्पटन प्रकीर्णन कोण कोण θ, घटना फोटॉन की कुल ऊर्जा, E1 + E2 के साथ निर्धारित किया जा सकता है। आगे और पीछे के प्रस्फुरक दोनों में परस्पर क्रियाओं की स्थिति को भी मापा गया। सदिश V, दो परस्पर क्रिया बिंदुओं को जोड़ने से आकाश की दिशा निर्धारित होती है, और इस दिशा के बारे में कोण θ, V के बारे में एक शंकु को परिभाषित करता है जिस पर फोटॉन का स्रोत होना चाहिए और आकाश पर एक संबंधित "अनुवृत वृत्त" होना चाहिए। दो अंतःक्रियाओं के बीच निकट संयोग की आवश्यकता के कारण, कुछ नैनोसेकंड की सही विलंब के साथ, पृष्ठभूमि उत्पादन के अधिकांश तरीकों को दृढ़ता से दबा दिया गया। कई घटना ऊर्जाओं और घटना चक्रों के संग्रह से, उनके फोटॉन अपशिष्टों और स्पेक्ट्रा के साथ, स्रोतों की स्थिति का एक मानचित्र निर्धारित किया जा सकता है।

ऊर्जावान गामा किरण प्रयोग दूरबीन
ऊर्जावान गामा किरण प्रयोग दूरबीन (ईजीआरईटी) ने उच्च ऊर्जा (20 मेगा-इलेक्ट्रान वॉल्ट से 30 गीगा इलेक्ट्रान वॉल्ट) गामा-किरण स्रोत की स्थिति को डिग्री के एक अंश और फोटॉन ऊर्जा को 15 प्रतिशत के अंदर मापा। ऊर्जावान गामा किरण अन्वेषक दूरबीन को नासा गोडार्ड अंतरिक्ष उड़ान केंद्र, मैक्स प्लैंक अलौकिक भौतिकी संस्थान और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय द्वारा विकसित किया गया था। इसका संसूचक संसूचक में अन्तः क्रिया करने वाले उच्च ऊर्जा फोटॉनों से इलेक्ट्रॉन-पॉजिट्रॉन युग्म उत्पादन के सिद्धांत पर संचालित होता है। बनाए गए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन की शृंखलाओ को संसूचक आयतन के अंदर मापा गया था, और आकाश में प्रक्षेपित दो प्रदर्शित कणों के 'v' की धुरी है। अंत में, उनकी कुल ऊर्जा को उपकरण के पीछे एक बड़े कैलोरीमीटर (कण भौतिकी) दीप्ति संसूचक में मापा गया।

मूल परिणाम

 * ईजीआरईटी उपकरण ने 100 मेगा इलेक्ट्रान वॉल्ट से ऊपर का पहला अखिल आकाश सर्वेक्षण किया। चार साल के डेटा का उपयोग करते हुए इसने 271 स्रोतों की खोज की, जिनमें से 170 अज्ञात थे।
 * कॉम्पटेल उपकरण ने अंतरिक्ष (एल्यूमीनियम का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक) के सभी मानचित्रों को पूरा किया।
 * ओएसएसई उपकरण ने गांगेय केंद्र का सबसे व्यापक सर्वेक्षण पूरा किया, और केंद्र के ऊपर एक संभावित प्रतिद्रव्य अभ्र की खोज की।
 * बीएटीएसई उपकरण ने लगभग 2700 संसूचक के लिए प्रति दिन एक गामा किरण विस्फोट घटना का पता लगाया। इसने निश्चित रूप से दिखाया कि गामा-किरणों के अधिकांश विस्फोट दूर की आकाशगंगाओं में उत्पन्न होने चाहिए, न कि हमारे अपने आकाश गंगा में पास और इसलिए अत्यधिक ऊर्जावान होने चाहिए।
 * पहले चार शीतल गामा पुनरावर्तक की खोज; ये स्रोत अपेक्षाकृत दुर्बल थे,अधिकतम 100 किलोवॉल्ट से नीचे और गतिविधि और निष्क्रियता की अप्रत्याशित अवधि थी
 * जीआरबी को दो भागों मे रूपरेखा को अलग करना छोटी अवधि के जीआरबी जो 2 सेकंड से कम समय तक सक्रिय हैं, और लंबी अवधि के जीआरबी जो इससे अधिक समय तक सक्रिय हैं।

जीआरबी 990123
जीआरबी 990123 (23 जनवरी 1999) उस समय प्रकाशित किए गए सबसे दीप्ति विस्फोटों में से एक था, और यह पहला जीआरबी था जिसमें शीघ्र गामा किरण उत्सर्जन (एक प्रतिवर्त प्रघात प्रकाश) के समय प्रकाशीय पश्च-दीप्ति देखा गया था। इसने खगोलविदों को 1.6 की अभिरक्त विस्थापन और 3.2 जीपीसी की दूरी को मापने की स्वीकृति दी। गामा-किरणों और दूरी में विस्फोट द्वारा मापी गई ऊर्जा को मिलाकर, एक समदैशिक विस्फोट मानकर कुल उत्सर्जित ऊर्जा का अनुमान लगाया जा सकता है और परिणामस्वरूप लगभग दो सौर द्रव्यमानों का ऊर्जा में प्रत्यक्ष रूपांतरण हो सकता है। इसने अंततः समुदाय को आश्वस्त किया कि जीआरबी पश्च-दीप्ति अत्यधिक संपार्श्विक विस्फोटों के परिणामस्वरूप हुआ, जिसने आवश्यक ऊर्जा बजट को दृढ़ता से कम कर दिया।

विविध परिणाम

 * पुच्छल तारा सर्वेक्षण और सुपरनोवा अवशेष सर्वेक्षण दोनों का पूरा होना।
 * 1994 में स्थलीय गामा किरण स्रोतों की खोज जो तूफ़ानी बादल से आई थी।

प्रस्तावः
1977 में काम प्रारंभ हुआ।

वित्त पोषण और विकास:
कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला को कक्षा में पुन: ईंधन भरण/शोधन के लिए डिजाइन किया गया था।

निर्माण और परीक्षण:

 * प्रक्षेपण और कमीशनन: 7 अप्रैल 1991 को प्रक्षेपण किया गया। प्रक्षेपण के तुरंत बाद ईंधन लाइन की समस्या पाई गई जिसने बार-बार कक्षा पुनः अभिवर्धन को हतोत्साहित किया।

डेटा टेप रिकॉर्डर की हानि, और शमन:
बोर्ड पर डेटा रिकॉर्डर 1992 में विफल हो गए जिससे डेटा की मात्रा कम हो गई जिसे अधोयोजन किया जा सकता था। डेटा संग्रह में अंतराल को कम करने के लिए एक और टीडीआरएस भू -तल केंद्र बनाया गया था।

कक्षीय पुन: अभिवर्धन
इसे 7 अप्रैल, 1991 को 450 किमी की ऊंचाई पर परिनियोजित किया गया था, जब इसे पहली बार प्रक्षेपण किया गया था। समय के साथ-साथ कक्षा का क्षय हो गया और वांछित से शीघ्र ही वायुमंडलीय प्रवेश को रोकने के लिए पुन: अभिवर्धन देने की आवश्यकता हुई। बोर्ड पर प्रणोदक का उपयोग करके इसे अक्टूबर 1993 में 340 किमी से 450 किमी की ऊंचाई तक, और जून 1997 में 440 किमी से 515 किमी की ऊंचाई तक, संभावित रूप से 2007 तक संचालन का विस्तार करने के लिए दो बार पुनः प्रारंभ किया गया था।

डी-कक्षा
दिसंबर 1999 में इसके तीन घूर्णाक्षदर्शी में से एक के विफल होने के बाद, वेधशाला को अभिप्राय पूर्वक डी-कक्ष किया गया था। उस समय, वेधशाला अभी भी संचालित थी; हालांकि एक अन्य घूर्णाक्षदर्शी की विफलता ने डी-कक्ष को और अधिक कठिन और जोखिम बना दिया होगा। कुछ विवाद के साथ, नासा ने सार्वजनिक सुरक्षा के स्त्रोत में फैसला किया कि समुद्र में एक नियंत्रित दुर्घटना यान को यादृच्छिक रूप से स्वयं नीचे आने देना अधिकतम सही था। यह 4 जून 2000 को पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश कर गया, जो जल नहीं पाया (छह 1,800 पाउंड एल्यूमीनियम आई-किरणपुंज और टाइटेनियम से बने भाग, 5,000 से अधिक बोल्ट) सहित प्रशांत महासागर में गिर गए।

यह डी-कक्ष नासा का किसी उपग्रह की पहली साभिप्राय नियंत्रित डी-कक्ष था।

यह भी देखें

 * नासा- उत्कृष्ट वेधशाला कार्यक्रम
 * सबसे भारी अंतरिक्ष यान की सूची
 * गामा-किरण खगोल विज्ञान

बाहरी संबंध

 * NASA Compton Gamma Ray Observatory site
 * NASA कॉम्प्टन गामा किरण वेधशाला images
 * Mapping of BATSE GRB detections
 * NASA's GRO Remote Terminal System Installed at Canberra Deep Space Communication Complex