Chandra X-Ray Observatory (kompendium)

[Scorus]

HISTORIA MISJI

Projekt dużego obserwatorium rentgenowskiego został zaproponowany w 1976r. Jego autorami byli Riccardo Giacconi i Harvey Tananbaum. Wstępne prace nad misją w następnych latach prowadziły centra Marshall Space Flight Center (MSFC) i Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). Szczegółowe prace projektowe trwały w latach 80-tych i 90-tych. Na początku rozważano zbudowanie dwóch obserwatoriów AXAF (misja obrazująca), oraz AXAF-S (misja spektrometryczna). Potem zostały one połączone w jeden pojazd. W roku 1992 projekt satelity został zmodyfikowany w celu ograniczenia kosztów. Usunięto 4 zwierciadła rentgenowskie oraz 2 instrumenty naukowe, w  tym główny instrument spektrometryczny (X-ray Spectrometer - XRS). Zmieniono także orbitę pojazdu. W celu uniknięcia wpływu pasów radiacyjnych zdecydowano się na orbitę silnie eliptyczną. W ten sposób jednak utracona została możliwość serwisowania statku za pomocą wahadłowców. Nazwa obserwatorium - Chandra powstała w 1998r. Pierwotnie wystrzelenie Chandry było planowane na sierpień 1998 roku. Opóźniło się jednak o 2 lata.

Instrument XRS został zastosowany na japońskich satelitach Astro-E. Oryginalny satelita - Astro-E uległ jednak zniszczeniu w czasie startu10 lutego 2000r. Misja drugiego satelity - Astro-E2 (Suzaku) jest prowadzona z powodzeniem, ale jego instrument XRS uległ awarii przed rozpoczęciem właściwych obserwacji.

Jeden z najważniejszych elementów obserwatorium Chandra - zwierciadła rentgenowskie zostały wytworzone w Raytheon Optical Systems w Danbury. Zwierciadła zostały dokładnie wyszlifowane i wyczyszczone w Optical Coating Laboratories, Inc. w Santa Rosa w California (z Danbury zostały przetransportowane droga lotniczą). Potem pokryto je irydem. Następnie zostały przetransportowane drogą lotniczą do Eastman Kodak Company w Rochester w stanie New York, gdzie zostały połączone ze strukturą podpierającą. Pomyślny montaż tego systemu, zakończony we wrześniu 1996 roku był jednym z najważniejszych kroków w rozwoju Chandry. W listopadzie 1996 roku system zwierciadeł został przetransportowany na pokładzie wojskowego samolotu C5 do Huntsville w Alabamie i dostarczony do Centrum Lotów Kosmicznych im. Marschalla (Marschall Space Flight Center). Tam system zwierciadeł i instrumenty naukowe zostały gruntowanie przetestowane w systemie kalibracji rentgenowskiej zbudowanym specjalnie w tym celu przez zespół wspierający konstrukcję obserwatorium. Testy zakończone w maju 1997r pokazały, że Chandra może wytworzyć obraz rentgenowski 25 razy ostrzejszy od wcześniejszych obserwatoriów rentgenowskich. Po zakończeniu kalibracji system został przetransportowany do TRW (obecnie NGST) w Redondo Beach w Kalifornii. Tam zmontowano razem system zwierciadeł, instrumenty naukowe i statek kosmiczny, a następnie przeprowadzono testy weryfikujące gotowość pojazdu do startu. W końcu, w 1999 roku kompletne obserwatorium zostało przetransportowane do KSC, gdzie przeprowadzono ostatnie przygotowywania do startu i umieszczono je w ładowni wahadłowca.

[Scorus]

PRZEBIEG MISJI

Teleskop Chandra został wyniesiony na orbitę przez wahadłowiec Columbia  w ramach misji STS-93. Start odbył się 23 lipca 1999 roku, o godzinie 11:47 UTC. Miejsce startu był oczywiście Przylądek Canaveral. Załogę misji stanowili: E. Collins; J. Ashby; C. Coleman; S. Hawley; oraz M. Tognini. Był to pierwszy lot dowodzony przez kobietę (Collins). Astronauci bez problemów wyładowali teleskop za pomocą zrobotyzowanego ramienia wahadłowca (Remote Manipulator System - RMS). Lot zakończył się pełnym sukcesem z chwilą lądowania dnia 28 lipca 1999 roku. Trwał 4 dni, 22 minuty i 49 sekund.

Po wyładunku teleskop opuścił niską orbitę okołoziemską (Low Earth Orbit - LEO) za pomocą dodatkowego modułu napędowego (Inertial Upper Stage - IUS) dołączonego do jego przedniej części. Wraz z tym elementem miał on masę 22 753 kg i był najcięższym ładunkiem wyniesionym przez wahadłowiec. Po oddaleniu się na silnie wydłużoną, odległą orbitę okołoziemską moduł ten został odrzucony. Następnie wykonano serię małych korekt orbity za pomocą silników obserwatorium. Ostatecznie pojazd znalazł się na orbicie o perygeum w odległości 10 000 kilometrów od Ziemi, a apogeum - w odległości 140 161 kilometrów. Nachylenie płaszczyzny orbity do równika ziemskiego wynosi 28.5 stopnia. Taka orbita sprawa, że obserwatorium przez większość czasu znajduje się poza psami radiacyjnymi van Allena, gdzie promieniowanie praktycznie uniemożliwia wykonywanie obserwacji w zakresie rentgenowskim za pomocą detektorów zastosowanych w instrumentach satelity. Po kilkumiesięcznym okresie testowania pojazdu i instrumentów Teleskop Chandra rozpoczął program bardzo udanych obserwacji astronomicznych.

Satelita jest prowadzony przez Centrum Kontroli i Operacji Chandry (Chandra's Operations Control Center - OCC) w obserwatorium SAO (Smithsonian Astrophysical Observatory) w Massachusetts. Czas misji był zaplanowany na minimalnie 5 lat. Jednak już w 2001 roku przedłużono go do 10 lat, czyli do początku 2010 roku. W styczniu 2010r misja została przedłużona ponownie, do końca 2013r. Uważa się, że satelita może funkcjonować co najmniej 15 lat.