A las 6:28 a. m. EDT del 21 de agosto de 1972, el satélite Copernicus de la NASA, el telescopio espacial más pesado y complejo en ese momento, iluminó el cielo mientras subía a la órbita desde el Complejo de Lanzamiento 36B en lo que ahora es la Estación Espacial de Cabo Cañaveral. , florida

Inicialmente conocido como el Observatorio Astronómico Orbital (OAO) C, OAO 3 estuvo una vez en una órbita similar a esa época. Pero también se le cambió el nombre para celebrar el 500 aniversario del nacimiento de Nicolás Copérnico (1473-1543). El astrónomo polaco formuló un modelo del sistema solar en el que el sol está en una posición central en lugar de la Tierra, rompiendo 1.300 años de tradición y desencadenando una revolución científica.

Equipado con el telescopio ultravioleta más grande en órbita en ese momento, así como con cuatro instrumentos de rayos X concertados, Copernicus fue posiblemente el primer observatorio astronómico de longitud de onda múltiple dedicado de la NASA. Eso lo convierte en un precursor de la operación de satélites como el Observatorio Neil Gehrells Swift de la NASA, que monitorea el cielo en luz ultravioleta-visible y rayos X.

“Las dos naves espaciales también comparten lazos institucionales”, señala el investigador principal de Swift, S. Bradley Cinco en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Goddard dirigió ambas misiones, y el experimento de rayos X en Copérnico fue realizado por el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el University College London, que también contribuyó al Telescopio Óptico/UV Swift.

Aprender a apuntar un telescopio en órbita y sostenerlo en una estrella el tiempo suficiente para que los detectores capten su luz ha resultado más difícil de lo esperado. Los satélites diseñados para estudiar el Sol en ese momento tenían una ventaja incorporada: estaban dirigidos al objeto más brillante del sistema solar. Copernicus voló con una nueva unidad de referencia inercial (IRU) desarrollada por el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Los giroscopios de IRU aceleraron el proceso de adquisición de objetivos, mientras que otros sistemas mantuvieron cerrado el satélite. En un estudio de los primeros 500 días de la expedición, un ingeniero lo resumió señalando que la IRU hizo del viaje de Copérnico una “operación aburrida”.

En los primeros días de la NASA, los astrónomos enfatizaron la necesidad de estudios ultravioleta, que no podían realizarse desde la Tierra, y esto se convirtió en el enfoque principal del programa OAO. De los cuatro satélites lanzados, uno falló después de tres días en el espacio y otro no logró alcanzar la órbita. OAO 2, lanzado en 1968 y apodado Stargazer, proporcionó años de observaciones, incluidos espectros estelares de baja resolución, que dispersaron longitudes de onda similares a las del arco iris para revelar huellas dactilares ultravioleta de moléculas y átomos específicos. Copernicus fue aún más profundo, capturando espectros con un detalle hasta 200 veces mejor en algunas longitudes de onda.

“Esta misión obtuvo espectros de alta resolución de muchas estrellas en el ultravioleta y proporcionó información en las longitudes de onda más cortas accesibles durante muchos años”. Escribió Nancy Grace Roman, primera mujer astrónoma jefe en la Oficina de Ciencias Espaciales en la sede de la NASA, Washington, y científica del programa Copernicus. Durante la misión, Roman se convirtió en una de las fuerzas impulsoras detrás del proyecto del Gran Telescopio Espacial, ahora conocido como el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. También lleva el nombre del Telescopio Espacial Romano de la NASA, que se espera que comience a volar dentro de unos años.

El instrumento principal a bordo de Copernicus fue el Princeton Experiment Pack, que capturó la luz ultravioleta utilizando un espejo de 32 pulgadas (0,8 metros) de aproximadamente un tercio del tamaño del espejo del Hubble. Dirigido por Lyman Spitzer Jr. en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, el instrumento ha producido un tesoro de información sobre el gas interestelar y los flujos iónicos de las estrellas calientes. Su primer objetivo, una estrella llamada Zeta Oviucci parcialmente oscurecida por una nube interestelar, mostró una fuerte absorción de moléculas de hidrógeno. Las mediciones de docenas de otras estrellas confirmaron la teoría de que la mayor parte del hidrógeno en las nubes de gas está ahí.

En 1946, Spitzer comenzó a especular sobre los tipos de ciencia que podrían ser posibles con un gran telescopio en órbita y luego se convirtió en el catalizador para el desarrollo del Hubble. El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, que operó de 2003 a 2020 y exploró, entre otras fuentes, las frías nubes donde nacen las estrellas, lleva su nombre en su honor.

En el momento en que la NASA estaba estudiando las propuestas de instrumentos para Copérnico, solo se sabía que un cuerpo celeste, el Sol, emitía rayos X. Eso cambió en 1962. Un equipo de investigación dirigido por Riccardo Giacconi de American Science and Engineering Inc. Volando nuevos detectores de rayos X en un cohete suborbital, luego en Cambridge, Massachusetts, descubrió la primera fuente de rayos X fuera del sistema solar, llamada Scorpio X-1. Vuelos adicionales han revelado más fuentes cósmicas, incluido Cygnus X-1, un agujero negro de masa estelar que se sospecha desde hace mucho tiempo y ahora se sabe que alberga.

Con este avance, Giacconi propuso el primer satélite dedicado a cartografiar el cielo en rayos X. El satélite Uhuru de la NASA se lanzó en 1970 y funcionó durante tres años, mapeando más de 300 fuentes, mostrando que muchas de ellas son estrellas de neutrones o agujeros negros Alimentado por los gases que salen de los compañeros estelares, detectó rayos X del gas caliente en los cúmulos de galaxias. Giacconi continuará proponiendo satélites de rayos X más potentes: el Observatorio Einstein de la NASA, que funcionó de 1978 a 198, y el observatorio de rayos X insignia actual de la NASA, el Observatorio de rayos X Chandra, lanzado en 1999.

Robert Boyd dirigió el experimento de rayos X a bordo de Copernicus en el University College London, y los tres telescopios de rayos X enfrentaron desafíos importantes. Los detectores con longitudes de onda más largas se inundaron con un nivel inesperadamente alto de radiación de fondo. Se ha comprobado que proviene de una enorme nube de átomos de hidrógeno en forma de cometa que rodea la Tierra, llamada geocorona, que dispersa los rayos ultravioleta lejanos del sol. Los instrumentos posteriores agregaron un filtro sintonizado para absorber los rayos UV pero permitir el paso de los rayos X.

En junio de 1973, los científicos de Goddard notaron un problema con el obturador de los telescopios de rayos X. El dispositivo se utilizó periódicamente para impedir que los rayos X llegaran al detector para que los científicos pudieran rastrear la radiación de fondo cambiante de las partículas cargadas en diferentes partes de la órbita. Ahora sus operaciones son vacilantes. Preocupados de que el obturador permaneciera en la posición cerrada de forma permanente, el equipo de herramientas decidió dejar de usarlo. Pero el último comando tuvo éxito, y el obturador adhesivo se cerró, cegando las máquinas.

Un cuarto detector no conectado al telescopio siguió funcionando durante la misión. Este medidor de rayos X midió la radiación de 1 a 3 angstroms en un amplio campo de visión: 2,5 x 3,5 grados, unas 40 veces el área aparente de la luna llena.

Un experimento de rayos X ha descubierto varios púlsares de larga duración, incluido X-Percy. Los púlsares, que son estrellas de neutrones que normalmente orbitan, fueron descubiertos cinco años antes del despegue de Copérnico. Estos objetos hacen oscilar un haz de radiación en nuestra dirección cada vez que giran, normalmente de decenas a miles de veces por segundo. Por extraño que parezca, pulsar X Persei tarda 14 minutos por rotación.

Copérnico realizó observaciones a largo plazo de púlsares y otras fuentes brillantes, y observó la Nova Signi de 1975, una explosión en la enana blanca en un sistema binario cercano. El experimento detectó una extraña disminución en la absorción de rayos X en Cygnus X-1, que probablemente sea causada por densos y fríos grupos de gas que se alejan de la estrella. El satélite registró diversos rayos X de la galaxia Centaurus A, alimentada por un agujero negro, que se encuentra a unos 12 millones de años luz de distancia.

Copernicus revisó las observaciones ultravioleta y de rayos X durante 8,5 años antes de retirarse en 1981, y todavía orbita la Tierra en la actualidad. Salió del Centro de Astronomía Espacial donde aparecieron observatorios más avanzados, entre los que destacan el Einstein y el International Ultraviolet Explorer, que fue lanzado en 1978 y funcionó durante unos 19 años. Las notas de Copérnico aparecen en más de 650 artículos científicos. Sus herramientas han estudiado alrededor de 450 objetos únicos que han sido objeto de más de 160 investigadores en los Estados Unidos y otros 13 países.