Hành trình phát triển công nghệ vệ tinh: (Phần 4): Tăng tốc vào không gian

Trong kỳ trước, chúng ta đã điểm qua một phần của chặng đường dài 18 năm cam go chạy đua và đối chọi không ngừng nghỉ giữa hai quốc gia hàng đầu thế giới bấy giờ là Liên Xô và Hoa Kỳ. Các thử nghiệm và thành quả đột phá của trước và đầu thập niên 60, tạo tiền đề vững chắc cho công cuộc chinh phục không gian sau này. Hai sự kiện nổi bật như sự ra đời của NASA đánh dấu bước chuyển mình của Hoa Kỳ, nghiêm túc đặt vấn đề không gian làm vấn đề trọng tâm trong phát triển quốc gia; và nhiệm vụ Vostok 1 của Liên Xô đặc biệt đưa con người lên không gian, thách thức giới hạn về cả khoa học - công nghệ và ý chí của con người. Đến đây, cuộc đua bắt đầu nóng lên với những thành tựu khoa học cả hai bên liên tục đạt được, là kết quả của cuộc chạy đua vũ trang căng thẳng trong suốt thập niên 60. Các chương trình không gian không chỉ trở nên đa dạng về mặt hình thức và chức năng, mà còn ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau. Động lực bá chủ công nghệ và quân sự thôi thúc cả hai cường quốc đẩy mạnh phát triển nhiều thiết bị vệ tinh giám sát không gian, thu thập dữ liệu do thám mặt đất.

Một ăng ten thu tín hiệu của vệ tinh Telstar.

Tham vọng viễn thông

Thành công của Sputnik 1 vào năm 1957 đã khơi dậy phát triển cho các vệ tinh liên lạc toàn cầu ở Mỹ. Tuy nhiên, ý tưởng về loại vệ tinh này lại xuất phát từ Anh. Từ năm 1945, nhà văn Arthur C. Clarke (lúc này là một thiếu niên trong Hiệp hội Liên hành tinh Anh) đã đề xướng hệ thống liên lạc vệ tinh sử dụng quỹ đạo địa tĩnh. Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo đặc thù dành cho vệ tinh truyền hình và liên lạc, cách mặt đất đến gần 35.700km trên cao. Ở quỹ đạo này, vệ tinh quay quanh theo xích đạo và có cùng tốc độ tự quay với Trái đất, nên so với mặt đất vệ tinh trông như đứng yên tại chỗ. 

Vào tháng 7/1958, trong buổi họp về vệ tinh liên lạc được Không quân tài trợ, kỹ sư John R. Pierce của Phòng thí nghiệm Bell, Mỹ, đã trình bày dự án Echo về một vệ tinh thụ động có thể phản xạ tín hiệu, truyền dẫn nó từ nơi này đến nơi khác trên Trái đất. Một ăng-ten đường kính 26m được đề xuất lắp đặt gần hồ Goldstone trong sa mạc Mojave.

Dự án Echo là thí nghiệm vệ tinh liên lạc thụ động đầu tiên, chính thức được triển khai vào cuộc họp ngày 22/1/1959, ngay sau khi thành lập NASA. Hai tàu vũ trụ năm 1960 (Echo 1) và 1964 (Echo 2) là các vệ tinh dạng cầu khí, tức là được bơm đầy khí, bên trong khối cầu được kim loại hóa, hoạt động bằng cách phản chiếu tín hiệu vi sóng thay vì là máy thu phát. Tín hiệu liên lạc được truyền từ một địa điểm trên mặt đất (Goldstone, California) lên vệ tinh, sau đó tín hiệu sẽ phản xạ lại từ bề mặt vệ tinh đến một địa điểm khác trên Trái đất (Holmdel, New Jersey). Echo chỉ là dự án tìm đường cho các vệ tinh liên lạc sau này, chưa phải là một hệ thống liên lạc toàn cầu. Các kỹ sư dùng Echo để chứng minh các ý tưởng mới bằng thực nghiệm, cũng như thử nghiệm những giới hạn trong khí động học, hình dạng và kích thước vệ tinh, vật liệu xây dựng, kiểm soát nhiệt độ và theo dõi vệ tinh. Các thí nghiệm tiếp theo đã sử dụng vệ tinh để thực hiện một cuộc trò chuyện điện thoại hai chiều vào ngày 15/8/1960 và để tiếp sóng truyền hình trực tiếp vào tháng 4/1962.

Tên lửa Echo.

Sau Echo, các vệ tinh liên lạc chủ động mang tên Telstar ra đời. Là sản phẩm được Phòng thí nghiệm Bell tài trợ, Telstar 1 được NASA phóng lên bằng tên lửa Thor-Delta vào ngày 10/7/1962. Telstar 1 đã truyền tiếp thành công qua không gian những hình ảnh truyền hình, cuộc gọi điện thoại và hình ảnh điện báo, và cũng là nguồn cấp dữ liệu truyền hình trực tiếp xuyên Đại Tây Dương đầu tiên. Có tổng cộng sáu trạm mặt đất được xây dựng cho Telstar ở Mỹ, Pháp, Anh, Canada và Đức. Vì các máy phát và máy thu trên Telstar không mạnh, nên các ăng-ten trên mặt đất phải rất lớn. Các kỹ sư Phòng thí nghiệm Bell đã thiết kế một ăng-ten sừng hình nón dài 54m, nặng 340 tấn, có khẩu độ 330 mét vuông, với một gương phản xạ hình parabol ở miệng để định hướng lại chùm tia. Thiết kế này có các búp sóng phụ rất bé nên gây ra rất ít nhiễu. Telstar 1 đã chuyển tiếp những hình ảnh truyền hình đầu tiên – một lá cờ bên ngoài Trạm Trái đất Andover – đến Pleumeur-Bodou vào ngày 11/7. Gần hai tuần sau, vào 3 giờ chiều của múi giờ miền đông của ngày 23, vệ tinh đã chuyển tiếp tín hiệu truyền hình xuyên Đại Tây Dương trực tiếp công khai đầu tiên. Chương trình phát sóng được chiếu ở châu Âu bởi Eurovision và ở Bắc Mỹ bởi NBC, CBS, ABC và CBC.

Ngày 26/7/1963, vệ tinh liên lạc đồng bộ mặt đất (geosynchronous) đầu tiên là Syncom 2 tiến vào quỹ đạo. Với chu kỳ quỹ đạo bằng chu kỳ quay của Trái đất, nó cho phép thiết bị trở lại vị trí đã định sẵn trên bầu trời hằng ngày. Vào ngày 19/8/1964, vệ tinh Syncom 3 trở thành vệ tinh đia tĩnh (geostationary) đầu tiên. Từ những ý tưởng khởi nguyên của Arthur C. Clarke, hai loại quỹ đạo giờ đã trở nên vô cùng phổ biến không chỉ cho vệ tinh thông tin mà còn cho nhiều vệ tinh thời tiết như GOES-E, GOES-W và Meteosat.

Cuộc khủng hoảng tên lửa

Chiến tranh lạnh và cuộc đua không gian kéo theo rất nhiều cuộc chạy vũ trang giữa các quốc gia thuộc phe đồng minh đứng đầu là Mỹ, đối chọi lại phe Liên Xô. Việc phát triển tên lửa xuyên lục địa được tập trung đẩy mạnh, thông qua việc liên tục phóng thử nghiệm, đưa một số lượng lớn đáng kinh ngạc các vệ tinh có cả thành công và không thành công vào quỹ đạo. Ở chặng đầu cuộc đua, Mỹ có phần lép vế so với Liên Xô, khi nước này liên tục giới thiệu những phiên bản tên lửa nâng cấp của R-7 Semyorka. Những biến thể của R-7 khác nhau có các cải tiến về nguyên vật liệu và thiết kế nhằm giảm khối lượng chung của tên lửa, động cơ cũng mạnh hơn một chút qua từng năm, sau cho phù hợp với nhiệm vụ phóng vệ tinh được giao.

Vệ tinh thời tiết thu ảnh đầu tiên, TIROS-1.

Cho đến khi thế hệ tên lửa R-12 Dvina với tầm bắn và sức mạnh còn vượt xa R-7, tên lửa này dùng khí ô-xi lỏng và dimazine ở tầng trên cùng để làm nhiên liệu động cơ đẩy cho việc phóng vệ tinh. Ngày 16/3/1962, vệ tinh định vị với tên mã là Kosmos 1 (hay được truyền thông phương Tây gọi là Sputnik 11) được đưa thành công vào quỹ đạo. Lần phóng này đánh dấu lần đầu tiên Liên Xô dùng một tên lửa đẩy khác ngoài R-7, khẳng định thêm vị thế dẫn đầu về công nghệ tên lửa trong cả công nghệ quân sự và vũ trụ của Liên Xô, uy hiếp trực tiếp đến an ninh quốc gia của Mỹ. Cùng năm đó, kéo theo sự kiện căng thẳng Mỹ-Xô về vấn đề của tên lửa tại Cuba, khi mà Liên Xô hợp tác cùng Cuba ngầm phát triển một hệ thống tên lửa mang đầu đạn hạt nhân có thể đánh mọi khu vực trên khắp lãnh thổ Mỹ. Đây được xem là đòn trả đũa cho việc Chính phủ Mỹ hợp tác cùng Ý và Thổ Nhĩ Kỳ phát triển dự án tên lửa hạt nhân Jupiter cũng có khả năng đánh trúng vào Mosscow.

Về phía Mỹ, gắn liền với thành công của các vệ tinh liên lạc và cả TIROS, Explorer, OSO, Ariel… là tên lửa Thor-Delta. Đây là thiết kế nâng cấp của tên lửa Vanguard với động cơ axit nitric AJ10-118 được làm mát bằng năng lượng tái tạo, là con lai của tên lửa Thor và tầng trên của Delta. Trước đó Mỹ cũng đã thử nghiệm nhiều thế hệ tên lửa xuyên lục địa khác nhau, không chỉ phục vụ cho mục đích không gian mà còn để chạy đua vũ khí và mang đầu đạn hạt nhân. Phải kể đến thành công đầu tiên mà Thor-Delta mang đến là vệ tinh liên lạc Echo-1 (hay còn gọi là Echo-1A) thử nghiệm vào ngày 12/08/1960. 

Bức ảnh Trái đất đầu tiên

Trong giai đoạn đầu của thập niên 60, NASA CIA và Không quân Mỹ đã chinh phục nhiều cột mốc “đầu tiên” đáng kể. Đầu tiên, vào ngày 01/04/1960, vệ tinh thời tiết thu ảnh đầu tiên, TIROS-1, chính thức đi vào hoạt động. Bay ở quỹ đạo tầm thấp, đây là thiết bị tiên phong cho chuỗi vệ tinh viễn thám giúp các nhà khoa học nhìn thấy Trái Đất từ không gian – một góc nhìn mới mẻ đầy triển vọng. Chương trình TIROS trả lời cho câu hỏi “Việc nghiên cứu Trái đất bằng vệ tinh có giá trị thực tiễn hay không?”, cộng với đó là tăng cường ứng dụng vệ tinh cho những quyết định gắn liền với phía mặt đất như “Ta có nên di tản cư dân bờ biển vì cơn bão sắp đổ bộ hay không?”.

Thiết kế TIROS-1 có dạng hình lăng trụ 18 mặt, đường kính 107cm, chiều cao 56cm và chạy bằng năng lượng mặt trời. Tàu có một ăng-ten đơn cực để tiếp nhận lệnh từ mặt đất và hai ăng-ten đo xa lưỡng cực hoạt động ở tầng số 235 MHz. Vệ tinh được trang bị hai camera truyền hình vidicon, một góc rộng và một góc hẹp có đường kính 0,5 inch để chụp mây che phủ. Trong suốt hai tháng rưỡi hoạt động, vệ tinh đã gửi về 23,000 bức ảnh, trong đó có 19,000 bức hữu dụng cho việc phân tích thời tiết. TIROS-1 đã cho Mỹ khả năng nghiên cứu mẫu hình mây trên quy mô rộng để từ đó, xác định các vùng có bão. Cũng nhờ nó mà chúng ta quan sát được quá trình hình thành của một cơn bão ngoài khơi bờ biển Bermuda trong suốt bốn ngày. Những năm sau đó, các TIROS thứ 2, 3, 4 tiếp tục ra đời cho đến TIROS-10 vào ngày 2/7/1965. NASA đã tiến hành kiểm tra thực nghiệm hàng loạt công nghệ máy ảnh, kỹ thuật truyền hình, hệ thống thông tin, kiểm soát thái độ… nhằm nâng cao chất lượng thông tin dự báo thời tiết.

Uhuru, vệ tinh khám phá bằng tia X đầu tiên vào năm 1970.

Trong khi Mỹ và các nước đồng minh tập trung xây dựng hệ thống vệ tinh viễn thông cho quỹ đạo địa tĩnh, Liên Xô lại cho rằng quỹ đạo này không phù hợp cho chiến lược phát triển vệ tinh liên lạc của họ và ấp ủ những dự định riêng. Liên Xô tuy nhiên lại gặp khó khăn trong việc đưa vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh bởi vì là một quốc gia nằm gần vùng cực. Để đưa một vệ tinh lên quỹ đạo quanh xích đạo cần phải tốn kém nhiều năng lượng, giới hạn mang nặng của tên lửa R-7 thời đó, cũng như đòi nhiều kỹ thuật phức tạp để cân chỉnh hơn bình thường. Hơn nữa vệ tinh địa tĩnh có độ bao phủ tín hiệu về mặt đất không cao, chủ yếu ở vùng xích đạo, và không nhiều ở vùng cực, nơi mà hầu hết lãnh thổ Liên Xô ngự trị. Do đó, nhóm OKB-một phải tìm một giải pháp khác lợi về đôi đường, vừa phủ rộng khắp lãnh thổ, vừa lợi về nhiên liệu phóng và đảm bảo về mặt kỹ thuật. Kết quả sau nhiều nghiên cứu, điều này chỉ có thể đạt được khi đó là một quỹ đạo hình ê-líp dẹt và lớn, với điểm cực cận trùm lên lãnh thổ Liên Xô.

Chương trình Molniya được cấp phép vào ngày 30/10/1961 dưới sự thiết kế của nhóm OKB-1. Cái tên Molniya có nghĩa là “nhanh như chớp”, ẩn dụ việc vệ tinh lướt qua nhanh nhất khi đến điểm cực cận trên lãnh thổ Liên Xô (theo định luật II Kepler). Thiết kế của các vệ tinh Molniya được dựa theo nguyên mẫu KAUR-2, hoàn thiện vào năm 1963. Đến tháng 6/1964, nhóm mới thực sự đưa thế hệ đầu tiên của vệ tinh Molniya lên tên lửa phóng, tuy vậy đó là một thất bại nặng nề, do tên lửa hụt mất một nhịp đẩy ở giây thứ 287. Lần thử tiếp theo là vào 22/ 8 cùng năm, lần này vệ tinh đạt được đến quỹ đạo cần thiết, tuy nhiên lại gặp trục trặc với thiết kế ăng-ten không mở ra đúng cách, và chỉ tồn tại được chín tháng. Mãi đến ngày 23/4/1965, vệ tinh Molniya 1-1 mới được phóng thành công không gặp bất cứ vấn đề gì tồn đọng. Vào ngày 30/5/1966, lần đầu tiên trong lịch sử loài người, một vệ tinh chụp đầy đủ toàn bộ bề mặt Trái đất, trở thành một nguồn dữ liệu cực kỳ quý giá đương thời.

Ban đầu, mục đích của nguyên bản thiết kế Molniya-1 là để phục cho điện tín và truyền hình, tuy nhiên các kỹ sư của Liên Xô đã lắp thêm một số máy ghi hình (camera) ngụy trang dưới vỏ bọc “phục vụ mục đích quan trắc thời tiết”. Đến hàng thập kỷ sau khi Liên Xô sụp đổ, người ta mới nhận ra đây là một trong số các vệ tinh được xếp vào nhóm vệ tinh do thám Zenit, phục vụ chính thức hoặc kèm theo cho mục đích quân sự.

Những vệ tinh “sơ khai” này không có tuổi đời lâu, bởi vì khi đó vẫn thiếu thốn các nghiên cứu về môi trường không gian, các nhiễu loạn dẫn đến quỹ đạo lệch theo thời gian và bức xạ Mặt trời, khiến cho vệ tinh dễ bị hư hỏng và cần được thay thế định kỳ. Hơn nữa, các ảnh chụp được lưu trữ trực tiếp bằng những cuộn phim bên trong vệ tinh, thay vì truyền tải trực tiếp về trạm mặt đất, đây là một thách thức lớn trong việc thu thập và bảo quản các dữ liệu quan trọng này. Trong trường hợp của các vệ tinh thế hệ Molniya-1 của Liên Xô, ước tính thời gian hoạt động hiệu quả chỉ rơi vào khoảng từ dưới một năm đến một năm rưỡi.

Những cặp mắt diều hâu

Từ lâu vệ tinh do thám đã luôn là một chủ đề nóng được bàn tán rộng rãi. Trước khi vệ tinh tiên phong Sputnik 1 thật sự phóng, chính quyền Liên Xô đã bí mật tài trợ một dự án gọi là “Vật thể D”, cho đến tận ngày nay vẫn là một bí ẩn lớn với công chúng. Nhiệm vụ của những “dự án bí mật” này là không rõ ràng, một trong số các thông tin tình báo của Mỹ cho rằng cách đặt tên theo mã số của “Kosmos” là nhằm mục đích che đậy bản chất của các vệ tinh do thám này. Ban đầu, công việc của “kỹ sư trưởng” Korolev là chế tạo ra những thiết bị ghi lại ảnh trinh sát mặt đất cho các phi hành gia bay trên tàu Vostok, tuy nhiên vì gặp nhiều khó khăn ở thời điểm đó (1958), ông đã nảy ra ý tưởng về những vệ tinh không người lái. Bất chấp sự phản đối từ quân đội Liên Xô, một số quan chức quan trọng khác trong chính quyền tán thành ý tưởng này và ra quyết định vào 22/5/1959 triển khai một hệ thống dựa trên nguyên bản “Vật thể D”, nhưng cùng lúc đáp ứng nhiều mục đích. 1K sẽ là nguyên mẫu đơn giản hoá, 2K sẽ là vệ tinh do thám không người lái, và 3K sẽ là dành cho các chuyến bay có người lái.

Vào năm 1961, sau thành công vang dội của Vostok gắn liền với tên tuổi của phi hành gia đầu tiên bay vào vũ trụ Yuri Gagarin. Như một cách tôn vinh thành công vĩ đại này, vệ tinh do thám từng được gọi là “Vostok 2” nay đổi tên thành “Zenit 2”. Nỗ lực phóng Zenit đầu tiên vào ngày 11/12/1961 thất bại do một lỗi của tên lửa ở tầng thứ 3, nơi đặt vệ tinh phóng gặp vấn đề về điện. Lần phóng thành công là lần phóng thứ hai, hay dưới cái tên Kosmos 4, vào ngày 26/4/1962

Chỉ trong vòng một thập niên kể từ ngày phóng Zenit đầu tiên thành công, chính quyền Liên Xô đã phóng hơn 400 vệ tinh khác nhau vào quỹ đạo, hơn 1 phần 5 trong số đó là các vệ tinh do thám Zenit. Đây là một con số bất ngờ không chỉ với phương Tây mà với toàn bộ công chúng cho thấy sự leo thang căng thẳng trong chiến lạnh diễn ra như thế nào.

Trở lại với Mỹ, thành tựu thứ hai gắn liền với chương trình CORONA – loạt vệ tinh trinh sát chiến lược sản xuất bởi CIA và Không quân Hoa Kỳ từ giữa năm 1959. Sau sự kiện máy bay do thám U-2 bị USSR bắn rơi vào ngày 1/5/1960 trong cuộc khủng hoảng tên lửa ở Cuba, nguồn cơ từ các căng thẳng về việc phát triển tên lửa đạn đạo xuyên lục địa giữa các bên, chính phủ Mỹ đã xúc tiến phát triển và sử dụng các vệ tinh để giám sát bằng hình ảnh các khu vực thuộc lãnh thổ Liên Xô và Trung Quốc. “Discoverer” là cái tên mà chính phủ Hoa Kỳ dựng lên để che đậy mục đích quân sự của CORONA. Mục tiêu chính của chương trình là phát triển một vệ tinh chụp ảnh và quay phim để thay thế máy bay do thám U-2 trong việc khảo sát khối Trung-Xô, xác định vị trí và tốc độ sản xuất tên lửa và các máy bay ném bom tầm xa. Ngoài ra, CORONA cũng sản xuất bản đồ và biểu đồ cho Bộ Quốc phòng và các chương trình lập bản đồ khác của chính phủ.

Loạt vệ tinh Corona đầu tiên là vệ tinh Keyhole 1 (KH-1), chúng có động cơ cung cấp khả năng kiểm soát cao độ và phương hướng trên quỹ đạo. KH-1 mang theo máy ảnh toàn cảnh đơn do công ty Fairchild Camera and Instrument chế tạo. Sản phẩm có khẩu độ f/5.0, tiêu cự 61cm và độ phân giải mặt đất là 12,9 mét. Phim được mang trở lại từ quỹ đạo bởi một Phương tiện Mang Vệ tinh Trở về (SRV) do General Electric chế tạo. SRV được trang bị một động cơ retro nhỏ chạy bằng nhiên liệu rắn để thoát khỏi quỹ đạo khi kết thúc nhiệm vụ. Việc thu hồi kén vệ tinh được thực hiện trên không bằng một máy bay chuyên dụng.

Sau Keyhole, các Discoverer được mang vào thử nghiệm với ba vệ tinh đầu không mang máy ảnh và tám vệ tinh sau đó có khả năng hoạt động được nhưng đều thất bại. Tuy nhiên Discoverer 11 đã có khả năng thu ảnh và chỉ phát nổ khi trở về lại Trái đất. Discoverer 13 là vệ tinh do thám quang học cuối cùng trong số năm chuyến bay thử nghiệm của loạt vệ tinh Corona KH-1. Đây là chuyến bay thành công mỹ mãn đầu tiên trong loạt vệ tinh Discoverer. Thiết bị được phóng vào ngày 10/8/1960 và trở về mặt đất lành lặn vào ngày 11 sau 17 quỹ đạo. Vệ tinh đáp xuống biển Thái Bình Dương, được trục vớt bởi tàu SS Haiti Victory. Lá cờ Mỹ Discoverer đưa vào không gian được mang đến tổng thống Eisenhower bốn ngày sau đó. Vào ngày 18/8/1960, Discoverer 14 trở thành vệ tinh đầu tiên mang phim về mặt đất nguyên vẹn, và đây cũng là lần đầu tiên mà một chiếc máy bay bắt được một kiện hàng rơi từ quỹ đạo Trái đất.

Kính viễn vọng không gian

Chương trình Đài quan sát Mặt trời Quỹ đạo (OSO) và Đài quan sát Thiên văn Quỹ đạo (OAO) là tên của một loạt kính viễn vọng không gian của NASA trong thập niên 60-70. Bởi chỉ một phần nhỏ trong quang phổ ánh sáng, gồm bước sóng khả kiến và vô tuyến, có thể đi xuyên qua khí quyển Trái đất, việc lắp đặt kính thiên văn ngoài không gian là lựa chọn tối ưu giúp chúng ta thu thập dữ liệu từ các thiên thể khác. Gắn liền với chúng là nhà thiên văn học lừng danh Nancy Grace Roman – nữ giám đốc thiên văn học đầu tiên của NASA. Bà là người đồng hành, giám sát và làm nên thành công cho những sứ mệnh OSO và OAO từ những ngày đầu tiên.

OSO nghiên cứu Mặt trời ở quỹ đạo tầm thấp của NASA từ năm 1962 đến 1975. Được chế tạo tại Colorado và California và phóng bởi tên lửa Delta, OSO mang sứ mệnh chính là quan sát chu kỳ 11 năm của Mặt trời trong miền tia X, cùng với đó là nhiệm vụ khảo sát bụi trong không gian. Vào ngày 7/3/1962, vệ tinh OSO 1 (OSO A) nặng 200kg đi vào hoạt động. Thiết kế của vệ tinh gồm có hai phần chính: Thân “bánh xe” là hình lăng trụ chín mặt, đường kính 1.2m mang lại cân bằng hồi chuyển, gắn liền với “cánh buồm” hình quạt chứa thiết bị thí nghiệm cũng như cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Một dụng cụ đo hoạt động trong dải 50 keV-3MeV được phát triển bởi Đại học Minnesota cho phép đo đạc sơ bộ về cường độ và tính chất định hướng của tia gamma năng lượng thấp. Dụng cụ khác trong vùng 50-150 keV là bộ đếm nhấp nháy NaI dùng để giám sát bức xạ qua một tấm chắn chì. OSO 3 phóng vào đầu tháng 8/1967 đã quan sát được một vết lóa từ Mặt trời và Scorpius X-1 trong chòm Bọ Cạp. OSO 5 phóng đầu năm 1969 đã đo được nền bức xạ tia X khuếch tán từ 14 dến 200 keV. Sáu năm sau đó, OSO 8 tìm ra một vạch phát xạ của nguyên tố sắt trong phổ tia X của một cụm thiên hà.

Chương trình OAO kéo dài từ 1966 đến 1972 gồm bốn vệ tinh, hai trong số đó hoạt động hiệu quả. Sau sự cố kỹ thuật của OAO-1 năm 1962, vào năm 1972, OAO-2 trở thành đài quan sát tử ngoại đầu tiên, đóng góp vào nhiều khám phá thiên văn quan trọng. Trong đó có phát hiện sao chổi được bao quanh bởi những vầng hào quang hydro khổng lồ, có bề ngang vài trăm nghìn km, và các quan sát về tân tinh cho thấy rằng độ sáng tia cực tím của chúng thường tăng lên khi độ sáng quang học của chúng suy giảm. OAO-3 (Copernicus) được phóng vào ngày 21/8/1972 là phiên bản thành công nhất trong sứ mệnh OAO. Copernicus hoạt động cho đến tháng 2/1981, gửi về mặt đất quang phổ có độ phân giải cao của hàng trăm ngôi sao, cùng với các quan sát tia X bao quát. Trong số những khám phá quan trọng của Copernicus là việc phát hiện ra một số sao xung có chu kỳ dài kéo dài nhiều phút thay vì chu kỳ chỉ kém 1 giây của các quan sát trước đó.

Trong thời gian diễn ra chương trình OAO thì Uhuru trở thành vệ tinh khám phá bằng tia X đầu tiên vào ngày 12/12/1970. Mục tiêu của kính là khảo sát bầu trời, tìm các nguồn tia X trong phạm vi 2-20 keV và nghiên cứu với độ phân giải được nâng cấp. Uhuru đạt được một số tiến bộ khoa học nổi bật, bao gồm việc khám phá và nghiên cứu chi tiết về các sao xung phát xạ tia X, được bồi tụ bởi hệ sao đôi như Cen X-3, Vela X-1, Her X-1, Cygnus X-1 (ứng cử viên nặng ký đầu tiên cho một lỗ đen), và nhiều nguồn ngoài thiên hà quan trọng.

Cũng trong năm 1972 với Copernicus, vệ tinh SAS-2 (SAS B) tiếp tục mở rộng phổ quan sát lên bước sóng gamma. Mục tiêu chính của SAS-B là đo sự phân bố năng lượng và không gian của bức xạ gamma sơ cấp và ngoài thiên hà, với năng lượng từ 20 đến 300 MeV. Thiết bị đo đạc chủ yếu bao gồm một cảm biến nhấp nháy, một buồng tia lửa phía trên và phía dưới, và một kính viễn vọng hạt tích điện. SAS-2 lần đầu tiên phát hiện ra Geminga – một sao xung được cho là tàn tích của một siêu tân tinh đã nổ cách đây 300.000 năm. □