Klockan 6:28 EDT den 21 augusti 1972 lyste NASA:s Copernicus-satellit, det tyngsta och mest komplexa rymdteleskopet på sin tid, upp himlen när den steg upp i omloppsbana från Launch Complex 36B vid vad som nu är Cape Canaveral Space Force Station , Florida.

Ursprungligen känd som Orbiting Astronomical Observatory (OAO) C, blev det OAO 3 en gång i omloppsbana på tidens mode. Men det döptes också om för att hedra 500-årsdagen av Nicolaus Copernicus (1473–1543) födelse. Den polske astronomen formulerade en modell av solsystemet med solen i mitten istället för jorden, vilket bröt med 1 300 år av tradition och utlöste en vetenskaplig revolution.

Utrustat med det största ultravioletta teleskopet som någonsin kretsat omloppsbana vid den tiden, såväl som fyra samjusterade röntgeninstrument, var Copernicus utan tvekan NASA:s första dedikerade astronomiobservatorium med flera våglängder. Detta gör den till en föregångare till driftsatelliter som NASA:s Neil Gehrels Swift Observatory, som tittar på himlen i synligt, ultraviolett och röntgenljus.

"De två rymdfarkosterna delar också institutionella förbindelser", konstaterar Swifts huvudutredare S. Bradley Cenko vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Goddard klarade båda uppdragen, och röntgenexperimentet på Copernicus tillhandahölls av Mullard Space Science Laboratory vid University College London, som också bidrog med Swifts ultravioletta/optiska teleskop."

Att lära sig att peka och hålla ett kretsande teleskop på en stjärna tillräckligt länge för att detektorerna skulle kunna fånga dess ljus visade sig vara mycket svårare än väntat. Satelliter designade för att studera solen vid den tiden hade en inbyggd fördel - de riktade sig mot solsystemets ljusaste objekt. Copernicus flög med en ny tröghetsreferensenhet (IRU) utvecklad av Massachusetts Institute of Technology. Gyroskop i IRU påskyndade processen att skaffa mål, medan andra system höll satelliten låst. I en studie av uppdragets första 500 dagar sammanfattade en ingenjör det genom att notera att IRU hade gjort att flyga Copernicus "en tråkig operation."

I NASA:s tidiga dagar betonade astronomer behovet av ultravioletta (UV) studier, som inte kunde göras från marken, och detta blev det primära fokus för OAO-programmet. Av fyra uppskjutna satelliter misslyckades en efter tre dagar i rymden, och en annan lyckades inte nå bana alls. OAO 2, som lanserades 1968 och fick namnet Stargazer, gav år av observationer, inklusive stjärnspektra med låg upplösning, som spred ut våglängder ungefär som en regnbåge för att avslöja UV-fingeravtrycken från specifika molekyler och atomer. Copernicus gick ännu djupare och fångade spektra med upp till 200 gånger bättre detaljer i vissa våglängder.

"Detta uppdrag erhöll högupplösta spektra av många stjärnor i UV och gav information vid de kortaste våglängder som nåtts under många år", skrev Nancy Grace Roman, den första chefen för astronomi vid Office of Space Science vid NASA:s högkvarter, Washington, och programvetare för Copernicus. Under uppdraget blev Roman en av de drivande krafterna bakom projektet Large Space Telescope, nu känt som NASA:s Hubble Space Telescope. Hon är också namne till NASA:s romerska rymdteleskop, som förväntas flyga om några år.

Det primära instrumentet ombord på Copernicus var Princeton Experiment Package, som fångade UV-ljus med en 32-tums (0,8-meter) spegel ungefär en tredjedel av storleken på Hubbles. Under ledning av Lyman Spitzer Jr. vid Princeton University i New Jersey producerade instrumentet en skattkammare av information om interstellär gas och de joniserade utflödena av heta stjärnor. Dess första mål, en stjärna vid namn Zeta Ophiuchi som delvis är beslöjad av ett interstellärt moln, visade stark absorption från vätemolekyler. Mätningar från dussintals andra stjärnor bekräftade en teori som förutsäger att det mesta av vätet i gasmoln fanns i denna form.

1946 började Spitzer spekulera om vilken typ av vetenskap som kan vara möjlig med ett stort kretsande teleskop, och blev senare katalysatorn för utvecklingen av Hubble. NASA:s Spitzer Space Telescope, som fungerade från 2003 till 2020 och utforskade bland andra källor de kalla moln där stjärnor föds, namngavs efter hans ära.

Vid den tidpunkt då NASA övervägde instrumentförslag för Copernicus var bara ett himmelskt föremål, solen, känt för att sända ut röntgenstrålar. Det ändrades 1962. Ett forskarlag ledd av Riccardo Giacconi vid American Science and Engineering Inc., då i Cambridge, Massachusetts, upptäckte då den första röntgenkällan bortom solsystemet, med namnet, genom att flyga nya röntgendetektorer på en suborbital raket. Scorpius X-1. Ytterligare flygningar avslöjade fler kosmiska källor, inklusive Cygnus X-1, som länge misstänkts och som nu är känd för att vara värd för ett svart hål med stjärnmassa.

Med detta genombrott föreslog Giaconni den första satelliten dedikerad till att kartlägga röntgenhimlen. Lanserades 1970 och fungerade i tre år, NASA:s Uhuru-satellit kartlade mer än 300 källor, visade att många är neutronstjärnor eller svarta hål som drivs av gas som strömmar från stjärnkompanjoner, och upptäckte röntgenstrålar från den heta gasen i galaxhopar. Giaconni skulle fortsätta med att föreslå mer kraftfulla röntgensatelliter – NASA:s Einstein-observatorium, som fungerade från 1978 till 198, och NASA:s nuvarande röntgenflaggskepp, Chandra X-ray Observatory, som lanserades 1999.

Röntgenexperimentet ombord på Copernicus leddes av Robert Boyd vid University College London, och de tre röntgenteleskopen upplevde betydande utmaningar. Längre våglängdsdetektorer översvämmades av en oväntat hög nivå av bakgrundsstrålning. Det visade sig komma från ett stort kometformat moln av väteatomer som omger jorden, kallad geocorona, som sprider långt ultraviolett solljus. Senare instrument lade till ett filter inställt för att absorbera UV men lät röntgenstrålar passera.

I juni 1973 märkte forskare vid Goddard ett problem med en slutare i röntgenteleskopen. Enheten användes för att periodvis blockera röntgenstrålar från att nå detektorn så att forskare kunde spåra den förändrade bakgrundsstrålningen från laddade partiklar i olika delar av omloppsbanan. Nu hade dess verksamhet blivit tveksam. Med oro för att slutaren skulle kunna förbli permanent i stängt läge, hade instrumentteamet beslutat att sluta använda den. Men ett sista kommando klarade sig – och den klibbiga slutaren fastnade och förblindade instrumenten.

En fjärde detektor som inte var kopplad till ett teleskop fortsatte att fungera under hela uppdraget. Denna röntgenräknare mätte strålning från 1 till 3 ångström över ett brett synfält – 2,5 gånger 3,5 grader, ungefär 40 gånger den skenbara arean av en fullmåne.

Röntgenexperimentet upptäckte flera långtidspulsarer, inklusive X Persei. Pulsarer - vanligtvis snurrande neutronstjärnor - hade upptäckts fem år innan Copernicus lanserades. Dessa föremål svänger en stråle av strålning i vår riktning varje gång de roterar, vanligtvis med tiotusentals gånger i sekunden. Konstigt nog tar X Persei-pulsaren lugna 14 minuter per snurr.

Copernicus utförde långtidsövervakning av pulsarer och andra ljuskällor och observerade Nova Cygni 1975, en explosion på den vita dvärgen i ett nära binärt system. Experimentet upptäckte märkliga nedgångar i röntgenabsorptionen vid Cygnus X-1, troligen orsakade av svala, täta klumpar i gasen som strömmar bort från stjärnan. Och satelliten spelade in varierande röntgenstrålar från den svarthålsdrivna galaxen Centaurus A, som ligger cirka 12 miljoner ljusår bort.

Copernicus returnerade UV- och röntgenobservationer i 8,5 år innan dess pensionering 1981, och den kretsar fortfarande runt jorden idag. Den lämnade rymdastronomins centrum när mer avancerade observatorier dök upp, särskilt Einstein och International Ultraviolet Explorer, som lanserades 1978 och fungerade i nästan 19 år. Copernicus-observationer förekommer i mer än 650 vetenskapliga artiklar. Dess instrument studerade cirka 450 unika föremål som var målsatta av mer än 160 utredare i USA och 13 andra länder. + Utforska vidare

Hubble stirrar på ett stjärnspäckat himmelfält