Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр
Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр ( NICMOS ) — научный инструмент для инфракрасной астрономии , установленный на космическом телескопе Хаббла (HST), работавший с 1997 по 1999 год и с 2002 по 2008 год. Изображения, полученные NICMOS, содержат данные ближняя инфракрасная часть светового спектра.
NICMOS был задуман и разработан группой определения инструментов NICMOS в Обсерватории Стюарда Университета Аризоны , США. NICMOS — это формирователь изображения и многообъектный спектрометр, созданный компанией Ball Aerospace & Technologies Corp., который позволяет HST наблюдать инфракрасный свет с длиной волны от 0,8 до 2,4 микрометра, обеспечивая возможности визуализации и бесщелевой спектрофотометрии. NICMOS содержит три детектора ближнего инфракрасного диапазона в трех оптических каналах, обеспечивающих высокое (~ 0,1 угловой секунды) разрешение, коронографическое и поляриметрическое изображение, а также безщелевую спектроскопию в квадратных полях зрения 11, 19 и 52 угловых секунды. 256×256 пикселей Каждый оптический канал содержит фотодиодную матрицу теллурида ртути и кадмия размером инфракрасных детекторов , прикрепленную к сапфировой подложке, считывающую данные в четырех независимых квадрантах 128×128. [1]
Последний раз НИКМОС работал в 2008 году. [2] и был в значительной степени заменен инфракрасным каналом широкоугольной камеры 3 после ее установки в 2009 году. [3]
Ограничения
[ редактировать ]Инфракрасные характеристики «Хаббла» имеют ограничения, поскольку он не был разработан с учетом инфракрасных характеристик в качестве цели. Например, зеркало поддерживается при стабильной и относительно высокой температуре (15 °C) с помощью нагревателей.
HST — теплый телескоп. В ИК-фоновом потоке, собираемом ИК-инструментами с охлаждаемой фокальной плоскостью, такими как NICMOS или WFC3, на довольно коротких длинах волн преобладает тепловое излучение телескопа, а не зодиакальное рассеяние. Данные NICMOS показывают, что фон телескопа превышает зодиакальный фон на длинах волн более λ ≈ 1,6 мкм, точное значение зависит от наведения на небо и от положения Земли на ее орбите. [4]
Несмотря на это, комбинация зеркала Хаббла и NICMOS обеспечивала невиданный ранее на тот момент уровень качества в ближнем инфракрасном диапазоне. [5] Специализированные инфракрасные телескопы, такие как Инфракрасная космическая обсерватория, были по-своему новаторскими, но имели меньшее главное зеркало и также вышли из строя на момент установки NICMOS, поскольку у них закончилась охлаждающая жидкость. Позже NICMOS решил эту проблему, применив машинный охладитель в качестве холодильника, что позволило ему работать в течение многих лет, пока он не отключился от сети в 2008 году.
История НИКМОС
[ редактировать ]NICMOS был установлен на Хаббле во время его второй миссии обслуживания в 1997 году ( STS-82 ) вместе со спектрографом изображений космического телескопа , заменив два более ранних инструмента. NICMOS, в свою очередь, был в значительной степени заменен широкоугольной камерой 3 , которая имеет гораздо большее поле зрения (135 на 127 угловых секунд или 2,3 на 2,1 угловых минуты) и достигает почти такого же расстояния в инфракрасном диапазоне.
При проведении инфракрасных измерений необходимо охлаждать инфракрасные детекторы, чтобы избежать возникновения инфракрасных помех из-за собственного теплового излучения прибора. NICMOS содержит криогенный дьюар , охлаждавший его детекторы примерно до 61 К, и оптические фильтры до ~ 105 К, с блоком твердого азотного льда. Когда в 1997 году был установлен NICMOS, в колбе Дьюара находился блок азотного льда массой 230 фунтов (104 кг). Из-за теплового короткого замыкания, возникшего 4 марта 1997 года при вводе прибора в эксплуатацию, в январе 1999 года в дьюаре закончился азотный хладагент раньше, чем ожидалось.
Во время миссии обслуживания Хаббла 3B в 2002 году ( STS-109 ), [6] на «Хаббле» была установлена сменная система охлаждения, состоящая из криокулера , криогенного циркулятора и внешнего радиатора, которая теперь охлаждает NICMOS через криогенную неоновую петлю. Система охлаждения NICMOS (NCS) разрабатывалась в очень ускоренном графике (14 месяцев против 5–10 лет для другого оборудования приборов Хаббла). [7] NICMOS был возвращен в строй вскоре после SM 3B. [8] [9]
Загрузка нового программного обеспечения в сентябре 2008 года потребовала кратковременного отключения системы охлаждения NICMOS. Несколько попыток перезапустить систему охлаждения оказались безуспешными из-за проблем с криогенным циркулятором. После более чем шести недель ожидания, пока части прибора нагреются и теоретически частицы льда сублимируются из контура циркуляции неона, охладитель снова не смог перезапуститься. Затем НАСА созвал Совет по рассмотрению аномалий (ARB). ARB пришел к выводу, что лед или другие твердые частицы мигрировали из дьюара в циркуляционный насос во время попытки перезапуска в сентябре 2008 года и что циркуляционный насос мог быть поврежден, и определил альтернативный набор параметров запуска. Успешный перезапуск в 13:30 по восточному стандартному времени 16 декабря 2008 г. привел к четырехдневному снижению температуры, за которым последовало еще одно отключение. [10] 1 августа 2009 г. охладитель снова был перезапущен; [11] Ожидалось, что NICMOS возобновит работу в середине февраля 2010 года. [12] и работал до 22 октября 2009 года, после чего из-за блокировки системы обработки данных Хаббла телескоп отключился. Скорость циркуляционного потока в NICMOS значительно снизилась в течение этого периода работы, что подтверждает закупорку циркуляционного контура. Продолжение работы при пониженных скоростях потока ограничило бы научные исследования NICMOS, поэтому НАСА разработало планы по очистке и наполнению системы циркуляции чистым неоновым газом. Циркуляционный контур оснащен дополнительным неоновым резервуаром и электромагнитными клапанами с дистанционным управлением для операций продувки и заполнения на орбите. По состоянию на 2013 год подобные операции по продувке и заполнению еще не проводились. [ нужно обновить ]
WFC3 , установленный в 2009 году, был разработан для частичной замены NICMOS. [13]
18 июня 2010 года было объявлено, что NICMOS не будет доступен для науки в течение последнего цикла предложений 18. По состоянию на 2013 год будет принято решение о том, будут ли выполняться операции очистки-заполнения и будет ли NICMOS доступен для науки в будущее не создано. [ нужно обновить ]
NICMOS — это также название датчика изображения с разрешением 256 × 256 пикселей, созданного Международным электрооптическим центром Rockwell (ныне DRS Technologies).
Научные результаты
[ редактировать ]NICMOS был известен своими достижениями в области космической астрономии ближнего инфракрасного диапазона, в частности своей способностью видеть объекты сквозь пыль. [5] Он использовался около 23 месяцев после установки, его срок службы был ограничен установленным количеством криохладагента, а затем он использовался в течение нескольких лет, когда в 2002 году был установлен новый криоохладитель. [5] NICMOS объединил возможности ближнего инфракрасного диапазона с большим зеркалом. [5]
NICMOS позволил исследовать с большим красным смещением галактики и квазары с высоким пространственным разрешением, что было особенно полезно при анализе совместно с другими инструментами, такими как STIS, а также позволило более глубоко исследовать звездное население. [14] В планетологии NICMOS использовался для обнаружения ударного бассейна на южном полюсе астероида 4 Веста . [15] (4 Весту позже посетил космический корабль Dawn в 2010-х годах, который исследовал ее более внимательно, выйдя на орбиту.) [16]
В 2009 году старое изображение NICMOS было обработано и показало предсказанную экзопланету вокруг звезды HR 8799 . [17] Предполагается, что система находится примерно в 130 световых годах от Земли. [17]
В 2011 году вокруг той же звезды на изображении NICMOS, сделанном в 1998 году, с использованием передовой обработки данных были видны четыре экзопланеты. [17] Первоначально экзопланеты были открыты с помощью телескопов Кек и телескопа Джемини-Норт в период с 2007 по 2010 год. [17] Изображение позволяет более внимательно проанализировать орбиты экзопланет, поскольку для обращения вокруг своей родительской звезды им требуются многие десятилетия, даже сотни земных лет. [17]
NICMOS наблюдал экзопланету XO-2b у звезды XO-2 , и в 2012 году для этой экзопланеты был получен результат спектроскопии. [18] При этом используются спектроскопические возможности инструмента, а в астрономии спектроскопия во время транзита планеты (экзопланета проходит перед звездой с точки зрения Земли) является способом изучения возможной атмосферы этой экзопланеты. [18]
В 2014 году исследователи восстановили планетарные диски из старых данных NICMOS, используя новые методы обработки изображений. [19]
Миссии шаттла
[ редактировать ]- Установлен STS-82 (1997 г.), NICMOS заменяет GHRS.
- СТС-109, (2002 г.) установлен новый крикулер, возвращен в работу. [6]
См. также
[ редактировать ]- Космический телескоп Джеймса Уэбба (специальный телескоп ближнего инфракрасного диапазона)
- Список крупнейших инфракрасных телескопов
- NICMOSlook
- Космический телескоп Гершель (космический телескоп глубокой инфракрасной области 2009–2013 гг.)
- Инфракрасная матричная камера (камера Spitzer ближнего и среднего инфракрасного диапазона)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Скиннер, Крис Дж.; Бержерон, Луи Э.; Шульц, Альфред Б.; МакКенти, Джон В.; и др. (1998). Фаулер, Альберт М. (ред.). «Орбитальные свойства детекторов NICMOS на HST» (PDF) . Учеб. ШПИОН . Инфракрасные астрономические приборы. 3354 : 2–13. Бибкод : 1998SPIE.3354....2S . дои : 10.1117/12.317208 . S2CID 5778753 .
- ^ «Устаревшие инструменты HST» . Научный институт космического телескопа . Проверено 29 января 2023 г.
- ^ «Прибор, находящийся в спящем режиме на Хаббле, активизировался, пока инженеры размышляли над проблемой сообщения» . TheRegister.com . Проверено 29 января 2023 г.
- ^ Робберто, М.; Шиварамакришнан, А.; Бачински, Джей Джей; Кальзетти, Д .; и др. (2000). Брекинридж, Джеймс Б.; Якобсен, Питер (ред.). «Работа HST как инфракрасного телескопа» (PDF) . Учеб. ШПИОН . Космические телескопы и приборы УФ, оптические и ИК-диапазона. 4013 : 386–393. Бибкод : 2000SPIE.4013..386R . дои : 10.1117/12.394037 . S2CID 14992130 .
- ^ Перейти обратно: а б с д «Космический полет сейчас | Последние новости | Инфракрасная камера Хаббла возвращена к жизни» .
- ^ Перейти обратно: а б «0302432 — Отремонтированный и перенастроенный космический телескоп Хаббл, стоящий в грузовом отсеке Колумбии» . Архивировано из оригинала 27 ноября 2016 г.
- ^ «||||| Система охлаждения NICMOS |||||» . asd.gsfc.nasa.gov . Проверено 10 июня 2020 г.
- ^ Джедрич, Николас М.; Грегори, Тери; Зимбельман, Даррелл Ф.; Ченг, Эдвард С.; и др. (2003). Мэзер, Джон С. (ред.). «Криогенная система охлаждения для восстановления ИК-науки на космическом телескопе Хаббл». Учеб. ШПИОН . ИК космические телескопы и приборы. 4850 : 1058–1069. Бибкод : 2003SPIE.4850.1058J . CiteSeerX 10.1.1.162.1601 . дои : 10.1117/12.461805 . S2CID 108566881 .
- ^ Свифт, Уолтер Л.; МакКормак, Джон А.; Загарола, Марк В.; Долан, Фрэнсис X.; и др. (2005). «Криокулер NICMOS Turbo-Brayton — два года на орбите». Криокуллеры 13 . Спрингер США. стр. 633–639. дои : 10.1007/0-387-27533-9 . ISBN 978-0-387-23901-9 .
- ^ «Состояние NICMOS/NCS» . Научный институт космического телескопа . 23 января 2009 г.
- ^ «Отчет о состоянии космического телескопа Хаббл» . НАСА . 5 августа 2009 г.
- ^ «Страница последних новостей NICMOS» . НАСА. 16 декабря 2009 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2012 г.
- ^ МакКенти, JW; Кимбл, РА (январь 2003 г.). Состояние широкоугольной камеры HST 3 (PDF) (отчет). Стендовая сессия Американского астрономического общества. п. 1.
- ^ «Ежедневный отчет космического телескопа Хаббл НАСА № 4287» . spaceref.com . 29 января 2007 года . Проверено 29 января 2023 г.
- ^ Эдвард С. Блэр (2002). Астероиды: обзор, реферат и библиография . Издательство Нова. п. 115. ИСБН 978-1-59033-482-9 .
- ^ «4 Веста» . Исследование Солнечной системы НАСА . 19 декабря 2019 года . Проверено 7 сентября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и НАСА - Астрономы нашли неуловимые планеты в данных Хаббла десятилетней давности - 10.06.11
- ^ Перейти обратно: а б «Аутентификация ЦЕРН» .
- ^ «Астрономическая криминалистика обнаружила планетарные диски в архиве НАСА Хаббла» . 24 апреля 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- NICMOS в ЕКА/Хаббле
- Изображения, сделанные с помощью NICMOS в ЕКА/Хаббле
- Техническая информация от Стюардской обсерватории. инструментальной группы
- Семейство датчиков NICMOS
| Текущие инструменты |   | |
|---|---|---|
| Предыдущие инструменты |
| |
| космического корабля "Шаттл" Миссии | ||
| Специальные поля и изображения |
| |
| Связанный |
| |
