НИРКам

NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) — прибор на борту космического телескопа Джеймса Уэбба . Он выполняет две основные задачи: формирует изображение с длиной волны от 0,6 до 5 мкм и является датчиком волнового фронта, обеспечивающим функционирование 18-секционных зеркал как одного. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Другими словами, это камера, которая также используется для предоставления информации для выравнивания 18 сегментов главного зеркала. ^{[ 3 ]} Это инфракрасная камера с десятью матрицами детекторов ртути-кадмия-теллурида (HgCdTe), каждая из которых имеет матрицу размером 2048×2048 пикселей. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Камера имеет поле зрения 2,2×2,2 угловых минуты с угловым разрешением 0,07 угловых секунд на расстоянии 2 мкм. ^{[ 1 ]} NIRCam также оснащен коронографами, которые помогают собирать данные об экзопланетах вблизи звезд. Это помогает визуализировать что-либо рядом с гораздо более ярким объектом, поскольку коронограф блокирует этот свет. ^{[ 2 ]}

NIRCam размещен в интегрированном модуле научных инструментов (ISIM), к которому он прикреплен стойками. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Он рассчитан на работу при температуре 37 К (-236,2 ° C; -393,1 ° F), поэтому может обнаруживать инфракрасное излучение на этой длине волны. ^{[ 3 ]}^{[ 7 ]} Он соединен с ISIM стойками, а терморемни соединяются с радиаторами тепла, что помогает поддерживать его температуру. ^{[ 3 ]} Электроника фокальной плоскости работала при температуре 290 К. ^{[ 3 ]}

NIRCam должна быть в состоянии наблюдать объекты со слабой яркостью до +29 с экспозицией 10 000 секунд (около 2,8 часов). ^{[ 8 ]} Он делает эти наблюдения при длине волны света от 0,6 до 5 мкм (от 600 до 5000 нм ). ^{[ 4 ]} Он может вести наблюдение в двух полях зрения, и любая сторона может осуществлять визуализацию или, используя возможности оборудования для измерения волнового фронта , спектроскопию. ^{[ 9 ]} Чувствительность волнового фронта намного тоньше, чем толщина среднего человеческого волоса. ^{[ 10 ]} Он должен работать с точностью не менее 93 нанометров, а при тестировании он даже достиг уровня от 32 до 52 нм. ^{[ 10 ]} Человеческий волос имеет диаметр тысячи нанометров. ^{[ 10 ]}

Основной

Компоненты

Компоненты датчика волнового фронта включают в себя: ^{[ 9 ]}

Дисперсные датчики Хартмана
Грисмы для бесщелевой спектроскопии в диапазоне 2,5–5,0 мкм
Слабые линзы

Части NIRCam: ^{[ 11 ]}

Зеркало для снятия
Коронограф
Первое складывание зеркала
Коллиматорные линзы
Дихроичный светоделитель
Колесо длинноволновых фильтров
Группа длинноволновых объективов для фотоаппаратов
Длинноволновая фокальная плоскость
Коротковолновый фильтр в сборе
Группа коротковолновых объективов для фотоаппаратов
Коротковолновое складное зеркало
Линза для визуализации зрачков
Коротковолновая фокальная плоскость

Обзор

Инфографика инструментов JWST и их диапазонов наблюдения света по длинам волн

NIRCam имеет две полные оптические системы для резервирования. ^{[ 3 ]} Обе стороны могут работать одновременно и просматривать два отдельных участка неба; две стороны называются стороной A и стороной B. ^{[ 3 ]} Линзы, используемые во внутренней оптике, представляют собой триплетные рефракторы . ^{[ 3 ]} Материалами линз являются фторид лития (LiF), фторид бария (BaF ₂ ) и селенид цинка (ZnSe). ^{[ 3 ]} Триплетные линзы представляют собой коллиматорную оптику. ^{[ 12 ]} Самый большой объектив имеет светосилу 90 мм. ^{[ 12 ]}

Наблюдаемый диапазон длин волн разбит на коротковолновую и длинноволновую полосу. ^{[ 13 ]} Коротковолновый диапазон — от 0,6 до 2,3 мкм, длинноволновый — от 2,4 до 5 мкм; оба имеют одинаковое поле зрения и доступ к коронографу. ^{[ 13 ]} Каждая сторона NIRCam просматривает участок неба размером 2,2 на 2,2 угловых минуты как на коротких, так и на длинных волнах; однако коротковолновое плечо имеет вдвое большее разрешение. ^{[ 12 ]} Длинноволновое плечо имеет по одной решетке на каждой стороне (всего две), а коротковолновое плечо имеет четыре матрицы на каждой стороне, или всего 8. ^{[ 12 ]} Сторона A и сторона B имеют уникальное поле зрения, но они примыкают друг к другу. ^{[ 12 ]} Другими словами, камера смотрит на два поля зрения шириной 2,2 угловых минуты, которые расположены рядом друг с другом, и каждое из этих изображений наблюдается на коротких и длинных волнах одновременно, при этом коротковолновое плечо имеет разрешение в два раза больше, чем длинноволновое плечо. ^{[ 12 ]}

Проектирование и производство

Строителями NIRCam являются Университет Аризоны, компания Lockheed Martin и Teledyne Technologies в сотрудничестве с Космическим агентством США НАСА. ^{[ 2 ]} Компания Lockheed Martin протестировала и собрала устройство. ^{[ 11 ]} Teledyne Technologies разработала и изготовила десять детекторных матриц из ртутно-кадмиевого теллурида (HgCdTe). ^{[ 14 ]} NIRCam был завершен в июле 2013 года и отправлен в Центр космических полетов Годдарда, который является центром НАСА, управляющим проектом JWST. ^{[ 7 ]}

Четыре основные научные цели NIRCam включают:

Исследование формирования и эволюции первых светящихся объектов и раскрытие истории реионизации Вселенной.

Определение того, как объекты, наблюдаемые в наши дни (галактики, активные галактики и скопления галактик), собирались и развивались из газа, звезд и металлов, присутствующих в ранней Вселенной.

Улучшите наше понимание рождения звезд и планетных систем.

Изучите физические и химические состояния объектов нашей солнечной системы с целью понять происхождение строительных блоков жизни на Земле.
- Научные возможности с камерой ближнего ИК-диапазона (NIRCam) на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST) , Бичман и др. ^{[ 15 ]}

Электроника

Данные с датчиков изображения (матриц в фокальной плоскости) собираются электроникой фокальной плоскости и отправляются на компьютер ISIM. ^{[ 3 ]} Данные между FPE и компьютером ISIM передаются по соединению SpaceWire . ^{[ 3 ]} Есть еще электроника управления приборами (ICE). ^{[ 3 ]} Массивы фокальной плоскости содержат 40 миллионов пикселей. ^{[ 7 ]}

FPE предоставляет или контролирует для FPA следующее: ^{[ 7 ]}

Регулируемая мощность
выходных данных Синхронизация
Контроль температуры
Органы управления рабочим режимом
изображения Кондиционирование данных
Усиление данных изображения
данных изображения Оцифровка

Фильтры

NIRcam включает в себя колеса фильтров, которые позволяют свету, поступающему из оптики, проходить через фильтр, прежде чем он будет записан датчиками. ^{[ 15 ]} Фильтры имеют определенный диапазон, в котором они пропускают свет, блокируя другие частоты; это позволяет операторам NIRCam некоторый контроль над тем, какие частоты наблюдаются при наблюдениях с помощью телескопа. ^{[ 15 ]}

Используя несколько фильтров, красное смещение далеких галактик можно оценить с помощью фотометрии. ^{[ 15 ]}

Фильтры NIRcam: ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

Коротковолновый канал (0,6–2,3 мкм)

F070W – Общего назначения
F090W – Общего назначения
F115W – Общего назначения
F140M – Крутые звёзды, Н ₂ О , СН
₄
F150W – Общего назначения
F150W2 — Блокирующий фильтр для F162M, F164N и DHS.
F162M – Cool Stars, внеполосный для Н ₂ О
F164N – [FeII]
F182M – Крутые звёзды, Н ₂ О , СН
₄
F187N - Па-альфа
F200W – Общего назначения
Ф210М – Н ₂ О , СН
₄
F212N- H
₂

Длинноволновой канал (2,4–5,0 мкм)

F250M – СН
₄ , континуум
F277W – Общего назначения
F300M – Водяной лед
F322W2 – Фон мин. В основном используется с гризмами. Блокирующий фильтр для F323N.
F323N- Х
₂
F335M – ПАУ, CH
₄
F356W – Общего назначения
F360M – Коричневые карлики, планеты, континуум.
F405N – Бр-альфа
F410M – Коричневые карлики, планеты, Н ₂ О , СН
₄
Ф430М – СО ₂ , № ₂
F444W – Общего назначения. Блокирующий фильтр для F405N, F466N, F470N.
F460M – КО
F466N – СО
F470N – Ч
₂
F480M – Коричневые карлики, планеты, континуум.

Маркированная диаграмма

См. также

Элемент оптического телескопа
Хронология космического телескопа Джеймса Уэбба
Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (несуществующий прибор NIR Hubble)
Широкоугольная камера 3 (текущий инструмент NIR Hubble)
MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) (камера/спектрограф JWST 5–28 мкм)
Инфракрасная матричная камера (камера Spitzer в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне)

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «НИРКАМ» . Проверено 5 декабря 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Космический телескоп Джеймса Уэбба» . Проверено 5 декабря 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л «Обзор инструмента NIRCam» . НАСА . Проверено 9 марта 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б «НИРКАМ» . Проверено 6 декабря 2016 г.
^ «Космический телескоп Джеймса Уэбба» . Проверено 6 декабря 2016 г.
^ «Приборы и ISIM (интегрированный модуль научных приборов) Уэбб / НАСА» . Архивировано из оригинала 3 декабря 2016 г. Проверено 6 декабря 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «НирКам» . www.lockheedmartin.com . Проверено 21 января 2017 г.
^ «Обнаружение самой далекой сверхновой во Вселенной» (PDF) . Проверено 12 ноября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Грин, Томас П.; Чу, Лори; Эгами, Эйичи; Ходапп, Клаус В.; Келли, Дуглас М.; Лейзенринг, Джаррон; Рике, Марсия; Робберто, Массимо; Шлавин, Эверетт; Стэнсберри, Джон (2016). «Безщелевая спектроскопия с камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST NIRCam)». В МакИвене, Ховард А; Фацио, Джованни Дж; Листруп, Макензи; Баталья, Натали; Зиглер, Николас; Тонг, Эдвард С. (ред.). Космические телескопы и приборы 2016: оптические, инфракрасные и миллиметровые волны . Том. 9904. стр. 99040E. arXiv : 1606.04161 . дои : 10.1117/12.2231347 . S2CID 119271990 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Lockheed Martin готовит один из самых чувствительных ИК-приборов, когда-либо созданных для телескопа НАСА» . www.lockheedmartin.com . Проверено 21 января 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б «NIRCam для JWST» . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 года . Проверено 5 декабря 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «Обзор инструмента NIRCam» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2016 г. Проверено 9 декабря 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б «JWST – Каталог eoPortal – Спутниковые миссии» .
^ «Обзор детектора NIRCam» . Пользовательская документация JWST .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Научные возможности с камерой ближнего ИК-диапазона (NIRCam) на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST)» (PDF) . Проверено 12 ноября 2022 г.
^ «НИРКам» .
^ «Фильтры NIRCam – Пользовательская документация JWST» . jwst-docs.stsci.edu . Проверено 6 августа 2022 г.

Внешние ссылки

Веб-сайт JWST НАСА - NIRCam
NIRCam. Архивировано 3 ноября 2021 г. в Wayback Machine.
Галерея NIRCam на Flickr
Карманное руководство NIRCam (2 стр. в формате PDF)
Безщелевая спектроскопия с камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST NIRCam)

[arizona.edu-1] Jump up to: ^а ^б ^с «НИРКАМ» . Проверено 5 декабря 2016 г.

[nasa.gov-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Космический телескоп Джеймса Уэбба» . Проверено 5 декабря 2016 г.

[nirioverview-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л «Обзор инструмента NIRCam» . НАСА . Проверено 9 марта 2023 г.

[arizona.edu2-4] Jump up to: ^а ^б «НИРКАМ» . Проверено 6 декабря 2016 г.

[nasa.gov2-5] «Космический телескоп Джеймса Уэбба» . Проверено 6 декабря 2016 г.

[isimnasa-6] «Приборы и ISIM (интегрированный модуль научных приборов) Уэбб / НАСА» . Архивировано из оригинала 3 декабря 2016 г. Проверено 6 декабря 2016 г.

[lockheed_martin-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «НирКам» . www.lockheedmartin.com . Проверено 21 января 2017 г.

[8] «Обнаружение самой далекой сверхновой во Вселенной» (PDF) . Проверено 12 ноября 2022 г.

[Camera-9] Jump up to: ^а ^б Грин, Томас П.; Чу, Лори; Эгами, Эйичи; Ходапп, Клаус В.; Келли, Дуглас М.; Лейзенринг, Джаррон; Рике, Марсия; Робберто, Массимо; Шлавин, Эверетт; Стэнсберри, Джон (2016). «Безщелевая спектроскопия с камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST NIRCam)». В МакИвене, Ховард А; Фацио, Джованни Дж; Листруп, Макензи; Баталья, Натали; Зиглер, Николас; Тонг, Эдвард С. (ред.). Космические телескопы и приборы 2016: оптические, инфракрасные и миллиметровые волны . Том. 9904. стр. 99040E. arXiv : 1606.04161 . дои : 10.1117/12.2231347 . S2CID 119271990 .

[lockheed-10] Jump up to: ^а ^б ^с «Lockheed Martin готовит один из самых чувствительных ИК-приборов, когда-либо созданных для телескопа НАСА» . www.lockheedmartin.com . Проверено 21 января 2017 г.

[:0-11] Jump up to: ^а ^б «NIRCam для JWST» . Архивировано из оригинала 3 ноября 2021 года . Проверено 5 декабря 2016 г.

[ircamera.as.arizona.edu-12] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж «Обзор инструмента NIRCam» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2016 г. Проверено 9 декабря 2016 г.

[JWST-13] Jump up to: ^а ^б «JWST – Каталог eoPortal – Спутниковые миссии» .

[14] «Обзор детектора NIRCam» . Пользовательская документация JWST .

[Beichman-15] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Научные возможности с камерой ближнего ИК-диапазона (NIRCam) на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST)» (PDF) . Проверено 12 ноября 2022 г.

[16] «НИРКам» .

[17] «Фильтры NIRCam – Пользовательская документация JWST» . jwst-docs.stsci.edu . Проверено 6 августа 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

v т и Космический телескоп Джеймса Уэбба
Хронология JWST
Инструменты и датчики	Датчик точного наведения, формирователь изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и безщелевой спектрограф Средний инфракрасный инструмент Камера ближнего инфракрасного диапазона Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона
Элементы	Интегрированный модуль научных инструментов Элемент оптического телескопа (зеркала) Автобус космического корабля Солнцезащитный козырек
Этапы	Запуск и ввод в эксплуатацию (2021-2022 гг.) Рейс Ариан VA256
Изображения	Первое глубокое поле Уэбба (2022)
Открытия	CEERS-93316 (2022 г.) СТЕКЛО-z12 (2022) ДЖЕЙДС-GS-z13-0 (2022) ЛХС 475 б (2023 г.) TECC71 (2023 г.)
Учреждения	НАСА Центр космических полетов Годдарда Научный институт космического телескопа Европейское космическое агентство Канадское космическое агентство
Связанный	SpaceWire ОТЕ Следопыт Джеймс Э. Уэбб (тезка) Список глубоких полей
Категория