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 звездной величиной +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 выполнять 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
[ редактировать ]Компоненты
[ редактировать ]
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
[ редактировать ]
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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]
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
[ редактировать ]
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]
- 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
[ редактировать ]
См. также
[ редактировать ]- 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
[ редактировать ]- ^ 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 помощью камеры 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
[ редактировать ]
- 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)
| Инструменты и датчики |   | |
|---|---|---|
| Элементы | ||
| Этапы |
| |
| Изображения |
| |
| Открытия |
| |
| Учреждения | ||
| Связанный | ||
