Научный институт космического телескопа
 | |
| Учредил | 1981 |
|---|---|
| Расположение | , , , Соединенные Штаты |
| Координаты | 39 ° 19'58 "с.ш. 76 ° 37'24" з.д. / 39,33278 ° с.ш. 76,62333 ° з.д. |
| Веб-сайт | www |
( Научный институт космического телескопа STScI ) является центром научных операций космического телескопа Хаббла (HST), центром научных операций и операций миссий космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и центром научных операций римского космического телескопа Нэнси Грейс . [1] STScI был основан в 1981 году как общественный научный центр, которым управляет НАСА Ассоциация университетов по исследованиям в области астрономии (AURA). [2] Офисы STScI расположены в Университета Джона Хопкинса кампусе Хомвуд и в здании Ротонда в Балтиморе , штат Мэриленд . [3]
Помимо выполнения продолжающихся научных операций HST и подготовки к научным исследованиям с помощью JWST и Roman, STScI управляет и управляет Архивом космических телескопов Микульского (MAST), в котором хранятся данные многочисленных активных и устаревших миссий, включая HST, JWST, Kepler , ТЭСС , Гайя и Пан-СТАРРС . [4]
Большая часть финансирования деятельности STScI поступает по контрактам с Центром космических полетов имени Годдарда НАСА , но есть и более мелкие мероприятия, финансируемые Исследовательским центром Эймса НАСА НАСА, Лабораторией реактивного движения и Европейским космическим агентством (ЕКА). [ нужна ссылка ]
Персонал STScI состоит из ученых (в основном астрономов и астрофизиков), инженеров космических кораблей, инженеров-программистов, специалистов по управлению данными, экспертов в области образования и работы с общественностью, а также персонала административной и бизнес-поддержки. Есть около 200 докторов наук. ученые, работающие в ГНТИ, [5] 15 из них являются сотрудниками ЕКА, работающими по проектам HST и JWST. [6] Общий штат сотрудников ГНТЦИ по состоянию на 2021 год насчитывает около 850 человек. [7]
STScI выполняет свои миссии от имени НАСА, мирового астрономического сообщества, и на благо общественности. Научная деятельность напрямую служит астрономическому сообществу, в первую очередь в форме наблюдений и грантов HST и JWST (и, в конечном итоге, Roman), но также включает распространение данных других НАСА и наземных миссий через MAST. Деятельность по развитию наземных систем создает и поддерживает системы программного обеспечения, необходимые для предоставления этих услуг астрономическому сообществу. [8] Общественно-просветительская деятельность STScI предоставляет широкий спектр ресурсов для средств массовой информации, мест неформального образования, таких как планетарии и научные музеи, а также широкой общественности. [9] STScI также служит источником рекомендаций для НАСА по ряду вопросов оптической и УФ-космической астрофизики.
Сотрудники STScI взаимодействуют и общаются с профессиональным астрономическим сообществом по ряду каналов, включая участие в проводимых раз в два года собраниях Американского астрономического общества , публикацию регулярных информационных бюллетеней STScI и веб-сайт STScI, размещение комитетов пользователей и научных рабочих групп, а также проведение ежегодно нескольких научно-технических симпозиумов и семинаров. Эта деятельность позволяет STScI распространять информацию среди пользователей телескопов, а также позволяет сотрудникам STScI максимизировать научную продуктивность объектов, которыми они управляют, реагируя на потребности сообщества и НАСА.
Деятельность ННТЦИ
[ редактировать ]Примечание. Информация в этом разделе нуждается в обновлении. Информацию о текущей деятельности можно найти на официальном сайте STScI.
Выбор предложения по телескопической науке
[ редактировать ]STScI проводит всю деятельность, необходимую для выбора, планирования и реализации научных программ космического телескопа Хаббл. Первым шагом в этом процессе является поддержка ежегодного отбора научных программ под руководством сообщества, которые будут осуществляться с помощью HST. Это начинается с публикации ежегодного конкурса заявок, в котором указываются поддерживаемые в настоящее время возможности научных инструментов, требования к предложениям и крайний срок подачи заявок. Любой желающий имеет право подать предложение. Все предложения критически рассматриваются Комитетом по распределению времени (TAC). TAC состоит из около 100 членов американского и международного астрономического сообщества, отобранных для того, чтобы представлять широкий спектр исследовательского опыта, необходимого для оценки предложений. Каждый цикл предложений обычно включает рассмотрение от 700 до 1100 предложений. Только 15-20% этих предложений в конечном итоге будут отобраны для реализации. TAC рассматривает несколько категорий времени наблюдений, а также предложения по архивным, теоретическим и совместным исследовательским проектам между HST и другими космическими или наземными обсерваториями (например, Рентгеновская обсерватория «Чандра» и Национальная оптическая астрономическая обсерватория ). STScI обеспечивает всю техническую и логистическую поддержку данной деятельности. Ежегодный цикл приема заявок иногда менялся по продолжительности в те годы, когда была запланирована миссия по обслуживанию HST. [10] [11]
Кандидаты, которым посчастливилось получить время телескопа, называемые генеральными наблюдателями (ГО), должны затем предоставить подробные требования, необходимые для планирования и реализации своих программ наблюдений. Эта информация предоставляется STScI по так называемому предложению Фазы II. В предложении Фазы II указаны режимы работы прибора, время экспозиции, ориентация телескопа и т. д. [12] Сотрудники STScI предоставляют веб-программное обеспечение под названием «Калькуляторы времени экспозиции» (ETC), которое позволяет GO оценить, сколько времени наблюдения потребуется любому из бортовых детекторов, чтобы накопить количество света, необходимое для достижения их научных целей. Кроме того, сотрудники ГНЦИ осуществляют все необходимые действия для реализации каждой конкретной программы, а также планируют весь ансамбль программ на год. Для HST это включает в себя поиск опорных звезд, проверку ограничений ярких объектов, выполнение конкретных требований к расписанию и работу с наблюдателями, чтобы понять и учесть конкретные или любые нестандартные требования, которые могут у них возникнуть. [13]
Планирование наблюдений
[ редактировать ]После сбора информации по Фазе II разрабатывается план долгосрочных наблюдений, который охватывает весь год, определяя подходящее время для планирования отдельных наблюдений и в то же время обеспечивая эффективное и действенное использование телескопа в течение года. Подробные графики наблюдений создаются каждую неделю, включая, в случае операций HST, планирование путей передачи данных через спутниковую систему слежения и ретрансляции данных ( TDRSS ) и генерацию двоичных командных загрузок для восходящей линии связи с космическим кораблем. Корректировки могут быть внесены как в долгосрочные, так и в еженедельные планы в ответ на Цели Возможностей (например, для кратковременных событий, таких как сверхновые , или координации с уникальными событиями, такими как столкновение космического корабля с кометой ). STScI использует алгоритм Min-conflicts для планирования времени наблюдения на телескопе. STScI в настоящее время разрабатывает аналогичные процессы для JWST, хотя операционные детали будут сильно отличаться из-за различных ограничений в отношении приборов и космических кораблей, а также из-за его местоположения на линии Солнце-Земля L2. Точка Лагранжа (~ 1,5 миллиона км от Земли), а не низкая околоземная орбита (~ 565 км), используемая HST.
Полеты
[ редактировать ]Управление полетами заключается в прямой поддержке и мониторинге функций HST в режиме реального времени. Ежедневные полеты HST в режиме реального времени включают около 4 каналов передачи команд вверх, около 10 каналов передачи данных и практически непрерывный мониторинг здоровья и безопасности обсерватории. Операции реального времени осуществляются круглосуточно. Летная деятельность для HST осуществляется в GSFC НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Обработка научных данных
[ редактировать ]Научные данные из HST поступают в STScI через несколько часов после передачи по нисходящей линии связи от TDRSS и последующего прохождения через центр сбора данных в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. В STScI данные обрабатываются серией компьютерных алгоритмов, которые преобразуют их формат в международно признанный стандарт (известный как FITS : гибкая система передачи изображений ), исправляют недостающие данные и выполняют окончательную калибровку данных путем удаления инструментальных артефактов. . Этапы калибровки различны для каждого инструмента HST, но, как правило, они включают в себя удаление космических лучей, коррекцию неоднородностей инструмента/детектора, калибровку потока и применение информации о мировой системе координат (которая точно сообщает пользователю, где именно находится на небе). детектор был направлен). Применяемые калибровки являются лучшими из доступных на момент прохождения данных по конвейеру. STScI работает с разработчиками приборов над определением аналогичных процессов для данных Kepler и JWST.
Архивирование и распространение научных данных
[ редактировать ]Все научные данные HST постоянно архивируются после прохождения через конвейер калибровки. Политика НАСА предусматривает однолетний период владения всеми данными, а это означает, что только команда первоначального предложения может получить доступ к данным в течение первого года после их получения. После этого года данные станут доступны всем, кто пожелает получить к ним доступ. Наборы данных, извлеченные из архива, автоматически перекалибровываются, чтобы обеспечить применение самых современных калибровочных коэффициентов и программного обеспечения. STScI служит архивным центром для всех оптических и ультрафиолетовых космических миссий НАСА. Помимо архивирования и хранения научных данных HST, STScI хранит данные 13 других миссий, включая Международный исследователь ультрафиолетового излучения (IUE), Исследователь экстремального ультрафиолета (EUVE), Спектроскопический исследователь дальнего ультрафиолета (FUSE) и Исследователь эволюции галактики (GALEX). ). Научные данные Kepler и JWST будут архивироваться и извлекаться аналогичным образом. Интернет служит основным пользовательским интерфейсом для архивов данных STScI ( http://archive.stsci.edu ). В настоящее время архив содержит более 30 терабайт данных. Каждый день принимается около 11 гигабайт новых данных и около 85 гигабайт данных распределяются среди пользователей. Архив наследия Хаббла (HLA; http://hla.stsci.edu/ ), который в настоящее время находится в разработке, будет действовать как более интегрированный и удобный для пользователя архив. Он будет предоставлять необработанные данные Хаббла, а также научные продукты более высокого уровня (цветные изображения, мозаика и т. д.).
Калибровка и характеристика научных приборов
[ редактировать ]STScI отвечает за калибровку научных инструментов HST и JWST в полете. Для HST ежегодно разрабатывается план калибровки обсерватории. Этот план предназначен для поддержки выбранных программ наблюдений GO для этого цикла, а также для обеспечения базовой калибровки, охватывающей весь срок службы каждого прибора. Программа калибровки включает в себя измерения, выполняемые относительно бортовых калибровочных источников или для оценки уровней шума внутреннего детектора, а также наблюдения астрономических эталонных звезд и полей, необходимые для определения абсолютных преобразований потока и астрометрических преобразований. Внешние калибровки на HST обычно составляют 5–10% программы наблюдений GO, при этом требуется больше времени, когда инструмент еще относительно новый. На сегодняшний день HST располагает в общей сложности 12 научными инструментами, 6 из которых в настоящее время активны. Два новых прибора были установлены во время миссии обслуживания HST STS-125 в мае 2009 года . Электронные сбои в STIS (в 2001 г.) и в широкополосном канале ACS (в 2007 г.) также были устранены на орбите в мае 2009 г., вернув эти приборы в активное состояние. Все 12 инструментов HST, а также 4, запланированные для JWST, представлены в таблице ниже. Приборы HST могут обнаруживать свет с длинами волн от ультрафиолет через ближний инфракрасный диапазон . Приборы JWST будут работать в диапазоне от красного конца оптических длин волн (~6000 ангстрем) до среднего инфракрасного диапазона (от 5 до 27 микрометров). Приборов, числящихся списанными, на борту больше нет.
| Название инструмента (и сокращение) | Функция прибора | Статус инструмента | Телескоп |
|---|---|---|---|
| Высокоскоростной фотометр (HSP) | Быстрая фотометрия во времени | Списан в 1993 году. | HST |
| Широкоугольная и планетарная камера (WFPC) | УФ/оптическая визуализация | Списан в 1993 году. | HST |
| Спектрограф слабых объектов (FOS) | УФ/оптическая спектроскопия | Выведен из эксплуатации в 1997 году. | HST |
| Спектрограф высокого разрешения Годдарда (GHRS) | УФ/оптическая спектроскопия | Выведен из эксплуатации в 1997 году. | HST |
| Камера слабых объектов (FOC) | УФ/оптическая визуализация | Выведен из эксплуатации в 2002 году. | HST |
| Широкоугольная и планетарная камера 2 (WFPC2) | УФ/оптическая визуализация | Выведен из эксплуатации в 2009 году. | HST |
| Датчик точного наведения (FGS) | Прецизионная астрометрия | Активный | HST |
| Спектрограф изображений космического телескопа (STIS) | УФ/оптическая спектроскопия | Активный (восстановленный) | HST |
| Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (NICMOS) | БИК-изображения и гризм -спектроскопия | Активный | HST |
| Усовершенствованная камера для съемки (ACS) | УФ/оптическая визуализация и гризм -спектроскопия | SBC и WFC (восстановленные) Активны; HRC неактивен [1] | HST |
| Спектрограф космического происхождения (COS) | УФ-спектроскопия | Активный | HST |
| Широкоугольная камера 3 (WFC3) | УФ/оптическая/ближняя ИК визуализация и гризм -спектроскопия | Активный | HST |
| Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) | Оптическая/ближняя ИК-визуализация | Активно-проходит калибровка | JWST |
| Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) | Ближняя ИК-спектроскопия | Активно-проходит калибровка | JWST |
| МИРИ (прибор среднего инфракрасного диапазона) (МИРИ) | Визуализация и спектроскопия среднего ИК диапазона | Активно-проходит калибровка | JWST |
| Устройство визуализации с настраиваемым фильтром (FGS-TFI) | Визуализация в среднем ИК-диапазоне | Активно-проходит калибровка | JWST |
Сотрудники STScI разрабатывают предложения по калибровке, сопровождают их в процессе планирования и анализируют полученные данные. Эти программы предоставляют обновленные файлы калибровки и эталонные файлы для использования в конвейере обработки данных. Файлы калибровки также архивируются, поэтому пользователи могут извлечь их, если им потребуется выполнить повторную калибровку данных вручную. Вся деятельность по калибровке и результаты документируются, обычно в форме научных отчетов о приборах, размещаемых на общедоступном веб-сайте, а иногда и в виде опубликованных статей. Результаты также включаются в справочники данных и справочники приборов.
Помимо калибровки инструментов, сотрудники STScI характеризуют и документируют работу инструментов, чтобы пользователи могли лучше понимать, как интерпретировать полученные данные. Обычно это эффекты, которые не корректируются автоматически в конвейере (поскольку они меняются со временем или зависят от яркости источника). Они включают в себя глобальные эффекты, такие как эффективность переноса заряда в устройствах с зарядовой связью , а также эффекты, специфичные для режимов и фильтров, такие как «призраки» фильтров (вызванные тонким рассеянием света внутри прибора). Осведомленность об этих эффектах может исходить от сотрудников STScI, когда они анализируют программы калибровки, или от наблюдателей, которые обнаруживают странности в своих данных и предоставляют обратную связь STScI.
Сотрудники STScI также выполняют характеристику и калибровку самого телескопа. В случае HST это в первую очередь стало вопросом мониторинга и корректировки фокуса, а также мониторинга и измерения функций разброса точек . (В начале 1990-х годов STScI отвечал за точное измерение сферической аберрации , необходимой для корректирующей оптики всех последующих инструментов). В случае JWST STScI будет отвечать за использование системы датчиков волнового фронта , разработанной JPL и Northrop Grumman Space Technology (NGST, подрядчик НАСА, строящий обсерваторию), для мониторинга и настройки сегментированного телескопа.
Поддержка после наблюдения
[ редактировать ]Поддержка после наблюдения включает в себя службу поддержки, к которой пользователи могут обратиться, чтобы ответить на вопросы по любому аспекту наблюдения – от того, как подать предложение до того, как анализировать данные.
Научное общественное служение
[ редактировать ]STScI реализует крупные научные программы HST от имени сообщества. Это программы широкого научного применения. На сегодняшний день эти программы включают Hubble Deep Field (HDF), Hubble Deep Field South (HDFS) и Ultra Deep Field (UDF). Необработанные и обработанные данные этих наблюдений практически сразу же становятся доступными астрономическому сообществу. Эти продукты впоследствии использовались многими астрономами в поисках собственных исследовательских тем и послужили стимулом для проведения большого количества последующих работ (см., например, http://www.stsci.edu/ftp/science/hdf/ Clearinghouse/clearinghouse.html и http://www.stsci.edu/hst/udf/index_html ).
Наземные системы
[ редактировать ]STScI отвечает за разработку, усовершенствование и обслуживание большинства наземных систем, используемых для выполнения описанных выше научных операций Хаббла. Первоначально эти системы (1980-е, начало 1990-х годов) поступали из нескольких источников, включая собственные разработки STScI и работы, выполненные по контрактам НАСА с различными поставщиками. За время существования HST над этими системами была проделана значительная работа – даже когда они поддерживали повседневную работу Хаббла. Они были интегрированы в более эффективную и простую в эксплуатации комплексную систему. Они прошли через серьезные технологические обновления (например, улучшенные операционные системы и компьютерное оборудование, носители архивных данных большей емкости). Они также были модифицированы для поддержки последовательности инструментов, установленных в телескопе. За последние несколько лет они были модифицированы для поддержки WFC3 и COS, двух новых приборов, которые будут установлены во время следующей миссии обслуживания HST, а также для поддержки двумя гироскопами режима работы HST с . STScI также предоставляет набор наземных системных услуг другим астрономическим миссиям, включая FUSE, Kepler и JWST. Инженеры-программисты STScI обслуживают около 7 900 000 исходные строки кода .
Разработка миссии и поддержка операций
[ редактировать ]STScI регулярно участвует вместе с НАСА и отраслевыми системными инженерами и учеными в разработке общей архитектуры миссии. Для HST это включает в себя помощь в определении и расстановке приоритетов в деятельности миссии по обслуживанию, а также в разработке стратегии обслуживания. Для JWST это включает участие в определении научных требований высокого уровня и общей архитектуры миссии. В обоих случаях STScI фокусируется на научных возможностях миссии, а также на требованиях к бесперебойной и эффективной работе обсерватории.
Научно-исследовательская деятельность
[ редактировать ]STScI управляет выбором программы стипендий Хаббла . С 1990 года стипендии Хаббла поддерживают выдающихся ученых-постдокторантов, чьи исследования широко связаны с научной миссией космического телескопа Хаббл. В 2009 году он был объединен со стипендией Спитцера , которая с 2002 года была связана с космическим телескопом Спитцер и научной программой. [14] Теперь он поддерживает научных сотрудников, проводящих исследования, связанные со всеми миссиями в рамках темы «Происхождение космоса»: Космическая обсерватория Гершеля , Космический телескоп Хаббл (HST), Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии (SOFIA) и Космический телескоп Спитцер. . [15] Исследование может быть теоретическим, наблюдательным или инструментальным. [15] Ежегодно, с момента запуска HST в 1990 году, присуждается от 8 до 12 стипендий; с 2009 года он колеблется в районе 16. [14] STScI также спонсирует летнюю программу стажировок студентов, которая позволяет талантливым студентам бакалавриата со всего мира работать с научными сотрудниками института, предоставляя этим студентам практический опыт в современных астрономических исследованиях. Штатный научный персонал STScI проводит оригинальные исследования, охватывающие широкий спектр астрофизики, включая исследования Солнечной системы , обнаружение и характеристику экзопланет , звездообразование , эволюцию галактик и физическую космологию . Каждую весну STScI проводит ежегодный научный симпозиум, а также несколько небольших научных семинаров. Привлечение активного научного персонала в STScI помогает гарантировать, что HST и, в конечном итоге, JWST будут работать с максимальной производительностью.
Работа с общественностью
[ редактировать ]Управление по связям с общественностью STScI (OPO) предоставляет широкий спектр продуктов и услуг, предназначенных для обмена и распространения науки и открытий HST, JWST, Романа и астрономии в целом среди широкой публики. Усилия OPO сосредоточены на удовлетворении потребностей средств массовой информации, сообщества неформального научного образования и широкой общественности.
OPO ежегодно выпускает около 40 новых пресс-релизов, в которых рассказывается об открытиях HST и научных результатах. Эти медиа-пакеты включают новостные сюжеты, изображения Хаббла, пояснительные изображения, анимацию и дополнительную информацию для использования в печатных, радиовещательных и онлайн-СМИ. OPO также участвует в пресс-конференциях, посвященных особо важным открытиям, и проводит семинары для научных писателей для углубленных занятий с учеными, работающими над текущими проблемами астрофизических исследований.
Помимо выпусков новостей, OPO разрабатывает различные продукты и функции, связанные с астрономией, для использования широкой публикой и неформальными образовательными учреждениями, включая музеи, научные центры, планетарии и библиотеки. К ним относятся справочные статьи, изображения телескопа, иллюстрации, диаграммы, инфографика, видео, научные визуализации, виртуальная реальность и интерактивные материалы. Большая часть этих ресурсов распространяется через веб-сайты, разработанные и управляемые STScI, включая Hubblesite , Webbtelescope , ViewSpace и Illumination Universe . Контент также распространяется через платформы социальных сетей, включая Facebook, Twitter, Instagram и YouTube.
OPO также проводит информационно-пропагандистскую работу посредством живых мероприятий лично и онлайн. К ним относятся регулярные серии публичных лекций, а также посещение различных местных и национальных мероприятий STEM. OPO также оказывает поддержку местам неформального образования в виде печатных материалов, ресурсов для программ/мероприятий и профессионального развития.
Информационно-пропагандистская деятельность OPO осуществляется в партнерстве с миссионерскими офисами Хаббла, Уэбба и Романа, а также с другими учреждениями в рамках Вселенной обучения НАСА .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «STScI разработает научные операции для нового панорамного космического телескопа» . Сайт Хаббла.org . Архивировано из оригинала 9 июля 2019 г. Проверено 21 октября 2021 г.
- ^ «Наша история» . STScI.edu . Архивировано из оригинала 11 октября 2023 г. Проверено 21 октября 2021 г.
- ^ «НАСА выбирает дом для космического телескопа следующего поколения» . Сайт Хаббла.org . Архивировано из оригинала 11 октября 2023 г. Проверено 6 июня 2021 г.
- ^ "Дом" . МАСТ . Проверено 21 октября 2021 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ "Персонал" . Архивировано из оригинала 12 января 2023 г. Проверено 12 января 2023 г.
- ^ «Учреждения» . esahubble.org . Архивировано из оригинала 2 мая 2022 г. Проверено 6 июня 2021 г.
- ^ Дэнс, Скотт (12 мая 2017 г.). «Ученые готовят «нервный центр» для работы космического телескопа Джеймса Уэбба в Балтиморском институте» . baltimoresun.com . Архивировано из оригинала 3 января 2022 г. Проверено 6 июня 2021 г.
- ^ «Миссии» . STScI.edu . Архивировано из оригинала 01 февраля 2022 г. Проверено 9 июня 2021 г.
- ^ «Обращение к общественности» . STScI.edu . Архивировано из оригинала 21 октября 2021 г. Проверено 21 октября 2021 г.
- ^ «НАСА - Программа наблюдений с помощью космического телескопа Хаббл, Рэй Виллард, Научный институт космического телескопа (STScI)» . www.nasa.gov . Архивировано из оригинала 17 апреля 2021 г. Проверено 9 июня 2021 г.
- ^ «Категории предложений цикла 29 HST — Пользовательская документация HST» . hst-docs.stsci.edu . Архивировано из оригинала 10 июня 2021 г. Проверено 9 июня 2021 г.
- ^ «Инструкции по подаче заявки на этап II HST — Пользовательская документация HST» . hst-docs.stsci.edu . Архивировано из оригинала 10 июня 2021 г. Проверено 9 июня 2021 г.
- ^ «Как планируются наблюдения Хаббла» . Пограничные поля . 23 июня 2014 г. Архивировано из оригинала 10 июня 2021 г. Проверено 10 июня 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Список всех стипендиатов Хаббла 1990–2016 гг.» . Архивировано из оригинала 20 февраля 2017 года . Проверено 12 июня 2016 г.
- ^ Jump up to: а б «Стипендии Хаббла» . Архивировано из оригинала 21 декабря 2022 года . Проверено 12 июня 2016 г.
