Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр - Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer

В газовый гигант Уран с полосами облаков, кольцами и лунами системы Урана, сделанный с помощью NICMOS в 1998 году.
Пистолет Звезда и Пистолетная туманность, сделанный NICMOS в 1997 г.
NICMOS's Хаббл сверхглубокое поле. Инструмент обеспечил вид HUDF в ближнем инфракрасном диапазоне, расширив данные, доступные для этой области.

В Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (НИКМОС) это научный инструмент за инфракрасная астрономия, установленный на Космический телескоп Хаббла (HST), работавший с 1997 по 1999 и с 2002 по 2008 годы. Изображения, полученные с помощью NICMOS, содержат данные из ближней инфракрасной части светового спектра.

NICMOS был задуман и разработан командой разработчиков NICMOS Instrument Definition Team, Стюард обсерватория, Университет Аризоны, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. NICMOS - это формирователь изображения и спектрометр, созданный Ball Aerospace & Technologies Corp. что позволяет HST наблюдать Инфракрасный свет, с длины волн от 0,8 до 2,4 микрометров, что обеспечивает возможность получения изображений и безщелевой 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 квадратах поля зрения 11, 19 и 52 угловых секунды. Каждый оптический канал содержит 256 × 256 пикселей. фотодиод массив теллурид кадмия ртути инфракрасные детекторы прикреплены к сапфировой подложке, считываются в четырех независимых квадрантах 128 × 128.[1]

NICMOS последний раз работал в 2008 году и в основном[требуется разъяснение ] заменен инфракрасным каналом Широкоугольная камера 3 после его установки в 2009 году.[нужна цитата ]

Ограничения

Инфракрасные характеристики телескопа Хаббла имеют ограничения, поскольку он не был разработан для инфракрасных характеристик в качестве цели. Например, зеркало поддерживается при стабильной и относительно высокой температуре (15 ° C) с помощью нагревателей.

HST - теплый телескоп. В инфракрасном фоновом потоке, собираемом охлаждаемыми инфракрасными приборами в фокальной плоскости, 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, превышающих λ ≈ 1,6 мкм, точное значение зависит от направления на небо и от положения Земли на ее орбите.[2]

Несмотря на это, комбинация зеркала Хаббла и NICMOS обеспечила невиданный ранее уровень качества в ближнем инфракрасном диапазоне в то время.[3] Специальные инфракрасные телескопы, такие как Инфракрасная космическая обсерватория были новаторскими в своем роде, но имели главное зеркало меньшего размера, а также не работали во время установки NICMOS, потому что у них закончилась охлаждающая жидкость. Позже NICMOS решил эту проблему, применив машинный чиллер в качестве холодильника, что позволило ему работать годами, пока в 2008 году он не отключился.

История NICMOS

NICMOS был установлен на телескопе Хаббл во время его второй сервисной миссии в 1997 г. (СТС-82 ) вместе с Спектрограф космического телескопа, заменив два более ранних инструмента. NICMOS, в свою очередь, был в значительной степени вытеснен Широкоугольная камера 3, который имеет гораздо большее поле зрения (135 на 127 угловых секунд, или 2,3 на 2,1 угловых минуты) и достигает почти такой же глубины в инфракрасном диапазоне.

NICMOS был установлен экипажем STS-82, это Космический шатл миссия в 1997 году также установила инструмент STIS на космическом телескопе Хаббл, масштабная модель телескопа показана на этой фотографии экипажа.
Полет NICMOS в космос направляется к стартовой площадке, январь 1997 г.
Космический телескоп Хаббла в руке-манипуляторе космического челнока
Экипаж шаттла в открытый космос с космическим телескопом Хаббл

При проведении инфракрасных измерений необходимо охлаждать инфракрасные детекторы, чтобы избежать инфракрасных помех от собственного теплового излучения прибора. NICMOS содержит криогенный Дьюар, который охлаждает его детекторы примерно до 61 К, а оптические фильтры до ~ 105 К, с блоком твердый азот лед. Когда в 1997 году был установлен NICMOS, колба Дьюара содержал 230-фунтовый (104 кг) блок азотного льда. Из-за теплового короткого замыкания, возникшего 4 марта 1997 г. во время ввода прибора в эксплуатацию, у Дьюара закончились азот охлаждающей жидкости раньше, чем ожидалось в январе 1999 года.

Во время служебной миссии Хаббла 3B в 2002 г. (СТС-109 ),[4] сменная система охлаждения, включающая криокулер, криогенный циркулятор и внешний радиатор были установлены на телескопе Хаббл, который теперь охлаждает NICMOS через криогенный неон петля. Система охлаждения NICMOS (NCS) была разработана в очень ускоренном режиме (14 месяцев по сравнению с 5–10 годами для другого аппаратного обеспечения Hubble).[5] NICMOS был возвращен в эксплуатацию вскоре после SM 3B.[6][7]

Загрузка нового программного обеспечения в сентябре 2008 г. потребовала кратковременного отключения системы охлаждения NICMOS. Несколько попыток перезапуска системы охлаждения оказались безуспешными из-за проблем с криогенным циркулятором. После более чем шести недель ожидания нагрева частей прибора и предположения о сублимации частиц льда из неонового контура циркуляции охладитель снова не смог перезапуститься. Затем НАСА созвало Совет по анализу 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 циркулятор может быть поврежден, и определили альтернативный набор параметров запуска. Успешный перезапуск в 13:30 EST 16 декабря 2008 г. привел к четырем дням работы кулера с последующим остановом.[8] 1 августа 2009 года охладитель снова был запущен;[9] Ожидалось, что NICMOS возобновит работу в середине февраля 2010 г.[10] и работал до 22 октября 2009 г., когда из-за блокировки системы обработки данных Хаббла телескоп отключился. Расход циркуляционного потока к NICMOS был значительно снижен в течение этого рабочего периода, подтверждая блокировку в циркуляционном контуре. Продолжение работы при пониженных расходах ограничит науку о NICMOS, поэтому НАСА разработало планы по продувке и повторному заполнению системы циркуляции чистым неоновым газом. Циркуляционный контур оборудован дополнительным неоновым резервуаром и электромагнитными клапанами с дистанционным управлением для операций продувки-заправки на орбите. По состоянию на 2013 год эти операции продувки и заполнения еще не производились.[нуждается в обновлении ]

WFC3, установленная в 2009 году, была разработана для частичной замены NICMOS.[11]

18 июня 2010 г. было объявлено, что NICMOS не будет доступен для науки во время последнего цикла предложения 18. С 2013 г. будет принято решение о том, будут ли выполняться операции очистки-заполнения и будет ли NICMOS доступен для науки в будущее не было сделано.[нуждается в обновлении ]

NICMOS - это также название датчика изображения устройства с разрешением 256 × 256 пикселей, созданного Международным электрооптическим центром Rockwell (ныне DRS Technologies).

Научные результаты

NICMOS был известен своими характеристиками в космической астрономии в ближнем инфракрасном диапазоне, в частности способностью видеть объекты сквозь пыль.[3] После установки он использовался около 23 месяцев, срок его службы был ограничен установленным количеством крио-хладагента, а затем он использовался в течение нескольких лет, когда в 2002 году был установлен новый криоохладитель.[3] NICMOS сочетает в себе характеристики ближнего инфракрасного диапазона с большим зеркалом.[3]

NICMOS позволил исследовать высокие красное смещение галактики и квазары с высоким пространственным разрешением, что было особенно полезно при анализе в сочетании с другими инструментами, такими как STIS, а также позволило более глубоко исследовать звездное население.[12] В планетологии NICMOS использовался для открытия ударного бассейна на южном полюсе астероида. 4 Веста.[13] (4 Позже Весту посетил Рассвет (космический корабль) в 2010-х годах, которые исследовали его более внимательно, вращая его по орбите.)[14]

В 2009 году было обработано старое изображение NICMOS, чтобы показать предсказанное экзопланета вокруг звезды HR 8799.[15] Считается, что система составляет около 130 световых лет с Земли.[15]

В 2011 году четыре экзопланеты вокруг той же звезды были визуализированы на снимке NICMOS, сделанном в 1998 году, с использованием расширенной обработки данных.[15] Экзопланеты были первоначально обнаружены с помощью Телескопы Keck и Близнецы Север телескоп между 2007 и 2010 годами.[15] Изображение позволяет более тщательно проанализировать орбиты экзопланет, поскольку им требуется много десятилетий, даже сотни земных лет, чтобы вращаться вокруг своей звезды.[15]

NICMOS наблюдал за экзопланетой XO-2b на звезде XO-2, а результат спектроскопии был получен для этой экзопланеты в 2012 году.[16] При этом используются спектроскопические возможности инструмента, а в астрономической спектроскопии во время транзита планеты (экзопланета проходит перед звездой с точки зрения Земли) является способом изучения возможной атмосферы этой экзопланеты.[16]

В 2014 году исследователи восстановили планетные диски по старым данным NICMOS, используя новые методы обработки изображений.[17]

Шаттл миссии

  • STS-82, (год: 1997) установлен, NICMOS заменяет GHRS
  • STS-109, (год выпуска: 2002) установлен новый криохладитель, вернулся в работу.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Скиннер, Крис Дж .; Бержерон, Луи Э .; Шульц, Альфред Б .; МакКенти, Джон В .; и другие. (1998). Фаулер, Альберт М (ред.). «Орбитальные свойства детекторов NICMOS на HST» (PDF). Proc. SPIE. Инфракрасные астрономические приборы. 3354: 2–13. Bibcode:1998СПИ.3354 .... 2С. Дои:10.1117/12.317208. S2CID  5778753.
  2. ^ Робберто, М .; Sivaramakrishnan, A .; Bacinski, J.J .; Кальцетти, Д.; и другие. (2000). «Характеристики HST как инфракрасного телескопа» (PDF). Proc. SPIE. Космические телескопы и инструменты УФ, оптического и инфракрасного диапазона. 4013: 386–393. Bibcode:2000SPIE.4013..386R. Дои:10.1117/12.394037. S2CID  14992130.
  3. ^ а б c d «Космический полет сейчас | Последние новости | Инфракрасная камера Хаббла вернулась к жизни».
  4. ^ а б «0302432 - Отремонтированный и переконфигурированный космический телескоп Хаббл на стоянке в грузовом отсеке Колумбии».
  5. ^ "||||| Система охлаждения NICMOS |||||". asd.gsfc.nasa.gov. Получено 2020-06-10.
  6. ^ Jedrich, Николас М .; Грегори, Тери; Zimbelman, Darrell F .; Ченг, Эдвард С .; и другие. (2003). Мазер, Джон С. (ред.). «Криогенная система охлаждения для восстановления инфракрасной науки на космическом телескопе Хаббл». Proc. SPIE. ИК космические телескопы и инструменты. 4850: 1058–1069. Bibcode:2003SPIE.4850.1058J. CiteSeerX  10.1.1.162.1601. Дои:10.1117/12.461805. S2CID  108566881.
  7. ^ Свифт, Уолтер Л .; Маккормак, Джон А .; Загарола, Марк V .; Долан, Фрэнсис X .; и другие. (2005). «Криокулер NICMOS Turbo-Brayton - два года на орбите». Криокулеры 13. Springer США. С. 633–639. Дои:10.1007/0-387-27533-9. ISBN  978-0-387-23901-9.
  8. ^ «Статус NICMOS / NCS». Научный институт космического телескопа. 23 января 2009 г.
  9. ^ "Отчет о состоянии космического телескопа Хаббл". НАСА. 5 августа 2009 г.
  10. ^ "Страница последних последних новостей NICMOS". НАСА. 16 декабря 2009 г. Архивировано с оригинал 5 августа 2012 г.
  11. ^ MacKenty, J.W .; Кимбл, Р.А. (Январь 2003 г.). «Состояние широкоугольной камеры 3 HST» (PDF). Стендовая сессия Американского астрономического общества: 1. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  12. ^ [1]
  13. ^ Эдвард С. Блэр (2002). Астероиды: обзор, аннотации и библиография. Nova Publishers. п. 115. ISBN  978-1-59033-482-9.
  14. ^ "4 Веста". НАСА Исследование Солнечной системы. 19 декабря 2019 г.,. Получено 2020-09-07.
  15. ^ а б c d е НАСА - Астрономы находят неуловимые планеты в данных Хаббла десятилетней давности - 10.06.11
  16. ^ а б [2]
  17. ^ «Астрономическая криминалистика обнаруживает планетные диски в архиве Хаббла НАСА». 2014-04-24.

внешняя ссылка