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

Газовый гигант Уран , показывая облако полосы, кольца и спутники Урана системы, взятой с NICMOS в 1998 году
Пистолетная звезда и туманность Пистолет , сделанные NICMOS в 1997 году.
Сверхглубокое поле телескопа Хаббла NICMOS . Инструмент обеспечивал вид HUDF в ближнем инфракрасном диапазоне, расширяя данные, доступные для этой области.

Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр ( NICMOS ) - это научный инструмент для инфракрасной астрономии , установленный на космическом телескопе Хаббла (HST), работающем с 1997 по 1999 год и с 2002 по 2008 год. Изображения, полученные с помощью NICMOS, содержат данные из ближняя инфракрасная часть светового спектра.

NICMOS был задуман и разработан Определение NICMOS инструментов команды с центром в Обсерватории Стюарда , Университет штата Аризона , США. NICMOS - это формирователь изображения и спектрометр, созданный Ball Aerospace & Technologies Corp., который позволяет HST наблюдать инфракрасный свет с длинами волн от 0,8 до 2,4 микрометров, обеспечивая возможности построения изображений и спектрофотометрические возможности без щелей. NICMOS содержит три детектора ближнего инфракрасного диапазона в трех оптических каналах, обеспечивающих высокое (~ 0,1 угловой секунды) разрешение, коронографическую и поляриметрическую визуализацию, а также безщелевую спектроскопию в квадратных полях зрения 11, 19 и 52 угловой секунды. Каждый оптический канал содержит матрицу фотодиодов 256 × 256 пикселей, состоящую из инфракрасных детекторов теллурида кадмия и ртути, прикрепленных к сапфировой подложке, считываемых в четырех независимых квадрантах 128 × 128.

Последний раз NICMOS работал в 2008 году и был в значительной степени заменен инфракрасным каналом Wide Field Camera 3 после его установки в 2009 году.

Ограничения

Инфракрасные характеристики телескопа Хаббла имеют ограничения, поскольку он не был спроектирован с расчетом на инфракрасные характеристики 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 положения Земли на ее орбите.

Несмотря на это, комбинация зеркала Хаббла и NICMOS обеспечила невиданный ранее уровень качества в ближнем инфракрасном диапазоне в то время. Специализированные 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 из-за того, 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 году ( STS-82 ) вместе со спектрографом для получения изображений космического телескопа , заменив два более ранних инструмента. NICMOS, в свою очередь, был в значительной степени вытеснен камерой Wide Field Camera 3 , которая имеет гораздо большее поле зрения (135 на 127 угловых секунд или 2,3 на 2,1 угловых минуты) и почти так же далеко в инфракрасном диапазоне.

NICMOS был установлен экипажем STS-82, в ходе этой миссии космического корабля в 1997 году также был установлен 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, удерживаемый роботизированной рукой космического корабля "Шаттл"
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 , охлаждающий свои детекторы примерно до 61 K, и оптические фильтры до ~ 105 K с блоком твердого азотного льда. Когда в 1997 году был установлен NICMOS, колба Дьюара содержала 230-фунтовый (104 кг) блок азотного льда. Из-за короткого замыкания, возникшего 4 марта 1997 г. во время ввода прибора в эксплуатацию, в январе 1999 г. в баллоне Дьюара закончился азотный хладагент раньше, чем ожидалось.

Во время миссии Hubble Service Mission 3B в 2002 году ( STS-109 ) на Hubble была установлена новая охлаждающая система, состоящая из криокулера , криогенного циркулятора и внешнего радиатора, который теперь охлаждает NICMOS через криогенный неоновый контур. Система охлаждения NICMOS (NCS) была разработана в очень ускоренном режиме (14 месяцев против 5–10 лет для другого аппаратного обеспечения приборов Хаббла). NICMOS был возвращен в эксплуатацию вскоре после SM 3B.

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 четырехдневной работе кулера с последующим остановом. 1 августа 2009 года охладитель был снова запущен; Ожидалось, что NICMOS возобновит работу в середине февраля 2010 года и проработает до 22 октября 2009 года, когда из-за блокировки системы обработки данных Хаббла телескоп отключился. Расход циркуляционного потока к NICMOS был значительно снижен в течение этого рабочего периода, подтверждая закупорку 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.

WFC3 , установленный в 2009 году, был разработан, чтобы частично заменить NICMOS.

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.

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 своей способностью видеть объекты сквозь пыль. Он использовался примерно 23 месяца после установки, его срок службы ограничивался установленным количеством крио-охлаждающей жидкости, а затем он использовался в течение нескольких лет, когда в 2002 году был установлен новый криоохладитель. большое зеркало.

NICMOS позволил исследовать галактики с большим красным смещением 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. В планетологии NICMOS использовался для открытия ударного бассейна на южном полюсе астероида 4 Веста . (4 Весту позже посетил Dawn (космический корабль) в 2010-х годах, который исследовал ее более внимательно, вращаясь вокруг нее.)

В 2009 году было обработано старое изображение NICMOS, чтобы показать предсказанную экзопланету вокруг звезды HR 8799 . Считается, что система находится примерно в 130 световых годах от Земли.

В 2011 году вокруг той же звезды с использованием расширенной обработки данных было показано изображение четырех экзопланет на снимке NICMOS, сделанном в 1998 году. Экзопланет были первоначально обнаружены с телескопов Кек и Gemini North телескопе в период между 2007 и 2010 Изображение позволяет орбиты экзопланеты , которые будут проанализированы более подробно, так как они занимают много десятилетий, даже сотни земных лет, на орбите их хозяина звезды .

NICMOS наблюдал экзопланету XO-2b у звезды XO-2 , и в 2012 году для этой экзопланеты был получен результат спектроскопии. При этом используются спектроскопические возможности инструмента, а также в астрономической спектроскопии во время планетарного транзита (экзопланета проходит перед звездой. с точки зрения Земли) - это способ изучить возможную атмосферу этой экзопланеты.

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

Миссии шаттла

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

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки