Телескоп спитцер доклад кратко и понятно самое важное

Обновлено: 02.07.2024

Телескоп Spitzer был запущен 25 августа 2003 года и выведен на орбиту ракетой-носителем Delta-2. На момент запуска он являлся крупнейшим в мире космическим инфракрасным телескопом и был способен покрыть все типы электромагнитного излучения.

Матрицы телескопа охлаждались жидким гелием, запасы которого подошли к концу еще в 2009 году. В результате Spitzer потерял возможность получать снимки высокого качества в дальней части инфракрасного спектра — официально это означало завершение миссии, однако инженеры приняли решение использовать оставшиеся приборы.

Кроме выведенного из строя оборудования, есть еще проблема. Обсерватория постепенно отдаляется от Земли, поэтому инженерам всё сложнее оперативно удерживать правильную ориентацию солнечных панелей, а также наводить приборы на цели наблюдения.

НАСА в последний раз получило данные от телескопа 29 января 2020 года, а на следующий день инженеры миссии отправили телескопу команду войти в режим спячки. В будущем, возможно, руководство НАСА примет решение разморозить проект, однако это крайне маловероятно, отмечают в агентстве.

На смену Spitzer и телескопу Hubble придет космическая обсерватория нового поколения James Webb, запуск которой намечен на ближайшие несколько лет. Телескоп будет изучать небо не только от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона, но и на более длинных волнах — это позволит ему видеть галактики ранней Вселенной.

Большое кольцо Сатурна

Астрономы достаточно давно знают о существовании колец у Сатурна, однако самое большое было недоступно ученым из-за нехватки оборудования для наблюдений. Оно находится на расстоянии до 160 млн км от планеты. Для сравнения, если бы Сатурн был баскетбольным мячом, то это кольцо бы проходило на расстоянии двух третей баскетбольной площадки от него.

Само кольцо состоит из мельчайшей холодной пыли, свечение которой и заметил Spitzer. Ученые считают, что эти частицы появились в космическом пространстве после того, как в один из спутников Сатурна — Фебу — врезался крупный метеорит. Частицы поднялись с луны и остались в сфере притяжения Сатурна, образовав внешнее кольцо.

Экзопланеты TRAPPIST-1

Одно из главных открытий Spitzer — семь экзопланет земного типа в системе TRAPPIST-1. Она расположена всего в 40 световых годах от Земли, при этом из семи планет размером с нашу по меньше мере на трех могут быть условия для формирования жизни. Одна из странностей этой системы заключается в том, что все семь ее планет, названные от TRAPPIST-1b до -1h, находятся на орбите в непосредственной близости от звезды и друг от друга. Другими словами, они вполне могли бы уместиться в пространстве между Меркурием и Солнцем.

В ходе исследования системы ученые обнаружили, что две самые приближенные к звезде планеты TRAPPIST вращаются довольно близко друг к другу, что позволяет им создавать мощные приливы. Приливные силы при этом настолько мощные, что способны поддерживать вулканическую активность на обоих космических телах. Это, в свою очередь, позволяет сохранить атмосферу на обеих планетах.

Сейчас ученые продолжают заниматься изучением системы TRAPPIST-1.

Фуллерены в космосе

Фуллерены — это молекулы, представляющие собой замкнутую сферу, состоящую из шестидесяти атомов углерода. Это достаточно необычная молекула, гипотетическое существование которой открыли достаточно давно, но синтезировать ученым удалось ее только в 1980-х годах.

Оказалось, что в космосе эти сферические молекулы появляются самостоятельно. В 2009 году Spitzer обнаружил спектральные следы фуллеренов вокруг потухающей звезды, превращающейся в белый карлик.

Очень старые и далекие черные дыры

В центре практически каждой галактики находятся супермассивные черные дыры. С помощью Spitzer ученым удалось обнаружить одни из самых далеких сверхмассивных черных дыр, которые находятся на расстоянии в 13 млрд световых лет от Земли. Вероятно, они могли появиться менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной.

Первые прямые наблюдения за экзопланетами

Spitzer стал первым телескопом, который обнаружил свет экзопланет за пределами Солнечной системы. До этого момента ученые только косвенно могли изучать их. Именно благодаря открытию двух горячих юпитеров HD 209458b и TrES-r1 в 2005 году началась новая эра изучения экзопланет и попыток анализа других галактик не только по существованию крупных звезд или черных дыр.

По состоянию на начало 2020 года достоверно подтверждено существование 4 173 экзопланет в 3 096 планетных системах, из которых в 678 имеется более одной планеты. Кроме того, существует еще несколько тысяч кандидатов в экзопланеты, однако для получения ими статуса подтвержденных планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.

Свет молодых галактик

Благодаря Spitzer удалось не только найти самые древние черные дыры, но и самые молодые во Вселенной галактики. Их свет также шел до Земли 13 млрд лет, соответственно, ученые могут наблюдать за ними в тот момент, когда им было не более 1 млрд лет — это крайне небольшой возраст для объектов такого типа. Для ученых очень важно изучать подобные объекты, поскольку это дает понимание науке, что в первые периоды формирования галактик химический состав материи был примерно таким же.

При этом возраст Млечного пути также составляет около 13,2 млрд лет, тогда как Земли — около 4 млрд лет.

Резюме

Исторический

Предшественники: IRAS и ISO (1983-1995).

Спитцер является третьим в хронологическом порядке большим инфракрасным космическим телескопом : ему предшествует IRAS, разработанный космическим агентством США, НАСА, в сотрудничестве с Нидерландами и Соединенным Королевством и запущенный в 1983 году, а также ISO, разработанный Европейским космическим агентством и запущенный. в 1995 году .

В конце 1960-х НАСА возлагало большие надежды на американский космический шаттл, который должен был совершить свои первые полеты в начале следующего десятилетия. Среди предполагаемых вариантов использования этой космической ракеты-носителя, способной возвращаться на Землю по окончании своей миссии, является ношение инфракрасного космического телескопа, который будет извлекать выгоду из высокой скорости запуска шаттла - НАСА планирует выполнять полет в неделю. - и долгосрочные задания (до 30 дней). Еще в 1969 году было предложено разработать криогенный инфракрасный телескоп с зеркалом диаметром один метр для установки в трюме космического корабля "Шаттл". Стоимость этого телескопа, получившего название Shuttle Test Facility Infrared (IR Installation Space Shuttle), сокращенно FTIR, оценивается в то время в 120 миллионов долларов США . Этот проект получил в 1979 году поддержку Национальной академии наук США . В 1983 году НАСА объявило тендер на строительство инфракрасной космической обсерватории, прикрепленной к космическому шаттлу и которая будет возвращаться на землю в конце каждой миссии. Этот телескоп должен был совершить свой первый полет в 1990 году. Однако успех инфракрасного телескопа IRAS, разработанного НАСА, побудил космическое агентство изменить свои планы в 1984 году: оно решило разработать автономный инфракрасный космический телескоп. Это решение подтверждается открытием небольшого инфракрасного телескопа IRT ( InfraRed Telescope ), установленного в трюме космического челнока в Июль 1985 г. (миссия STS-51-F ), должна столкнуться с серьезными проблемами загрязнения инфракрасным излучением, производимым космическим кораблем, когда он находится в космосе. Акроним SIRTF сохраняется , несмотря на это изменение в архитектуре , но теперь он стоит на Space инфракрасный телескоп .

Развитие (1984-2003)

В отличие от проектов этого типа, производители, участвующие в реализации Spitzer, консультируются с самого начала проектирования. Lockheed Martin несет полную ответственность за разработку и тестирование спутников. Ball Aerospace разрабатывает криогенную сборку, включающую криостат и оптическую часть. Три бортовых прибора производятся Центром космических полетов имени Годдарда НАСА (прибор IRAC), Корнельским университетом в Итаке ( штат Нью-Йорк ), прибором IRS и Университетом Аризоны (прибор MIPS) соответственно.). Эксплуатация телескопа контролируется Научным центром Спитцера, расположенным в кампусе Калифорнийского технологического института в Пасадене ( Калифорния ).

Проведение миссии

Запуск

Холодная миссия (2003 - май 2009)

Первые изображения, полученные телескопом, призваны продемонстрировать возможности нового телескопа: это изображения звездного питомника, диска обломков формирующейся планеты и органического материала из далекой вселенной. Одно из самых замечательных наблюдений было сделано в 2005 году, когда телескопу удалось получить первые изображения экзопланет, горячего Юпитера HD 209458 b и TrES-1b. В Сентябрь 2006 г. , телескоп участвует в обзоре неба пояса Гулда, расположенного на расстоянии около 3000 световых лет от Солнца. Запас гелия должен обеспечивать охлаждение приборов в течение 2,5 лет, но в конечном итоге он не закончится до тех пор, пока 15 мая 2009 г. или 5,5 лет после запуска. Первичная миссия рассчитана на 2,5 года, но она будет продлеваться несколько раз, поскольку завершится через 15 лет после запуска.

Горячая миссия (июль 2009 г. - январь 2020 г.)

Космический телескоп начинает новую миссию после исчерпания гелия в июле 2009 года, когда температура стабилизируется на уровне 28 кельвинов . Два прибора больше не работают, но инфракрасные камеры IRAC продолжают оптимально работать в этих новых условиях. Они позволяют наблюдать длины волн 3,6 и 4,5 мкм. На этом новом этапе своей миссии телескоп отображает источники инфракрасного излучения на больших участках неба, наблюдает за кометами и астероидами в нашей Солнечной системе, наблюдает за экзопланетами и проводит наблюдения самых далеких галактик в нашей Вселенной.

В 2014 году запланирована остановка миссии по бюджетным причинам, но руководителю проекта удается снизить годовые эксплуатационные расходы с 17 миллионов долларов США до 11 миллионов долларов США. В 2016 году НАСА решило продлить миссию, потому что Спитцер получил особенно хорошие оценки по сравнению с пятью другими астрофизическими космическими миссиями, когда затраты и результаты согласованы. Должностные лица космического агентства США решили продлить миссию до запуска следующего инфракрасного космического телескопа JWST, который запланирован на 2018 год. Когда запуск его переносится на 2021 год, космическое агентство после попытки найти внешние источники финансирования, решает не расширять миссию Спитцера за пределы январь 2020 .

Конец миссии

Телескоп вращается по орбите, близкой к орбите Земли. Он постепенно удаляется от нее (на начало 2020 года телескоп находится в 260 миллионах километров от Земли, что более чем в 700 раз превышает расстояние Земля-Луна). Вследствие относительного положения телескопа по отношению к Земле ориентация его солнечных панелей во время сеансов связи становится все более неблагоприятной, и они постепенно укорачиваются. После 16 лет работы НАСА решает завершить миссию на 30 января 2020 г. . Команды отправляются из центра управления, чтобы Спитцер перешел в режим выживания, а его солнечные батареи были направлены в сторону Солнца. Космический телескоп продолжит постепенно удаляться от Земли, прежде чем снова приблизиться к ней и приблизиться к ней (в 8 раз больше расстояния Земля-Луна) в 2053 году. Радиосигнал в это время будет очень слабым - для этого потребуется специальное оборудование. предназначен для его захвата. Стоимость миссии, включая запуск, проведение операций и анализ данных, оценивается в 1,19 миллиарда долларов на время выполнения основной миссии и в 1,36 миллиарда долларов, включая операции до момента вывода из эксплуатации в 2020 году.

Научные цели

Все объекты во Вселенной постоянно производят излучения во всем электромагнитном спектре ( видимый свет , инфракрасный , ультрафиолетовый , радиоволны , гамма-лучи и рентгеновские лучи ), которые предоставляют информацию об их структуре и процессах, которые на них влияют. Большую часть этих выбросов, особенно инфракрасных, можно наблюдать только из космоса, потому что они не достигают земли Земли, будучи перехваченными атмосферой Земли. Инфракрасное излучение особенно интересно, потому что оно испускается любым объектом с температурой выше 0 Кельвина ( -273,15 ° C ). Эта функция позволяет инфракрасным телескопам, таким как Спитцер, наблюдать невидимые явления в других длинах волн, например:

рождение звезд , прежде чем они массивны достаточно для термоядерного синтеза , чтобы начать. Инфракрасный свет, излучаемый во время этой первой фазы, достигает космических обсерваторий, несмотря на наличие плотной пелены пыли.
звезды, когда они умирают, производят материю в виде пыли, которая служит основным материалом для образования новых звезд. Инфракрасное наблюдение звезд в конце их жизни дает важную информацию о составе этой пыли. Эта информация должна позволить астрономам восстановить происхождение пыли в самом начале Вселенной.
Обсерватория Спитцера может изучать процесс формирования планет. Спитцер не может наблюдать экзопланеты, но он может наблюдать протопланетный диск, образованный облаками пыли. Измеряя температуру диска, телескоп позволяет узнать структуру и возраст диска, а также определить, формируются ли планеты или уже сформированы.
Инфракрасное наблюдение галактик позволяет охарактеризовать три имеющихся источника этого излучения: звезды , межзвездную среду и межзвездную пыль . Таким образом, Спитцер может идентифицировать галактики, которые быстро порождают новые звезды (звездные ясли), и определять происхождение этого происхождения. Наблюдение за нашей собственной галактикой, Млечным путем , позволяет определить регионы, в которых звезды все еще формируются. Наконец, Спитцер должен обеспечить лучшее понимание галактик, которые светятся в инфракрасном диапазоне , характеристика которого - излучать более 90% своего света в инфракрасном диапазоне.
большинство звезд, населяющих Вселенную , недостаточно массивны, чтобы инициировать термоядерный синтез. Эти коричневые карлики не излучают видимый свет, а излучают в инфракрасном диапазоне. Некоторые из темной материи, которую пытаются идентифицировать астрономы, могут быть коричневыми карликами. Чувствительность инструментов Спитцера позволяет проводить их инвентаризацию в окрестностях Солнечной системы и изучать их.
гигантские молекулярные облака расположены в межзвездном пространстве. Они состоят в основном из водорода и являются сырьевым резервуаром, из которого образуются звезды. Исследование Спитцером плотности и температуры этих облаков дает важную информацию о физических условиях и химическом составе, которые делают возможными протозвезды .
свет самых старых галактик, появившихся 13 миллиардов лет назад, то есть почти через миллиард лет после Большого взрыва, виден с Земли в инфракрасной области из-за явления сдвига в сторону красного . Спитцер позволяет изучать эти галактики и, таким образом, определять, как и когда были сформированы эти первые объекты во Вселенной. Телескоп также позволяет изучать инфракрасный космологический диффузный фон, который возникает в результате излучения галактик и звезд, которые слишком мало видимы, чтобы их можно было различить.
большинство галактик содержат в центре одну, а иногда и несколько сверхмассивных черных дыр . Спитцер особенно хорошо оборудован для наблюдения за этими объектами, когда они активны (в процессе поглощения вещества). Эти черные дыры наблюдаются Спитцером благодаря инфракрасному излучению, излучаемому материей, когда она притягивается к ним.
Спитцер - первый телескоп, который может напрямую наблюдать свет экзопланеты , то есть планеты, вращающейся вокруг другой звезды. Телескоп может определять температуру, ветры и состав далеких планет, когда они соответствуют определенным характеристикам (размер, расстояние).

Орбита

Инфракрасный телескоп должен держаться как можно дальше от любых источников тепла и иметь возможность поддерживать свои инструменты при температуре, близкой к 0 Кельвина, не потребляя слишком быстро гелий, используемый для их охлаждения. Разработчики миссии решили, в отличие от предшествующих инфракрасных телескопов, не выводить Спитцер на орбиту вокруг Земли, потому что он отражает часть тепла, излучаемого Солнцем , а разместить его на параллельной гелиоцентрической орбите. Земля, которую он проходит за 372 дня. На этой орбите температура телескопа пассивно падает до 34 Кельвина, экономя гелий для начального охлаждения. Кроме того, находясь далеко от Земли, Спитцер имеет гораздо большее поле наблюдения: 30% неба можно наблюдать в любое время, а остальную часть неба можно увидеть дважды в год в течение периодов последовательных дней продолжительностью около 40 дней. Направление телескопа ограничено двумя ограничениями: его ось не должна приближаться более чем на 80 ° к оси Солнца, потому что за пределами солнечной панели / солнцезащитного козырька он больше не может предотвращать его нагрев, и он не должен удаляться от Солнца. ось более чем на 120 °, чтобы солнечные элементы могли производить достаточно энергии. По своей орбите Спитцер постепенно удаляется от Земли (менее быстро вращается вокруг Солнца) со скоростью одной десятой а.е. в год. Это прогрессивное расстояние приводит к постепенному уменьшению скорости потока при обмене с Землей.

Технические характеристики

Спитцер - самая маленькая из крупных обсерваторий НАСА: он измеряет одну треть длины космического телескопа Хаббла на одну одиннадцатую его массы. Это машина цилиндрической формы длиной 4,45 метра и диаметром 2,1 метра, состоящая из трех узлов:

Теплоизоляция

Телескоп следует хранить как можно более прохладным, чтобы предметы, видимые инструментами, не путались инструментами с другими источниками тепла (инфракрасным) от самих инструментов. Тепло производится солнечным излучением, которое поражает солнечные панели (справа на диаграмме напротив) и электронику сервисного модуля (внизу диаграммы). Часть полезной нагрузки Спитцера, которая должна храниться при очень низких температурах, называется CTA ( сборка криогенного телескопа ). Спутник ориентирован так, что Солнце никогда не попадает в CTA. CTA состоит из четырех подузлов: телескопа, отсека, содержащего научные инструменты (за исключением электроники), криостата и внешней оболочки, ответственной за термическую изоляцию этой сборки. Телескоп несет жидкий гелий, который путем испарения позволяет отводить тепло, но для того, чтобы миссия продолжалась, важно, чтобы избыточное тепло было отведено или остановлено путем изоляции как можно более холодных частей телескопа и его инструментов.

Тепло распространяется к телескопу и его приборам за счет теплопроводности (через прокладки, соединяющие различные компоненты) и излучения. AHU прикреплен к сервисному модулю с помощью распорок, предназначенных для ограничения теплопередачи. Два тепловых экрана, расположенные с одной стороны между AHU и сервисным модулем, а с другой стороны, между AHU и солнечными панелями, задерживают и отводят в вакууме за счет излучения большую часть выделяемого тепла. Внешний корпус CTA, который сделан из алюминиевых сот, окрашен в черный цвет на противоположной стороне от Солнца, чтобы отводить максимум тепла в космос. С другой стороны он блестит, чтобы отражать солнечное излучение. Криостат состоит из корпуса, в котором создается вакуум и содержит жидкий гелий: пары, образующиеся при испарении, охлаждают все до температуры около 5 Кельвинов, компенсируя небольшое количество тепла (смоделированное на 4 мВт ), которое достигает активной зоны. телескопа или детекторов инструментов. CTA закрыт на верхнем конце крышкой, чтобы ограничить испарение гелия в начале полета. Эта часть телескопа выбрасывается, чтобы свет достигал главного зеркала, когда температура сборки упала ниже 35 Кельвинов.

Телекоммуникации

Обмен данными между спутником и Землей не происходит постоянно, поскольку антенна с высоким коэффициентом усиления, используемая для связи, является фиксированной и не направлена на Землю во время работы телескопа. Раз в 12–24 часа ориентация телескопа меняется, чтобы антенна могла быть направлена на Землю и передавались данные. Телескоп имеет массовую память емкостью 8 гигабит, что позволяет пропустить сеанс связи. Спитцер также имеет четыре антенны с низким коэффициентом усиления.

Полезная нагрузка

Полезной нагрузки Spitzer состоит из телескопа (оптическая часть), отсек , содержащий научные приборы (кроме электроники) и электроники инструментов , расположенных в служебном модуле , чтобы ограничить нагрев детекторов.

Оптическая часть

Оптическая часть Спитцера представляет собой телескоп типа Ричи-Кретьена с диаметром главного зеркала 85 сантиметров. Телескоп также включает вторичное зеркало диаметром 12 см и турель, соединяющую два зеркала. Вторичное зеркало установлено на механизме, который позволяет изменять расстояние от главного зеркала, когда телескоп находится на орбите. Все части телескопа, кроме кронштейнов, изготовлены из бериллия . Преимущество этого металла в том, что он легкий, прочный и не очень чувствительный к температурным изменениям. Общая масса телескопа 55 кг при высоте 90 см . Фокусное расстояние 10,2 метра.

При инфракрасном наблюдении можно увидеть объекты, скрытые в видимом свете, например HUDF-JD2 показано. Это показывает, как камера Spitzer IRAC смогла видеть за пределами длин волн инструментов Хаббла.

В Космический телескоп Спитцера, ранее Космический инфракрасный телескоп (SIRTF), был инфракрасный космический телескоп запущен в 2003 году и выведен из эксплуатации 30 января 2020 года. [4] [8]

Запланированный период миссии должен был составить 2,5 года с ожиданием до запуска, что миссия может продлиться до пяти или чуть более лет до момента запуска на борту. жидкий гелий предложение было исчерпано. Это произошло 15 мая 2009 года. [9] Без жидкого гелия для охлаждения телескопа до очень низких температур, необходимых для работы, большинство инструментов больше нельзя было использовать. Однако два самых коротковолновых модуля IRAC камера продолжала работать с той же чувствительностью, что и до криоген была исчерпана и продолжала использоваться до начала 2020 года в Теплая миссия Спитцера. Были проведены предпусковые испытания для определения ожидаемой производительности оборудования в этом состоянии, а также испытания на заводе. Университет Рочестера, подтверждающий постоянную работоспособность детекторов. [10] [11] Во время теплой миссии два коротковолновых канала IRAC работали при 30 К, что, по прогнозам, практически не испытает ухудшения по сравнению с номинальной миссией. В Spitzer данные первичной и теплой фаз архивируются на Инфракрасный научный архив (IRSA).

В 776 миллионов долларов США [15] Spitzer запущен 25 августа 2003 г. в 05:35:39универсальное глобальное время из мыс Канаверал SLC-17B на борту Дельта II Ракета 7920Н. [2]

Он был помещен в гелиоцентрический (в отличие от геоцентрический) орбита замыкается и уходит от земной орбиты примерно на 0,1 астрономические единицы в год ( Орбита "за Землей" [1] ). В главное зеркало диаметр 85 см (33 дюйма), ж /12, сделано из бериллий и охлаждалась до 5,5K (-268 ° С; -450 ° F). В спутник содержит три инструмента, которые позволили ему выполнять астрономические изображения и фотометрия от 3,6 до 160 мкм, спектроскопия от 5,2 до 38 мкм, и спектрофотометрия от 5 до 100 мкм. [7]

Содержание

История

Запуск в январе 1983 г. Инфракрасный астрономический спутник, совместно разработанная Соединенными Штатами, Нидерландами и Соединенным Королевством для проведения первого инфракрасного обзора неба, подогрела аппетиты ученых всего мира к последующим космическим полетам, основанным на быстром улучшении технологии инфракрасных детекторов.

Ранее инфракрасные наблюдения проводились как космическими, так и наземными обсерватории. Недостатком наземных обсерваторий является то, что в инфракрасном диапазоне длины волн или же частоты, как земные атмосфера и сам телескоп будет ярко излучать (светиться). Кроме того, атмосфера непрозрачна для большинства инфракрасных волн. Это требует длительного времени экспозиции и значительно снижает возможность обнаружения слабых объектов. Это можно сравнить с попыткой наблюдать звезды в оптическом диапазоне в полдень с помощью телескопа, построенного из электрических лампочек. Предыдущие космические обсерватории (например, IRAS, инфракрасный астрономический спутник и ISO, Инфракрасная космическая обсерватория) были запущены в 1980-х и 1990-х годах, и с тех пор были сделаны большие успехи в астрономической технологии.

Spitzer единственный из Великие обсерватории не запущен Космический шатл, как и предполагалось изначально. Однако после 1986 г. Челленджер катастрофа, то Кентавр LH2–LOX Разгонный блок, который потребовался бы для вывода его на конечную орбиту, был запрещен к использованию на Шаттле. В течение 1990-х годов миссия претерпела ряд изменений, главным образом из-за бюджетных соображений. Это привело к гораздо меньшей, но все же полностью работоспособной миссии, в которой можно было использовать меньшую одноразовую ракету-носитель Delta II. [18]

Одним из наиболее важных достижений этого редизайна был Земляная орбита. [1] Криогенные спутники, которым требуется температура жидкого гелия (LHe, T ≈ 4 K) на околоземной орбите, обычно подвергаются большой тепловой нагрузке со стороны Земли и, следовательно, требуют большого количества теплоносителя LHe, который затем имеет тенденцию преобладать в общей массе полезной нагрузки. и ограничивает жизнь миссии. Размещение спутника на солнечной орбите вдали от Земли позволило создать инновационное пассивное охлаждение. Солнцезащитный экран защищал остальную часть космического корабля от солнечного тепла, дальняя сторона космического корабля была окрашена в черный цвет для усиления пассивного теплового излучения, а автобус космического корабля был термически изолирован от телескопа. Все эти конструктивные решения в совокупности резко уменьшили общую массу необходимого гелия, что привело к уменьшению габаритов и облегчению полезной нагрузки, что привело к значительной экономии затрат, но с зеркалом того же диаметра, что и изначально. Эта орбита также упрощает наведение телескопа, но требует Сеть дальнего космоса НАСА для связи. [ нужна цитата ]

Первичный приборный комплекс (телескоп и криогенная камера) был разработан Ball Aerospace & Technologies, в Боулдер, Колорадо. Отдельные инструменты были разработаны совместно промышленными, академическими и правительственными учреждениями, руководителями которых были Корнелл, Университет Аризоны, Смитсоновская астрофизическая обсерватория, Ball Aerospace и Центр космических полетов Годдарда. Детекторы более коротковолнового инфракрасного излучения были разработаны компанией Raytheon в Голете, Калифорния. Компания Raytheon использовала антимонид индия и детектор из легированного кремния при создании инфракрасных детекторов. Утверждается, что эти детекторы в 100 раз более чувствительны, чем те, которые когда-то были доступны в начале проекта в 1980-х годах. [19] Детекторы дальнего инфракрасного диапазона (70–160 микрометров) были разработаны совместно Университетом Аризоны и Национальной лабораторией Лоуренса Беркли с использованием германия, легированного галлием. Космический корабль был построен Локхид Мартин. Миссией управлял и управлял Лаборатория реактивного движения и Научный центр Спитцера, [20] расположен на Калтех кампус в Пасадене, Калифорния. [ нужна цитата ]

Инструменты

А Хениз 206 Рассмотренные различными приборами в марте 2004 г., отдельные изображения IRAC и MPIS находятся справа.

Spitzer на борту три инструмента: [25] [26] [27] [28]

Инфракрасная матричная камера (IRAC) Инфракрасная камера, работающая одновременно на четырех длинах волн (3,6 мкм, 4,5 мкм, 5,8 мкм и 8 мкм). В каждом модуле использовался детектор с разрешением 256 × 256 пикселей - использовалась коротковолновая пара. антимонид индия технология, длинноволновая пара использовала технологию проводимости примесной зоны кремния, легированного мышьяком. [29] Главный исследователь был Джованни Фацио из Гарвард – Смитсоновский центр астрофизики; летное оборудование было построено НАСА Центр космических полетов Годдарда. Инфракрасный спектрограф (IRS) Инфракрасный спектрометр с четырьмя субмодулями, которые работают на длинах волн 5,3–14 мкм (низкое разрешение), 10–19,5 мкм (высокое разрешение), 14–40 мкм (низкое разрешение) и 19–37 мкм (высокое разрешение). В каждом модуле использовался детектор с разрешением 128 × 128 пикселей - в коротковолновой паре использовалась технология блокированных примесных полос, легированных мышьяком, а в длинноволновой паре - технология блокированных примесных полос, легированных сурьмой. [30] Главный исследователь был Джеймс Р. Хоук из Корнелл Университет; летное оборудование было построено Ball Aerospace. Многополосный фотометр для Spitzer (MIPS) Три матрицы детекторов в дальнем инфракрасном диапазоне (128 × 128 пикселей при 24мкм, 32 × 32 пикселей при 70 мкм, 2 × 20 пикселей при 160 мкм). Детектор 24 мкм идентичен одному из коротковолновых модулей IRS. В детекторе 70 мкм используется технология легированного галлием германия, а в детекторе 160 мкм также используется германий, легированный галлием, но с механическим напряжением, добавленным к каждому пикселю, чтобы уменьшить ширину запрещенной зоны и расширить чувствительность до этой длинноволновой области. [31] Главный исследователь был Джордж Х. Рике из Университет Аризоны; летное оборудование было построено Ball Aerospace.

Полученные результаты

Важные цели включали формирование звезд (молодые звездные объекты, или YSO), планет и других галактик. Изображения находятся в свободном доступе для образовательных и журналистских целей. [33] [34]

Запущенный на солнечную орбиту 25 августа 2003 года, “Спитцер” продолжает наблюдение за Землей, но при этом постепенно улетает все дальше от нашей планеты. “Спитцер” был последн ей из четырех Больших Обсерваторий НАСА, отправленных в космическое пространство. Первоначально миссия была расчитана на 2,5 года, но в итоге телескоп превзошел все ожидания ученых.

Открытие первое: п ервая карта погоды на экзопланет е

Открытие второе : неизвестные ранее области звездообразования

Инфракрасный свет может в большинстве случаев проникать в облака газа и пыли лучше, чем видимый свет. В результате, “Спитцер” предоставил неизвестные ранее обзоры регионов, где формируются звезды. Это изображение космического телескопа показывает новорожденные звезды, выглядывающие из-под их “натального” одеяла из пыли в темном облаке Rho Ophiuchi.

Область Rho Oph представляет собой одн у из самых близких звездообразующих областей к нашей Солнечной системе. Расположенная недалеко от созвездий Скорпиуса и Змееносца, туманность находится на расстоянии 410 световых лет от Земли.

Открытие третье : протокластеры

В 2011 году астрономы, использующие “Спитцер”, обнаружили очень далекую коллекцию галактик под названием COSMOS-AzTEC3. Свет этой группы галактик путешествовал более 12 миллиардов лет, чтобы в конце концов достичь Земли.

Астрономы называют такие объекты протокластерами, — области, которые в конечном итоге превра щались в современные скопления галактик или группы галактик, связанных гравитацией. COSMOS-AzTEC3 был самым отдаленным протокластером, когда-либо обнаруженным в то время. Это дает исследователям более широкое представление о том, как сформировались и эволюционировали галактики на протяжении всей истории Вселенной.

Открытие четвертое: химический состав Солнечной системы

Когда 4 июля 2005 года космический корабль НАСА Deep Impact намеренно врезался в комету Tempel 1, из нее вышло облако материала, содержащего компоненты первичн ых составляющих нашей С олнечной системы. Объединив данные Deep Impact с наблюдениями “Спитцер”, астрономы проанализировали полученные результаты и начали идентифицировать ингредиенты, из которы х в конечном итоге сформировались планеты, кометы и другие тела С олнечной системы.

Многие компоненты, идентифицированные в кометной пыли, были достаточно известны компонентами комет , такими как силикаты или песок. Но были выявлены также и неожиданные составляющие , такие как глина, карбонаты (обнаруженные в раковинах), железосодержащие соединения и газообразные углеводороды. Изучение этих элементов дает ценные сведения о формировании С олнечной системы.

Открытие пятое: самое широкое кольцо Сатурна

Не смотря на то, что у ученых уже были снимки общего плана п отрясающ ей кольцев ой систем ы Сатурна , на этих фотографиях не было видно самого широкого кольца планеты. Тонкая структура представляет собой диффузную коллекцию частиц, которая вращается вокруг Сатурна гораздо дальше от планеты, чем любое другое известное кольцо. Кольцо начинается примерно на расстоянии шести миллионов километров от планеты. Это примерно в 170 раз шире диаметра Сатурна и примерно в 20 раз толще диаметра планеты. Если бы мы могли видеть кольцо нашими глазами, это было бы вдвое больше, чем полная Луна в небе.

Открытие шестое: buckyballs в комическом пространстве

Buckyballs представляют собой сферически е молекул ы углерода, которые имеют рисунок шестиугольника-пятиугольника как на поверхности футбольного мяча. Тем не менее, buckyballs названы по своему сходству с геодезическими куполами, разработанными архитектором Бакминстером Фуллером. Эти сферические молекулы относятся к классу молекул, известными как бакминстерфуллерены или фуллерены, которые используют в медицине, технике и накопителях энергии .

“ Спитцер” был первым телескопом, который идентифицировал Buckyballs в космосе. Он обнаружил сферы в материале вокруг умирающей звезды или планетарной туманности, называемой Tc 1. Звезда в центре Tc 1 когда-то была похожа на наше Солнце, но по мере ее старения она отталкивала свои внешние слои, остав ив после себя только плотн ую звезд у- белого карлика. Астрономы полагают, что buckyballs были созданы в слоях углерода, которые оторвались от звезды . Последующие исследования с использованием данных “Спитцер” помогли ученым узнать больше о распространенности этих уникальных углеродных структур в природе.

Открытие седьмое: столкновения скалистых объектов

В одной конкретной серии наблюдений Спитцер обнаружил извержение пыли вокруг молодой звезды, что может быть результатом столкновения дв ух больши х астероид ов . Ученые уже наблюдали за системой, когда произошло извержение и им удалось собрать данные о системе как до, так и после одного из подобных извержений пыли.

Открытие восьмое: атмосфера экзопланеты

И зучение состава экзопланетных атмосфер было значительным шагом на пути к возможности однодневного обнаружения признаков жизни на скалистых экзопланетах. Концепция художника выше показывает, как может выглядеть один из этих горячих юпитеров.

Открытие девятое: черные дыры

Галактические черные дыры обычно окружены структурами из пыли и газа, которые питают и поддерживают их. Эти черные дыры и окружающие их диски называются квазарами. Свет от двух квазаров, обнаруженных телескопом преодолел путь длиной в 13 миллиардов лет до того момент как достичь Земли, что означает , что они образовались менее 1 миллиарда лет после рождения Вселенной.

Открытие десятое: с амая далекая планета

В 2010 году Спитцер помог ученым обнаружить одну из самых отдаленных планет из когда-либо обнаруженных на расстоянии около 13 000 световых лет от Земли. Наиболее известные ранее экзопланеты были найдены в пределах около 1000 световых лет от Земли. На приведенном выше рисунке показаны эти относительные расстояния.

Э ту задачу “Спитцер” выполнил с помощью наземного телескопа и технологии охоты на планету, под названием микролинзирование. Этот подход опирается на явление, называемое гравитационным линзированием, при котором свет изгибается и увеличивается под действием силы тяжести. Когда звезда проходит перед более далекой звездой и это видно с Земли , гравитация переднего плана звезды может изгибать и увеличивать фоновый свет от звезды. Если планета вращается вокруг звезды, гравитация планеты может способствовать увеличению светового шума.

Это открытие позволило ученым понять , является ли популяция планет одинаковой во всех регионах Галактики или же она отличается от того, что наблюда ется в нашей локации.

Открытие одиннадцатое : первый свет экзопланеты

“ Спитцер” был первым телескопом, который непосредственно наблюдал свет планеты за пределами С олнечной системы. До этого экзопланеты наблюдались только косвенно. Это достижение положило начало новой эре в науке о б экзопланет ах и стало важной вехой на пути к обнаружению возможных признаков жизни на скалистых экзопланетах.

Открытие двенадцатое : обнаружение мелких астероидов

Инфракрасное зрение телескопа “Спитцер” позволяет исследовать некоторые из самых отдаленных объектов, которые когда-либо были обнаружены. Но эту космическую обсерваторию можно также использовать для изучения малых объектов, приближенных к Земле. В частности, “Спитцер” помог ученым выявить и исследовать астероиды приближающиеся к Земле (NEA). NASA контролирует эти объекты для того , чтобы убедиться, что ни один из них не находится на курсе столкновения с нашей планетой.

“ Спитцер” особенно полезен для характеристики истинных размеров NEA, поскольку он обнаруживает инфракрасный свет, излучаемый непосредственно из астероидов. Для сравнения, астероиды не излучают видимый свет, а просто отражают его от Солнца; в результате видимый свет может показать, насколько рефлексив ен астероид, но не показать его истинных размеров. « Спитцер” использовался для изучения многих NEA, которые имеют ширину менее 100 метров.

Открытие тринадцатое: точнейшая карта Млечного Пути

В 2013 году ученые собрали более 2 миллионов снимков телекопа “Спитцер” за 10-летний период работы аппарата и смогли создать одну из самых обширных карт галактики Млечный Путь. Данные карты были созданы во время проекта Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360 (GLIMPSE360).

Просмотр Млечного Пути — тоже проблема, как как пыль блокирует видимый свет, так что целые области Галактики скрыты от зрения. Но инфракрасный свет часто проникает в пыльные области лучше видимого света и обнаруживает скрытые участки Г алактики.

“ Спитцер” внес большой вклад в изучение некоторых из ранних звездообразующих галактик. Пусь света от этих галактик до Земли зан ял миллиарды лет и поэтому ученые могут вид еть их в таком виде, в каком они б ыли миллиарды лет назад. Самые отдаленные галактики, наблюдаемые телескопом , излучали свет около 13,4 миллиарда лет назад или менее 400 миллионов лет после рождения Вселенной.

Открытие пятнадцатое: се мь потенциально обитаемых экзопланет

Читайте также: