Флагстаффская станция Военно-морской обсерватории США ( NOFS ) — астрономическая обсерватория недалеко от Флагстаффа, штат Аризона , США. Это национальный центр наблюдения за темным небом в составе Военно-морской обсерватории США (USNO). [1] NOFS и USNO объединяются в качестве менеджера Небесной системы отсчета [2] для министра обороны США. [3] [4]
Станция Флагстафф — это командование, созданное USNO (из-за столетия в конечном итоге невыносимого вторжения света в Вашингтон, округ Колумбия) на участке в пяти милях (8,0 км) к западу от Флагстаффа, штат Аризона , в 1955 году. На станции имеются должности в первую очередь для оперативных ученых ( астрономов и астрофизиков ), инженеров-оптиков и механиков, а также вспомогательного персонала.
Наука NOFS поддерживает каждый аспект позиционной астрономии на определенном уровне, обеспечивая национальную поддержку и не только. Работа в NOFS охватывает весь спектр астрометрии и астрофизики , чтобы облегчить создание точных/точных астрономических каталогов . Кроме того, из-за небесной динамики (и релятивистских эффектов [5] ) огромного количества таких движущихся объектов на их собственных траекториях в пространстве, временной интервал, необходимый для определения каждого набора небесных местоположений и движений для, возможно, миллиарда звездного каталога, может быть довольно большим. Многократные наблюдения каждого объекта могут сами по себе занять недели, месяцы или годы. Это, умноженное на большое количество каталогизированных объектов, которые затем должны быть сокращены для использования и которые должны быть проанализированы после наблюдения для очень тщательного статистического понимания всех ошибок каталога, заставляет строгое создание наиболее чрезвычайно точных и слабых астрометрических каталогов занимать много лет, иногда десятилетий.
Военно-морская обсерватория США, станция Флагстафф, отпраздновала 50-ю годовщину переезда туда из Вашингтона, округ Колумбия, в конце 2005 года. [6] Доктор Джон Холл, директор Экваториального отдела Военно-морской обсерватории с 1947 года, основал NOFS. Доктор Арт Хоаг стал ее первым директором в 1955 году (до 1965 года); позже оба они также стали директорами близлежащей обсерватории Лоуэлла. [7] С 1955 года в NOFS было 6 директоров; ее нынешним и 7-м исполняющим обязанности директора является доктор Скотт Дам. [8]
NOFS продолжает активно поддерживать региональное темное небо [9] [10] как для поддержки своей национальной миссии по защите [11] [12] , так и для продвижения и защиты национального ресурсного наследия для будущих поколений людей. [13] [14] [15]
NOFS находится рядом с пиками Сан-Франциско в Северной Аризоне, на альпийском плато Колорадо и географически выше Моголлонского края . Флагстафф и округ Коконино минимизируют световое загрязнение северной Аризоны [16] с помощью законодательства прогрессивного кодекса , который регулирует местное освещение . [17] [18] [19] [20]
Действительно, несмотря на полувековую историю, NOFS имеет богатое наследие [21] , которое происходит от его материнской организации, USNO , старейшего научного учреждения в США [22]. Известные события включают поддержку программы Apollo Astronaut, организованной близлежащим Исследовательским центром астрогеологии USGS ; и открытие спутника Плутона, Харона , в 1978 году (обсуждается ниже). На высоте около 7500 футов (2300 м) NOFS является домом для ряда астрономических инструментов [23] (некоторые также описаны во всемирном списке оптических телескопов ); некоторые дополнительные приборы находятся на близлежащей горе Андерсон-Меса . NOFS (с материнской организацией USNO) также занимаются фундаментальной наукой на инфракрасном телескопе UKIRT на Гавайях.
Военно-морской флот обеспечивает управление объектом, землей и связанными с этим усилиями по защите темного неба через свой военно-морской регион Юго-Запад , через военно-морскую авиабазу Эль-Сентро .
1,55-метровый (61-дюймовый) телескоп Kaj Strand (или астрометрический рефлектор Kaj Strand, KSAR ) остается крупнейшим телескопом, эксплуатируемым ВМС США. Конгресс выделил финансирование в 1961 году, и он увидел первый свет в 1964 году . [24] Этот статус изменится, когда четыре 1,8-метровых телескопа NPOI увидят свой собственный первый свет в ближайшем будущем. KSAR находится в объятиях экваториальной вилочной монтировки. Телескоп используется как в видимом спектре , так и в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне, [25] последний использует суб-30- кельвиновую , охлаждаемую гелием, камеру InSb ( антимонид индия ), «Astrocam». [26] В 1978 году 1,55-метровый телескоп использовался для «открытия луны карликовой планеты Плутон , названной „ Харон “». (Сам Плутон был открыт в 1930 году, в обсерватории Лоуэлла, напротив города ). Открытие Харона привело к массовым расчетам, которые в конечном итоге показали, насколько крошечным был Плутон, и в конечном итоге заставило МАС переклассифицировать Плутон как карликовую (не главную) планету . [27] [28] [29] 1,55-метровый телескоп также использовался для наблюдения и отслеживания космического корабля NASA Deep Impact , когда он успешно направлялся к межпланетному столкновению со знаменитой кометой 9p/Tempel в 2005 году. Этот телескоп особенно хорошо подходит для проведения исследований звездного параллакса , узкопольной астрометрии, поддерживающей космическую навигацию , а также сыграл ключевую роль в открытии одного из самых крутых когда-либо известных объектов — коричневого карлика в 2002 году. [30] Купол KSAR расположен в центре территории NOFS, а вспомогательные и офисные здания прикреплены к купольным конструкциям. В этом комплексе также находится большая вакуумная камера для нанесения покрытий . Камера может обеспечить очень точные покрытия и перекрытияТолщина 100 ± 2 ангстрема (приблизительно 56 атомов алюминия), для малотонной и многотонной оптики диаметром до 1,8 метра (72 дюйма), в вакууме, превышающем7 × 10 6 Торр , с использованием вертикально-оптической, 1500-амперной разрядной системы. Также была продемонстрирована возможность нанесения диэлектрического покрытия . Крупные оптические и телескопические компоненты можно перемещать по NOFS с помощью набора кранов, подъемников, грузовых подъемников и специализированных тележек. Основной комплекс также содержит контролируемую среду, оптическую и электронную лабораторию для лазерных, адаптивных оптических систем, разработки оптики, коллимации, механических и микроэлектронных систем управления, необходимых для NOFS и NPOI.
Стальной купол телескопа KSAR диаметром 18 метров (60 футов) довольно велик для апертуры телескопа из-за большого фокусного отношения телескопа f/9,8 (благоприятного для очень точной оптической коллимации или выравнивания, необходимого для астрометрических наблюдений). Он использует очень широкую вертикальную щель с двумя затворами. Были проведены исследования по разработке, чтобы успешно показать, что плановая замена жизненного цикла этого почтенного инструмента может быть эффективно выполнена в оригинальном куполе для будущего телескопа с апертурой до 3,6 метра (140 дюймов) с использованием быстрой современной оптики. [31] Тем не менее, 61-дюймовый телескоп остается уникальным в своей способности оперативно проводить как очень высокоточную относительную астрометрию до уровня миллисекунд дуги , так и фотометрию PSF с близким разделением . Несколько ключевых программ используют эту возможность и по сей день.
1,3-метровый (51 дюйм) телескоп Ричи-Кретьена с большим полем зрения был изготовлен DFM Engineering , а затем откорректирован и автоматизирован персоналом NOFS. [32] Corning Glass Works и Kodak изготовили главное зеркало. Гиперболическое вторичное зеркало имеет усовершенствованную, управляемую компьютером систему коллимации (выравнивания), чтобы обеспечить очень точное положение звезд и спутников ( миллисекундная астрометрия) по всему его широкому полю зрения. Эта система анализирует оптические аберрации оптического пути, моделируемые путем подгонки наклонов отклонений волнового фронта , выявленных с помощью маски Гартмана . Телескоп также теперь оснащен современной криогенной широкоугольной мозаичной ПЗС- камерой [33] . [34] [35] Он также позволит использовать новую «Microcam», ортогональную передаточную решетку (OTA) с наследием Pan-STARRS . [36] [37] [38] [39] Другие передовые системы камер также используются на этом телескопе, например, счетчик одиночных фотонов RULLI, nCam, произведенный LANL . [40] [41] [42] [43] [ 44] Используя специальные программные средства управления телескопа, телескоп может отслеживать как звезды, так и искусственные спутники, вращающиеся вокруг Земли, в то время как камера снимает и то, и другое. Сам купол размером 1,3 м компактен благодаря быстрой общей оптике при f/4. Он расположен рядом и к юго-западу от очень большого 61-дюймового купола. В дополнение к астрометрическим исследованиям (например, для космической ситуационной осведомленности , SDSS [45] и SST ), исследования на этом телескопе включают изучение голубых и К-гигантов , небесной механики и динамики множественных звездных систем, характеристик искусственных спутников , а также астрометрии и транзитной фотометрии экзопланет .
1,0-метровый (40-дюймовый) «Телескоп Ричи–Кретьена» также является экваториально управляемым телескопом с вилочным креплением. [46] Ричи — это оригинальный телескоп Station, который был перемещен из USNO в Вашингтон в 1955 году. Это также первый телескоп RC, когда-либо созданный по этому знаменитому оптическому рецепту, и по совпадению последний телескоп, построенный самим Джорджем Ричи. Телескоп все еще работает после полувека астрономии в NOFS. Он выполняет ключевые операции с квазарами на основе системы отсчета ( Международная небесная система отсчета ), обнаружение транзитов экзопланет , фотометрию Вильнюса , анализ звезд M-Dwarf , динамический системный анализ , опорную поддержку информации об орбитальных космических объектах , поддержку горизонтального параллакса для NPOI , а также выполняет фотометрические операции для поддержки астрометрических исследований (вместе со своими более новыми собратьями). 40-дюймовый телескоп может нести несколько камер, охлаждаемых жидким азотом , коронограф и камеру с матрицей фокальной плоскости нейтральной плотности с девятью звездными величинами , с помощью которой положения звезд перепроверяются перед использованием в фундаментальной астрометрии системы отсчета NPOI.
Этот телескоп также используется для тестирования систем адаптивной оптики (АО) собственной разработки, использующих наклонно-наклонную и деформируемую зеркальную оптику. Система АО Шака-Гартмана позволяет корректировать аберрации волнового фронта , вызванные мерцанием ( ухудшение видимости ), до более высоких полиномов Цернике . Системы АО в NOFS будут перемещены в телескопы 1,55 м и 1,8 м для будущего внедрения там.
40-дюймовый купол расположен на вершине и самой высокой точке скромной горы, на которой расположен NOFS. Он примыкает к комплексному цеху по изготовлению приборов, который включает в себя сложное, управляемое CAD-системами ЧПУ производственное оборудование и широкий спектр инструментов для проектирования и поддержки.
Современным примером полностью роботизированного транзитного телескопа является небольшой 0,20-метровый (8-дюймовый) Флагстаффский астрометрический сканирующий транзитный телескоп (FASTT), завершенный в 1981 году и расположенный в обсерватории. [47] [48] FASTT обеспечивает чрезвычайно точные положения объектов Солнечной системы для включения в USNO Astronomical Almanac и Nautical Almanac . Эти эфемериды также используются NASA в навигации в глубоком космосе его планетарных и внеорбитальных космических аппаратов. [49] Данные с этого телескопа, являющиеся инструментом навигации многих космических зондов NASA, помогли NASA JPL успешно осуществить навигацию и посадку в 2005 году аппарата Huygens Lander на Титане , крупном спутнике, вращающемся вокруг Сатурна , а также предоставили навигационную справку для миссии NASA New Horizons по исследованию дальнего космоса на Плутоне, которая прибыла в июле 2015 года. FASTT также использовался для помощи воздушной обсерватории SOFIA NASA в правильном определении местоположения, отслеживании и съемке редкого затмения Плутона. [50] FASTT расположен в 150 ярдах (140 метрах) к юго-западу от основного комплекса. К его большой «хижине» примыкает здание, в котором размещаются лаборатории электроники и электротехники NOFS, а также чистые комнаты, где разрабатывается и производится большая часть передовой электроники камеры, криогеники и приводов управления телескопом.
NOFS управляет оптическим интерферометром Navy Precision (NPOI) [51] [52] [53] в сотрудничестве с обсерваторией Lowell и Военно-морской исследовательской лабораторией в Anderson Mesa , в 15 милях (24 км) к юго-востоку от Флагстаффа. NOFS (операционное астрометрическое подразделение USNO) финансирует все основные операции и заключает контракты с обсерваторией Lowell на поддержание объекта Anderson Mesa и проведение наблюдений, необходимых NOFS для проведения первичной астрометрической науки. Военно-морская исследовательская лаборатория (NRL) также предоставляет дополнительные средства для контрактов на реализацию Lowell Observatory и NRL дополнительных станций сидеростата с длинной базой, облегчая основную научную работу NRL, синтетическую визуализацию (как небесных, так и орбитальных спутников). Три учреждения — USNO, NRL и Lowell — каждое из них предоставляет руководителя для работы в Консультативной группе по эксплуатации (OAP), которая совместно руководит наукой и эксплуатацией интерферометра. OAP поручил главному ученому и директору NPOI осуществлять научную и операционную деятельность Группы; этот менеджер является старшим членом персонала NOFS и подчиняется директору NOFS.
NPOI — это успешный астрономический интерферометр [54] почтенной и проверенной конструкции интерферометра Майкельсона . Как уже отмечалось, большинство интерферометрических научных исследований и операций финансируются и управляются NOFS; однако, обсерватория Лоуэлла и NRL присоединяются к научным усилиям, используя свои доли времени для использования интерферометра; 85% ВМС (NOFS и NRL); и 15% Лоуэлл. NPOI — один из немногих крупных инструментов в мире, который может проводить оптическую интерферометрию . [54] [55] См. иллюстрацию его компоновки внизу. NOFS использовал NPOI для проведения широкого и разнообразного ряда научных исследований, выходящих за рамки простого изучения абсолютных астрометрических положений звезд. [56] Дополнительная наука NOFS в NPOI включает изучение двойных звезд , звезд Be , сплющенных звезд , быстро вращающихся звезд , звезд со звездными пятнами , а также получение изображений звездных дисков (впервые в истории) и вспыхивающих звезд . [57] В 2007–2008 годах NRL совместно с NOFS использовали NPOI для получения первых в истории изображений-предшественников фазы смыкания спутников, вращающихся на геостационарной орбите . [58] [59]
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )