Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр ( NICMOS ) — научный инструмент для инфракрасной астрономии , установленный на космическом телескопе Хаббла (HST), работавший с 1997 по 1999 год и с 2002 по 2008 год. Изображения, полученные NICMOS, содержат данные ближняя инфракрасная часть светового спектра.
NICMOS был задуман и разработан группой определения инструментов NICMOS в Обсерватории Стюарда Университета Аризоны , США. NICMOS — это формирователь изображения и многообъектный спектрометр , созданный компанией Ball Aerospace & Technologies Corp., который позволяет HST наблюдать инфракрасный свет с длиной волны от 0,8 до 2,4 микрометра, обеспечивая возможности визуализации и бесщелевой 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 квадратных полях зрения 11, 19 и 52 угловых секунды. Каждый оптический канал содержит фотодиодную матрицу инфракрасных детекторов теллурида ртути и кадмия размером 256×256 пикселей , прикрепленную к сапфировой подложке, считывающую данные в четырех независимых квадрантах 128×128. [1]
Последний раз NICMOS работал в 2008 году [2] и был в значительной степени заменен инфракрасным каналом широкоугольной камеры 3 после ее установки в 2009 году. [3]
Инфракрасные характеристики «Хаббла» имеют ограничения, поскольку он не был разработан с учетом инфракрасных характеристик в качестве цели. Например, зеркало поддерживается при стабильной и относительно высокой температуре (15 °C) с помощью нагревателей.
HST — теплый телескоп. В ИК-фоновом потоке, собираемом ИК-приборами с охлаждаемой фокальной плоскостью, 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 более λ ≈ 1,6 мкм, точное значение зависит от наведения на небо и от положения Земли на ее орбите. [4]
Несмотря на это, комбинация зеркала Хаббла и NICMOS обеспечивала невиданный ранее на тот момент уровень качества в ближнем инфракрасном диапазоне. [5] Специализированные инфракрасные телескопы, такие как Инфракрасная космическая обсерватория, были по-своему новаторскими, но имели меньшее главное зеркало и также вышли из строя на момент установки NICMOS, поскольку у них закончилась охлаждающая жидкость. Позже NICMOS решил эту проблему, применив машинный охладитель в качестве холодильника, что позволило ему работать в течение многих лет, пока он не отключился от сети в 2008 году.
NICMOS был установлен на Хаббле во время его второй миссии обслуживания в 1997 году ( STS-82 ) вместе со спектрографом изображений космического телескопа , заменив два более ранних инструмента. NICMOS, в свою очередь, был в значительной степени заменен широкоугольной камерой 3 , которая имеет гораздо большее поле зрения (135 на 127 угловых секунд или 2,3 на 2,1 угловых минуты) и достигает почти такого же расстояния в инфракрасном диапазоне.
При проведении инфракрасных измерений необходимо охлаждать инфракрасные детекторы, чтобы избежать возникновения инфракрасных помех из-за собственного теплового излучения прибора. NICMOS содержит криогенный дьюар , охлаждавший его детекторы примерно до 61 К, и оптические фильтры до ~ 105 К, с блоком твердого азотного льда. Когда в 1997 году был установлен NICMOS, в колбе Дьюара находился блок азотного льда массой 230 фунтов (104 кг). Из-за теплового короткого замыкания, возникшего 4 марта 1997 года при вводе прибора в эксплуатацию, в январе 1999 года в дьюаре закончился азотный хладагент раньше, чем предполагалось.
Во время сервисной миссии Хаббла 3B в 2002 году ( STS-109 ) [6] на Хаббле была установлена запасная система охлаждения, состоящая из криорегулятора , криогенного циркулятора и внешнего радиатора, которая теперь охлаждает NICMOS через криогенную неоновую петлю. Система охлаждения NICMOS (NCS) разрабатывалась в очень ускоренном графике (14 месяцев против 5–10 лет для другого оборудования приборов Хаббла). [7] NICMOS был возвращен в строй вскоре после SM 3B. [8] [9]
Загрузка нового программного обеспечения в сентябре 2008 года потребовала кратковременного отключения системы охлаждения NICMOS. Несколько попыток перезапустить систему охлаждения оказались безуспешными из-за проблем с криогенным циркулятором. После более чем шести недель ожидания, пока части прибора нагреются и теоретически частицы льда сублимируются из контура циркуляции неона, охладитель снова не смог перезапуститься. Затем НАСА созвал Совет по рассмотрению 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 циркуляционный насос мог быть поврежден, и определил альтернативный набор параметров запуска. Успешный перезапуск в 13:30 по восточному стандартному времени 16 декабря 2008 г. привел к четырем дням снижения температуры, за которым последовало еще одно отключение. [10] 1 августа 2009 г. охладитель снова был перезапущен; [11] Ожидалось, что NICMOS возобновит работу в середине февраля 2010 года [12] и проработает до 22 октября 2009 года, после чего из-за блокировки системы обработки данных Хаббла телескоп отключился. Скорость циркуляционного потока в NICMOS значительно снизилась в течение этого периода работы, что подтверждает закупорку циркуляционного контура. Продолжение работы при пониженных скоростях потока ограничило бы научные исследования NICMOS, поэтому НАСА разработало планы по очистке и наполнению системы циркуляции чистым неоновым газом. Циркуляционный контур оснащен дополнительным неоновым резервуаром и электромагнитными клапанами с дистанционным управлением для операций продувки и заполнения на орбите. По состоянию на 2013 год подобные операции по продувке и заполнению еще не проводились. [ нужно обновить ]
WFC3 , установленный в 2009 году, был разработан для частичной замены NICMOS. [13]
18 июня 2010 года было объявлено, что NICMOS не будет доступен для науки в течение последнего цикла предложений 18. По состоянию на 2013 год будет принято решение о том, будут ли выполняться операции очистки-заполнения и будет ли NICMOS доступен для науки в будущее не создано. [ нужно обновить ]
NICMOS — это также название датчика изображения с разрешением 256 × 256 пикселей, созданного Международным электрооптическим центром Rockwell (ныне DRS Technologies).
NICMOS был известен своими достижениями в области космической астрономии ближнего инфракрасного диапазона, в частности своей способностью видеть объекты сквозь пыль. [5] Он использовался в течение примерно 23 месяцев после установки, его срок службы был ограничен установленным количеством криохладагента, а затем он использовался в течение нескольких лет, когда в 2002 году был установлен новый криоохладитель. [5] NICMOS сочетает работу в ближнем инфракрасном диапазоне с большим зеркалом. [5]
NICMOS позволил исследовать галактики и квазары с большим красным смещением с высоким пространственным разрешением, что было особенно полезно при анализе совместно с другими инструментами, такими как STIS, а также позволило более глубоко исследовать звездное население. [14] В планетологии NICMOS использовался для обнаружения ударного бассейна на южном полюсе астероида 4 Веста . [15] (4 Весту позже посетил космический корабль Dawn в 2010-х годах, который более внимательно исследовал ее, выйдя на орбиту.) [16]
В 2009 году старое изображение NICMOS было обработано и показало предсказанную экзопланету вокруг звезды HR 8799 . [17] Считается, что система находится примерно в 130 световых годах от Земли. [17]
В 2011 году вокруг той же звезды на изображении NICMOS, сделанном в 1998 году, с использованием передовой обработки данных были видны четыре экзопланеты. [17] Первоначально экзопланеты были обнаружены с помощью телескопов Кека и телескопа Gemini North в период с 2007 по 2010 год. [17] Изображение позволяет более тщательно анализировать орбиты экзопланет, поскольку они занимают многие десятилетия, даже сотни земных лет. , вращаться вокруг своей родительской звезды. [17]
NICMOS наблюдал экзопланету XO-2b у звезды XO-2 , а результат спектроскопии этой экзопланеты был получен в 2012 году. [18] При этом используются спектроскопические возможности инструмента, а в астрономической спектроскопии во время транзита планеты (экзопланета проходит в перед звездой с точки зрения Земли) — это способ изучить возможную атмосферу этой экзопланеты. [18]
В 2014 году исследователи восстановили планетарные диски из старых данных NICMOS, используя новые методы обработки изображений. [19]
