Spitzer (uzay teleskopu)

Spitzer Sanatçının Spitzer Uzay Teleskobu izlenimi. Genel veri

Organizasyon	NASA
Oluşturucu	Lockheed Martin Uzay Topu Havacılık
Program	Büyük Gözlemevleri
Alan	Kızılötesi astronomi
Görev türü	Uzay teleskopu
Durum	Görev tamamlandı
Diğer isimler	Uzay Kızılötesi Teleskop Tesisi (SIRTF)
Başlatmak	25 Ağu 2003
Başlatıcı	Delta II 7920H
Görev sonu	30 Ocak 2020 Mayıs 2009 (soğutma modundaki görevin sonu)
Adını	Lyman Spitzer ( Amerikalı astrofizikçi )
COSPAR tanımlayıcı	2003-038A
Site	spitzer.caltech.edu

Teknik özellikler

Başlangıçta kütle	950 kilo
Tutum kontrolü	3 eksende stabilize

Yörünge

Yörünge	Güneş merkezli

Teleskop

Tür	Ritchey-Christian
Çap	85 santimetre
Alan	2,3 m²
Odak	10,2 m
Dalga boyu	Kızılötesi  : 3,6 ila 100 mikron

Ana enstrümanlar

IRAC	Kamera
IRS	Spektrograf
MIPS	Görüntüleme fotometresi

Spitzer veya SIRTF ( Uzay Kızılötesi Teleskop Tesisi ), NASA tarafından geliştirilmiş bir kızılötesi uzay teleskopudur . Bu, astrofizik alanında yüzyılın başındaki önemli bilimsel soruları yanıtlamak için NASA  tarafından yaratılan tamamlayıcı özelliklere sahip dört " Büyük Gözlemevi " nin sonuncusudur  . Onun rolü oluşturulmasını gözlemlemek esas olan Evrenin , oluşumu ve evrimi ilkel galaksiler , oluşumu yıldızlı ve gezegenlerin ve Evrenin kimyasal bileşimi evrimi kızılötesi ağırlıklı görünür fenomen hangi bulunmaktadır.

Bu kızılötesi teleskop projesi 1984 yılında NASA tarafından başlatıldı. Geliştirme sırasında, uzay ajansını etkileyen bütçe kesintileriyle başa çıkmak için Spitzer'in boyutu keskin bir şekilde azaltıldı (kitle 5.7 tondan bir tonun altına düştü). Bununla birlikte, kapasiteleri, çeşitli teknik seçenekler ve bu arada kızılötesi dedektörler alanında kaydedilen ilerleme sayesinde , önceki IRAS (1983) ve ISO (1995) ' den açıkça üstündür . Optik kısmı 85 cm çapında bir teleskoptan oluşmaktadır  . Toplanan kızılötesi radyasyon, teleskop gibi sıvı helyumla soğutulan üç cihazla analiz edilir  : bir yakın ve orta kızılötesi görüntüleme fotometresi (3 ila 8 mikron), bir spektroskop (5-40 mikron) ve uzak kızılötesi için bir spektrofotometre (50 -160 mikron).

Başlatıldı 25 Ağu 2003teleskop tam kapasitede çalışana kadar Mayıs 2009. O tarihten itibaren sıvı helyumunu tüketerek, enstrümantasyonunun bir parçasıyla "sıcak" modda çalışmaya devam eder. Teleskop, NASA tarafından hizmet dışı bırakıldı.30 Ocak 2020. Spitzer projesi, konseptinin başlangıcından 2020'deki faaliyetlerinin sonuna kadar 1,36 milyar ABD dolarına mal oldu.

Tarihi

Öncekiler: IRAS ve ISO (1983-1995)

Spitzer kronolojik üçüncü büyük kızılötesi uzay teleskobu  : o öncesinde IRAS işbirliğiyle, Amerikan uzay ajansı NASA tarafından geliştirilen Hollanda ve Birleşik Krallık'ta ve başlatılan olarak 1983 sıra tarafından ISO tarafından tasarlanan Avrupa Uzay Ajansı ve başlatılan içinde 1995 .

1960'ların sonunda NASA , ilk uçuşlarını sonraki on yılın başında yapacak olan Amerikan uzay mekiğinden yüksek beklentilere sahipti . Mekiğin yüksek fırlatma hızından yararlanacak bir kızılötesi uzay teleskopunun taşınması, görevinin sonunda yere dönebilen bu uzay fırlatıcısının öngörülen kullanımları arasında yer alıyor - NASA, haftada bir uçuş gerçekleştirmeyi planlıyor. - ve uzun vadeli görevler (30 güne kadar). 1969 gibi erken bir tarihte, uzay mekiğinin ambarına yerleştirilmek üzere bir metre çapında bir aynaya sahip bir kriyojenik kızılötesi teleskop geliştirilmesi önerildi. FTIR olarak kısaltılan Mekik Test Tesisi Kızılötesi (IR Kurulum Uzay Mekiği) adı verilen bu teleskobun maliyeti 120 milyon ABD doları olarak değerlendiriliyor . Bu proje 1979'da Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi'nin desteğini aldı . 1983'te NASA, uzay mekiğine bağlı ve her görevin sonunda yere geri dönecek bir kızılötesi uzay gözlemevinin inşası için bir ihale çağrısı yaptı. Bu teleskop ilk uçuşunu 1990 yılında yapacaktı. Ancak, NASA tarafından geliştirilen IRAS kızılötesi teleskopunun başarısı , uzay ajansını 1984 yılında planlarını değiştirmeye sevk etti: Otonom bir kızılötesi uzay teleskopu geliştirmeye karar verdi. Bu karar, küçük kızılötesi teleskop IRT'nin ( Kızılötesi Teleskop ) uzay mekiğinin ambarına girdiği keşfiyle desteklenmektedir .Temmuz 1985( STS-51-F misyonu ), uzay aracının uzayda bir kez ürettiği kızılötesi emisyonların neden olduğu önemli kirlenme problemleriyle yüzleşmek zorundadır. Kısaltması SIRTF mimarisinde bu değişiklik rağmen korunur ama şimdi açılımı Uzay Kızılötesi Teleskop Tesisi .

Geliştirme (1984-2003)

1983 yılında NASA tarafından fırlatılan ve görevi yalnızca 10 ay süren IRAS kızılötesi uzay teleskopunun muhteşem sonuçları, gökbilimciler topluluğunu bir halefin geliştirilmesini istemeye itti. 1991'de öncelikli astronomik projeleri belirlemek amacıyla hazırlanan Bahcall raporu, 1990'ların kızılötesi olacağını öngörüyor ve uzay alanında kızılötesi bir teleskopun geliştirilmesine öncelik veriyor. SIRTF / Spitzer kızılötesi teleskop, astrofizik  alanındaki temel soruları yanıtlamak için NASA tarafından geliştirilen dört " Büyük Gözlemevi " nin sonuncusu olacak şekilde tasarlanmıştır  . Bu programda diğer teleskoplardır Hubble Uzay teleskopu gözlem için 1990 yılında piyasaya görünür spektrum ve yakın ultraviyole , Chandra için (1999) yumuşak X-ışını ( işlemi Toplam 0.01 bulundunuz 10 nm ) ve Compton Gama -Ray Observatory (1991) için gama radyasyonu ve sert X-ışınları (10-100 um) tanımlanmaktadır. Teleskobun gerçekleştirilmesi , NASA'nın JPL merkezi tarafından yönetiliyor . İlk proje çok daha iddialı bir makineye doğru gelişiyor ve şimdi bir Titan fırlatıcı tarafından yüksek Dünya yörüngesine yerleştirilmiş 3.800  litre sıvı helyum (dedektörleri soğutmak için) taşıyan 5,7 ton kütleli bir teleskop öngörülüyor . Ancak Amerikan ekonomik iklimi aynı zamanda kötüye gidiyor ve birkaç NASA uzay görevi başarısızlıkla sonuçlanıyor. Bahcall raporunun yayınlanmasından kısa bir süre sonra, NASA bütçesi, birkaç projenin iptal edilmesine ve sürdürülen projelerin hedeflerinde ve performansında düşüşe neden olan keskin bir düşüş yaşadı. Spitzer böylece 5 yıl içinde iki bütçe kesintisine uğrar ve projeye ayrılan bütçeyi 2,2 milyar dolardan 500 milyon dolara çıkarır. Bu büyük azalmaya rağmen, SIRTF / Spitzer, kızılötesi gözlemdeki en son gelişmeler ve çeşitli optimizasyonlar sayesinde, öncekilerden 10 ila 100 kat daha fazla bir hassasiyete sahiptir. Nitekim 1980'lerde ABD Savunma Bakanlığı kızılötesi dedektörlerin geliştirilmesine yüz milyonlarca dolar yatırım yaptı. Ortaya çıkan teknolojik gelişmeler yavaş yavaş sivil uygulamalara yayıldı ve çok daha hassas dedektörlerin kızılötesi astronomisinin geliştirilmesine izin verdi: IRAS uydusunun dedektörleri Spitzer'in IRAC kamerasının sadece 62 pikseline sahip. 65.000 var.  

Bu tür projelerin gidişatından farklı olarak, Spitzer'in gerçekleştirilmesinde yer alan üreticilere tasarımın başından itibaren danışılır. Lockheed Martin , uydu geliştirme ve test etme konusunda genel sorumluluğa sahiptir. Ball Aerospace, kriyostat ve optik parça dahil olmak üzere kriyojenik düzeneği geliştiriyor . Üç üzerinde bulunan aletler tarafından üretilen NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi (IRAC enstrüman), Cornell Üniversitesi içinde Ithaca ( New York Eyalet ), IRS enstrüman ve Arizona Üniversitesi , sırasıyla (MIPS enstrüman).). Teleskopun operasyonları kampüsünde bulunan Spitzer Bilim Merkezi tarafından yönlendirilmeleri ile Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü de Pasadena ( California ).

Misyonun yürütülmesi

Başlatmak

Spitzer, yörüngeye yerleştirilir. 25 Ağu 2003Bir tarafından Delta II 7920H başlatıcı gelen Cape Canaveral fırlatma rampası içinde Florida . Adını SIRTF için Uzay Kızılötesi Teleskop Tesisi lansmanından önce, bu değiştirildi Spitzer'i Amerikan bilim adamı, onuruna dört ay sonra Lyman Spitzer , Amerikan astrofizikçi ilk uzay teleskobu projelerinde öncü rol oynamıştır. Spitzer, kütlesini azaltmaya izin veren "sıcak" olarak piyasaya sürüldü. Sonraki üç ay boyunca sıvı helyuma batırılan aletler kademeli olarak soğurken, optik kısmın sıcaklığı buharlaşan helyum buharları tarafından düşürülür. Teleskop daha sonra görevinin kriyojenik aşamasına başlar.

Cold Mission (2003 - Mayıs 2009)

Teleskop tarafından yakalanan ilk görüntüler, yeni teleskobun yeteneklerini göstermeyi amaçlamaktadır: bunlar, bir yıldız doğum odasının görüntüleri, oluşan bir gezegenden bir enkaz diski ve uzak bir evrenden organik materyal. En dikkat çekici gözlemlerden biri, teleskopun dış gezegenlerin ilk görüntülerini, sıcak Jüpiter HD 209458 b ve TrES-1b'yi çekmeyi başardığı 2005 yılında yapıldı . İçindeEylül 2006teleskop , Güneş'ten yaklaşık 3000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Gould kuşağının gökyüzünü inceleyen bir araştırmaya katılıyor . Helyum stoğu, aletlerin 2,5 yıl boyunca soğutulmasına izin vermelidir, ancak sonuçta,15 Mayıs 2009veya lansmandan 5.5 yıl sonra. Birincil görevin 2,5 yıllık bir süresi var, ancak lansmanından 15 yıl sonra sona ereceği için birkaç kez uzatılacak.

Sıcak görev (Temmuz 2009 - Ocak 2020)

Uzay teleskopu, helyumunun tükenmesinden sonra, sıcaklığın 28 kelvin'de sabitlendiği Temmuz 2009'da yeni bir göreve başlıyor . Cihazlardan ikisi artık çalışmıyor, ancak IRAC kızılötesi kameralar bu yeni koşullar altında en iyi şekilde çalışmaya devam ediyor. 3.6 ve 4.5 mikron dalga boylarını gözlemlemeyi mümkün kılarlar. Görevinin bu yeni aşamasında, teleskop kızılötesi kaynakları gökyüzünün büyük bölümlerinin haritasını çıkarır, güneş sistemimizdeki kuyrukluyıldızları ve asteroitleri gözlemler, dış gezegenleri gözlemler ve evrenimizdeki en uzak galaksileri gözlemler.

2014 yılında bütçeyle ilgili nedenlerden dolayı görevin durdurulması öngörülüyor ancak proje yöneticisi yıllık operasyon maliyetini 17 milyon ABD dolarından 11 milyon ABD dolarına düşürmeyi başarıyor. 2016'da NASA görevi uzatmaya karar verdi çünkü Spitzer, maliyetler ve sonuçlar uzlaştırıldığında diğer beş astrofizik uzay göreviyle karşılaştırıldığında özellikle iyi bir sıralamaya sahipti. ABD uzay ajansından yetkililer, görevi 2018 için planlanan bir sonraki kızılötesi uzay teleskobu JWST'nin lansmanına kadar uzatmaya karar verdi. Fırlatılışı 2021'e ertelendiğinde, uzay ajansı, dış finansman kaynakları bulmaya çalıştıktan sonra, Spitzer'in görevini ötesine taşımamaya karar verirOcak 2020.

Görev sonu

Teleskop, Dünya'nın yörüngesine yakın bir yörüngede dolaşır. Yavaş yavaş ondan uzaklaşıyor (2020'nin başında teleskop, Dünya-Ay mesafesinin 700 katından fazla, Dünya'dan 260 milyon kilometre uzakta bulunuyor). Teleskobun Dünya'ya göre göreceli konumunun bir sonucu olarak, telekomünikasyon seansları sırasında güneş panellerinin yönelimi giderek daha elverişsiz hale geliyor ve bunlar giderek kısalıyor. NASA, 16 yıllık operasyonun ardından görevi sona erdirmeye karar verir.30 Ocak 2020. Komutlar kontrol merkezi tarafından gönderilir, böylece Spitzer güneş panelleri Güneşe dönük tutularak hayatta kalma moduna girer . Uzay teleskobu, 2053'te tekrar yaklaşmadan ve yakınına (Dünya-Ay mesafesinin 8 katı) geçmeden önce yavaş yavaş Dünya'dan uzaklaşmaya devam edecek. Radyo sinyali şu anda çok zayıf olacak - özellikle ekipmana ihtiyaç duyulacak. onu yakalamak için tasarlandı. Başlatma, operasyonların yürütülmesi ve veri analizi de dahil olmak üzere görevin maliyetinin, birincil görev süresi boyunca 1,19 milyar ABD doları ve 2020'de hizmet dışı bırakılana kadarki işlemler dahil 1,36 milyar ABD doları olduğu tahmin edilmektedir.

Bilimsel hedefler

Evrendeki tüm nesneler sürekli olarak tüm elektromanyetik spektrumda ( görünür ışık , kızılötesi , ultraviyole , radyo dalgaları , gama ışınları ve x-ışınları ) yapıları ve onları etkileyen süreçler hakkında bilgi sağlayan emisyonlar üretir . Bu emisyonların büyük bir kısmı, özellikle kızılötesi emisyonlar, yalnızca uzaydan gözlemlenebilir çünkü Dünya'nın atmosferi tarafından kesilen Dünya'nın zeminine ulaşmazlar. Kızılötesi radyasyon, 0 Kelvin ( because273,15  ° C ) üzerindeki bir sıcaklığa sahip herhangi bir nesne tarafından yayıldığı için özellikle ilginçtir . Bu özellik, Spitzer gibi kızılötesi teleskopların aşağıdakiler gibi diğer dalga boylarında görünmez olayları gözlemlemesine izin verir:

• Yıldızların doğum onlar termonükleer füzyon başlaması için masif yeterli önce. Bu ilk aşamada yayılan kızılötesi ışık, mevcut kalın toz örtüsüne rağmen uzay gözlemevlerine ulaşır.
• yıldızlar ölürken, yeni yıldızların oluşumu için temel malzeme görevi gören toz formunda madde üretirler. Yıldızların yaşamlarının sonunda kızılötesi gözlemi, bu tozun bileşimi hakkında önemli bilgiler sağlar. Bu bilgi, gökbilimcilerin Evrenin en başında tozun kaynağını yeniden inşa etmesine izin vermelidir.
• Spitzer gözlemevi gezegen oluşum sürecini inceleyebilir. Spitzer dış gezegenleri gözlemleyemez, ancak toz bulutlarının oluşturduğu ilk gezegensel diski gözlemleyebilir . Teleskop, diskin sıcaklığını ölçerek diskin yapısını ve yaşını bilmeyi ve gezegenlerin oluşup oluşmadığını belirlemeyi mümkün kılar.
• Galaksilerin kızılötesi gözlemi, bu radyasyonun mevcut üç kaynağını karakterize etmeyi mümkün kılar: yıldızlar , yıldızlararası ortam ve yıldızlararası toz . Spitzer böylece hızlı bir oranda yeni yıldızlar üreten galaksileri (yıldız fidanlıkları) belirleyebilir ve bu oluşumun kökenini belirleyebilir. Kendi galaksimiz Samanyolu'nun gözlemi, yıldızların hala oluşmakta olduğu bölgeleri bulmayı mümkün kılıyor. Son olarak, Spitzer , karakteristikleri ışıklarının% 90'ından fazlasını kızılötesi olarak yaymak olan kızılötesiyle ışık saçan galaksilerin daha iyi anlaşılmasını sağlamalıdır .
• Evrende yaşayan yıldızların çoğu termonükleer füzyonu başlatacak kadar büyük değil. Bu kahverengi cüceler görünür ışık üretmez, ancak kızılötesi olarak yayarlar. Gökbilimcilerin tanımlamaya çalıştıkları bazı karanlık maddeler kahverengi cüceler olabilir. Spitzer'in enstrümanlarının hassasiyeti , Güneş Sistemi yakınında bunların envanterini çıkarmayı ve onları incelemeyi mümkün kılar .
• devasa moleküler bulutlar yıldızlararası uzayda bulunur. Esas olarak hidrojenden oluşurlar ve yıldızların oluştuğu hammadde rezervuarıdırlar. Spitzer'in bu bulutların yoğunluğu ve sıcaklığı üzerine yaptığı çalışma, protostarları mümkün kılan fiziksel koşullar ve kimyasal bileşim hakkında önemli bilgiler sağlar .
• 13 milyar yıl önce, yani Büyük Patlamadan yaklaşık bir milyar yıl sonra ortaya çıkan en eski galaksilerin ışığı , kırmızıya kayma olgusu nedeniyle Dünya'dan kızılötesi alanda görülebilir . Spitzer, bu galaksileri incelemeyi ve böylece Evrendeki bu ilk nesnelerin nasıl ve ne zaman oluştuğunu belirlemeyi mümkün kılar. Teleskop ayrıca, ayırt edilemeyecek kadar az görünen galaksilerden ve yıldızlardan kaynaklanan emisyonlardan kaynaklanan kızılötesi kozmolojik dağınık arka planı incelemeyi mümkün kılar .
• çoğu galaksinin merkezinde bir veya bazen daha fazla süper kütleli kara delik bulunur . Spitzer, bu nesneleri aktif olduklarında (madde emme sürecinde) gözlemlemek için özellikle iyi bir donanıma sahiptir. Bu kara delikler, maddenin kendisine çekildiğinde yaydığı kızılötesi radyasyon sayesinde Spitzer tarafından gözlemlenir.
• Spitzer, bir dış gezegenin , yani başka bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegenin ışığını doğrudan gözlemleyebilen ilk teleskoptur . Teleskop, belirli özellikleri (boyut, mesafe) karşıladıklarında uzak gezegenlerin sıcaklığını, rüzgarlarını ve bileşimini belirleyebilir.

Yörünge

Kızılötesi teleskop, herhangi bir ısı kaynağından olabildiğince uzak durmalı ve aletlerini soğutmak için kullanılan helyumu çok hızlı tüketmeden 0 kelvin'e yakın bir sıcaklıkta tutabilmelidir. Görevin tasarımcıları, daha önce gelen kızılötesi teleskopların aksine, Spitzer'i Dünya çevresinde yörüngeye koymayı değil, çünkü bu Güneş tarafından yayılan ısının bir kısmını yansıtıyor , ancak onu paralel bir güneş merkezli yörüngeye yerleştirmeyi tercih ediyor. 372 günde geçtiği Dünya. Bu yörüngede, teleskopun sıcaklığı pasif olarak 34 Kelvin'e düşerek ilk soğutma için helyum tasarrufu sağlar. Ek olarak, Dünya'dan uzak olan Spitzer çok daha geniş bir gözlem alanına sahiptir: Gökyüzünün% 30'u herhangi bir zamanda gözlemlenebilirken, gökyüzünün geri kalanı yaklaşık 40 günlük ardışık günler boyunca yılda iki kez görülebilir. Teleskobun amacı iki kısıtlamayla çerçevelenmiştir: ekseni Güneş'inkine 80 ° 'den fazla yaklaşmamalıdır çünkü güneş paneli / güneş siperliği artık ısınmasını engelleyemez ve Güneş'ten uzaklaşmamalıdır. güneş pillerinin yeterli enerji üretebilmesi için ekseni 120 ° 'den fazla. Spitzer yörüngesinde, yılda AU'nun onda biri oranında yavaş yavaş Dünya'dan uzaklaşır (Güneş'in etrafında daha az hızlı döner). Bu ilerleyen mesafe, Dünya ile değiş tokuşlarda akış hızında aşamalı bir düşüşe yol açar.

Teknik özellikler

Spitzer, NASA'nın Büyük Gözlemevlerinin en küçüğüdür : Hubble Uzay Teleskobu'nun uzunluğunun üçte birini kütlesinin on birde biri kadar ölçer . Üç alt aksamdan oluşan, 4,45 metre uzunluğunda ve 2,1 metre çapında silindir şeklinde bir makinedir:

• bir muhafaza ile korunan sıvı helyum ile soğutulan bilimsel aletlere sahip teleskop . Birlikte CTA'yı ( Kriyojenik Teleskop Tertibatı ) oluştururlar.
• teleskopun alt ucunda bulunan servis modülü. Teleskobun çalıştırılması ve yönlendirilmesinden sorumlu bilimsel aletlerin, antenlerin, iticilerin ve bilgisayarların elektroniklerini barındıran 8 taraflı bir modüldür.
• güneş panelleri de Teleskopunu korumak güneş ışığından korunaklı.

Spitzer 950 bir kütleye sahiptir  kg 15.6 de dahil olmak üzere  kg arasında azot yörünge düzeltmeler için kullanılan ve 360  helyum litre (50.4  kg aletleri ve teleskop soğutmak için kullanılır). Güneş panelleri, 16 amper-saat kapasiteli pillerde depolanan 400 watt sağlar. Teleskobun hedeflenmesi, reaksiyon çarkları kullanılarak gerçekleştirilir . Reaksiyon çarklarının desatürasyonu, nitrojen kullanılarak altı soğuk gaz iticili iki set kullanılarak gerçekleştirilir .

Isı yalıtımı

Aletlerin gördüğü nesnelerin, aletlerin kendisinden gelen diğer ısı kaynakları (kızılötesi) ile karıştırılmaması için teleskop mümkün olduğu kadar soğuk tutulmalıdır. Isı, güneş panellerine (yandaki şemada sağda) ve servis modülünün elektroniğine (şemanın altında) çarpan güneş radyasyonu tarafından üretilir. Spitzer'in çok düşük sıcaklıklarda tutulması gereken yük kısmına CTA ( Kriyojenik Teleskop Düzeneği ) denir . Uydu, Güneş hiçbir zaman CTA'ya çarpmayacak şekilde yönlendirilmiştir. CTA dört alt tertibattan oluşur: teleskop, bilimsel cihazları içeren bölme (elektronik cihazlar hariç), kriyostat ve bu tertibatın termal olarak izole edilmesinden sorumlu harici zarf. Teleskop, buharlaşarak ısının boşaltılmasına izin veren sıvı helyum taşır, ancak görevin devam etmesi için, aşırı ısının, teleskopun ve aletlerinin soğuk kısımlarının yanı sıra mümkün olduğu kadar yalıtarak da boşaltılması veya durdurulması önemlidir.

Isı, iletim (çeşitli bileşenleri birleştiren ara parçalar aracılığıyla) ve radyasyon yoluyla teleskop ve aletlerine doğru yayılır. AHU, ısı transferini sınırlamak için tasarlanmış ara parçalarla servis modülüne bağlanır. Bir yandan AHU ile servis modülü arasında ve diğer yandan AHU ile güneş panelleri arasında bulunan iki termal kalkan, üretilen ısının çoğunu radyasyonla bir vakumda durdurur ve tahliye eder. Alüminyum petekten yapılan CTA'nın dış kasası, uzaya doğru maksimum ısıyı boşaltmak için Güneş'in karşısındaki yüzünde siyaha boyanmıştır. Diğer tarafta güneşin radyasyonunu yansıtacak şekilde parlaktır. Kriyostat, bir vakumun yaratıldığı ve sıvı helyum içeren bir mahfazadan oluşur: buharlaşma ile üretilen buharlar , çekirdeğe ulaşan az miktarda ısıyı (4 mW'de modellenmiştir ) telafi ederek tertibatı yaklaşık 5 Kelvin sıcaklığa kadar soğutur.  Teleskobun veya aletlerin dedektörleri tarafından üretilen. CTA, uçuşun başlangıcında helyumun buharlaşmasını sınırlandırmak için üst ucunda bir kapakla kapatılmıştır. Teleskobun bu kısmı, düzeneğin sıcaklığı 35 Kelvin altına düştüğünde ışığın birincil aynaya ulaşmasını sağlamak için fırlatılır.

Telekomünikasyon

Haberleşme için kullanılan yüksek kazançlı anten sabit olduğundan ve teleskop çalışırken Dünya'ya doğru yönlendirilmediğinden , uydu ile Dünya arasındaki alışverişler sürekli gerçekleşmez. Her 12 ila 24 saatte bir teleskopun yönü değiştirilerek antenin Dünya'ya doğrultulmasına ve verilerin aktarılmasına izin verilir. Teleskop, bir telekomünikasyon oturumunu atlamanıza izin verebilecek 8 gigabit kapasiteli bir yığın hafızasına sahiptir. Spitzer ayrıca dört düşük kazanç antenine sahiptir.

Spitzer diyagramı ve kesit görünümü

Bir Optik kısım  : 1 - ikincil ayna; 2 - dış kabuk; 3 - birincil ayna; 11 toz kapağı; B Kriyostat  : 4 - alet bölmesi; 10 - helyum tankı; C Servis modülü  : 5 - servis modülü kalkanı; 6 - yıldız bulucular; 7 - piller; 8 - yüksek kazançlı anten; 9 - azot tankı; 12 - ara parçalar; 13 - atalet birimi; D Güneş panelleri  : 14 - güneş paneli kalkanı.

Yük

Yük Spitzer teleskop oluşur (optik kısım), bilimsel (elektronik hariç) aletleri ve servis modülü bulunan araçların elektronik içeren bölme dedektörleri ısıtma sınırlamak için.

Optik kısım

Spitzer'in optik kısmı, 85 santimetre çapında birincil aynaya sahip bir Ritchey-Chrétien tipi teleskoptur . Teleskop ayrıca 12 cm çapında ikincil bir ayna  ve iki aynayı birbirine bağlayan bir taret içerir. İkincil ayna, teleskop yörüngede olduğunda birincil aynaya olan mesafenin değiştirilmesine izin veren bir mekanizma üzerine monte edilmiştir. Teleskobun parantezler dışındaki tüm parçaları berilyumdan yapılmıştır . Bu metal hafif, güçlü ve ısıl değişikliklere çok duyarlı olmama avantajına sahiptir. Teleskobun toplam kütlesi 90 cm yükseklik için  55  kg'dır . Odak uzaklığı 10,2 metredir.

• Spitzer'in bazı bileşenleri

• Spitzer teleskopunun optik kısmı.

• Servis modülü.

Bilimsel aletler

Teleskop tarafından toplanan kızılötesi radyasyon üç cihazla analiz edilebilir, ancak Hubble Uzay Teleskobu'ndan farklı olarak, belirli bir anda yalnızca bir cihaz çalışabilir. Bunlar , teleskop tarafından toplanan kızılötesi radyasyonu üst kısmının ortasında bulunan bir delikten alan 84  cm çapında ve 20  cm yüksekliğinde bir alüminyum bölmeye yerleştirilir . Bölme, sıvı helyumla doldurulmuş kriyostatın doğrudan üzerine yerleştirilir ve böylece aletleri 0 kelvin'e yakın bir sıcaklıkta tutar . Bir ısı kaynağı olan cihaz elektroniği, servis modülüne yerleştirilmiştir. Yerleşik üç enstrüman şunlardır:

• IRAC ( Kızılötesi Dizi Kamera ), yakın ve orta kızıl ötesini gözlemlemek için kullanılan bir kameradır. Dedektörler , her biri sırasıyla 3.6 µm , 4.5  µm , 5.8  µm ve 8.0  µm merkezli bantlar halinde toplanan  256 × 256 piksellik 4 diziden oluşur . Kısa dalga boyları için kullanılan dedektörler (3.6 ve 5.5 µm) indiyum ve antimon ile yapılırken, uzun dalga boyları için ( 5.8 ve 8 µm ) arsenik eklenmiştir . Enstrümanın hareketli tek parçası, Spitzer'in yörüngede olduğundan beri kullanılmayan deklanşördür. IRAC, aletleri soğutmak için kullanılan helyum bittiğinde en azından kısmen çalışabilen tek cihazdır : bu durumda sıcaklık 5.8 ve 8 µm dedektörler için çok yüksektir, ancak diğer iki dedektör çalışır durumda kalır. 
• IRS ( Kızılötesi Spektrograf ), 5 µm ile 38  µm arasında ışıma spektrumları üreten  bir spektrograftır . Paralel olarak çalışan dört alt gruptan oluşur: 10 ile 19,5 µm arasında yüksek çözünürlüklü kısa dalga spektrumu, 5,3 ile 14 µm arasında düşük çözünürlüklü kısa dalga spektrumu, 14 ile 40 µm arasında düşük çözünürlüklü uzun dalga spektrumu, 19 ile 40 µm arasında yüksek çözünürlüklü uzun dalga spektrumu 37 um. Tüm dedektörler 128 x 128 pikseldir, kısa dalgalar için kullanılanlar arsenik ile, uzun dalgalar için olanlar ise antimon katkılı silikondan yapılmıştır . Enstrümanın hareketli parçası yoktur.
• MIPS ( Spitzer için Çok Bantlı Görüntüleme Fotometresi ) IRAC gibi bir görüntüleme kamerasıdır, ancak uzak kızılötesi (24 µm , 70  µm ve 160  µm ) konusunda uzmanlaşmıştır  ve basit spektrometri gerçekleştirme kabiliyetine sahiptir. 24 µm dedektör 128 × 128 piksele sahiptir ve arsenik katkılı silikondan yapılmıştır. 70 µm detektörler  , 32 x 32 matris oluşturmak için birleştirilmiş iki 16 piksel galyum katkılı germanyum dizisiyle yapılmıştır.160 µm detektör, aynı malzemelerden yapılmış 2 sıra 20 piksel içerir. Bu özellikler Avrupa ISO kızılötesi teleskopunun sensörlerinden açıkça üstündür  : Yalnızca 3 × 3 piksele sahip PHOT C-100 (70 µm'ye eşdeğer  ) ve yalnızca 2 × 2 piksele sahip C-200. Gözlemlenen alan 24 mikron dalga boyu için 5 x 5 ark dakikadır ancak 1600 mikronda 0.5 x 6 ark dakikasına düşer. 70 mikron detektör, 50 ile 100 mikron arasında tek bir spektrum üretebilir. Enstrümanın yalnızca bir hareketli parçası vardır: bu, gökyüzünün daha büyük bölümlerinin haritalanmasını sağlayan dönen bir aynadır. MIPS dedektörleri 1,7  K'ye soğutulur .

• Bilimsel aletler

• IRS spektrografı, MIC kriyojenik odasıyla entegrasyonundan sonra.

• MIPS kızılötesi kamera entegrasyonundan önce.

• Üç cihaz, MIC kriyojenik odasına entegre edildi.

Sonuçlar

2010 yılında, Spitzer ile yapılan gözlemlere dayanan 2.000'e yakın bilimsel yayın yayınlandı.

Spitzer teleskopu, birçok olguyu ilk kez gözlemlemeyi mümkün kılar:

• gezegenlerin oluşum süreci  : toz ve gaz diskinin çözülmesi ve konsantrasyonunun gezegenlerin oluşumuyla sonuçlanması. Güneş'e benzeyen yıldızlar etrafında farklı evrelerde yapılan gözlemler, karasal gezegenlerin kaynaklandığı toz ve gaz diskinin birkaç milyon yıl içinde kaybolduğunu ve bu nedenle oluşum sürecinin çok hızlı olduğunu göstermektedir.
• Spitzer, küçük boyutlarından (Güneş'in 0,08 katından küçük) dolayı yarıda kesilmiş yıldızlar olan (termonükleer füzyon başlamamış) ancak kızılötesi olarak yayılan kahverengi cüceleri inceleyebilir. Bu gözlemlere göre, yıldızlar gibi kahverengi cüceler, gezegenleri doğurabilecek toz ve gaz diskleri sunarlar.
• Spitzer, yıldızların atmosferlerinden soğuk yıldızlararası bulutlara kadar galaksilerdeki çok farklı olayları tespit etmesine olanak tanıyan çok geniş bir dalga yelpazesini gözlemler. Bu yetenek, 5 x 5 ark dakikalık bir optik alanla birlikte, M81 gibi komşu galaksilerin çarpıcı görüntülerine olanak tanır.
• Spitzer'in hassasiyeti , 6 kırmızıya kayma ile özellikle uzak galaksileri tespit etmesine izin veriyor ve bu nedenle Büyük Patlama'dan bir milyar yıldan biraz daha kısa bir süre sonra ortaya çıktı .
• Spitzer, çok yoğun yıldız oluşum alanı olan (“ yıldız oluşum patlamaları olan galaksiler  ”) olan kızılötesi galaksileri gözlemledi  ve belirli ilişkili süreçleri vurguladı.
• Uzay teleskopu ilk kez sıcak bir dış gezegen tarafından yayılan ışığı yakalayabilir ve böylece yüzeyindeki sıcaklık değişimlerini analiz edebilir.
• ilk kez fulleren moleküllerini katı halde gözlemledi .

Dış gezegenler

Dış gezegenlerin gözlemlenmesi, Spitzer misyonunun orijinal hedefleri arasında yer almasa da, uzay teleskobu, kızılötesi gözlem kapasitesi ve skor sisteminin hassaslığı sayesinde bu alanda önemli keşifler yaptı:

• İçinde Mayıs 2009Spitzer, gaz devi gezegen 189733b'nin yüzeyindeki sıcaklık değişimlerini vurgulayarak bir dış gezegenin ilk meteorolojik haritasını sağlar. Gözlemler aynı zamanda atmosferi kateden kuvvetli rüzgarların varlığını da vurguluyor.
• Spitzer , 500 saatlik bir gözlem kampanyasının bir parçası olarak TRAPPIST-1 yıldızının etrafında dönen yedi kayalık gezegenden beşini keşfeder . Spitzer'in özellikleri, bu yıldızı Güneşimizden çok daha soğuk gözlemlemek ve gezegenlerin büyüklüğünü ve kütlesini belirlemek için idealdi.
• 2010 yılında Spitzer, şimdiye kadar keşfedilenlerin hepsinden çok daha uzakta 13.372 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir dış gezegeni tespit etmeyi başardı. Algılama, yerçekimi mikromercek tekniği kullanılarak bir karasal teleskop yardımıyla gerçekleştirilir.
• Bu teknik, Güney Koreli gökbilimcilerin yardımıyla, Dünya'dan 12,7 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir cüce yıldızın etrafında dönen Dünya büyüklüğünde bir gezegeni tespit etmek için tekrar kullanılıyor .
• Spitzer ve Kepler uzay teleskobundan gelen verileri birleştirerek , Jüpiter büyüklüğünde dev bir dış gezegenin bulutlarının ilk haritalaması oluşturuldu. Spitzer, Kepler-7b'nin sıcaklığının 1100 ile 1300 Kelvin arasında değiştiğini belirledi ve batı yarımkürenin kalıcı olarak bulutlu, doğu yarımkürenin ise berrak bir atmosfere sahip olduğu sonucuna vardı.
• 55 Cancri gezegeninin 8 saatlik bir gözlemi, bu süper- dünya tipi gezegenin (Dünya'nın iki katı büyüklüğünde) özellikle yüksek sıcaklıklar yaşadığını belirledi. Yerçekimsel bir kilitlenme geçiren (aynı yüz her zaman yıldıza dönüktür) bu gezegenin yüzey sıcaklığı gündüz tarafında 2400  ° C , gece tarafında 1120  ° C'dir . Bu, yüzeyinin lavla kaplı olduğunu gösteriyor .
• 2007'de Spitzer, atmosferindeki belirli moleküllerin varlığını tespit etmek için bir dış gezegenden yeterince ışık yakaladı. İkincil tutulma tekniğini kullanan uzay teleskopu spektrografı, iki dev gezegenin HD 209458b ve HD 189733b'nin tahmin edilenden daha kuru ve daha bulutlu olduğunu tespit ediyor. Beklenenin aksine atmosferlerinde su izi bulunmadı. HD 209458b'nin atmosferi, bu tür bir gezegende bir yenilik oluşturan küçük kum taneleri (silikatlar) içerir.
• Spitzer, diğer araçlar, özellikle de Kepler tarafından yapılan dış gezegenlerin keşiflerini doğrulamayı ve açıklığa kavuşturmayı mümkün kıldı . Hubble Uzay Teleskobu ile 2015 yılında gerçekleştirilen 10 sıcak Jüpiter'in gözlem kampanyası , bu gezegenlerin atmosferinde görünen su yokluğunun gizemini ortadan kaldırmayı mümkün kıldı. Su aslında bulutlar ve sisler tarafından örtülmüştü.
• Spitzer, altı beyaz cücenin yörüngesindeki asteroit kalıntılarındaki tozu gözlemlemek için kızılötesi yeteneklerini kullandı . Toplanan veriler, bu tozun dünyamızda bol miktarda bulunan olivin içerdiğini göstermektedir . Bu, Dünyamızın bileşenlerinin ve güneş sistemindeki diğer kayalık gezegenlerin evrende ortak olduğunu ve bu nedenle kayalık gezegenlerin de bol miktarda bulunduğunu göstermektedir.
• Spitzer şunları gözlemler: Ağustos 2012 ve Ocak 2013NGC 2547-ID8 yıldızının etrafında bulunan toz miktarında keskin bir artış. Bu, tartışmasız, Dünya gibi kayalık gezegenlerin oluşumuna yol açan şiddetli süreç hakkında fikir veren iki büyük asteroit arasındaki bir çarpışmanın sonucuydu.

• Spitzer'in enstrümanlarıyla çekilen görüntüler

• Helix Nebula . Mavi: 3.6 ve 4.5 mikron arasında kızılötesi; yeşil: 5,8 ila 8 mikron arasında; kırmızı: 24 mikron.

• Sol üstten saat yönünde: Andromeda galaksisinin kızılötesi görüntüsü  ; Bir protostar içeren Herbig-Haro HH nesnesi  ; karanlık küre IC 1396'da bulunan birkaç protostar  ; Comet Schwassmann-Wachmann 1 .

• Spitzer, Satürn'ü çevreleyen dış toz halkasını keşfetmemizi sağlar .

Halefler

2009 yılında 3,5 metrelik aynaya sahip Herschel uydusu fırlatılarak daha uzun dalga boylu kızılötesi ışınların analizine olanak sağlanmıştır. NASA'nın JWST uzay teleskopu , 2021'de Spitzer'in elli katı büyüklüğünde bir alana sahip bir birincil ayna ile devralacak .

Notlar ve referanslar

Notlar

1. Düşük yörüngeli bir uydunun Dünya'ya bakan yüzü, Dünya'nın kızılötesi radyasyon yaymasına bağlı olarak -23  ° C'lik bir sıcaklığa ulaşabilir .

Referanslar

1. (içinde) "  Spitzer> History> Early History  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 11 Mart 2014'te erişildi )
2. Gehrz ve tümü 2007 , s.  4-5
3. (in) "  Spitzer> History> Recent History  " , the Jet Propulsion Laboratory ( 11 Mart 2014'te erişildi )
4. Werner M, The Legacy of Spitzer , For Science, Şubat 2010, s.  28-35
5. (in) "  Spitzer> Technology> Innovations> Infrared Detector Developments  " , Jet Propulsion Laboratory ( 15 Mart 2014'te erişildi )
6. (in) "  Spitzer> Technology> Innovations> Program Management  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 16 Mart 2014'te erişildi )
7. (in) Stephen Clark '  nihai komut NASA Spitzer Teleskopu uplink devre dışı bırakmak için  " üzerine spaceflightnow.com ,30 Ocak 2020
8. (en-US) Stephen Clark , "  NASA , Spitzer teleskopunu devre dışı bırakmak için son komuta uydu - Spaceflight Now  " ( 2 Şubat 2020'de erişildi )
9. Lansman sırasında basına sunum (NASA) 2003 , s.  8
10. (in) "  NASA'nın Spitzer Nasıl Bu Kadar Uzun Süredir Hayatta Kaldı  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ,13 Haziran 2019
11. (in) "  Spitzer> Bilim  " , Jet Propulsion Laboratory (erişilen 2014 11 Mart )
12. (in) "  Spitzer> Bilim> Yıldız  " , Jet Propulsion Laboratory (erişilen 2014 11 Mart )
13. (in) "  Spitzer> Bilim> Sönen Yıldız  " , Jet Propulsion Laboratory (erişilen Mart 2014 11 )
14. (içinde) "  Spitzer> Science> Diskler ve Gezegenler  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 11 Mart 2014'te erişildi )
15. (içinde) "  Spitzer> Science> Galaxies and the Universe's Origins  " , the Jet Propulsion Laboratory ( 11 Mart 2014'te erişildi )
16. (in) "  Spitzer> Science> Dwarfs and Low Mass Stars  " , the Jet Propulsion Laboratory ( 22 Mart 2014'te erişildi )
17. (in) "  Spitzer> Science> Giant Molecular Clouds  " , the Jet Propulsion Laboratory ( 22 Mart 2014'te erişildi )
18. (in) "  Spitzer> Science> Distant Galaxies and Origins of the Universe  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 22 Mart 2014'te erişildi )
19. (in) "  Spitzer> Science> Active Galactic Nuclei (AGN) / Supermassive Black Holes  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 22 Mart 2014'te erişildi )
20. (in) "  Spitzer> Science> Extrasolar Planets  " , Jet Propulsion Laboratory ( 22 Mart 2014'te erişildi )
21. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Yenilikler> Akıllı yörünge seçimi  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 11 Mart 2014'te erişildi )
22. (in) "  Spitzer> Göreve genel bakış> Hızlı gerçekler  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
23. (in) "  Spitzer> Technology> The Cryogenic Telescope Assembly> The Outer Shell  " , Jet Propulsion Laboratory (erişim tarihi 19 Mart 2014 )
24. Lansman sırasında basına sunum (NASA) 2003 , s.  24
25. Gehrz ve tümü 2007 , s.  3-6
26. (in) "  Spitzer> Technology> Innovations> Store-and-Dump Telemetry  " , the Jet Propulsion Laboratory ( 15 Mart 2014'te erişildi )
27. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Kriyojenik Teleskop Düzeneği  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
28. Lansman sırasında basına sunum (NASA) 2003 , s.  29
29. Werner 2012 , s.  1008-1
30. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Kriyojenik Teleskop Montajı> Çoklu Alet Odası  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
31. Fazio 2004 , s.  18-19
32. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Kriyojenik Teleskop Düzeneği> Kızılötesi Array Kamera (IRAC)  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
33. Houck 2004 , s.  10-12
34. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Kriyojenik Teleskop Düzeneği> Kızılötesi Spektrograf (IRS)  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
35. Rieke 2004 , s.  25-26
36. (in) "  Spitzer> Teknoloji> Kriyojenik Teleskop Düzeneği> Çok Bantlı Görüntüleme Fotometresi (MIPS)  " , Jet Tahrik Laboratuvarı ( 15 Mart 2014'te erişildi )
37. (tr) MW Werner ve diğerleri. , "  Spitzer uzay teleskopu görevi  " , Astronomy & Geophysics , cilt.  47-6,Aralık 2006, s.  1-6 ( çevrimiçi okuyun )
38. (in) "  Spitzer'in Bize Dış Gezegenler Hakkında Öğrettiği 10 Şey  " , NASA ,20 Ocak 2020

Kaynakça

• (tr) NASA, "  Görev basın sunumu (NASA basın kiti)  " , jpl.nasa.gov adresinde ,Ağustos 2003.
• (tr) JPL NASA ve diğerleri. , Spitzer Uzay Teleskobu El Kitabı v 2.1 ,Mart 8, 2013, 75  p. ( çevrimiçi okuyun ).
• ( fr ) Renee M. Rottner vd. , Görünmez olanı görünür kılmak - Spitzer Kızılötesi Teleskop Tesisi Tarihi (1971–2003) , NASA, cilt.  “Havacılık tarihinde monografiler; # 47 ",2017, 212  p. ( ISBN  9781626830363 , çevrimiçi okuyun ).
• (en) RD Gehrz vd. , "  NASA Spitzer Uzay Teleskobu  " , Scientific Instruments Dergisi , cilt.  78,Ocak 2007, s.  1-39 ( DOI  10.1063 / 1.2431313 , çevrimiçi okuyun ).
• ( fr ) MW Werner vd. , "  Spitzer uzay teleskopu görevi  " , The Astrophysical Journal Supplement Series , cilt.  154,Eylül 2004, s.  1-9 ( çevrimiçi okuyun ).
• ( fr ) MW Werner vd. , "  Spitzer uzay teleskopu  " , Optik Mühendisliği , cilt.  51,Ocak 2012, s.  1-9 ( çevrimiçi okuyun ).
• (en) GG Fazio vd. , "  Spitzer uzay teleskopu için kızılötesi kamera (IRAC)  " , Astrophysical Journal Supplement Series , cilt.  154,Eylül 2004, s.  10-17 ( çevrimiçi okuyun ).
• (in) JR Houck ve ark. , "  Spitzer uzay teleskobu üzerindeki kızılötesi spektrpograf (IRS)  " , The Astrophysical Journal Supplement Series , cilt.  154,Eylül 2004, s.  18-24 ( çevrimiçi okuyun ).
• (en) GH Rieke vd. , "  Spitzer için çok bantlı görüntüleme fotometresi  " , The Astrophysical Journal Supplement Series , cilt.  154,Eylül 2004, s.  25-29 ( çevrimiçi okuyun ).

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

• Kızılötesi astronomi .
• IRAS kızılötesi teleskopu NASA tarafından 1983'te başlatıldı.
• Avrupa Uzay Ajansı tarafından 1995 yılında başlatılan ISO kızılötesi teleskop .
• Spitzer'in parçası olduğu Büyük Gözlemevleri Programı .
• JWST (2021) Spitzer enayi
• Herschel (2009) Spitzer'in Enayi

Dış bağlantılar

• (tr) Resmi site
• (tr) Toplanan verilerin arşivlenmesi