NIRCam - NIRCam

NIRCam zabalený v roce 2013
NIRCam se instaluje v roce 2014

NIRCam je nástroj na palubě, který má být spuštěn Vesmírný dalekohled Jamese Webba. Má dva hlavní úkoly, jako je zobrazovač s vlnovou délkou 0,6 až 5 mikronů a jako snímač vlnoplochy, aby 18-sekční zrcadla fungovala jako jedno.[1][2] Jinými slovy, jedná se o kameru a také se používá k poskytování informací k zarovnání 18 segmentů primárního zrcadla.[3] Jedná se o infračervenou kameru s deseti rtuť-kadmium-telurid (HgCdTe) pole detektorů a každé pole má pole 2048x2048 pixelů.[1][2] Kamera má zorné pole 2,2x2,2 obloukové minuty s úhlovým rozlišením 0,07 arcsec při 2 mikronech.[1] NIRCam je také vybaven koronografy, které pomáhají sbírat data na exoplanetách poblíž hvězd. Pomáhá při zobrazování čehokoli vedle mnohem jasnějšího objektu, protože koronograf toto světlo blokuje.[2] NIRCam je umístěn v Integrovaný vědecký přístrojový modul, ke kterému je fyzicky připevněn vzpěrami.[3][4][5][6] Je navržen pro provoz na 37 Kelvin (zhruba minus 400 stupňů Fahrenheita), takže to dokáže detekovat infračervený záření na této vlnové délce.[3][7] Je připojen k ISIM pomocí vzpěr a tepelných popruhů připojených k tepelným radiátorům, což pomáhá udržovat jeho teplotu.[3] Focal Plane Electronics pracoval při 290 kelvinech.[3]

NIRCam by měl být schopen pozorovat tak slabě jako velikost +29 s expozicí 10 000 sekund (přibližně 2,8 hodiny).[8] Tato pozorování provádí ve světle od vlnové délky 0,6 (600 nm) do 5 mikronů (5000 nm).[4] Může pozorovat ve dvou zorných polích a každá strana může provádět zobrazování nebo z možností vlnová fronta snímací zařízení, spektroskopie.[9] Snímání vlnoplochy je mnohem jemnější než tloušťka průměrného lidského vlasu.[10] Musí fungovat s přesností nejméně 93 nanometrů a při testování dokonce dosáhl mezi 32 a 52 nm.[10] Lidský vlas má tisíce nanometrů.[10]

Hlavní

Součásti

NIRCam Engineering Test Unit, ukazující některé z vnitřní optiky NIRCam, jako jsou kolimační čočky a zrcadla

Wavefront senzor komponenty zahrnují:[9]

  • Rozptýlené senzory Hartmann
  • Grismy
  • Slabé čočky

Části NIRCam:[11]

  • Snímací zrcátko
  • Koronograf
  • Sklopné zrcadlo
  • Kolimátor čočky
  • Dichroický rozdělovač paprsků
  • Filtr s dlouhou vlnou
  • Skupina objektivů dlouhovlnného fotoaparátu
  • Dlouhovlnná ohnisková rovina
  • Sestava krátkovlnného filtračního kola
  • Skupina objektivů krátkovlnného fotoaparátu
  • Krátkovlnné skládací zrcadlo
  • Zobrazovací čočka zornice
  • Krátkovlnná ohnisková rovina

Přehled

Infografika přístrojů JWST a jejich rozsahů pozorování světla podle vlnové délky

NIRCam má dva kompletní optické systémy pro redundanci.[3] Obě strany mohou pracovat současně a prohlížet si dvě oddělené skvrny oblohy; obě strany se nazývají strana A a strana B.[3] Čočky používané ve vnitřní optice jsou tripletové refraktory.[3] Materiály čočky jsou fluorid lithný (LiF), a fluorid barnatý (BaF2) a selenid zinečnatý (ZnSe).[3] Tripletové čočky jsou kolimovat optika.[12] Největší objektiv má čistou clonu 90 mm.[12]

Pozorovaný rozsah vlnových délek je rozdělen na pásmo krátké vlnové délky a dlouhé vlnové délky.[13] Pásmo krátké vlnové délky se pohybuje od 0,6 do 2,3 mikronu a pásmo dlouhé vlnové délky se pohybuje od 2,4 do 5 mikronů; oba mají stejné zorné pole a přístup ke koronografu.[13] Každá strana kamery NIRCam sleduje oblohu 2,2 úhlové minuty o 2,2 úhlové minuty v krátké i dlouhé vlnové délce; rameno krátkých vlnových délek má však dvojnásobné rozlišení.[12] Rameno s dlouhou vlnovou délkou má jedno pole na každou stranu (celkem dvě) a rameno s krátkou vlnovou délkou má čtyři pole na každou stranu, nebo 8 celkově.[12] Strana A a strana B mají jedinečné zorné pole, ale sousedí navzájem.[12] Jinými slovy, kamera sleduje dvě široká zorná pole 2,2 úhlové minuty, která jsou vedle sebe, a každý z těchto pohledů je pozorován na krátkých a dlouhých vlnových délkách současně s ramenem krátké vlnové délky, které má dvojnásobné rozlišení než rameno delší vlnové délky.[12]

Stavitelé NIRCam jsou University of Arizona a společnost Lockheed Martin ve spolupráci s americkou kosmickou agenturou NASA.[2] NIRCam byla dokončena v červenci 2013 a byla odeslána do Goddard Spaceflight Center, což je středisko NASA spravující projekt JWST.[7]

Mezi čtyři hlavní vědecké cíle NIRCam patří:

1. Zkoumání vzniku a vývoje prvních světelných objektů a odhalení historie reionizace vesmíru.

2. Určení toho, jak se objekty viděné v současnosti (galaxie, aktivní galaxie a shluky galaxií) shromažďovaly a vyvíjely z plynu, hvězd, kovů přítomných v časném vesmíru.
3. Zlepšete naše chápání zrodu hvězd a planetárních systémů.

4. Studujte fyzikální a chemické podmínky objektů v naší sluneční soustavě s cílem porozumět původu stavebních kamenů života na Zemi.

— Vědecké příležitosti s kamerou Near-IR (NIRCam) na vesmírném dalekohledu James Webb (JWST) Biechman a kol.[14]

Elektronika

Inspekce ohniskové roviny NIRCam (FPA), 2013

Data z obrazových senzorů (Focal Plane Arrays) jsou shromažďována Focal Plane Electronics a posílána do počítače ISIM.[3] Data mezi FPE a počítačem ISIM jsou přenášena pomocí SpaceWire spojení.[3] Existuje také Instrument Control Electronics (ICE).[3] Pole ohniskové roviny obsahují 40 milionů pixelů.[7]

FPE poskytuje nebo sleduje pro FPA následující:[7]

Filtry

NIRcam obsahuje filtrační kolečka, která umožňují, aby světlo přicházející z optiky bylo posíláno přes a filtr než je zaznamenáno senzory.[14] Filtry mají určitý rozsah, ve kterém umožňují průchod světla a blokují ostatní frekvence; to umožňuje operátorům NIRCam určitou kontrolu nad tím, jaké frekvence jsou pozorovány při pozorování dalekohledem.[14]

Použitím více filtrů lze červený posun vzdálených galaxií odhadnout fotometrií.[14]

Filtry NIRcam:[15]Filtry s krátkou vlnovou délkou (pod dichroickým pásmem necitlivosti)

  • F070W
  • F090W
  • F115W
  • F140M
  • F150W
  • F150W2
  • F162M - v zorném kole, použito v sérii s F150W2
  • F164N - v zorném kole, použito v sérii s F150W2
  • F182M
  • F187N
  • F200W
  • F210M
  • F212N

Filtry s dlouhou vlnovou délkou (nad dichroickým pásmem necitlivosti)

  • F250M
  • F277W
  • F300M
  • F322W2
  • F323N - v zorném kole, použito v sérii s F322W2
  • F335M
  • F356W
  • F360M
  • F405N - v zorném kole, použito v sérii s F444W
  • F410M
  • F430M
  • F444W
  • F460M
  • F466N - v zorném kole, použito v sérii s F444W
  • F470N - v zorném kole, použito v sérii s F444W
  • F480M

Označený diagram

Označený diagram součástí NIRcam

Viz také

Reference

  1. ^ A b C „NIRCAM“. Citováno 5. prosince 2016.
  2. ^ A b C d „Vesmírný dalekohled Jamese Webba“. Citováno 5. prosince 2016.
  3. ^ A b C d E F G h i j k l Přehled nástroje NIRCam
  4. ^ A b „NIRCAM“. Citováno 6. prosince 2016.
  5. ^ „Vesmírný dalekohled Jamese Webba“. Citováno 6. prosince 2016.
  6. ^ [1]
  7. ^ A b C d „NirCam“. www.lockheedmartin.com. Citováno 2017-01-21.
  8. ^ [2]
  9. ^ A b [3]
  10. ^ A b C „Lockheed Martin Readies jeden z nejcitlivějších infračervených přístrojů, jaké byly kdy vyrobeny pro dalekohled NASA“. www.lockheedmartin.com. Citováno 2017-01-21.
  11. ^ „NIRCam for JWST“. Citováno 5. prosince 2016.
  12. ^ A b C d E F [4]
  13. ^ A b [5]
  14. ^ A b C d [6]
  15. ^ Citovat chybu: Pojmenovaná reference http://ircamera.as.arizona.edu/nircam/in_filters.php bylo vyvoláno, ale nikdy nebylo definováno (viz stránka nápovědy).

externí odkazy