Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled - Space Telescope Science Institute

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Space Telescope Science Institute"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Únor 2011) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled

Umístění	Univerzita Johna Hopkinse , Baltimore , Maryland , NÁS
webová stránka	www.stci.edu

The Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled (STScI) je vědecké operační středisko pro Hubbleův vesmírný dalekohled (HST) a pro Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST). STScI se nachází na Univerzita Johna Hopkinse Homewood Campus v Baltimore, Maryland a bylo založeno v roce 1981 jako komunitní vědecké centrum, které je provozováno pro NASA podle Asociace univerzit pro výzkum v astronomii (AURA). Kromě provádění pokračujících vědeckých operací HST a přípravy na vědecký průzkum pomocí JWST, STScI spravuje a provozuje Mikulski archiv pro kosmické dalekohledy (MAST), Centrum správy dat pro Keplerova mise a řadu dalších aktivit, které těží z jeho odborných znalostí a infrastruktury pro podporu provozu vesmírných astronomických observatoří. Většina financování aktivit STScI pochází ze smluv s NASA Goddardovo vesmírné středisko ale existují menší aktivity financované NASA Ames Research Center, NASA Laboratoř tryskového pohonu a Evropská kosmická agentura (ESA). Zaměstnanci STScI se skládají z vědců (většinou astronomů a astrofyziků), inženýrů kosmických lodí, softwarových inženýrů, pracovníků správy dat, odborníků na vzdělávání a veřejný dosah a pracovníků administrativní a obchodní podpory. Existuje přibližně 100 Ph.D. vědci pracující na STScI, z toho 15 zaměstnanců ESA, kteří jsou zařazeni do projektu HST. Celkový počet pracovníků STScI se v roce 2019 skládá z přibližně 675 lidí.

STScI provozuje své mise jménem NASA, celosvětové astronomické komunity, a ve prospěch veřejnosti. Činnosti v oblasti vědeckých operací přímo slouží astronomické komunitě, zejména v podobě HST, a nakonec JWST pozorování a granty, ale zahrnuje také distribuci dat z jiných misí NASA, jako je Daleko ultrafialový spektroskopický průzkumník, Průzkumník Galaxy Evolution a pozemní průzkumy oblohy. Aktivity vývoje pozemního systému vytvářejí a udržují softwarové systémy, které jsou potřebné k poskytování těchto služeb astronomické komunitě. Veřejné informační aktivity STScI poskytují širokou škálu informací, online médií a programů pro formální pedagogy, planetária a vědecká muzea a širokou veřejnost. Oceněné veřejné informační weby STScI získávají miliony přístupů měsíčně. STScI také slouží jako zdroj pokynů pro NASA ohledně řady otázek optické a UV vesmírné astrofyziky.

Zaměstnanci STScI komunikují a komunikují s profesionální astronomickou komunitou prostřednictvím řady kanálů, včetně účasti na dvouletých zasedáních Americká astronomická společnost, vydávání čtvrtletních zpravodajů STScI a webových stránek STScI, hostování výborů uživatelů a vědeckých pracovních skupin a každoroční pořádání několika vědeckých a technických sympozií a workshopů. Tyto činnosti umožňují STScI šířit informace do komunity uživatelů dalekohledu a také umožňují pracovníkům STScI maximalizovat vědeckou produktivitu zařízení, která provozují, reagováním na potřeby komunity a NASA.

STScI aktivity

Výběr návrhu vědecké dalekohledu

STScI provádí všechny činnosti potřebné k výběru, plánování a implementaci vědeckých programů HST. Prvním krokem v tomto procesu je podpora každoročního výběru vědeckých programů vedených komunitou, které budou prováděny s HST. Začíná to vydáním každoroční Výzvy k předkládání návrhů, která specifikuje aktuálně podporované schopnosti vědeckých přístrojů, požadavky na návrhy a termín podání. Kdokoli může podat návrh. Všechny návrhy jsou kriticky přezkoumány Výborem pro přidělení času (TAC). TAC se skládá z přibližně 100 členů americké a mezinárodní astronomické komunity, kteří jsou vybráni tak, aby představovali širokou škálu výzkumných znalostí potřebných k vyhodnocení návrhů. Každý cyklus návrhů obvykle zahrnuje kontrolu 700 až 1100 návrhů. Pouze 15 - 20% z těchto návrhů bude nakonec vybráno k realizaci. TAC přezkoumává několik kategorií pozorování času, stejně jako návrhy archivních, teoretických a kombinovaných výzkumných projektů mezi HST a jinými vesmírnými nebo pozemními observatořemi (např. Chandra X-ray Observatory a Národní observatoře optické astronomie ). STScI poskytuje veškerou technickou a logistickou podporu těmto činnostem. Roční cyklus výzev k podávání nabídek byl občas změněn v trvání v letech, kdy byla naplánována servisní mise HST.

Budova Mullerova institutu pro vesmírný dalekohled

Navrhovatelé, kteří mají to štěstí, že jim bude udělen čas dalekohledu, označovaný jako General Observers (GO), musí poté poskytnout podrobné požadavky potřebné k naplánování a implementaci svých pozorovacích programů. Tyto informace jsou poskytovány STScI o tzv. Návrhu fáze II. Návrh Fáze II specifikuje provozní režimy přístroje, expoziční časy, orientace dalekohledu atd. Zaměstnanci STScI poskytují webový software s názvem Kalkulačky doby expozice (ETC), které umožňují GO odhadnout, kolik času na pozorování bude kterýkoli z palubních detektorů potřebovat, aby nashromáždil množství světla potřebného k dosažení svých vědeckých cílů. Kromě toho pracovníci STScI provádějí všechny kroky nezbytné k provedení každého konkrétního programu a plánují celý soubor programů na daný rok. Pro HST to zahrnuje hledání průvodních hvězd, kontrolu omezení jasných objektů, implementaci konkrétních požadavků na plánování a spolupráci s pozorovateli, aby pochopili a zohlednili konkrétní nebo nestandardní požadavky, které mohou mít.

Plánování pozorování

Jakmile jsou shromážděny informace o fázi II, je vypracován plán pozorování na velké vzdálenosti, který pokrývá celý rok, hledá vhodné časy pro naplánování jednotlivých pozorování a současně zajišťuje efektivní a efektivní využití dalekohledu po celý rok. Každý týden se vytvářejí podrobné plány pozorování, včetně plánování cest datové komunikace prostřednictvím satelitního systému sledování a přenosu dat (v případě operací HST) (TDRSS ) a generování binárních příkazových zatížení pro uplink do kosmické lodi. V reakci na Cíle příležitosti mohou být provedeny úpravy jak dlouhodobých, tak týdenních plánů (např. U přechodných událostí jako supernovy nebo koordinaci s jedinečnými událostmi, jako je kometa nárazová kosmická loď). STScI používá Algoritmus minimálních konfliktů naplánovat čas pozorování na dalekohledu. STScI v současné době vyvíjí podobné procesy pro JWST, ačkoli provozní podrobnosti budou velmi odlišné kvůli různým omezením přístrojů a kosmických lodí a jeho umístění na Slunci-Zemi L2 Lagrangeův bod (~ 1,5 milionu km od Země) spíše než nízká oběžná dráha Země (~ 565 km) používaná HST.

Letový provoz

Flight Operations sestává z přímé podpory a monitorování funkcí HST v reálném čase. Denní letové operace pro HST v reálném čase zahrnují přibližně 4 uplinkové zátěže příkazového zatížení, asi 10 downlinků dat a téměř nepřetržité monitorování zdraví a bezpečnosti observatoře. Provoz v reálném čase je zajištěn nepřetržitě. Činnosti letových operací pro HST se provádějí na GSFC NASA v Greenbeltu v Marylandu.

Zpracování vědeckých dat

Vědecká data z HST dorazí na STScI několik hodin poté, co byla downlinkována z TDRSS a následně prošla zařízením pro sběr dat v Goddardově vesmírném letovém středisku NASA. Jakmile jsou na STScI, jsou data zpracovávána řadou počítačových algoritmů, které převádějí jeho formát na mezinárodně uznávaný standard (známý jako FITS: Flexibilní systém přenosu obrazu ), opravte chybějící data a proveďte finální kalibraci dat odstraněním instrumentálních artefaktů. Kroky kalibrace se u každého přístroje HST liší, ale obecně zahrnují odstranění kosmického záření, korekci nerovnoměrnosti nástroje / detektoru, kalibraci toku a aplikaci informací ze světového souřadnicového systému (který uživateli sděluje přesně, kde na obloze je) detektor byl namířen). Použité kalibrace jsou nejlepší dostupné v době, kdy data procházejí potrubím. STScI spolupracuje s vývojáři přístrojů na definování podobných procesů pro Kepler a JWST data.

Archivace a distribuce vědeckých dat

Všechna vědecká data HST jsou po průchodu kalibračním potrubím trvale archivována. Politika NASA nařizuje jednoroční proprietární období pro všechna data, což znamená, že k datům bude mít přístup pouze tým prvního návrhu po první rok po jejich získání. Po tomto roce budou údaje k dispozici každému, kdo si k nim přeje získat přístup. Sady dat načtené z archivu se automaticky překalibrují, aby se zajistilo použití nejaktuálnějších kalibračních faktorů a softwaru. STScI slouží jako archivní centrum pro všechny optické / UV vesmírné mise NASA. Kromě archivace a ukládání vědeckých dat HST obsahuje STScI také data z 13 dalších misí, včetně Mezinárodní průzkumník ultrafialového záření (IUE) Extrémní ultrafialový průzkumník (EUVE) Daleko ultrafialový spektroskopický průzkumník (POJISTKA) a Průzkumník Galaxy Evolution (GALEX). Vědecká data Kepler a JWST budou archivována a načtena v podobné módě. Internet slouží jako primární uživatelské rozhraní k datovým archivům na STScI (http://archive.stsci.edu ). V archivu je aktuálně více než 30 terabajtů dat. Každý den asi 11 gigabajty jsou přijata nová data a přibližně 85 gigabajtů dat je distribuováno uživatelům. Hubble Legacy Archive (HLA; http://hla.stsci.edu/ ), který je v současné době ve vývoji, bude fungovat jako integrovanější a uživatelsky přívětivější archiv. Poskytne nezpracovaná data z Hubbla i vědecké produkty vyšší úrovně (barevné obrázky, mozaiky atd.).

Kalibrace a charakterizace vědeckých přístrojů

STScI je zodpovědný za kalibraci vědeckých přístrojů za letu na HST a JWST. Pro HST je každý rok vypracován plán kalibrace pro observatoř. Tento plán je navržen tak, aby podporoval vybrané pozorovací programy GO pro daný cyklus a také poskytoval základní kalibraci pokrývající dobu životnosti každého nástroje. Kalibrační program zahrnuje měření, která se provádějí ve vztahu k palubním kalibračním zdrojům nebo k hodnocení hladin hluku vnitřního detektoru, jakož i pozorování hvězd a polí astronomických standardů potřebných k určení převodu absolutního toku a astrometrických transformací. Externí kalibrace na HST obvykle tvoří celkem 5–10% pozorovacího programu GO, přičemž je zapotřebí více času, když je nástroj stále relativně nový. HST má k dnešnímu dni celkem 12 vědeckých přístrojů, z nichž 6 je v současné době aktivních. Během servisní mise HST v květnu 2009 byly instalovány dva nové přístroje STS-125. V květnu 2009 byly také na oběžné dráze opraveny elektronické poruchy ve STIS (v roce 2001) a v ACS Wide-Field Channel (v roce 2007), čímž se tyto přístroje vrátily do aktivního stavu. Všech 12 nástrojů HST plus 4 plánované pro JWST jsou shrnuty v tabulce níže. Přístroje HST mohou detekovat světlo s vlnovými délkami z ultrafialový z blízka infračervený. Přístroje JWST budou pracovat od červeného konce optických vlnových délek (~ 6000 Angstromů) po střední infračervené záření (5 až 27 mikrometrů). Nástroje uvedené jako vyřazené z provozu již nejsou na palubě.

Zaměstnanci STScI vyvíjejí návrhy kalibrací, kontrolují je procesem plánování a analyzují data, která vytvářejí. Tyto programy poskytují aktualizované kalibrační a referenční soubory, které se mají použít v potrubí zpracování dat. Kalibrační soubory se také archivují, aby je uživatelé mohli načíst, pokud potřebují ručně překalibrovat svá data. Veškerá kalibrační aktivita a výsledky jsou dokumentovány, obvykle ve formě Instrument Science Reports zveřejněných na veřejné webové stránce, a příležitostně ve formě publikovaných prací. Výsledky jsou také začleněny do příruček údajů a příruček nástrojů.

Kromě kalibrace přístrojů pracovníci STScI charakterizují a dokumentují výkon přístroje, aby uživatelé mohli lépe porozumět tomu, jak interpretovat svá data. Jedná se obecně o efekty, které se v potrubí automaticky neopravují (protože se liší časem nebo závisí na jasu zdroje). Zahrnují globální efekty, jako je účinnost přenosu náboje v EU zařízení spojená s nabíjením, stejně jako efekty specifické pro režimy a filtry, například filtrování „duchů“ (způsobené jemným rozptylem světla v nástroji). Povědomí o těchto účincích může pocházet od pracovníků STScI při analýze kalibračních programů nebo od pozorovatelů, kteří ve svých datech najdou zvláštnosti a poskytnou STScI zpětnou vazbu.

Pracovníci STScI také provádějí charakterizaci a kalibraci samotného dalekohledu. V případě HST se to vyvinulo především v oblasti monitorování a úpravy zaměření a monitorování a měření funkce rozložení bodů. (Na počátku 90. let byla STScI odpovědná za přesné měření sférická aberace, nezbytné pro korekční optiku všech následujících přístrojů). V případě JWST bude za používání snímač vlnoplochy systém vyvinutý společností JPL a Northrop Grumman Vesmírná technologie (NGST, dodavatel NASA, který staví observatoř) k monitorování a nastavování segmentovaného dalekohledu.

Podpora po pozorování

Podpora post pozorování zahrnuje HelpDesk, na který se uživatelé mohou obrátit, aby odpověděli na jejich otázky týkající se jakéhokoli aspektu pozorování - od toho, jak předložit návrh, až po analýzu dat.

Vědecká veřejná služba

STScI provádí velké vědecké programy HST jménem komunity. Jedná se o programy s širokými vědeckými aplikacemi. K dnešnímu dni tyto programy zahrnují Hubbleovo hluboké pole (HDF) Hubbleovo hluboké pole na jih (HDFS) a Ultra hluboké pole (UDF). Surová a zpracovaná data pro tato pozorování jsou astronomické komunitě k dispozici téměř okamžitě. Tyto produkty byly poté použity mnoha astronomy při hledání jejich vlastních výzkumných témat a byly motivovány velkou následnou prací (viz například http://www.stsci.edu/ftp/science/hdf/clearinghouse/clearinghouse.html a http://www.stsci.edu/hst/udf/index_html ).

Pozemní systémy

STScI je zodpovědný za vývoj, zdokonalování a údržbu většiny pozemních systémů používaných k provádění našich vědeckých operací Hubble popsaných výše. Tyto systémy původně (80., počátkem 90. let) pocházely z několika zdrojů, včetně interního vývoje STScI a prací provedených na základě smluv NASA s různými prodejci. Po celou dobu životnosti HST bylo na těchto systémech provedeno mnoho práce - i když podporovaly každodenní provoz Hubbleu. Byly integrovány do efektivnějšího a snadněji ovladatelného end-to-end systému. Prošly významnými technologickými upgrady (např. Vylepšené operační systémy a počítačový hardware, archivní úložná média s vyšší kapacitou). Byly také upraveny tak, aby podporovaly sled nástrojů instalovaných v dalekohledu. V posledních několika letech byly upraveny tak, aby podporovaly WFC3 a COS, dva nové přístroje, které budou nainstalovány během příští servisní mise HST, a aby podporovaly 2Gyroskop režim operací HST. STScI také poskytuje podmnožiny pozemních systémových služeb dalším astronomickým misím, včetně FUSE, Kepler a JWST. Softwaroví inženýři společnosti STScI udržují přibližně 7 900 000 zdrojové řádky kódu.

Rozvoj mise a podpora provozu

STScI se pravidelně podílí s inženýry NASA a průmyslovými systémovými inženýry a vědci na vývoji celkové architektury mise. Pro HST to zahrnuje pomoc při určování a stanovení priorit činností servisních misí a vývoji servisní strategie. Pro JWST to zahrnuje účast na definování vědeckých požadavků na vysoké úrovni a celkové architektury mise. V obou případech se STScI zaměřuje na vědecké schopnosti mise a také na požadavky na hladký a efektivní provoz observatoře.

Vědeckovýzkumné činnosti

STScI spravuje výběr souboru Společenský program Hubble. Od roku 1990 Hubbleova stipendia podporují vynikající postdoktorské vědce, jejichž výzkum souvisí s vědeckou misí Hubblova kosmického dalekohledu. V roce 2009 byla sloučena s Spitzer Fellowship že od roku 2002 byla spojena s Spitzerův dalekohled a vědecký program.^[1] Nyní podporuje kolegy provádějící výzkum spojený se všemi misemi v rámci tématu Cosmic Origins: the Herschel Space Observatory, Hubbleův vesmírný dalekohled (HST), Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), Stratosférická observatoř pro infračervenou astronomii (SOFIA) a Spitzer Space Telescope.^[2] Výzkum může být teoretický, pozorovací nebo instrumentální.^[2] Od založení HST v roce 1990 je každý rok uděleno 8 až 12 stipendií; od roku 2009 se pohybuje kolem 16.^[1] STScI také sponzoruje letní studentský stážní program, který umožňuje talentovaným vysokoškolským studentům z celého světa pracovat s vědeckými pracovníky ústavu a poskytuje těmto studentům praktické zkušenosti s nejmodernějším astronomickým výzkumem. Vědečtí pracovníci STScI na plný úvazek provádějí originální výzkum zahrnující širokou škálu astrofyziky včetně zkoumání Sluneční Soustava, exoplaneta detekce a charakterizace, tvorba hvězd, galaxie evoluce a fyzikální kosmologie. STScI hostí každoroční jarní vědecké sympozium a několik menších vědeckých workshopů. Zaměstnání aktivního vědeckého personálu ve STScI pomáhá zajistit, aby HST a případně JWST fungovaly na špičkové úrovni.

Veřejný dosah

Úřad STScI Public Outreach (OPO) poskytuje širokou škálu produktů a služeb určených ke sdílení a komunikaci vědy a objevů HST (a případně JWST) s širokou veřejností. Úsilí OPO se zaměřuje na uspokojování potřeb čtyř komunit: sdělovací prostředky, uživatelé webu, komunita formálního vzdělávání a místa neformálního vědeckého vzdělávání.

OPO News Branch každoročně produkuje přibližně 40 nových tiskových zpráv s objevy HST a vědeckými výsledky. Mezi tyto mediální balíčky patří novinové články, Hubblovy obrázky, vysvětlující kresby, animace a doplňující informace pro použití v tisku, vysílání a online média. Pobočka také pořádá tiskové konference s názvem „NASA Science Updates“, které se věnují zvláště zajímavým objevům. Workshopy spisovatelů vědy a další speciální akce přivádějí reportéry do Institutu na podrobná setkání s vědci zabývajícími se aktuálními problémy astrofyzikálního výzkumu.

Pobočka formálního vzdělávání vyvíjí standardy založené a důsledně hodnocené vzdělávací produkty a lekce pro použití v osnovách K-14 po celé zemi. Mnoho produktů této pobočky je začleněno do její oceňované webové stránky s názvem Amazing Space (http://amazing-space.stsci.edu/ ) kde jsou lekce a cvičení snadno dostupné jak učitelům, tak studentům a jsou využívány ve více než 200 školních obvodech a ve všech 50 státech.

Pobočka neformálního vzdělávání vytváří řadu produktů a funkcí souvisejících s HST pro použití na neformálních místech, včetně muzeí, vědeckých center, planetárií a knihoven. Patří mezi ně ViewSpace, multimediální zobrazovací systém poskytující řadu vzdělávacích funkcí ve vědě o HST a dalších misích využívajících obrazy, text a hudbu. Krátký film s názvem „Hubble: Galaxie napříč prostorem a časem“, který představuje trojrozměrný průlet Hubblem Ultra hluboké pole byl vyroben pro IMAX divadla a přizpůsobené pro použití v planetáriích. Skupina také poskytuje materiály pro konference a workshopy, spravuje putovní exponáty Hubbleu pro národní distribuci a vytváří video kompilace snímků a funkcí Hubbleu.

Online pobočka společnosti OPO vyvíjí, vylepšuje a udržuje řadu webových stránek souvisejících s HST a JWST, včetně oceněného HubbleSite (http://hubblesite.org ), který obsahuje galerii obrázků téměř 900 snímků z HST, které byly vydány pro veřejnou spotřebu po celou dobu životnosti dalekohledu.

Reference

^{[Citace je zapotřebí ]}

externí odkazy

• Oficiální webové stránky

Souřadnice: 39 ° 19'58 ″ severní šířky 76 ° 37'23 "W / 39,332887 ° N 76,622987 ° Z / 39.332887; -76.622987