Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Teleskopy kosmiczne przyszłości zyskają olbrzymie zwierciadła
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W Vera C. Rubin Observatory zakończono instalowanie zwierciadła wtórnego. Zamontowane na Simonyi Survey Telescope 3,5-metrowe zwierciadło jest pierwszym stałym elementem systemu optycznego teleskopu. W kolejce do montażu czekają zwierciadło główne o średnicy 8,4 metra oraz LSST Camera, największy na świecie aparat cyfrowy. Vera C. Rubin Observatory, które powstaje za pieniądze amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF) oraz Biura Nauki Departamentu Energii ma rozpocząć nową erę badań w astronomii naziemnej. Obserwatorium ma rozpocząć pracę już w przyszłym roku.
Zwierciadło zostało wyprodukowane przez firmę Corning Advanced Optics w 2009 roku. Najpierw trafiło na Uniwersytet Harvarda, gdzie było przez 5 lat przechowywane, a następnie jego polerowaniem i wykończeniem zajęła się firma L3Harris Technologies. Ma ona ponad 50-letnie doświadczenie w projektowaniu i budowaniu układów optycznych. Jej zadaniem było też zbudowanie stelaża, w którym lustro zostało zamontowane, całej elektroniki, czujników, systemu kontroli zwierciadła oraz systemu kontroli termicznej. Stelaż składa się ze sztywnej stalowej ramy oraz 78 siłowników, które wspierają lustro i będą kontrolowały jego kształt.
W 2018 roku wraz z komponentami potrzebnymi do montażu trafiło do Chile i było przechowywane w obserwatorium, nad którego budową wciąż trwały prace. Już na miejscu, w 2019 roku, pokryto je ochronną warstwą srebra, a na początku lipca bieżącego roku zamontowano w stelażu, wraz z którym przed kilkoma dniami zostało ostatecznie zainstalowane w teleskopie. To jedno z największych wypukłych luster w historii jest monolitem o grubości 10 centymetrów.
Operacja montażu nie była łatwa. Wykorzystano podczas niej specjalnie zaprojektowany podnośnik, który zmienił pozycję zwierciadła na pionową. W tym czasie musiał pracować system kontroli, który zapobiegał powstaniu niepotrzebnych naprężeń w zwierciadle. Po zamontowaniu podłączono elektronikę i uruchomiono oprogramowanie kontrolne. W najbliższym czasie zainstalowana zostanie Commissioning Camera. To mniejsza wersja LSST camera, której zadaniem będzie przeprowadzanie serii testów obu luster teleskopu. Na sierpień zaplanowano zaś instalację głównego zwierciadła. Przed końcem roku ma zostać ukończony montaż LSST Camera.
Vera C. Rubin Observatory wybudowano na Cerro Pachón w Chile. Tamtejszy teleskop będzie fotografował południową część nieboskłonu. Zobrazowanie całego widocznego nieba zajmie mu kilka nocy. Zadanie to będzie powtarzał przez 10 lat, tworząc w ten sposób obraz zmieniającego się wszechświata. Tę kampanię naukową nazwano Legacy Survey of Space and Time (LSST).
Wczesne prace nad projektem, zwanym wówczas Large-aperture Synoptic Survey Telescope (LSST) były finansowane z niewielkich grantów, a w 2008 roku pojawiły się większe pieniądze przekazane przez państwa Simonyi oraz Billa Gatesa. W 2010 roku podczas dekadalnego przeglądu projektów naukowych NSF uznała LSST za naziemny instrument naukowy o najwyższym projekcie i w 2014 roku organizacja uzyskała zezwolenie na sfinansowanie projektu do końca.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zakończył się proces ustawiania elementów optycznych Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST). Obsługa naziemna potwierdziła, że wszystkie cztery instrumenty naukowe teleskopu otrzymują ostry obraz, który można skoncentrować na wybranym obiekcie. W związku z tym zapadła decyzja o przejściu do ostatniej fazy przygotowań teleskopu do pracy – przekazania instrumentów naukowych do użytkowania.
Już wcześniej pojawiały się informacje, że poszczególne elementy JWST pracują powyżej oczekiwań. Teraz NASA pochwaliła się, że cała optyka działa lepiej, niż najbardziej optymistyczne założenia. Jakość obrazu trafiająca do każdego z instrumentów jest ograniczona wyłącznie limitem dyfrakcyjnym, co oznacza, że odwzorowanie detali jest w tym przypadku najlepsze na jakie pozwalają prawa fizyki. Jako, że limit dyfrakcyjny jest zależny od długości fali obserwowanego światła oraz średnicy źrenicy wejściowej, oznacza to, że z optyka teleskopu działa najlepiej, jak to możliwe. Wraz z zakończeniem procesu ustawiania teleskopu moja praca przy nim dobiegła końca. Uzyskane obrazy głęboko zmieniły sposób, w jaki postrzegam wszechświat. Jesteśmy otoczeni przez symfonię stworzenia, galaktyki są wszędzie. Mam nadzieję, że wszyscy na świecie będą mogli to zobaczyć, stwierdził doktor Scott Acton z Ball Aerospace, który jest odpowiedzialny za elementy optyczne teleskopu.
Teraz, gdy optyka teleskopu została ustawiona tak, jak należy, do Mission Operations Center w Space Telescope Science Institute w Baltimore przybyli eksperci, którzy skupią się na instrumentach naukowych JWST. Każdy z tych instrumentów to niezwykle skomplikowane urządzenie złożone z unikatowych soczewek, masek, filtrów i czujników. Każdy z tych elementów musi zostać skonfigurowany i sprawdzony w różnych ustawieniach, by w pełni potwierdzić gotować do pracy. Z kolei część specjalistów odpowiedzialnych za optykę zakończyła swoją przygodę z JWST.
Mimo, że zakończono ustawianie teleskopu, prowadzone będą pewne prace związane z kalibracją. W ramach przekazania instrumentów naukowych do użytkowania JWST będzie kierowany na różne obszary nieboskłonu tak, by do jego osłony termicznej docierała różna ilość promieniowania słonecznego. Takie działania mają potwierdzić termiczną stabilność teleskopu podczas zmiany obserwowanych obiektów. Ponadto ustawienie zwierciadła głównego będzie co dwa dni sprawdzane i w miarę potrzeb wprowadzane będą korekty.
Ostatnia faza przygotowywania JWST do pracy potrwa około 2 miesięcy. Latem teleskop rozpocznie badania naukowe.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Już niemal wszystkie instrumenty naukowe Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba zostały zsynchronizowane ze zwierciadłem głównym. Niemal wszystkie, gdyż ostatni z nich – Mid-Infrared Instrument (MIRI) – można będzie ustawić gdy osiągnie odpowiednią temperaturę pracy. MIRI potrzebuje tak niskiej temperatury, że nie wystarczy mu chłodzenie pasywne, dlatego jest od wielu dni schładzany za pomocą specjalnego nowatorskiego urządzenia kriogenicznego.
Około połowy marca informowaliśmy, że zakończył się kluczowy etap ustawiania segmentów zwierciadła Teleskopu Webba. Aby tego dokonać, konieczne było dostrojenie zwierciadła głównego i wtórnego do urządzenia Near-Infrared Camera (NIRCam). To pozwoliło na przeprowadzenie niezbędnych testów i upewnienie się, że system optyczny Webba działa bez zarzutów. Uzyskano wówczas obraz wybranej gwiazdy wykonany za pomocą NIRCam. Po zakończeniu tego etapu rozpoczęto fazę dostrajania optyki do współpracy z Fine Guidance Sensor (FGS), Near-Infrared Slitless Spctrograph (NIRISS) oraz Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec).
Instrument NIRCam, z którym najpierw synchronizowano optykę, to pracująca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. Jej celem jest zarejestrowanie światła pierwszych gwiazd i galaktyk, obrazowanie gwiazd w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej czy obiekty w Pasie Kuipera. Kamerę wyposażono w koronografy, pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów, znajdujących się w pobliżu obiektów znacznie jaśniejszych. Dzięki temu możliwe będą dokładne obserwacje planet krążących wokół pobliskich gwiazd.
NIRSpec również działa w zakresie 0,6–5 mikrometrów. Spektrograf będzie rejestrował całe widmo promieniowania, co pozwoli na poznanie cech fizycznych badanych obiektów, jak ich masa temperatura czy skład chemiczny. Z kolei FGS/NIRISS będzie odpowiedzialny za precyzyjne pozycjonowanie Webba na wybrane obiekty, wykrycie pierwszego światła, jakie rozbłysło we wszechświecie oraz wykrywanie, charakteryzowanie i badania spektroskopowe egzoplanet.
Instrument, na którego zestrojenie z optyką wciąż czekamy, to MIRI. Składa się on z kamery i spektrografu pracujących w średnich zakresach podczerwieni (5–28 mikrometrów). To niezwykle czułe urządzenie naukowe. MIRI zobaczy przesunięcie ku czerwieni odległych galaktyk, słabo widoczne planety, tworzące się dopiero gwiazdy, będzie obserwował obiekty w Pasie Kuipera.
To ono dostarczy nam najbardziej spektakularnych zdjęć. Jednak, by móc wykorzystać swoje niezwykłe możliwości, musi zostać schłodzony do temperatury -266,15 stopni Celsjusza. Osiągnięcie tak niskiej temperatury nie jest możliwe za pomocą samego tylko pasywnego chłodzenia i ochrony zapewnianej przez osłonę przeciwsłoneczną. Potrzebne jest chłodzenie aktywne, za które odpowiada nowatorskie dwustopniowe urządzenie. Jego pierwszy stopień schłodzi MIRI do temperatury -255,15 stopni, a dzięki drugiemu MIRI osiągnie wymaganą temperaturę pracy wynoszącą -266,15 stopni Celsjusza. To zaledwie 7 stopni powyżej zera absolutnego.
Do niedawna temperatura MIRI spadała bardzo wolno. W ciągu 54 dni chłodzenia pasywnego zmniejszyła się ona o 58 stopni. Przed 10 dniami włączono chłodzenie aktywne i w tym czasie temperatura MIRI spadła o kolejne 52 stopnie. W chwili pisania tego tekstu temperatura MIRI wynosi -231,35 stopni Celsjusza.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA zakończyła kluczowy etap ustawiania segmentów zwierciadła Teleskopu Webba zwany „fine phasing”. Inżynierowie sprawdzili każdy parametr optyczny teleskopu, przeprowadzili jego testy i potwierdzili, że każdy z nich działa zgodnie z oczekiwaniami lub powyżej oczekiwań. Nie znaleziono też żadnych krytycznych błędów, ani nie znaleziono żadnych uchwytnych w pomiarach zanieczyszczeń czy zniekształceń obrazu. Tym samym potwierdzono, że Teleskop jest w stanie zbierać światło z odległych obiektów i bez przeszkód przekazywać je do instrumentów naukowych.
Minie jeszcze kilka miesięcy, zanim Webb dostarczy pierwsze obrazy kosmosu. Jednak teraz wiemy, że cała optyka teleskopu działa najlepiej, jak to tylko możliwe. Ponad 20 lat temu rozpoczęliśmy prace nad najpotężniejszym w historii teleskopem kosmicznym i – chcąc osiągnąć wymagające cele naukowe – stworzyliśmy niezwykle śmiały projekt elementów optycznych. Dzisiaj możemy powiedzieć, że nasz projekt się sprawdził, mówi Thomas Zurbuchen, współdyrektor w Dyrektoriacie Misji Naukowych NASA.
Webb jest pierwszym teleskopem kosmicznym, który korzysta ze zwierciadła składającego się z segmentów. Jego główne zwierciadło ma średnicę 6,5 metra. Takiego urządzenia żadna rakieta nie mogłaby wynieść w przestrzeń kosmiczną. Dlatego też zdecydowano się na budowę składanego zwierciadła z 18 heksagonalnych segmentów z berylu. Po dotarciu teleskopu na miejsce obserwacji rozpoczął się wielomiesięczny proces rozkładania zwierciadła i regulowania każdego z segmentów. Muszą one zostać ustawione z dokładnością liczoną w nanometrach. Dopiero dzięki tak olbrzymiej precyzji całość może pracować jak jedno duże zwierciadło. Niejako przy okazji NASA nauczyła się całkiem nowej architektury budowania zwierciadeł teleskopów kosmicznych.
W pełni nastroiliśmy teleskop i skupiliśmy go na gwieździe, a wydajność urządzenia przekroczyła nasze oczekiwania. Z niecierpliwością czekamy na pierwsze odkrycia naukowe. Teraz wiemy, że zbudowaliśmy odpowiednie urządzenie, mówi Ritva Keski-Kuhna, jeden z menedżerów odpowiedzialnych za elementy optyczne teleskopu.
Teraz przez kolejnych sześć tygodni będzie trwało dostrajanie m.in. instrumentów naukowych. Na tym etapie algorytm będzie oceniał wydajność każdego z nich i obliczał ostateczne poprawki, które należy wprowadzić. Po zakończeniu tego procesu inżynierowie skupią się na ostatecznym ustawieniu całości i wyeliminowaniu wszystkich drobnych błędów.
Wiele wskazuje na to, że proces ustawiania i dostrajania wszystkich elementów optycznych teleskopu zakończy się na początku maja lub wcześniej. Następnie zaś przed dwa miesiące przygotowywane będą instrumenty naukowe.
Pierwsze pełnowymiarowe zdjęcia naukowe zostaną wykonane i pokazane opinii publicznej latem.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba zarejestrował pierwsze fotony. Z powodzeniem przebyły one całą drogę przez układ optyczny i trafiły do NIRCam. To jedno z najważniejszych osiągnięć zaplanowanego na trzy miesiące etapu dostrajania teleskopu. Dotychczas uzyskane wyniki odpowiadają oczekiwaniom i naziemnym symulacjom.
NIRCam to działająca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. To ona zarejestruje światło z pierwszych gwiazd i galaktyk, pokaże gwiazdy w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej oraz obiekty w Pasie Kuipera. Wyposażono ją w koronografy, instrumenty pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów znajdujących się wokół obiektów znacznie jaśniejszych. Koronografy blokują światło jasnego obiektu, uwidaczniając obiekty słabo świecące. Dzięki nim astronomowie chcą dokładnie obserwować planety krążące wokół pobliskich gwiazd i poznać ich charakterystyki. NIRCam wyposażono w dziesięć czujników rtęciowo-kadmowo-telurkowych, które są odpowiednikami matryc CCD ze znanych nam aparatów cyfrowych. To właśnie NIRCam jest wykorzystywana do odpowiedniego ustawienia zwierciadła webba.
Żeby zwierciadło główne teleskopu działało jak pojedyncze lustro trzeba niezwykle precyzyjnie ustawić względem siebie wszystkie 18 tworzących je segmentów. Muszę one do siebie pasować z dokładnością do ułamka długości fali światła, w przybliżeniu będzie to ok. 50 nanometrów.
Teraz, gdy zwierciadło jest rozłożone, a instrumenty włączone, rozpoczęliśmy wieloetapowy proces przygotowywania i kalibrowania teleskopu. Będzie on trwał znacznie dłużej niż w przypadku innych teleskopów kosmicznych, gdyż zwierciadło główne Webba składa się z 18 segmentów, które muszą działać jak jedna wielka powierzchnia, wyjaśniają eksperci z NASA.
Najpierw trzeba ustawić teleskop względem jego platformy nośnej. Wykorzystuje się w tym celu specjalne systemy śledzenia gwiazd. Obecnie położenie platformy nośnej i segmentów lustra względem gwiazd nie jest ze sobą zgodne. Dlatego też wybrano jedną gwiazdę, jest nią HD 84406, względem której całość będzie ustawiana.
Każdy z 18 segmentów zwierciadła rejestruje obraz tej gwiazdy, a jako że są one w różny sposób ustawione, na Ziemię trafią różne niewyraźne obrazy. Obsługa naziemna będzie następnie poruszała każdym z segmentów z osobna, by określić, który z nich zarejestrował który z obrazów. Gdy już to będzie wiadomo, segmenty będą obracane tak, by wszystkie z uzyskanych obrazów miały podobny wspólny punkt. Stworzona w ten sposób „macierz obrazów” zostanie szczegółowo przeanalizowana.
Wówczas rozpocznie się drugi etap ustawiania zwierciadła, w ramach którego zredukowane zostaną największe błędy ustawienia. Najpierw obsługa poruszy nieco zwierciadłem wtórnym, co dodatkowo zdeformuje obrazy uzyskiwane z poszczególnych segmentów. Dzięki temu możliwe będzie przeprowadzenie analizy matematycznej, która precyzyjnie określi błędy w ułożeniu każdego z segmentów. Po skorygowaniu tych błędów otrzymamy 18 dobrze skorygowanych ostrych obrazów.
W kolejnym etapie położenie każdego z segmentów lustra będzie zmieniane tak, by generowany przezeń obraz trafił dokładnie do środka pola widzenia teleskopu. Każdy z 18 segmentów został przypisany do jednej z trzech grup (oznaczonych jako A, B i C), więc ten etap prac będzie wykonywany w grupach.
Po zakończeniu trzeciego etapu będziemy już mieli jeden obraz, jednak będzie to nadal obraz uzyskany tak, jakbyśmy nałożyli na siebie obrazy z 18 różnych teleskopów. Zwierciadło główne wciąż nie będzie działało jak jedno lustro. Rozpocznie się, przeprowadzany trzykrotnie, etap (Coarse Phasing) korygowania ustawienia segmentów lustra względem siebie. Po każdej z trzech części tego etapu ustawienia będą sprawdzane i korygowane za pomocą specjalnych elementów optycznych znajdujących się wewnątrz NIRCam (Fine Phasing). W jego trakcie obraz z poszczególnych zwierciadeł celowo będzie ustawiany poza ogniskową i prowadzone będą analizy zniekształceń. Ten ostatni proces superprecyzyjnej korekty ustawień będzie zresztą przeprowadzany rutynowo podczas całej pracy Webba.
Gdy już teleskop zostanie odpowiednio ustawiony, rozpocznie się etap dostrajania pozostałych trzech instrumentów naukowych. Wyłapane zostaną ewentualne błędy i niedociągnięcia, a specjalny algorytm pokaże, jakich poprawek trzeba dokonać. W końcu, w ostatnim etapie prac, obsługa naziemna osobno sprawdzi jakość obrazu uzyskiwanego dzięki każdemu z segmentów zwierciadła głównego i usunie ewentualne błędy.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.