Инфракрасная космическая обсерватория

Инфракрасная космическая обсерватория

Имена	ISO
Оператор	ЕКА при значительном участии ИСАС и НАСА
COSPAR ID	1995-062A
SATCAT нет.	23715
Интернет сайт	ISO в ESA science
Продолжительность миссии	28 месяцев 22 дня
Свойства космического корабля
Производитель	Aérospatiale (в настоящее время Thales)
BOL масса	2498 кг
Начало миссии
Дата запуска	01:20, 17 ноября 1995 г. (UTC) ( 1995-11-17T01: 20Z )
Ракета	Ариана 4 4П
Запустить сайт	ELA-2
Параметры орбиты
Справочная система	Геоцентрический
Режим	Сильно эллиптический
Высота перигея	1000 км
Высота апогея	70600 км
Период	24 часа
Орбитальный аппарат
Главный
Тип	Ричи-Кретьен
Диаметр	60 см
Фокусное расстояние	900 см, f / 15
Длины волн	От 2,4 до 240 мкм ( инфракрасный )
Инструменты ISOCAM Инфракрасная камера ISO ИЗОФОТ Фотополяриметр ISO LWS Длинноволновый спектрометр SWS Коротковолновый спектрометр
Устаревшие знаки отличия ESA для миссии   ISO

Космическая обсерватория Инфракрасный ( ISO ) был космический телескоп для инфракрасного света разработан и управляется Европейским космическим агентством (ЕКА) в сотрудничестве с ISAS (ныне часть JAXA ) и НАСА . ISO был разработан для изучения инфракрасного света на длинах волн от 2,5 до 240 микрометров и работал с 1995 по 1998 год. ^[1]

€ 480.1- млн спутник был запущен 17 ноября 1995 года от ELA-2 пусковой площадки на Гвианского космического центра рядом с Куру во Французской Гвиане. Ракета - носитель , Ariane 4 4P ракеты, помещают ISO успешно в высокой эллиптической геоцентрической орбите , завершая один оборот вокруг Земли каждые 24 часа. Первичное зеркало его Риччи-Кретьен телескопа измеряется 60 см в диаметре и охлаждали до 1,7 кельвинов с помощью сверхтекучего гелия. Спутник ISO содержал четыре инструмента, которые позволяли получать изображения и фотометрию от 2,5 до 240 мкм и спектроскопию от 2,5 до 196,8 мкм.

В настоящее время ESA и IPAC продолжают усилия по совершенствованию конвейеров данных и специализированных инструментов анализа программного обеспечения, чтобы обеспечить наилучшее качество калибровки и методов обработки данных. IPAC поддерживает наблюдателей ISO и пользователей архивов данных посредством внутренних визитов и семинаров.

История и развитие [ править ]

В 1983 году американо-голландско-британская IRAS открыла космическую инфракрасную астрономию , выполнив первый в истории «обзор всего неба» в инфракрасном диапазоне длин волн . На полученной карте инфракрасного неба было определено около 350 000 источников инфракрасного излучения, ожидающих исследования преемниками IRAS. В 1979 году IRAS находился на продвинутой стадии планирования, и ожидаемые результаты IRAS привели к первому предложению по ISO, сделанному в ESA в том же году. Благодаря быстрому совершенствованию технологии инфракрасных детекторов, ISO должна была обеспечить подробные наблюдения около 30 000 источников инфракрасного излучения со значительно улучшенной чувствительностью и разрешением.. ISO должен был работать в 1000 раз лучше по чувствительности и в 100 раз лучше по угловому разрешению при 12 микрометрах по сравнению с IRAS.

Ряд последующих исследований привел к выбору ИСО в качестве следующего взноса для научной программы ЕКА в 1983 году. Затем последовал призыв к участию в эксперименте и предложения ученых-миссионеров для научного сообщества, в результате чего в 1985 году были выбраны научные инструменты. Четыре выбранных инструмента были разработаны группами исследователей из Франции, Германии, Нидерландов и Великобритании.

Проектирование и разработка спутника началась в 1986 году, когда космическое подразделение Aérospatiale (в настоящее время входящее в состав Thales Alenia Space ) возглавило международный консорциум из 32 компаний, ответственных за производство , интеграцию и испытания нового спутника. Окончательная сборка прошла в Космическом центре им . Манделье в Каннах .

Спутник [ править ]

На базовый дизайн ISO сильно повлиял дизайн его непосредственного предшественника. Как и IRAS, ISO состоит из двух основных компонентов:

• Модуль полезной нагрузки , состоящий из большого криостата, вмещающего телескоп и четыре научных инструмента.
• Сервисный модуль поддерживает работу модуля полезной нагрузки, обеспечивая электроэнергию , контроль температуры, ориентацию и орбиту, а также телекоммуникации .

Модуль полезной нагрузки также имел конический солнцезащитный козырек для предотвращения попадания рассеянного света в телескоп и два больших звездных трекера . Последние входили в подсистему управления ориентацией и орбитой (AOCS), которая обеспечивала трехосную стабилизацию ISO с точностью наведения в одну угловую секунду . Он состоял из датчиков Солнца и Земли, вышеупомянутых звездных трекеров, квадрантного звездного датчика на оси телескопа, гироскопов и реактивных колес . Дополнительная система управления реакцией (RCS), использующая гидразиновый пропеллент, отвечал за орбитальное направление и настройку вскоре после запуска . Весь спутник весил чуть менее 2500 кг, имел высоту 5,3 м, ширину 3,6 м и глубину 2,3 м.

Сервисный модуль содержал всю теплую электронику , топливный бак с гидразином и обеспечивал до 600 Вт электроэнергии с помощью солнечных батарей, установленных на солнечной стороне солнцезащитного козырька, установленного на сервисном модуле. На нижней стороне служебного модуля находился несущий кольцевой физический интерфейс для ракеты-носителя.

Криостат модуля полезной нагрузки окружила телескопа и науки инструмент с большим Дьюара , содержащим тороидальный бак , загруженный 2268 литров сверхтекучего гелия. Охлаждение за счет медленного испарения гелия поддерживало температуру телескопа ниже 3,4 К, а научных инструментов - ниже 1,9 К. Эти очень низкие температуры требовались для того, чтобы научные инструменты были достаточно чувствительными, чтобы обнаруживать небольшое количество инфракрасного излучения от космических источников. Без этого экстремального охлаждения телескоп и инструменты увидели бы только собственное интенсивное инфракрасное излучение, а не слабое издалека.

Оптический телескоп [ править ]

Телескоп ISO был установлен на центральной линии дьюара, рядом с нижней стороной баллона с тородиальным гелием. Он был типа Ричи-Кретьена с эффективным входным зрачком 60 см, отношением фокусных расстояний 15 и результирующим фокусным расстоянием 900 см. Очень строгий контроль над рассеянным светом, особенно от источников яркого инфракрасного излучения за пределами поля зрения телескопа., было необходимо для обеспечения гарантированной чувствительности научных приборов. Комбинация светонепроницаемых экранов, перегородок внутри телескопа и солнцезащитного козырька сверху криостата обеспечивает полную защиту от паразитного света. Более того, ISO было запрещено проводить наблюдения слишком близко к Солнцу, Земле и Луне; все основные источники инфракрасного излучения. ISO всегда указывал между 60 и 120 градусами от Солнца и никогда не указывал ближе, чем 77 градусов к Земле, 24 градуса к Луне или ближе 7 градусов к Юпитеру . Эти ограничения означали, что в любой момент времени для ISO было доступно только около 15 процентов неба.

В форме пирамиды зеркало позади главного зеркала телескопа распределили инфракрасный свет для четырех инструментов, предоставляя каждому из них с 3-минутной дуги участка 20 дуги минут поле зрения телескопа. Таким образом, наведение другого инструмента на тот же космический объект означало повторное наведение всего спутника ISO.

Инструменты [ править ]

ИСО имеет набор из четырех научных инструментов для наблюдений в инфракрасном диапазоне:

• Инфракрасная камера (ISOCAM) - камера высокого разрешения, охватывающая длину волны от 2,5 до 17 микрометров, с двумя разными детекторами . Подобно камере видимого света, он делает снимки астрономических объектов, но изображение показывает, как объект выглядит в инфракрасном свете.
• Фото-поляриметр (ISOPHOT) - инструментпредназначенный для измерения количества инфракрасного излученияиспускаемого из астрономических объектов. Очень широкий диапазон длин волн от 2,4 до 240 мкм позволял этому прибору видеть инфракрасное излучение даже самых холодных астрономических объектов, таких как межзвездные пылевые облака.
• Коротковолновый спектрометр (SWS) - спектрометр, охватывающий длину волны от 2,4 до 45 микрометров. Наблюдения с помощью этого прибора предоставили ценную информацию о химическом составе , плотности и температуре Вселенной.
• Длинноволновый спектрометр (LWS) - спектрометр, охватывающий длину волны от 45 до 196,8 мкм. Этот инструмент по сути делал то же самое, что и SWS, но смотрел на гораздо более холодные объекты, чем SWS. С помощью этого прибора исследовались особенно холодные пылевые облака между звездами.

Все четыре инструмента были установлены непосредственно за главным зеркалом телескопа по кругу, причем каждый инструмент занимал 80- градусный сегмент цилиндрического пространства. Поле зрения каждого инструмента смещено относительно центральной оси поля зрения телескопа. Это означает, что каждый инструмент «видел» разные участки неба в данный момент. В стандартном рабочем режиме в основном работал один прибор.

Запуск и работа [ править ]

После очень успешной фазы разработки и интеграции ИСО, наконец, была выведена на орбиту 17 ноября 1995 года на борту ракеты-носителя Ариан-44П. Характеристики ракеты-носителя были очень хорошими, апогей всего на 43 км ниже ожидаемого. Центр космических операций ЕКА в Дармштадте в Германии полностью контролировал ISO в первые четыре дня полета. После досрочного ввода в эксплуатацию основной контроль над ISO был передан Центру управления космическими аппаратами (SCC) в Виллафранке в Испании ( VILSPA ) на оставшуюся часть миссии. В первые три недели после запуска орбита была отрегулирована.и все спутниковые системы были активированы и протестированы. Охлаждение криостата оказалось более эффективным, чем рассчитывалось ранее, поэтому предполагаемая продолжительность миссии была увеличена до 24 месяцев. С 21 по 26 ноября были включены и тщательно проверены все четыре научных прибора. С 9 декабря 1995 г. по 3 февраля 1996 г. проходила «Этап проверки производительности», посвященный вводу в эксплуатацию всех приборов и устранению проблем. Регулярные наблюдения начались с 4 февраля 1996 г. и продолжались до истощения последнего гелиевого теплоносителя 8 апреля 1998 г.

Перигей орбиты ИСО лежал внутри радиационного пояса Ван Аллена , из-за чего научные инструменты отключались на семь часов при каждом прохождении через радиационный пояс. Таким образом, для научных наблюдений оставалось 17 часов на каждой орбите. Типичный 24-часовой оборот ISO можно разбить на шесть фаз:

• Получение сигнала (AOS) основным центром управления полетами VILSPA в Испании и активация спутника.
• Научные операции во время окна VILSPA, начинающиеся через четыре часа после перигея и продолжающиеся до девяти часов.
• Передача операций на вторичном центре управления полетом в Голдстоун в апогее. В течение этого 15-минутного периода научные инструменты не могли работать.
• Научные операции во время окна Голдстоуна продолжительностью до восьми часов.
• Отключение приборов при приближении к радиационному поясу Ван Аллена и потере сигнала (LOS) в Голдстоуне.
• Прохождение перигея.

В отличие от IRAS, на борту ISO не было зарегистрировано научных данных для последующей передачи на землю. Все данные, как научные, так и хозяйственные, передавались на землю в режиме реального времени. Точка перигея орбиты ИСО находилась ниже радиогоризонта центров управления полетами как в ВИЛСПА, так и в Голдстоуне, что вынудило отключать научные инструменты в перигее.

Конец миссии [ править ]

В 07:00 UTC 8 апреля 1998 года диспетчеры VILSPA заметили повышение температуры телескопа. Это был явный признак того, что запас сверхтекучего гелиевого теплоносителя исчерпан. В 23:07 UTC того же дня температура научных инструментов поднялась выше 4,2 К, и научные наблюдения были прекращены. Несколько детекторов в приборе SWS были способны проводить наблюдения при более высоких температурах и использовались еще 150 часов, чтобы провести подробные измерения еще 300 звезд.. В течение месяца после истощения хладагента была начата «фаза технологических испытаний» (TTP) для проверки нескольких элементов спутника в нестандартных условиях. После завершения TTP перигей орбиты ISO был снижен настолько, чтобы гарантировать, что ISO сгорит в атмосфере Земли через 20-30 лет после остановки. Затем ISO был окончательно отключен 16 мая 1998 года в 12:00 UTC.

Результаты [ править ]

В среднем ISO выполняла 45 наблюдений на каждой 24-часовой орбите. За время своего существования на более чем 900 орбитах ИСО провела более 26 000 успешных научных наблюдений. Огромные объемы научных данных, сгенерированные ИСО, были предметом обширной архивной деятельности до 2006 года. Полный набор данных был доступен научному сообществу с 1998 года, и было сделано много открытий, и, вероятно, еще много впереди:

• ISO обнаружено наличие паров воды в starforming регионов, в непосредственной близости от звезды в конце своей жизни, в источниках очень близко к центру Галактики , в атмосферах планет в Солнечной системе , так и в туманности Ориона .
• Формирование планет было обнаружено вокруг старых умирающих звезд. Это открытие противоречило теории о том, что формирование планет возможно только вокруг молодых звезд.
• Газообразный фтористый водород был впервые обнаружен в межзвездных газовых облаках .
• Первое в истории обнаружение самых ранних стадий звездообразования. Предварительно звездное ядро L1689B было обнаружено и подробно изучено с LWS инструментом ИС.
• ISO обнаружила большое количество космической пыли в ранее считавшемся пустом пространстве между галактиками .
• Наблюдения за самым ярким объектом во Вселенной, Arp 220 , показали, что источником огромного излучения инфракрасного излучения является вспышка звездообразования.
• Наблюдения с помощью прибора LWS подтвердили предыдущее открытие IRAS больших облачных структур из очень холодных углеводородов, излучающих в основном в инфракрасном диапазоне. Эти инфракрасные перистые облака влияют на энергетический баланс всей Вселенной, действуя как своего рода галактический холодильник.
• ИСО провела поиск и нашла несколько протопланетных дисков : кольца или диски из материала вокруг звезд, которые считаются первой стадией формирования планет .
• ISO направила свои чувствительные инструменты на несколько планет Солнечной системы, чтобы определить химический состав их атмосфер.

См. Также [ править ]

• Инфракрасная матричная камера ( инфракрасная камера Spitzer, расположенная вблизи среднего диапазона)
• Список крупнейших инфракрасных телескопов
• Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (NICMOS, инструмент ближнего инфракрасного диапазона Хаббла, установленный в 1997 г.)

Ссылки [ править ]

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Май 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Внешние ссылки [ править ]

• Справочник ISO , том 1, ISO - Обзор миссии и спутников
• ИСО - все факты
• ИСО - краткое изложение миссии
• Подробная информация о космических аппаратах ИСО на научном сайте ЕКА
• Подробная информация о телескопах ИСО на научном сайте ЕКА
• Подробная информация об ISOCAM на научном сайте ЕКА
• Подробная информация об ISOPHOT на научном сайте ЕКА
• Подробная информация о ISO SWS на научном сайте ЕКА
• Подробная информация о ISO LWS на научном сайте ЕКА
• Информация о запуске и орбите ИСО на научном сайте ЕКА
• Дата-центр ISO с обзором проекта и галереей изображений