Osservatorio spaziale a infrarossi

Infrared Space Observatory Telescopio spaziale a infrarossi
Descrizione di questa immagine, commentata anche di seguito Lo strumento LWS del telescopio ISO. Dati generali
Organizzazione ESA
Costruttore Aerospaziale (Nantes)
Programma Horizon 2000
Campo Telescopio a infrarossi
Tipo di missione Osservatorio spaziale
Stato Missione completata
Altri nomi ISO
Lanciare 17 novembre 1995 alle 01:20 UT
Launcher Ariane 4 (44P)
Fine della missione 16 maggio 1998
Durata 18 mesi (missione primaria)
Identificatore COSPAR 1995-062A
Luogo [1]
Caratteristiche tecniche
Messa al lancio 2.400 kg
Controllo dell'atteggiamento Stabilizzato su 3 assi
Orbita
Orbita Orbita geosincrona
Periapsis 1.000 km
Apoapsis 70.500 km
Periodo 24 ore
Inclinazione 5,25 °
Telescopio
genere Ritchey-Christian
Diametro 60 cm
Focale f / 15
Campo 20 '
Lunghezza d'onda Da 2 a 200 µm )
Strumenti principali
ISOCAM 2 termocamere a infrarossi da 2,5-17 µm
ISOPHOT Fotopolarimetro per imaging da 2,5-240 µm
SWS 2,5-45 um spettrometro
LWS Spettrometro 45-197 µm

ISO ( acronimo di Infrared Space Observatory, ovvero osservatorio spaziale a infrarossi) è un telescopio spaziale che osserva nel medio e lontano infrarosso (tra 2,5 e 240 µm ) sviluppato dall'Agenzia spaziale europea e messo in orbita inNovembre 1995. Fino a quando non si fermaMaggio 1998, ISO permette di osservare in particolare due categorie di oggetti: galassie luminose in lontani infrarossi e nubi molecolari , come rho-Ophiuchus o la nebulosa di Orione . Successore dell'IRAS che inaugura l'osservazione infrarossa nello spazio eseguendo una scansione completa del cielo che permette di identificare un numero molto elevato di sorgenti infrarosse, ISO è il primo telescopio infrarosso in grado di effettuare osservazioni dettagliate di queste sorgenti.

Contesto

La radiazione infrarossa viene emessa da qualsiasi oggetto che emana calore. Anche gli oggetti freddi irradiano infrarossi. Per questo motivo l'infrarosso permette di osservare oggetti non rilevabili alla luce visibile, come le nuvole di gas presenti nel mezzo interstellare, che giocano un ruolo fondamentale nella nascita delle stelle . Ma gran parte della radiazione infrarossa è bloccata dall'atmosfera terrestre . NelNovembre 1983, IRAS è il primo telescopio in grado di osservare nell'infrarosso lanciato nello spazio. Frutto di una collaborazione tra NASA , Paesi Bassi e Regno Unito , identifica 250.000 sorgenti infrarosse studiando ampie porzioni di cielo.

Avanzamento del progetto

Sviluppo

L' Agenzia spaziale europea propone il progetto ISO inMarzo 1979. Dopo diversi studi, il progetto ISO è stato selezionato nel 1983 come missione “cardine” del programma scientifico Horizon 2000 . Gli strumenti scientifici di bordo sono oggetto di un invito a presentare proposte inLuglio 1984. Sono selezionati quattro strumenti inGiugno 1985. Lo sviluppo del satellite è stato affidato alla società Aérospatiale ( Centre space de Cannes - Mandelieu ), ora Thales Alenia Space . Il team industriale comprende 32 società tra cui DASA ( Germania ) responsabile del carico utile, Linde AG responsabile del sottosistema di raffreddamento utilizzando elio liquido , Aérospatiale ( Francia ) per il telescopio, CASA ( Spagna ) per la struttura del modulo di servizio, sottosistema termico e cablaggio e Fokker ( Paesi Bassi ) per il controllo dell'assetto . Una decina di paesi forniscono i vari componenti degli strumenti scientifici.

Fase operativa

Il telescopio ISO è posizionato nella sua orbita 17 novembre 1995da un lanciatore Ariane 4 tipo 44P lanciato dal Centro spaziale della Guyana . Il satellite opera nominalmente finché ha riserve di elio liquido per raffreddare gli strumenti sotto - 269  ° C . La missione finisce8 aprile 1998quando l'elio è completamente evaporato. Una volta esaurita questa, si effettuano ancora osservazioni parziali per altre 150 ore utilizzando lo strumento SWS che può funzionare senza fonte di freddo. Prima dello spegnimento definitivo del satellite vengono effettuati vari test16 maggio. Il satellite deve rientrare da 20 a 30 anni dopo l'arresto delle operazioni. La missione dura 30 mesi, o 12 mesi in più del previsto, il che consente di osservare la regione scientificamente molto importante di Orione / Toro, accessibile solo durante questa estensione non pianificata. Le prestazioni del satellite si sono rivelate molto migliori del previsto con una precisione di puntamento di un secondo d'arco (10 volte migliore di quanto richiesto) e un'instabilità di puntamento dopo 30 secondi di 2,7 secondi d'arco, ovvero cinque volte migliore del previsto. Il 98% degli obiettivi prioritari viene rispettato e la disponibilità del telescopio è il 98,3% del tempo assegnato alle operazioni scientifiche. Durante la missione vengono effettuate 27.000 osservazioni individuali.

Successiva elaborazione dei dati

Il progetto non si esaurisce con la cessazione delle operazioni satellitari. Tutti i dati vengono elaborati utilizzando tutti i dati di calibrazione raccolti durante la missione. I dati risultanti sono messi a disposizione della comunità astronomica dadicembre 1998 e tutti i dati sono entrati nel pubblico dominio in Agosto 1999. Dal 2002 al 2006 i dati vengono nuovamente elaborati per costituire l'archivio ISO definitivo.

Obiettivi scientifici

I seguenti soggetti sono oggetto di osservazioni da parte dell'ISO:

Caratteristiche

ISO è un satellite da 2,4 tonnellate lungo 5,3 metri con un diametro di circa 3 metri. Comprende un telescopio con uno specchio primario di 0,6 metri di diametro, un criostato riempito di elio per raffreddare i rivelatori a una temperatura prossima a 0 Kelvin , quattro strumenti scientifici e una piattaforma che riunisce le apparecchiature che consentono al satellite di funzionare.

piattaforma

La piattaforma include:

Criostato

Il criostato mantiene gli strumenti scientifici e il telescopio a una temperatura compresa tra 1,8 e 4 K per un periodo di 18 mesi. Il criostato contiene 2.250  litri di elio 2 supercritico raffreddato a una temperatura di 1,8 K. Alcuni rivelatori di strumenti sono collegati direttamente al serbatoio dell'elio mentre altri sono raffreddati dai gas prodotti dall'evaporazione dell'elio.

Parte ottica

Il carico utile include un telescopio Ritchey-Chrétien con un'apertura effettiva di 60 centimetri di diametro e una lunghezza focale di f / 15. Il campo ottico è di 20 minuti d'arco . La luce che colpisce lo specchio primario viene inviata allo specchio secondario sospeso sopra lo specchio primario da un treppiede. Quest'ultimo a sua volta invia il fascio luminoso ad un'apertura posta al centro dello specchio primario. Sul retro si trova uno specchio piramidale che taglia il fascio luminoso in quattro sottogruppi che vengono inviati a 90 ° dall'asse ottico ai quattro strumenti scientifici montati alla periferia. Ciascuno strumento può ricevere un'immagine di arco di 3 minuti centrata attorno a un asse a 8,5 minuti di arco dall'asse del telescopio. Gli specchi primario e secondario sono realizzati in silice fusa in modo da ottimizzare la diffrazione .

Strumenti scientifici

I quattro strumenti scientifici di bordo sono:

Messa in opera

L'orbita di ISO

Il telescopio ISO opera in un'orbita terrestre alta 24 ore con un apogeo di 70.500  km e un perigeo di 1.000  km . In ogni orbita, la posizione delle stazioni di terra è quindi sempre presentata secondo lo stesso diagramma. Quando il satellite si trova vicino alla Terra, quindi all'interno delle cinture di Van Allen , gli strumenti non vengono utilizzati perché la radiazione generata dagli elettroni e dai protoni intrappolati dalle cinture rende inutilizzabili gli strumenti scientifici. Prima del lancio della missione, viene stabilito che, per un periodo di 24 ore, il telescopio è utilizzabile per 16 ore. Dopo il lancio e l'analisi dei risultati, il periodo di utilizzo viene prolungato di 40 minuti (dal giro 66) ma successivamente ridotto a 66 minuti (dal giro 204) per lo strumento LWS più fortemente colpito dalle radiazioni. Il telescopio spaziale è seguito successivamente da due antenne paraboliche che ricevono stazioni terrestri: la stazione Villafranca ( Spagna ) dell'ESA e la stazione Goldstone della NASA situata in California . Un'orbita percorsa in 24 ore comprende 6 fasi:

Vincoli di osservazione

Per ridurre al minimo gli sbalzi termici che interessano il telescopio e consentire un funzionamento ottimale dei pannelli solari preposti alla fornitura di energia elettrica, l'asse del telescopio ISO è orientato in modo da mantenere un angolo minimo rispetto ai principali corpi visibili che limita a circa il 10-15% il porzione di cielo osservabile in un dato momento:

Condotta delle operazioni

L'ISO non dispone di una memoria di massa che gli consenta di memorizzare i dati raccolti dai suoi strumenti e le istruzioni per il puntamento e l'utilizzo degli strumenti. Il funzionamento del satellite è quindi controllato in tempo reale dalla centrale di controllo installata a Villafranca in Spagna in prossimità della principale antenna ricevente utilizzata. Le istruzioni inviate al telescopio sono predisposte in anticipo in modo da limitare i tempi morti legati all'orientamento del telescopio e nel rispetto delle regioni del cielo che sono vietate per la vicinanza di corpi celesti di grande luminosità (Sole, Terra, ecc. ..).

Selezione delle osservazioni

Circa il 45% del tempo è riservato a team di scienziati che hanno sviluppato gli strumenti scientifici nonché ai partner internazionali ( NASA , ISAS ) del progetto. Il resto del tempo di osservazione è a disposizione della comunità astronomica dei paesi membri dell'Agenzia spaziale europea , del Giappone e degli Stati Uniti . Due inviti a presentare proposte vengono pubblicati prima (Aprile 1994) e dopo (agosto 1996) il lancio di ISO. Circa 1000 proposte comprendenti in media 50 distinte osservazioni sono selezionate da una commissione incaricata di selezionarle in base al loro interesse scientifico. Le osservazioni effettuate riguardano il Sistema Solare (10% delle volte), il mezzo interstellare (23%), le stelle della nostra galassia (29%), altre galassie (27%) e la cosmologia (11%).

Risultati

Gli strumenti ISO consentono di misurare la quantità di acqua presente in più corpi del Sistema Solare attraverso la loro firma spettrale. I dati raccolti su Giove , Saturno e Urano permettono di stimare che l'atmosfera di questi pianeti riceve 10  kg di acqua al secondo senza conoscere l'origine di questa. È probabile che quest'acqua provenga da piccole particelle rilasciate dalle comete . La quantità di acqua viene misurata anche nella Nebulosa di Orione . È molto più abbondante di quanto misurato finora nelle nubi interstellari che fungono da vivaio di stelle come questa nebulosa: ogni giorno si forma 60 volte la quantità di acqua presente negli oceani terrestri. Questa scoperta potrebbe avere implicazioni per l'origine dell'acqua presente nel Sistema Solare e sulla Terra stessa con conseguenze per la modellizzazione della formazione stellare.

Osservando l' ammasso di Coma nella costellazione di Berenice's Hair , ISO permette di scoprire la presenza di polvere nelle regioni situate tra le galassie, in particolare al centro dell'ammasso galattico . Fino ad allora, gli astronomi considerano lo spazio intergalattico quasi privo di materia con solo piccole tracce di gas. L'osservazione della polvere implica che l' Universo è molto meno trasparente del previsto con un impatto significativo sulla luminosità apparente di galassie e quasar lontani.

Successori ISO

I successivi telescopi spaziali a infrarossi dell'ISO sono:

Note e riferimenti

Appunti


Riferimenti

  1. (in) "  ISO Overview  " , ESA (accesso 2 gennaio 2014 )
  2. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  13
  3. (in) "  ISO in post operations: ISO overview Mission  " , sul sito di ESO ESAC , ESA, ma 28 2007 (accesso 4 gennaio 2014 )
  4. (in) "  L'icts del telescopio spaziale ESA a infrarossi si spegne e pulirà l'orbita di ict  " sul sito web ESO ESAC , ESA,18 maggio 1998(visitato il 4 gennaio 2014 )
  5. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  4
  6. (in) "  I fatti dell'ISO  " sul sito web ESO ESAC , ESA,7 luglio 2005(visitato il 4 gennaio 2014 )
  7. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  49-50
  8. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  50-51
  9. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  51-54
  10. Manuale ISO: Satellite e missione , p.  58-62
  11. (in) "  ISO> Risultati Scienza> Sistema solare> Acqua in tutto l'universo!  » , ESA (consultato il 4 gennaio 2014 )
  12. (in) "  ISO> Science Results> Galactic> Water> In the Orion Nebula  " , ESA (accesso 4 gennaio 2014 )
  13. (in) "  ISO> Science Results> Extragalactic> Dust Amid The Galaxies  " , ESA (accesso 4 gennaio 2014 )

Bibliografia

Documento utilizzato per scrivere l'articolo : documento utilizzato come fonte per questo articolo.

Manuale ISO Risultati scientifici

Vedi anche

Articoli Correlati

link esterno