Cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto
La Cámara de Infrarrojo Cercano y Espectrómetro Multiobjeto (NICMOS) es un instrumento científico para astronomía infrarroja, instalado en el Telescopio Espacial Hubble (HST), en funcionamiento desde 1997. a 1999 y de 2002 a 2008. Las imágenes producidas por NICMOS contienen datos de la parte del infrarrojo cercano del espectro de luz.
NICMOS fue concebido y diseñado por el equipo de definición de instrumentos NICMOS con sede en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, EE. UU. NICMOS es un generador de imágenes y un espectrómetro multiobjeto construido por Ball Aerospace & Technologies Corp. que permite al HST observar luz infrarroja, con longitudes de onda entre 0,8 y 2,4 micrómetros, proporcionando imágenes y capacidades espectrofotométricas sin rendijas. NICMOS contiene tres detectores de infrarrojo cercano en tres canales ópticos que proporcionan imágenes coronagráficas y polarimétricas de alta resolución (~ 0,1 segundos de arco) y espectroscopia sin rendijas en campos de visión cuadrados de 11, 19 y 52 segundos de arco. Cada canal óptico contiene una matriz de fotodiodos de 256 × 256 píxeles de detectores infrarrojos de telururo de mercurio y cadmio unidos a un sustrato de zafiro, leídos en cuatro cuadrantes independientes de 128 × 128.
NICMOS funcionó por última vez en 2008 y ha sido reemplazado en gran medida por el canal infrarrojo de Wide Field Camera 3 después de su instalación en 2009.
Limitaciones
El rendimiento de infrarrojos del Hubble tiene limitaciones ya que no fue diseñado con el rendimiento de infrarrojos como objetivo. Por ejemplo, el espejo se mantiene a una temperatura estable y relativamente alta (15 °C) mediante calentadores.
El HST es un telescopio cálido. El flujo de fondo IR recogido por instrumentos IR de plano focal refrigerados como NICMOS o WFC3 está dominado, en longitudes de onda bastante cortas, por emisión térmica de telescopio en lugar de por dispersión zodiacal. Los datos NICMOS muestran que el fondo del telescopio supera el fondo zodiacal en longitudes de onda más largas que λ ♥ 1,6μm, el valor exacto dependiendo de la señalización en el cielo y en la posición de la Tierra en su órbita.
A pesar de esto, la combinación del espejo del Hubble y NICMOS ofrecía niveles de calidad nunca antes vistos en el rendimiento del infrarrojo cercano en ese momento. Los telescopios infrarrojos dedicados como el Observatorio Espacial Infrarrojo fueron innovadores a su manera, pero tenían un espejo primario más pequeño y también estaban fuera de servicio en el momento de la instalación de NICMOS porque se quedaron sin refrigerante. Posteriormente, NICMOS superó este problema utilizando una máquina enfriadora como un refrigerador, lo que le permitió funcionar durante años hasta que dejó de funcionar en 2008.
Historia de NICMOS
NICMOS se instaló en el Hubble durante su segunda misión de servicio en 1997 (STS-82) junto con el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial, reemplazando dos instrumentos anteriores. NICMOS, a su vez, ha sido reemplazada en gran medida por la Wide Field Camera 3, que tiene un campo de visión mucho mayor (135 por 127 segundos de arco, o 2,3 por 2,1 minutos de arco) y llega casi tan lejos en el infrarrojo.
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Al realizar mediciones infrarrojas, es necesario mantener los detectores infrarrojos refrigerados para evitar interferencias infrarrojas causadas por las propias emisiones térmicas del instrumento. NICMOS contiene un dewar criogénico, que enfrió sus detectores a aproximadamente 61 K, y filtros ópticos a ~105 K, con un bloque de hielo de nitrógeno sólido. Cuando se instaló NICMOS en 1997, el matraz Dewar contenía un bloque de hielo de nitrógeno de 104 kg (230 libras). Debido a un cortocircuito térmico que surgió el 4 de marzo de 1997, durante la puesta en servicio del instrumento, el dewar se quedó sin refrigerante de nitrógeno antes de lo esperado en enero de 1999.
Durante la Misión de Servicio 3B del Hubble en 2002 (STS-109), se instaló en el Hubble un sistema de enfriamiento de reemplazo que comprende un enfriador criogénico, un circulador criogénico y un radiador externo que ahora enfría NICMOS a través de un circuito de neón criogénico. El sistema de enfriamiento NICMOS (NCS) se desarrolló en un cronograma muy acelerado (14 meses frente a 5 a 10 años para otro hardware de instrumentos del Hubble). NICMOS volvió a estar en servicio poco después de SM 3B.
Una nueva carga de software en septiembre de 2008 requirió un breve apagado del sistema de enfriamiento NICMOS. Varios intentos de reiniciar el sistema de enfriamiento no tuvieron éxito debido a problemas con el circulador criogénico. Después de esperar más de seis semanas para que partes del instrumento se calentaran y las partículas de hielo teorizadas se sublimaran del circuito de circulación de neón, el refrigerador una vez más no pudo reiniciarse. Luego, la NASA convocó una Junta de Revisión de Anomalías (ARB). La ARB concluyó que hielo u otras partículas sólidas migraron del dewar al circulador durante el intento de reinicio de septiembre de 2008 y que el circulador puede estar dañado, y determinó un conjunto alternativo de parámetros de arranque. Un reinicio exitoso a las 13:30 EST del 16 de diciembre de 2008 dio lugar a cuatro días de operaciones más frías seguidas de otro cierre. El 1 de agosto de 2009, se volvió a poner en marcha el refrigerador; Se esperaba que NICMOS reanudara sus operaciones a mediados de febrero de 2010 y estuvo en funcionamiento hasta el 22 de octubre de 2009, momento en el que un bloqueo del sistema de manejo de datos del Hubble provocó el cierre del telescopio. El caudal de circulación a NICMOS se redujo considerablemente durante este período operativo, lo que confirma el bloqueo en el circuito de circulación. La operación continua a velocidades de flujo reducidas limitaría la ciencia de NICMOS, por lo que la NASA desarrolló planes para purgar y rellenar el sistema de circulación con gas de neón limpio. El circuito de circulación está equipado con un tanque de neón adicional y válvulas de solenoide operadas de forma remota para operaciones de purga y llenado en órbita. A partir de 2013, estas operaciones de purga y llenado aún no se han realizado.
WFC3, instalado en 2009, fue diseñado para reemplazar parcialmente a NICMOS.
El 18 de junio de 2010, se anunció que NICMOS no estaría disponible para la ciencia durante el ciclo 18 de la última propuesta. A partir de 2013, se tomará una decisión sobre si se realizarán las operaciones de purga y llenado y si NICMOS estará disponible para La ciencia en el futuro no se ha hecho.
NICMOS es también el nombre del sensor de imágenes de 256×256 píxeles del dispositivo construido por el Rockwell International Electro-Optical Center (ahora DRS Technologies).
Resultados científicos
NICMOS se destacó por su desempeño en astronomía espacial del infrarrojo cercano, en particular su capacidad para ver objetos a través del polvo. Se usó durante aproximadamente 23 meses después de su instalación, su vida útil estaba limitada por la cantidad establecida de crio-refrigerante, y luego se usó durante varios años cuando se instaló un nuevo crio-refrigerador en 2002. NICMOS combinó el rendimiento del infrarrojo cercano con un espejo grande.
NICMOS permitió la investigación de galaxias y quásares de alto corrimiento al rojo con alta resolución espacial, lo que fue especialmente útil cuando se analizó junto con otros instrumentos como el STIS, y también permitió una investigación más profunda de las poblaciones estelares. En ciencia planetaria, NICMOS se utilizó para descubrir una cuenca de impacto en el polo sur del asteroide 4 Vesta. (4 Vesta fue visitada más tarde por Dawn (nave espacial) en la década de 2010, que la investigó más de cerca orbitándola en órbita).
En 2009, se procesó una antigua imagen NICMOS para mostrar un exoplaneta previsto alrededor de la estrella HR 8799. Se cree que el sistema está a unos 130 años luz de la Tierra.
En 2011, alrededor de esa misma estrella, cuatro exoplanetas se hicieron visibles en una imagen NICMOS tomada en 1998, utilizando procesamiento de datos avanzado. Los exoplanetas fueron descubiertos originalmente con los telescopios Keck y el telescopio Gemini Norte entre 2007 y 2010. La imagen permite analizar más de cerca las órbitas de los exoplanetas, ya que tardan muchas décadas, incluso cientos de años terrestres, en orbitar su estrella anfitriona..
NICMOS observó el exoplaneta XO-2b en la estrella XO-2 y en 2012 se obtuvo un resultado de espectroscopia para este exoplaneta. Esto utiliza las capacidades espectroscópicas del instrumento y, en astronomía, la espectroscopia durante un tránsito planetario (un exoplaneta pasa por frente a la estrella desde la perspectiva de la Tierra) es una forma de estudiar la posible atmósfera de ese exoplaneta.
En 2014, los investigadores recuperaron discos planetarios en datos antiguos de NICMOS utilizando nuevas técnicas de procesamiento de imágenes.
Misiones de lanzadera
- STS-82, (año:1997) instalado, NICMOS reemplaza GHRS
- STS-109, (año:2002) nuevo criolla instalado, regresó a la operación.