NASA工程师如何改造Spitzer探测Exoplanets

这位艺术家的概念显示了斯皮策包围的望远镜检查了外产的例子。图片来源：NASA / JPL-加州理工学院

这种简短的叙述回顾了NASA工程师如何将Spitzer Space望远镜改为探针探针。

现在接近其10周年，美国宇航局的斯皮兹太空望远镜已经发展成为一个努力的努力，不设想其原始设计：其他恒星的研究，称为外产。虽然建造斯皮兹的工程师和科学家们没有考虑到这一目标，但他们的愿景工作使得这种意外的能力成为可能。由于其设计的非凡稳定性和一系列后续工程返工，空间望远镜现在具有远远超出其原始限制和期望的观察力。

“当Spitzer于2003年推出后，我们将使用它来研究Exoplanets的想法是如此疯狂，没有人考虑过，”美国宇航局在帕萨迪纳加州技术研究所的斯坦斯斯皮兹州科学中心肖恩凯悦表示。“但现在Exoplanet科学工作已成为我们对望远镜的作用的基石。”

Spitzer在红外光线中欣赏宇宙，比我们的眼睛可以看到的灯光，这有点少。红外线可以轻松穿过杂散的宇宙气体和灰尘，使研究人员能够进入尘土飞扬的恒星苗圃，周一的中心，以及新形成的行星系统。

Spitzer的这款红外视野也转化为Exoplanet Snooping。当一个外出的十字架或“经过”在它的明星前面时，它会阻挡出小径的星光。Spitzer瞥见的这些迷你eClipses揭示了外星人世界的大小。

Exoplanets也发出红外线，Spitzer可以捕获，以了解他们的大气组合物。作为一个外延轨道，它的太阳，将其表面的不同区域显示为Spitzer的相机，整体红外亮度的变化可以与地球的气候交谈。随后亮度降低，然后落后于其明星，还可以提供世界温度的测量。

虽然研究恒星和尘土飞扬的环境的形成始终是Spitzer科学计划的基石，但它的外延工作仅通过达到前所未有的敏感度，超出其原始设计规范。

研究人员在任何甚至被发现的过渡的外产网上，它实际上在1996年完成了望远镜的设计。测量观察过渡的外产上所需的亮度变化的高精度不被认为是红外线的可行性，因为没有先前的红外仪器提供任何接近所需的东西。

尽管如此，Spitzer建立了对不需要的温度变化和更好的明星瞄准指向系统，而不是思想来实现优异的控制，而不是履行其职责。这两种远见的设计元素都是在获得学习过渡外产上所需的极端精确度时支付了过度的。

Spitzer仍然可以做任何科学工作的事实仍然可以归功于一些早期的游戏，创新的思维。Spitzer最初装满了足够的冷却剂，以保持其三个温度敏感的科学仪器至少两年半。在耗尽冷却液之前，这个“Cryo”任务最终持续超过五年半。

但Spitzer的工程师有一个内置的备份计划。无源冷却系统使一组红外摄像头嗡嗡声沿着减去407华氏度的超低操作温度（减去244摄氏度，或29度以上的绝对零）。红外摄像头持续完全敏感，让Spitzer坚持在“温暖”的扩展任务中，所以说话，虽然仍然是近地标准的寒冷。

为了保持如此酷，Spitzer在远离太阳的侧面涂上黑色，这使得望远镜能够将最大的热量辐射到空间中。在朝阳的侧面，Spitzer具有闪亮的涂层，可以尽可能多地反射来自阳光和太阳能电池板的热量。它是第一个使用这种创新设计的红外望远镜，并为后续任务设定了标准。

完全过渡的SpiTzer进入Exoplanet间谍需要在飞行中运行一些巧妙的修改，长时间超出人类手中进入地球尾随轨道。尽管望远镜的出色稳定性，但仍然小“摆动”，因为它指向目标星星。当恒星略微穿过照相机的辛象的瞬间移动时，相机也表现出小的亮度波动。摆动与摄像机的小变化相结合，产生了来自恒星的周期性亮化和调光，使得测量外延速度的微妙任务更加困难。

为了解决这些问题，工程师首先开始研究摆动的源头。他们注意到望远镜的颤抖，然后是每小时循环。它的循环结果证明，与加热器的加热器一致，这在定期踢动以保持电池在一定温度下尖头。加热器在星形跟踪器和望远镜之间产生支柱，以弯曲一下，与被跟踪的星星相比，望远镜摆动的位置。

最终，2010年10月，工程师将加热器不需要通过其全部循环和温度范围 - 30分钟和大约50％的热量。这款调整削减了将望远镜的摇摆成一半。

然而，Spitzer的工程师和科学家仍然不满意。2011年9月，他们成功地重新修复了Spitzer的指示控制参考传感器“峰值”相机。在原始的Cryo任务期间使用该相机，精确地将聚集的红外光放入光谱仪中，并执行望远镜的星形跟踪器的常规校准，这有助于指向天文台。当它在特定的目标星或物体上凝视时，望远镜自然地摆动了一点。鉴于这种不可避免的抖动，能够控制光在红外相机内的光线，对于获得精确测量至关重要。工程师将峰值达到红外线相机观察，从而允许天文学家精确地将恒星放置在相机像素的中心。

自重新估计尖峰相机，天文学家通过仔细地“映射”相机内单个像素的怪癖来进一步地进行此过程。他们基本上发现了一个恢复最稳定的观察的“甜蜜点”。大约90％的Spitzer的Exoplanet观察将被精细地定位在子像素水平，下降到像素的特定区。“我们可以使用高峰相机非常精确地将自己定位在相机上，并在像素的最佳部分上放光，”凯莉说。“所以你把光线放在甜蜜的地方，只是让斯皮策凝视。”

这三种成就 - 改进的加热器循环，可重复的峰值相机和相机内辛的像素的深入表征 - 具有一倍以上的Spitzer的稳定性和靶向，使望远镜在服用外部测量时的灵敏度。

“由于这些工程修改，Spitzer已被转变为一个望远镜的望远镜，”凯莉说。“我们预计将来有大量的高位外部的科学科学来自未来斯皮茨。”

位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室负责为美国国家航空航天局（NASA）在华盛顿的科学任务局管理Spitzer太空望远镜任务。科学操作是在帕萨迪纳加州理工学院的Spitzer科学中心进行的。数据存储在位于加州理工学院红外处理与分析中心的红外科学档案中。加州理工学院为NASA管理JPL。

有关Spitzer的更多信息，请访问：http：//www.nasa.gov/spitzer或http://www.spitzer.cobaltech.edu。

图像：NASA / JPL-加州理工学院