그레이트 Observatories 프로그램
Great Observatories programNASA의 일련의 대천문대 위성은 1990년과 2003년 사이에 발사된 4개의 크고 강력한 우주 기반 천체 망원경이다.전자파 스펙트럼의 특정 파장/에너지 영역(감마선, X선, 가시광선 및 자외선, 적외선)을 조사하기 위해 다른 기술로 구축되었다.
- 허블우주망원경(HST)은 주로 가시광선과 근자외선을 관측합니다.그것은 1990년 STS-31 기간 동안 우주왕복선 디스커버리호에 실려 발사되었다.1997년에는 STS-82 정비 임무가 근적외선 범위에서 기능을 추가하였고, 2009년에는 STS-125 임무가 망원경을 수리하여 예상 수명을 연장하였다.
- 콤프턴 감마선 관측소(CGRO)는 감마선을 주로 관측했지만, 감마선은 경질 X선으로도 확대됐다.1991년 STS-37 때 아틀란티스호에 실려 발사됐으며 2000년 자이로스코프 고장으로 궤도가 내려갔다.
- 찬드라 X선 관측소(CXO)는 주로 부드러운 X선을 관찰합니다.1999년 STS-93 중 컬럼비아호를 타고 타원형 고지구 궤도로 발사되었으며, 처음에는 AXAF로 명명되었다. X-ray Astronomical Facility)로 명명되었다.
- 스피처 우주 망원경은 적외선 스펙트럼을 관측했다.그것은 2003년 델타 II 로켓을 타고 지구를 따라가는 태양 궤도로 발사되었다.2009년 액체 헬륨 냉각수가 고갈되면서 단파장 이미징 모듈 2개만 남게 됐다.2020년 1월 30일 서비스 종료 후 안전 모드로 전환되었습니다.
대천문대
허블 우주망원경과 찬드라 X선 관측소는 2022년 4월 현재도 계속 운영되고 있다.
허블 망원경은 원래 우주왕복선에 의해 회수되어 지구로 돌아올 예정이었지만, 나중에 회수 계획은 포기되었다.2006년 10월 31일, NASA 관리자 Michael D. 그리핀은 최종 개조 임무를 승인했다.2009년 [1]5월 11일 발사된 우주왕복선 아틀란티스호의 11일간의 STS-125 임무는 새로운 배터리를 설치하고, 모든 자이로스코프를 교체하고, 명령 컴퓨터를 교체하고, 몇 개의 기구를 고치고, 와이드 필드 카메라 3과 우주 기원 분광기를 [2]설치했다.
콤프턴 감마선 관측소의 자이로스코프 3개 중 1개가 1999년 12월에 고장났다.비록 천문대가 두 개의 자이로스코프로 완전히 기능했지만, 나사는 두 번째 자이로스코프가 고장나면 궤도 붕괴로 인해 위성이 지구로 귀환하는 동안 위성을 제어할 수 없게 될 것이라고 판단했다.NASA는 대신 2000년 [3]6월 4일 선제적으로 궤도 이탈 콤프턴을 선택했다.재진입에서 살아남은 부품들이 태평양으로 튀었다.
스피처는 우주왕복선에 의해 발사되지 않은 유일한 대천문대였다.원래 그렇게 발사될 예정이었지만 챌린저호 참사 이후 태양중심 궤도로 밀어 넣기 위해 필요한 센타우르 LH2/LOX 상단은 셔틀 사용이 금지되었다.타이탄과 아틀라스 발사체는 비용상의 이유로 취소되었다.재설계와 번개를 거쳐, 대신 델타 II 발사체에 의해 발사되었다.그것은 발사 전에는 우주 적외선 망원경 시설이라고 불렸다.
프로그램 이력
허블 우주 망원경
허블 우주 망원경의 역사는 천문학자인 라이먼 스피처가 외계 [4]관측소의 천문학적인 이점을 쓴 1946년으로 거슬러 올라갈 수 있다.스피처는 그의 경력의 많은 부분을 우주 망원경을 추진하는 데 바쳤다.
1966-1972년 궤도천문대 임무는 우주 기반 관측소가 천문학에서 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 보여주었다.1968년, NASA는 1979년 [5]발사 예정인 3미터의 거울을 가진 우주 기반 반사 망원경에 대한 확실한 계획을 개발했다.의회는 결국 1978년에 3,600만 달러의 자금을 승인했고, 1983년 출범일을 목표로 LST의 설계가 본격적으로 시작되었다.1980년대 초, 이 망원경은 에드윈 허블의 이름을 따서 지어졌다.
감마선 프로그램
감마선은 대기권 상공에서 여러 초기 우주 임무에 의해 조사되었다.1977년 고에너지 천문 관측 프로그램 동안, NASA는 감마선 천문학을 위한 "위대한 천문대"를 건설할 계획을 발표했다.콤프턴 감마선 관측소(CGRO)로 이름이 변경된 감마선 관측소(GRO)는 1980년대 검출기 기술의 주요 발전을 이용하도록 설계됐다.14년간의 노력 끝에 1991년 [6]4월 5일 CGRO가 출범했다.
찬드라 X선 관측소 역사
1976년 찬드라 엑스레이 천문대(당시 AXAF로 불림)는 리카르도 지아코니와 하비 타난바움에 의해 NASA에 제안되었다.예비 작업은 이듬해 마셜 우주 비행 센터와 스미스소니언 천체물리 관측소에서 시작되었다.한편, 1978년, NASA는 최초의 영상 X선 망원경인 아인슈타인 천문대를 궤도로 쏘아 올렸다.찬드라 프로젝트는 1980년대와 1990년대까지 계속되었다.1992년에 비용을 줄이기 위해 우주선은 재설계되었다.12개의 계획된 거울 중 4개가 제거되었고, 6개의 과학 기구 중 2개가 제거되었다.찬드라의 계획된 궤도는 타원형 궤도로 변경되어 달의 가장 먼 지점까지 가는 거리의 1/3에 도달했다.이것은 우주왕복선에 의한 개선이나 수리의 가능성을 없앴지만, 천문대는 대부분의 궤도에서 지구의 방사선 벨트 위에 올려놓았다.
스피처 역사
1970년대 초, 천문학자들은 적외선 망원경을 지구 대기의 어두운 영향 위에 배치할 가능성을 고려하기 시작했다.초기 컨셉의 대부분은 NASA 우주왕복선을 타고 반복적으로 비행하는 것을 상정하고 있다.이 접근법은 셔틀 프로그램이 최대 30일의 주간 비행을 지원할 수 있는 것으로 추정되던 시대에 개발되었습니다.1979년 미국 국립과학원회 보고서인 1980년대 우주천문학 및 천체물리학 전략(A Strategy for Space Academy and Astraphysicals for the 80s)은 우주왕복선 적외선망원경 시설을 "우주실험실을 위한 두 개의 주요 천체물리학 시설 중 하나"로 지목했다.
하늘을 적외선 탐사하기 위해 고안된 익스플로러급 위성인 적외선 천문 위성의 발사는 새로운 적외선 탐지 기술을 사용하는 기구를 기대하게 만들었다.1983년 9월, NASA는 "장기간의 SIRTF 임무의 가능성"을 고려하고 있었다.1985년 STS-51-F에 탑승한 스페이스랩-2 비행은 셔틀 환경이 탑재 적외선 망원경에 적합하지 않으며 자유 비행 설계가 더 낫다는 것을 확인했습니다.그 이름의 첫 단어는 Shuttle에서 바뀌어서 우주 적외선 망원경 [7][8]시설이라고 불릴 것이다.
대천문대 기원
대천문대 프로그램의 개념은 1979년 NRC 보고서 "1980년대 우주천문학과 천체물리학을 위한 전략"에서 처음 제안되었다.이 보고서는 대천문대의 기본 토대를 마련했으며 피터 마이어(1977년 6월까지)와 할란 J. 스미스(1977년 6월 출판을 통해)가 의장을 맡았다.1980년대 중반에는 프랭크 마틴과 찰리 펠레린을 포함한 NASA 본부의 천체물리학 부서장들에 의해 더욱 발전되었습니다.NASA의 "대천문대" 프로그램은 4개의 별도 위성을 사용했는데, 각 위성은 지상 시스템이 할 수 없는 방식으로 스펙트럼의 다른 부분을 커버하도록 설계되었다.이러한 관점으로 인해 제안된 X선과 적외선 관측소는 경쟁자나 대체 [9][10]천문대가 아니라 허블과 CGRO로 시작된 천문 프로그램의 연속이라고 볼 수 있었습니다.
힘
각각의 관측소는 의도된 파장 영역의 기술 상태를 밀어내기 위해 설계되었다.지구의 대기는 X선, 감마선 및 원적외선 방사선이 지상에 도달하는 것을 방해하기 때문에 콤프턴, 찬드라 및 스피처 관측소에 우주 임무는 필수적이었다.
허블은 또한 대기가 매우 희미한 물체에 대한 지상 기반 관측을 흐리게 하여 공간 분해능을 낮추기 때문에 대기 위에 있는 것으로부터 이득을 얻습니다(그러나 더 밝은 물체는 천체 간섭계나 적응 광학계를 사용하여 지상에서 허블보다 훨씬 더 높은 분해능으로 촬영할 수 있습니다).더 큰 지상 망원경은 최근에야 근적외선 파장의 희미한 물체에 대한 분해능에서 허블에 필적했다.대기 위에 있으면 공기의 광택 문제가 없어져 허블 망원경이 초유색 물체를 관측할 수 있게 됩니다.지상 망원경은 초유색 물체의 공기 빛을 보상할 수 없기 때문에 매우 희미한 물체는 다루기 어렵고 비효율적인 노출 시간을 필요로 한다.허블 망원경은 또한 대기를 투과하지 않는 자외선 파장을 관측할 수 있다.
낮은 대기를 관통하지 않는 감마선에서 관측된 콤프턴.이전 HEAO 임무에서 비행한 감마선 장비보다 훨씬 커서 완전히 새로운 관측 영역을 열었다.20 keV - 30 GeV 에너지 범위를 커버하는 4개의 기기가 있어 서로의 민감도, 해상도 및 시야를 보완했다.감마선은 블랙홀, 펄스, 초신성 [11]등 다양한 고에너지 및 고온의 광원에 의해 방출된다.
찬드라도 마찬가지로 지상전자가 없었다.그것은 3개의 NASA HEAO 프로그램 인공위성, 특히 매우 성공적인 아인슈타인 천문대를 뒤따랐다. 아인슈타인은 X선 광학을 초점을 맞추어 방목-인시던트의 힘을 최초로 증명했고, 공간 분해능은 시준 기구(광학 망원경에 필적하는 것)보다 훨씬 더 좋은 크기, 그리고 감각적인 면에서 엄청난 향상을 가져왔다.반복성찬드라의 큰 크기, 높은 궤도, 그리고 민감한 CCD는 매우 희미한 X선 선원을 관측할 수 있었다.
스피처는 또한 지상 망원경이 거의 접근할 수 없는 파장을 관측한다.그것은 NASA의 작은 IRAS 임무와 유럽우주국의 큰 ISO 망원경에 의해 선행되었다.스피처 기구는 적외선 탐지기의 큰 구멍, 좋은 시야, 그리고 긴 수명과 결합된 IRAS 이후 빠른 발전을 이용했다.그에 따라 과학적 성과는 탁월했다.적외선 관측은 가시광선이 적외선 파장으로 빨갛게 바뀌는 매우 먼 천체, 가시광선을 거의 방출하지 않는 차가운 천체, 먼지에 의해 광학적으로 가려진 영역에 필요합니다.
영향
네 개의 망원경 모두 천문학에 상당한 영향을 끼쳤다.콤프턴, 찬드라 및 스피처의 고해상도 고감도 관측에 대한 새로운 파장의 개방은 광범위한 천문학적 물체에 대한 이해를 획기적으로 변화시켰고 수천 개의 새롭고 흥미로운 물체의 탐지로 이어졌다.허블 망원경은 다른 망원경보다 훨씬 큰 대중과 매체의 영향을 미쳤지만, 광학 파장에서는 기존의 기구보다 감도와 해상도가 다소 향상되었습니다.허블 망원경은 어떤 천체든 언제든지 고품질 영상을 균일하게 촬영할 수 있기 때문에 많은 천체들을 정확하게 조사하고 비교할 수 있게 되었습니다.허블 딥 필드 관측은 멀리 있는 은하에 대한 연구에 매우 중요한데, 이는 은하 전체에 걸쳐 이전의 가까운 은하들의 자외선 이미지와 비슷한 수의 픽셀을 가지고 이러한 천체들의 휴식 프레임 자외선 이미지를 제공하므로 직접적인 비교가 가능합니다.제임스 웹 우주 망원경은 가시광선 파장에서 가까운 은하의 이미지와 직접 비교될 수 있는 훨씬 더 먼 은하의 정지 프레임 가시광선 이미지를 제공함으로써 훨씬 더 큰 진전을 제공할 것입니다.
시너지
고유 임무 능력(특히 지상 관측소에 의해 복제될 수 없는 민감도) 외에도, 대천문대 프로그램은 더 큰 과학 귀환을 위해 임무가 상호작용할 수 있도록 한다.다른 물체들은 다른 파장에서 빛나지만, 한 물체에 대해 두 개 이상의 관측소를 훈련시키는 것은 더 깊은 이해를 가능하게 한다.
고에너지 연구(X선과 감마선)는 지금까지 중간 수준의 영상 분해능만 가지고 있었다.찬드라, 콤프턴뿐만 아니라 허블 망원경으로 X선과 감마선 물체를 연구하면 정확한 크기와 위치 데이터를 얻을 수 있습니다.특히 허블의 해상도는 종종 그 대상이 독립형 물체인지 아니면 모은하의 일부인지 그리고 밝은 물체가 나선은하의 핵, 팔 또는 후광에 있는지 식별할 수 있습니다.마찬가지로, 스피처의 작은 구멍은 허블 망원경이 스피처 이미지에 더 미세한 공간 정보를 추가할 수 있다는 것을 의미합니다.
허블 망원경을 이용한 자외선 연구도 고에너지 물체의 시간적 상태를 밝혀냈다.X선과 감마선은 가시광선과 자외선보다 현재의 기술로는 검출하기 어렵다.따라서 찬드라 및 콤프턴은 충분한 광자를 수집하기 위해 긴 통합 시간이 필요했다.그러나 X선과 감마선에서 빛나는 물체는 작을 수 있으며 분 또는 초의 시간 척도에 따라 달라질 수 있다.그런 다음 이러한 물체는 허블이나 로시 X선 타이밍 탐색기로 후속 조치를 필요로 합니다. 이 탐색기는 디자인이 다르기 때문에 각초 또는 몇 분의 1초 단위로 세부 사항을 측정할 수 있습니다.로시의 마지막 작전은 2011년이었어요
스피처의 먼지와 두꺼운 가스를 투시하는 능력은 은하핵 관측에 좋다.은하의 심장부에 있는 거대한 물체는 X선, 감마선, 전파로 빛나지만, 이러한 구름진 영역에 대한 적외선 연구는 물체의 수와 위치를 밝혀낼 수 있습니다.
한편 허블 망원경은 모든 흥미로운 물체를 연구할 수 있는 시야도 시간도 없다.값진 목표물은 종종 더 싼 지상 망원경이나 때로는 하늘의 넓은 영역을 덮도록 특별히 설계된 작은 우주 관측소에서 발견됩니다.또한, 다른 세 개의 대천문대는 허블의 주의를 돌릴 가치가 있는 흥미로운 새로운 천체들을 발견했다.
관측소에서의 시너지 효과의 한 예는 태양계와 소행성 연구이다.작은 달이나 소행성과 같은 작은 물체는 너무 작거나 멀어서 허블 망원경으로도 직접 확인할 수 없다; 그들의 이미지는 크기가 아니라 밝기에 의해 결정되는 회절 패턴으로 보인다.그러나 최소 크기는 허블 망원경으로 이 물체의 알베도에 대한 지식을 통해 추측할 수 있다.최대 크기는 스피처에 의해 그 궤도에서 널리 알려진 신체의 온도에 대한 지식을 통해 결정될 수 있다.따라서 본체의 실제 크기는 괄호로 묶습니다.스피처에 의한 추가적인 분광법은 물체 표면의 화학적 구성을 결정할 수 있으며, 이는 물체 표면의 가능한 알베도를 제한하고, 따라서 작은 크기의 추정치를 날카롭게 한다.
우주 거리 사다리의 반대쪽 끝에서, 허블, 스피처, 찬드라로 이루어진 관측 결과들은 초기 우주의 은하 형성과 진화에 대한 다파장 사진을 얻기 위해 Great Observatory Origins Deep Survey에서 결합되었습니다.
- 1991년 말: 허블과 콤프턴의 작동
- 1999년 말: 허블, 콤프턴, 찬드라 운영
- 2000년 중반: 허블과 찬드라 운영
- 2003년 말: 허블, 찬드라, 스피처 운영
- 2020년 초: 허블과 찬드라 운영
시너지 효과의 발견
위대한 천문대가 특별한 발견이나 관찰을 위해 협력했을 때:
2016년 3월에 보고된 스피처와 허블은 가장 멀리 알려진 은하인 GN-z11을 발견하는데 사용되었다.이 물체는 134억 [12][13]년 전에 나타난 것처럼 보였다.(가장 먼 천체 목록)
GO 계측기의 후계기
- James Web Space Telescope (JWST; 제임스 웹 우주망원경) - 이전에는 2021년 12월에 발사된 [14]NGST (Next Generation Space Telescope)로 알려져 있으며, 임무가 끝날 때까지 허블 망원경과 동시에 작동하게 된다.전개 가능한 세그먼트 미러의 폭이 2배가 넘고, 각도 분해능이 눈에 띄게 향상되어 감도가 극적으로 향상됩니다.허블 망원경과 달리 JWST는 우주론적 거리에서 먼지를 투과하기 위해 적외선을 관측합니다.이는 이 행성이 스피처의 기능을 일부 계속하는 반면 허블 망원경의 기능은 가시적인 파장, 특히 자외선 파장에서는 상실된다는 것을 의미합니다.JWST는 근적외선에서 스피처의 성능을 능가할 것이며, 2009년부터 2013년까지 운영된 유럽우주국의 허셜 우주 관측소는 원적외선에서 스피처를 능가할 것이다.적외선천문대(SOFIA) 공중 관측 플랫폼은 근적외선 및 중적외선을 관측한다.소피아는 스피처보다 개구부는 크지만 상대 감도는 낮다.
- 페르미 감마선 우주 망원경(이전의 GLAST, Galma Ray Large Area Space Telescope)은 2008년 [15]6월 11일 발사된 콤프턴의 후속이다.GLAST는 더 좁게 정의되어 있으며 훨씬 더 작습니다. 단 하나의 주요 기구와 2차 실험만 수행할 수 있습니다.2000년에 발사된 HETE-2와 2004년에 발사된 Swift와 같은 다른 미션들이 GLAST를 보완할 것이다.2002년에 발사된 RHESSI(Ruven Ramaty High Energy Solar Spectoscopic Imager)는 일부 콤프턴과 찬드라 파장을 관측하지만 항상 태양을 가리키고 있다.때때로 그것은 태양 주변의 시야에 있는 고에너지 물체를 관찰합니다.
- 또 다른 대형 고에너지 관측소는 2002년에 출범한 유럽의 국제 감마선 천체 물리학 연구소 INTERNAL이다.콤프턴과 유사한 주파수로 관측된다.INTELGENT는 근본적으로 다른 망원경 기술, 코드화된 자세 마스크를 사용합니다.따라서 그 기능은 콤프턴과 페르미를 보완한다.
이후의 프로그램
- 비욘드 아인슈타인 프로그램은 과학의 새로운 분야를 개발하려고 할 것이다.Constellation-X와 Laser Interferometer Space Antenna(LISA; 레이저 간섭계 우주 안테나)는 현재 세대와 구별하기 위해 NASA에 의해 아인슈타인 대천문대라고 불리고 있다.하지만, 그들은 대천문대 [17]프로그램의 일부가 아니다.
- 대천문대 프로그램의 정신에 따라, 국제 태양-지상 물리 과학 구상(ISTP)은 태양과 [18]지구 근처의 관련 전자파 현상을 연구하는 기구 그룹이다.
다음 대천문대
2016년, NASA는 4개의 다른 플래그십 [19]우주 망원경을 검토하기 시작했는데, 그것들은 거주 가능한 외계 행성 이미징 미션(HabEx), LUVOIR(Large UV Optical 적외선 조사기), Origins Space Telescope (OST), 그리고 Lynx X-ray Observatory이다.2019년에, 네 팀은 최종 보고서를 국립과학원에 제출할 것이며, 독립 10대 조사 위원회는 NASA에 어떤 임무가 최우선 사항인지에 대해 조언할 것이다.선정은 2021년에 이루어지며, 대략 [19]2035년에 시작될 것이다.
갤러리
「 」를 참조해 주세요.
- 비욘드 아인슈타인 프로그램
- 허셜 우주 망원경 (원적외선 우주 관측소, 2009-2013)
- 우주 망원경 목록
주 및 참고 자료
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- ^ 주의: 우주에서 오는 감마선은 Imaging Air Cherenkov Technic(IACT; 이미지 에어 체렌코프 기법)으로 알려진 기술로 지상에서 간접적으로 검출될 수 있습니다.그것은 1968년 휘플 천문대에 의해 개척되었고 그 이후 여러 나라에서 몇 개의 새로운 망원경이 만들어졌다.
- ^ {{weburl=http://www.spitzer.caltech.edu/news/1861-feature16-04-Hubble-Team-Breaks-Cosmic-Distance-Record%7Ctitle=Hubble 팀, 우주 거리 기록 시리즈 = 우주 망원경 출판사 =NASA 날짜=2016년 3월 3일 접속일=2016년 12월 14일}
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외부 링크
- "Preflight Videos (STS-93)". NASA. 9 April 2002. Archived from the original on 9 December 2007. Retrieved 27 November 2007.
A detailed description of NASA's Great Observatories, including STS-93 primary payload, the Chandra X-ray Observatory