مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا
مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا ( NASA IRTF ) هو تلسكوب قطره 3.2 متر (10 أقدام) مُصمم خصيصًا لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء ، ويقع في مرصد مونا كيا في هاواي . بُني في البداية لدعم مهمات فوياجر ، وهو الآن المرفق الوطني الأمريكي لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء، حيث يُقدم دعمًا متواصلًا لتطبيقات الكواكب، والجوار الشمسي ، والفضاء السحيق. تُشغّل جامعة هاواي مرفق IRTF بموجب اتفاقية تعاون مع ناسا. ووفقًا لقواعد تخصيص الوقت في IRTF، يُخصص ما لا يقل عن 50% من وقت الرصد لعلوم الكواكب . [ 1 ]
تلسكوب




تلسكوب IRTF هو تلسكوب كاسغرين كلاسيكي بقطر 3.2 متر (126 بوصة). تبلغ نسبة بؤرة كاسغرين f/38، بينما تبلغ نسبة بؤرة المرآة الرئيسية f/2.5. تم تحسين العديد من جوانب تصميم IRTF خصيصًا لرصد الأشعة تحت الحمراء. صُممت المرآة الثانوية بحجم أصغر من اللازم لمنع الجهاز من رصد الانبعاث الحراري من هيكل التلسكوب المحيط بالمرآة الرئيسية. كما توجد مرآة صغيرة في مركز المرآة الثانوية تمنع الجهاز من رصد انبعاثه الحراري. تم اختيار نسبة بؤرة طويلة للحصول على مرآة ثانوية صغيرة، وذلك لتقليل الانبعاث الحراري للتلسكوب إلى أدنى حد. تم اختيار طلاءات المرايا بحيث يكون انبعاثها الحراري في حده الأدنى. عادةً ما تكون انبعاثية التلسكوب أقل من 4%. تُركّب المرآة الثانوية على آلية تقطيع لتغيير اتجاه التلسكوب بسرعة من الهدف إلى السماء بمعدل يصل إلى 4 هرتز.
يُثبّت تلسكوب IRTF على حامل استوائي كبير ذي ذراع إنجليزية. يتميز هذا الحامل بصلابته العالية، مما يقلل من انحنائه ويسمح بتوجيه التلسكوب بدقة. وبفضل تثبيته على حامل استوائي، يُمكن للتلسكوب رصد الأهداف عبر سمت الرأس دون القلق من دوران مجال الرؤية. يمنع الحامل ذو الذراع التلسكوب من التوجيه شمال خط عرض +69 درجة. ولأن التلسكوب صُمم أساسًا لعلم الكواكب، فقد اعتُبر هذا القيد مقبولًا. ونظرًا لثقل الحامل، يتمتع التلسكوب بمقاومة عالية للاهتزازات وارتجاجات الرياح.
الأجهزة
يستضيف مركز أبحاث الأشعة تحت الحمراء ثلاثة أجهزة: SpeX/MORIS و iSHELL و MIRSI/MOC. كما يستضيف المركز عددًا من الأجهزة الزائرة.
سبيكس
جهاز SpeX هو مطياف متوسط الدقة يعمل ضمن نطاق 0.7-5.4 ميكرومتر، تم بناؤه في معهد علم الفلك (IfA) لصالح مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا (IRTF) في مونا كيا. كان الدافع العلمي الرئيسي وراء تطوير SpeX هو توفير أقصى تغطية متزامنة للأطوال الموجية بدقة طيفية تتناسب تمامًا مع العديد من السمات الكوكبية والنجمية والمجرية، وبدقة تفصل خطوط انبعاث السماء وتشتت طيفها المتصل بشكل كافٍ. وقد أدى هذا المطلب إلى تصميم جهاز يوفر دقة طيفية تتراوح بين 1000 و2000 R عبر نطاقات 0.8-2.4 ميكرومتر، و2.0-4.1 ميكرومتر، و2.3-5.5 ميكرومتر، باستخدام مشتتات متقاطعة موشورية (بشقوق طولها 15 ثانية قوسية). كما تتوفر أيضًا أوضاع الشق الطويل أحادي الرتبة (60 ثانية قوسية). يُوفر جهاز SpeX نمط موشور عالي الإنتاجية لتحليل الطيف في نطاق 0.8-2.5 ميكرومتر بدقة R~100، وذلك لرصد خصائص الحالة الصلبة وتوزيعات الطاقة الطيفية. ويستخدم الجهاز مصفوفة كاشف الأشعة تحت الحمراء Teledyne Hawaii-2RG بحجم 2048×2048 بكسل. كما يحتوي SpeX على جهاز عرض/توجيه بالأشعة تحت الحمراء بشق، يغطي مجال رؤية 60×60 ثانية قوسية بدقة 0.12 ثانية قوسية/بكسل. ويحتوي جهاز العرض على مصفوفة Raytheon Aladdin 2 InSb بحجم 512×512 بكسل. ويمكن استخدام جهاز العرض أيضًا للتصوير أو القياس الضوئي. يُستخدم SpeX في مجموعة واسعة من برامج أبحاث الكواكب والفيزياء الفلكية، وهو الجهاز الأكثر طلبًا في تلسكوب الأشعة تحت الحمراء الفضائي (IRTF). أما كاميرا MORIS، فهي كاميرا CCD تُغذى بواسطة مرشح ثنائي اللون في SpeX، وتُستخدم للتصوير المرئي ولتوجيه SpeX في نطاق الضوء المرئي.
آيشل
جهاز iSHELL هو مطياف إيشيل عالي الدقة يعمل بتقنية التشتت المتقاطع، ويغطي نطاق أطوال موجية من 1 إلى 5.3 ميكرومتر، ويستخدم مصفوفة كاشف الأشعة تحت الحمراء Hawaii-2RG بحجم 2048×2048 بكسل. وقد حلّ محل جهاز CSHELL؛ فبفضل استخدام مصفوفة أكبر ومشتت متقاطع، يوفر iSHELL تغطية أوسع بكثير للأطوال الموجية لكل إعداد مقارنةً بـ CSHELL. يستخدم iSHELL محزز غمر سيليكوني لتحقيق تشتت عالٍ باستخدام محزز صغير نسبيًا، مما يسمح بدوره بتصغير حجم البصريات والجهاز ككل بشكل ملحوظ مقارنةً باستخدام محزز تقليدي. وبالتالي، على الرغم من تمتعه بدقة طيفية أعلى بكثير من SpeX، إلا أن iSHELL سيكون أصغر حجمًا. سيحتوي الجهاز على محززين للغمر، أحدهما مُحسَّن لنطاق K والآخر مُحسَّن لنطاق L. وبسبب استخدام محزز السيليكون، لن يكون iSHELL حساسًا للضوء الذي يقل طوله الموجي عن 1 ميكرومتر. يبلغ حجم كل بكسل 0.125 بوصة في السماء، ويبلغ التشتت الطيفي 80,000 عند استخدامه مع شق قطره 0.375 بوصة. تتوفر خمسة شقوق بأحجام تتراوح من 0.375 بوصة إلى 4.0 بوصة. كما يحتوي جهاز iSHELL على وضع تصوير بالأشعة تحت الحمراء وكاميرا توجيه بالأشعة تحت الحمراء، تغطي مجال رؤية قطره 42 بوصة. اعتبارًا من عام 2019، كان iSHELL ثاني أكثر الأجهزة استخدامًا في IRTF (بعد SpeX).
ميرسي
كاميرا MIRSI هي كاميرا تصوير حراري بالأشعة تحت الحمراء تعمل ضمن نطاق أطوال موجية من 2.2 إلى 25 ميكرومتر، مزودة بإمكانية التحليل الطيفي باستخدام محزز حيود. صُممت MIRSI في جامعة بوسطن، وجرى تحديثها بواسطة فريق عمل IRTF. تعمل البصريات عند درجة حرارة 20 كلفن، بينما يعمل كاشف Si:As BIB بدقة 320×240 بكسل عند درجة حرارة 5 كلفن، ويتم تبريده بواسطة مبرد دورة مغلقة من شركة سوميتومو. تحتوي MIRSI على مجموعة مختارة من المرشحات واسعة النطاق وضيقة النطاق، بالإضافة إلى مرشح متغير اللون (CVF). كاميرا MOC هي كاميرا CCD تُغذى بواسطة مرشح ثنائي اللون في MIRSI. يُستخدم القياس الضوئي المتزامن في نطاقي الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء المتوسطة باستخدام كل من MOC وMIRSI لقياس بياض الكويكبات، وبالتالي تحديد أحجامها.
موريس
نظام MORIS (نظام التصوير البصري السريع من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) هو كاميرا عالية السرعة تعمل بأطوال موجية مرئية، مصممة للاستخدام مع تلسكوب IRTF، وتعتمد على شريحة CCD مضاعفة الإلكترونات. يُثبّت نظام MORIS على النافذة الجانبية لتلسكوب SpeX، ويُغذّى بواسطة العدسة ثنائية اللون الباردة الداخلية في التلسكوب. يعتمد تصميم النظام على نظام POETS (أنظمة الاحتجاب والكسوف والعبور المحمولة)، الذي طُوّر بالتعاون بين معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وكلية ويليامز. نظام MORIS متاح للاستخدام المفتوح على تلسكوب IRTF، وقد تم تحويل واجهة المستخدم الخاصة به لتتوافق مع واجهة IRTF القياسية. بالإضافة إلى قياس الضوء المرئي، يُستخدم نظام MORIS أيضًا كدليل للضوء المرئي لتلسكوب SpeX، مما يسمح بتوجيهه نحو أهداف خافتة تصل إلى V=20. يتضمن برنامج التوجيه تصحيحًا لتشتت الغلاف الجوي لتحريك صندوق توجيه الضوء المرئي، وذلك للحفاظ على صورة الأشعة تحت الحمراء على فتحة تلسكوب SpeX.
أدوات الزيارة
يستضيف مرفق الأشعة تحت الحمراء أيضاً عدداً من الأجهزة الزائرة، وعادةً ما تكون أجهزة مطياف الأشعة تحت الحمراء الحرارية. وقد شملت هذه الأجهزة TEXES وEXES وBASS وHIPWAC.
أدوات المستقبل
يقوم موظفو IRTF حاليًا بتطوير SPECTRE، وهو مطياف ذو وحدة مجال متكاملة محدودة الرؤية من 0.4 إلى 4.2 ميكرومتر يعمل بلقطة واحدة R=150.
الآلات الموسيقية السابقة
تم إيقاف تشغيل جهاز CSHELL عندما بدأ جهاز iSHELL العمل في مرصد الأشعة تحت الحمراء (IRTF). كان CSHELL مطيافًا عالي الدقة من نوع إيشيل أحادي الرتبة ، يعمل ضمن نطاق أطوال موجية من 1 إلى 5.5 ميكرومتر، ويستخدم مصفوفة كاشف InSb بحجم 256 × 256 بكسل. كان حجم كل بكسل 0.2 ثانية قوسية على سطح السماء، وكان التشتت الطيفي 100,000 لكل بكسل. وفرت الشقوق التي تتراوح أقطارها من 0.5 إلى 4.0 ثانية قوسية دقة طيفية تصل إلى 30,000. كما احتوى CSHELL على وضع تصوير بالأشعة تحت الحمراء لاكتساب المصادر، والذي يغطي مجال رؤية 30 × 30 ثانية قوسية. يسمح مستشعر CCD داخلي بمجال رؤية 1 دقيقة قوسية بالتوجيه.
كانت كاميرا NSFCAM2 كاميرا تعمل ضمن نطاق 1-5 ميكرومتر، صُنعت في معهد علم الفلك (IfA) لصالح مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا (IRTF). استخدمت الكاميرا مصفوفة كاشف Hawaii 2RG بحجم 2048×2048 بكسل. بلغ مقياس الصورة 0.04 ثانية قوسية/بكسل، ومجال الرؤية 82×82 ثانية قوسية. احتوت الكاميرا على عجلتي ترشيح. الأولى عجلة ذات 28 موضعًا تضم مرشحات واسعة النطاق وضيقة النطاق، بالإضافة إلى مستقطب شبكي سلكي. أما الثانية، فاحتوت على مرشح نطاق 1.5-5 ميكرومتر وموشورات حيود لإجراء التحليل الطيفي منخفض الدقة. واحتوت عجلة ثالثة، تقع في المستوى البؤري للتلسكوب F/38 داخل الكاميرا، على شقوق موشورية وعدسات مجال. ويمكن استخدام عجلة خارجية تحتوي على صفيحة موجية مع مستقطب في عجلة مرشح النطاق لإجراء قياس الاستقطاب. أُزيلت كاميرا NSFCam2 من التلسكوب في خريف عام 2012 لتحديث مصفوفة التلسكوب إلى مصفوفة Hawaii 2RG عالية الجودة ذات مواصفات هندسية متطورة، مزودة بوحدة تحكم جديدة. واعتبارًا من عام 2019، لم تعد كاميرا NSFCam2 متاحة للاستخدام في مرصد IRTF.
المراقبة عن بعد
يفضل غالبية مستخدمي تلسكوب IRTF استخدامه عن بُعد. إذ يُمكن للمراقبين استخدامه من أي مكان في العالم متصل بشبكة إنترنت عالية السرعة، كالمكاتب أو المنازل. ويتحكم المراقب بالجهاز عبر جلسة VNC، تمامًا كما يفعل في القمة، ويتواصل مع مُشغل التلسكوب عبر الهاتف أو برنامج Polycom أو Zoom. ويسجل المراقب دخوله ويتحكم بالتلسكوب بنفسه خلال الفترة الزمنية المخصصة له. للمراقبة عن بُعد مزايا عديدة، فهي تُوفر على المراقبين عناء وتكاليف السفر من مؤسساتهم إلى هاواي. ففي السابق، عندما كان المراقبون يسافرون إلى التلسكوب، كان وقت استخدامه مُجدولًا لليالٍ كاملة، وعند تخصيص عدة ليالٍ، كانت متقاربة زمنيًا للحد من السفر. أما مع المراقبة عن بُعد، فيُمكن للمراقبين تقديم طلبات لنصف ليلة أو ربع ليلة، بدلًا من طلب ليالٍ كاملة. وبما أن المراقبين لا يسافرون إلى هاواي، يُمكنهم أيضًا طلب استخدام التلسكوب بشكل متكرر. وقد مكّن هذا تلسكوب IRTF من دعم العديد من البرامج التي تتطلب رصدًا متكررًا للأهداف، مثل المراقبة الأسبوعية لأجرام النظام الشمسي. أتاحت المراقبة عن بُعد لتلسكوب الأشعة تحت الحمراء (IRTF) دعم برامج رصد الأهداف المتاحة (ToO). وهي برامج ذات قيمة علمية عالية، حيث لا يمكن التنبؤ بتوقيت الرصد في وقت جدولة استخدام التلسكوب. ومن الأمثلة على ذلك المستعرات العظمى، التي تنفجر بشكل غير متوقع، أو الكويكبات القريبة من الأرض التي قد تُكتشف قبل وقت قصير من اقترابها من الأرض. وعلى الرغم من أن المراقبين عادةً ما يكونون عن بُعد، إلا أن مُشغّل التلسكوب يتواجد في القمة لضمان سلامة المنشأة، وضبط تركيز التلسكوب، والقيام بمهام أخرى غير مُوكلة إلى المراقب، ومساعدة المراقب، ومعالجة أي مشاكل قد تطرأ أثناء الليل.
ملاحظات
كما قام مرفق التلسكوب بالأشعة تحت الحمراء التابع لناسا (IRTF) بإجراء ملاحظات على P/2016 BA14 ، وهو مذنب اقترب من الأرض لمسافة تقارب 9 مسافات قمرية في عام 2016. [ 2 ]
مقارنة بالمعاصرين
تم بناء تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا في نفس وقت بناء تلسكوب الأشعة تحت الحمراء في المملكة المتحدة ؛ وقال جون جيفريز من معهد علم الفلك، الذي بنى أول تلسكوب في المنطقة: "لقد كان وجود تلسكوبين في نفس المكان وفي نفس الوقت مصدر إحراج في بعض الأحيان. والسؤال الطبيعي الذي يطرح نفسه هو: لماذا اثنان؟ لماذا لا يتم بناء واحد ومشاركته؟". [ 3 ]
تتطلب التلسكوبات المخصصة للأشعة تحت الحمراء موقعًا مرتفعًا وجافًا، وأجهزة خاصة، ومرايا وبصريات عالية الجودة مماثلة لتلك المستخدمة في رصد الأطوال الموجية المرئية. تلسكوبات بصرية كبيرة أخرى تعمل بالأشعة تحت الحمراء والأشعة تحت الحمراء القريبة، حوالي عام ١٩٨٠:
| 8 | الاسم (الأسماء) / المرصد | صورة | فتحة | نطاق | ارتفاع | الفجر |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | مركز علم الفلك المشترك لتلسكوب الأشعة تحت الحمراء في المملكة المتحدة | 380 سم (150 بوصة) | الأشعة تحت الحمراء | 4205 متر (13796 قدم) | 1979 | |
| 2 | تلسكوب ESO 3.6 متر ESO La Silla Obs. | 357 سم (141 بوصة) | الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء | 2400 متر (7874 قدم) | 1977 | |
| 3 | مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا، مرصد ماونا كيا | 320 سم (126 بوصة) | الأشعة تحت الحمراء | 4205 متر (13796 قدم) | 1979 |
كان هناك تلسكوبان آخران أصغر حجماً يعملان بالأشعة تحت الحمراء القريبة: تلسكوب غورنرغرات للأشعة تحت الحمراء بقطر 150 سم (59 بوصة) في جبال الألب السويسرية، وتلسكوب بقطر 160 سم (63 بوصة) في مرصد مونت ميغانتيك في كندا.
موقع

انظر أيضاً
مراجع
- ↑ الصفحة الرئيسية لـ IRTF
- ↑ "مذنب تم مسحه بواسطة رادار ناسا" . www.jpl.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2018 .
- ↑ جيفريز، جون (29 يوليو 1977). "جون جيفريز" (تاريخ شفوي). مقابلة أجراها سبنسر ويرت. المعهد الأمريكي للفيزياء . تاريخ الاسترجاع: 26 يناير 2023 .
روابط خارجية
- تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء
- المراصد الفلكية في هاواي
- المباني والمنشآت في مقاطعة هاواي، هاواي
