كاميرا NIRCam

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
انتهى مشروع NIRCam في عام 2013
تم تركيب كاميرا NIRCam في عام 2014

كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) هي أداة مثبتة على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي . تضطلع بمهمتين رئيسيتين: التصوير ضمن نطاق أطوال موجية من 0.6 إلى 5 ميكرومتر ، واستشعار جبهة الموجة للحفاظ على عمل المرايا الثمانية عشر كوحدة واحدة. [ 1 ] [ 2 ] بعبارة أخرى، هي كاميرا تُستخدم أيضًا لتوفير معلومات لمحاذاة أجزاء المرآة الرئيسية الثمانية عشر. [ 3 ] وهي كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء مزودة بعشرة مصفوفات من كاشفات تيلوريد الزئبق والكادميوم (HgCdTe)، تحتوي كل مصفوفة منها على 2048×2048 بكسل. [ 1 ] [ 2 ] يبلغ مجال رؤية الكاميرا 2.2×2.2 دقيقة قوسية بدقة زاوية 0.07 ثانية قوسية عند طول موجي 2 ميكرومتر. [ 1 ] تم تجهيز كاميرا NIRCam أيضًا بأجهزة تصوير ضوئية (كورونوغراف)، مما يساعد على جمع البيانات عن الكواكب الخارجية القريبة من النجوم. فهي تساعد في تصوير أي شيء بجوار جسم أكثر سطوعًا، لأن جهاز التصوير الضوئي يحجب ذلك الضوء. [ 2 ]    

تُوضع كاميرا NIRCam داخل وحدة الأدوات العلمية المتكاملة (ISIM). وهي متصلة بالوحدة ميكانيكيًا عبر نظام حوامل حركية على شكل دعامات. وتوجد أشرطة حرارية تربط مجموعة المنصة البصرية لكاميرا NIRCam بهيكل وحدة الأدوات العلمية المتكاملة (ISIM) وبالمشعات الحرارية. [ 4 ] صُممت الكاميرا للعمل في نطاق درجات حرارة يتراوح بين 32 كلفن (-241.2 درجة مئوية؛ -402.1 درجة فهرنهايت) و 37 كلفن (-236.2 درجة مئوية؛ -393.1 درجة فهرنهايت) . [ 5 ] وتعمل إلكترونيات المستوى البؤري عند درجة حرارة 290 كلفن. [ 4 ]      

يُفترض أن يكون جهاز NIRCam قادرًا على رصد الأجسام الخافتة حتى القدر الظاهري +29 بتعريض ضوئي لمدة 10000 ثانية (حوالي 2.8  ساعة). [ 6 ] ويُجري هذه الرصدات في ضوء يتراوح طول موجته بين 0.6 و5  ميكرومتر (600 إلى 5000 نانومتر ). [ 7 ] ويمكنه الرصد في مجالين للرؤية، حيث يُمكن لأي من الجانبين التصوير، أو إجراء التحليل الطيفي بفضل قدرات جهاز استشعار الجبهة الموجية . [ 8 ] ويتميز استشعار الجبهة الموجية بدقة أعلى بكثير من سُمك شعرة الإنسان العادية. [ 9 ] ويجب أن يعمل الجهاز بدقة لا تقل عن 93 نانومترًا، وقد حقق في الاختبارات دقة تتراوح بين 32 و52 نانومترًا. [ 9 ] ويبلغ قطر شعرة الإنسان آلاف النانومترات. [ 9 ]   

رئيسي

عناصر

وحدة اختبار هندسة كاميرا NIRCam، تُظهر بعض البصريات الداخلية لكاميرا NIRCam مثل العدسات المجمعة والمرايا

تشمل مكونات مستشعر الجبهة الموجية ما يلي : [ 8 ]

  • مستشعرات هارتمان المشتتة
  • محززات طيفية للتحليل الطيفي بدون شق في  نطاق 2.5-5.0 ميكرومتر
  • العدسات الضعيفة
نموذج CAD لوحدة NIRCAM

أجزاء من NIRCam: [ 10 ]

  • مرآة التقاط الصور
  • كورونوغراف
  • مرآة قابلة للطي من الدرجة الأولى
  • عدسات التوازي
  • فاصل شعاع ثنائي اللون
  • عجلة ترشيح الموجات الطويلة
  • مجموعة عدسات كاميرا الموجات الطويلة
  • مستوى بؤري للموجات الطويلة
  • مجموعة عجلة مرشح الموجات القصيرة
  • مجموعة عدسات كاميرا الموجات القصيرة
  • مرآة قابلة للطي ذات موجة قصيرة
  • عدسة تصوير الحدقة
  • مستوى بؤري للموجات القصيرة

ملخص

رسم بياني يوضح أجهزة تلسكوب جيمس ويب الفضائي ونطاقات رصد الضوء حسب الطول الموجي

يحتوي جهاز NIRCam على نظامين بصريين كاملين لضمان التكرار. [ 3 ] يمكن تشغيل كلا الجانبين في الوقت نفسه، وعرض منطقتين منفصلتين من السماء؛ ويُطلق على هذين الجانبين اسم الجانب  A والجانب  B. [ 3 ] العدسات المستخدمة في البصريات الداخلية هي عدسات انكسارية ثلاثية . [ 3 ] مواد العدسات هي فلوريد الليثيوم (LiF)، وفلوريد الباريوم (BaF2 ) ، وسيلينيد الزنك (ZnSe). [ 3 ] العدسات الثلاثية هي عدسات تجميع ضوئي . [ 11 ] أكبر عدسة لها  فتحة صافية تبلغ 90 مم. [ 11 ]

ينقسم نطاق الطول الموجي المرصود إلى نطاق قصير ونطاق طويل. [ 12 ] يمتد النطاق القصير من 0.6 إلى 2.3  ميكرومتر، بينما يمتد النطاق الطويل من 2.4 إلى 5  ميكرومتر؛ وكلاهما يتمتعان بنفس مجال الرؤية وإمكانية الوصول إلى جهاز الكورونوغراف. [ 12 ] يرصد كل جانب من كاميرا NIRCam رقعة من السماء بمساحة 2.2  دقيقة قوسية × 2.2  دقيقة قوسية في كل من النطاقين القصير والطويل؛ إلا أن ذراع النطاق القصير يتمتع بدقة مضاعفة. [ 11 ] يحتوي ذراع النطاق الطويل على مصفوفة واحدة لكل جانب (مصفوفتان إجمالاً)، بينما يحتوي ذراع النطاق القصير على أربع مصفوفات لكل جانب، أي ثماني مصفوفات إجمالاً. [ 11 ] يتمتع الجانبان  A و  B بمجال رؤية فريد، ولكنهما متجاوران. [ 11 ] بعبارة أخرى، تنظر الكاميرا إلى  مجالين للرؤية متجاورين بعرض 2.2 دقيقة قوسية، ويتم رصد كل من هذين المجالين بأطوال موجية قصيرة وطويلة في آن واحد، حيث يتمتع مجال الرؤية ذو الطول الموجي القصير بدقة مضاعفة مقارنة بمجال الرؤية ذي الطول الموجي الطويل. [ 11 ]

التصميم والتصنيع

قامت جامعة أريزونا وشركة لوكهيد مارتن وشركة تيليداين تكنولوجيز ، بالتعاون مع وكالة الفضاء الأمريكية ناسا، ببناء كاميرا NIRCam. [ 2 ] اختبرت شركة لوكهيد مارتن الجهاز وقامت بتجميعه. [ 10 ] صممت شركة تيليداين تكنولوجيز وصنعت مصفوفات كاشفات الزئبق والكادميوم والتيلوريوم العشر (HgCdTe). [ 13 ] اكتمل بناء كاميرا NIRCam في يوليو 2013، وشُحنت إلى مركز غودارد لرحلات الفضاء، وهو مركز ناسا المسؤول عن إدارة مشروع تلسكوب جيمس ويب الفضائي. [ 14 ]

تشمل الأهداف العلمية الرئيسية الأربعة لمشروع NIRCam ما يلي:

  1. استكشاف تكوين وتطور الأجسام المضيئة الأولى والكشف عن تاريخ إعادة تأين الكون.
  2. تحديد كيفية تجميع وتطور الأجسام المرئية في الوقت الحاضر (المجرات، والمجرات النشطة، وتجمعات المجرات) من الغاز والنجوم والمعادن الموجودة في الكون المبكر.
  3. تحسين فهمنا لنشأة النجوم والأنظمة الكوكبية.
  4. دراسة الظروف الفيزيائية والكيميائية للأجسام في نظامنا الشمسي بهدف فهم أصل اللبنات الأساسية للحياة على الأرض.

— فرص العلوم مع كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، بيشمان وآخرون [ 15 ]

الإلكترونيات

مجموعة البؤرة البؤرية لكاميرا NIRCam تخضع للفحص، 2013

تُجمع البيانات من مستشعرات الصور (مصفوفات المستوى البؤري) بواسطة إلكترونيات المستوى البؤري وتُرسل إلى حاسوب ISIM. [ 3 ] تُنقل البيانات بين إلكترونيات المستوى البؤري وحاسوب ISIM عبر اتصال SpaceWire . [ 3 ] كما توجد إلكترونيات التحكم بالأجهزة (ICE). [ 3 ] تحتوي مصفوفات المستوى البؤري على 40 مليون بكسل. [ 14 ]

يوفر أو يراقب مكتب حماية البيئة ما يلي لصالح مكتب حماية البيئة: [ 14 ]

الفلاتر

معدلات تمرير مرشحات كاميرا NIRCam + عنصر التلسكوب البصري لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (OTE)

تتضمن كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) عجلات ترشيح تسمح بمرور الضوء القادم من العدسات عبر مرشح قبل تسجيله بواسطة المستشعرات. [ 15 ] تتميز هذه المرشحات بنطاق معين يسمح بمرور الضوء، بينما تحجب الترددات الأخرى؛ وهذا يتيح لمشغلي كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة بعض التحكم في الترددات التي يتم رصدها عند إجراء عملية رصد باستخدام التلسكوب. [ 15 ]

باستخدام مرشحات متعددة، يمكن تقدير الانزياح الأحمر للمجرات البعيدة عن طريق القياس الضوئي. [ 15 ]

مرشحات كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة: [ 16 ] [ 17 ]

قناة ذات طول موجي قصير (0.6–2.3  ميكرومتر)
  • F070W - للأغراض العامة
  • F090W - للأغراض العامة
  • F115W - للأغراض العامة
  • F140M – نجوم باردة ، H2O ، CH4
  • F150W - للأغراض العامة
  • F150W2 – فلتر حجب لطرازات F162M وF164N وDHS
  • F162M – نجوم باردة، خارج نطاق H2O
  • F164N – [FeII]
  • F182M – نجوم باردة ، H2O ، CH4
  • F187N – Pa-alpha
  • F200W - للأغراض العامة
  • F210M – H 2 O , CH4
  • F212N – H2
قناة الطول الموجي الطويل (2.4–5.0  ميكرومتر)
  • F250M – CH4 ، سلسلة متصلة
  • F277W – للأغراض العامة
  • F300M – جليد مائي
  • F322W2 – الحد الأدنى للخلفية. يُستخدم بشكل أساسي مع الموشورات. مرشح حجب لـ F323N.
  • F323N – H2
  • F335M – PAH، CH4
  • F356W - للأغراض العامة
  • F360M – الأقزام البنية، الكواكب، الطيف المتصل
  • F405N – بروميد ألفا
  • F410M – أقزام بنية، كواكب، H2O ، CH4
  • F430M – CO 2 , N 2
  • F444W – فلتر حجب متعدد الأغراض لـ F405N و F466N و F470N.
  • F460M – CO
  • F466N – CO
  • F470N – H2
  • F480M – الأقزام البنية، الكواكب، الطيف المتصل

رسم تخطيطي مُعَلَّم

رسم تخطيطي مُعَلَّم لمكونات كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRcam)

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 "NIRCAM" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 ديسمبر 2016 .
  2. 1 2 3 4 "تلسكوب جيمس ويب الفضائي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 ديسمبر 2016 .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 "نظرة عامة على جهاز NIRCam" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 9 مارس 2023 .
  4. 1 2 "نظرة عامة على جهاز لوكهيد مارتن NIRCam" (ملف PDF) . wp.optics.arizona.edu .
  5. ↑ هاف، لين دبليو. "بصريات أجهزة NIRCam" (ملف PDF) . ircamera.as.arizona.edu .
  6. ↑ "اكتشاف أبعد مستعر أعظم في الكون" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2022 .
  7. ↑ "الأجهزة العلمية" . معهد علوم تلسكوب الفضاء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-07-2025 .
  8. 1 2 غرين، توماس ب.؛ تشو، لوري؛ إيغامي، إيتشي؛ هوداب، كلاوس و.؛ كيلي، دوغلاس م.؛ ليسنرينغ، جارون؛ ريكي، مارسيا؛ روبرتو، ماسيمو؛ شلاوين، إيفريت؛ ستانسبري، جون (2016). "التحليل الطيفي بدون شق باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST NIRCam)". في: ماك إيوين، هوارد أ.؛ فازيو، جيوفاني ج.؛ ليستروب، ماكنزي؛ باتالها، ناتالي؛ سيغلر، نيكولاس؛ تونغ، إدوارد س. (محررون). التلسكوبات الفضائية والأجهزة 2016: الموجات الضوئية والأشعة تحت الحمراء والموجات المليمترية . المجلد 9904. الصفحات 99040E. arXiv : 1606.04161 . دوى : 10.1117/12.2231347 . S2CID 119271990 .   
  9. ١ ٢ ٣ "شركة لوكهيد مارتن تُجهّز أحد أكثر أجهزة الأشعة تحت الحمراء حساسيةً على الإطلاق لتلسكوب ناسا" . www.lockheedmartin.com . تاريخ الوصول: ٢١ يناير ٢٠١٧ .
  10. 1 2 "NIRCam for JWST" . مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 5 ديسمبر 2016 .
  11. 1 2 3 4 5 6 "نظرة عامة على أداة NIRCam" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 ديسمبر 2016 .
  12. 1 2 "JWST – دليل بوابة eoPortal – مهمات الأقمار الصناعية" .
  13. ↑ "نظرة عامة على كاشف NIRCam" . وثائق مستخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي .
  14. 1 2 3 "شركة لوكهيد مارتن تبحر بكاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة" . بيانات صحفية من شركة لوكهيد مارتن .
  15. 1 2 3 4 "الفرص العلمية مع كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2022 .
  16. ↑ "NIRCam" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19-05-2022 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-02-2020 .
  17. ↑ "مرشحات كاميرا NIRCam - وثائق مستخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي" . jwst-docs.stsci.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2022 .