Seria observatoarelor in gama infrarosu s-a marit prin lansarea satelitului Wise astazi 15 decembrie.

Seria observatoarelor in gama infrarosu s-a marit prin lansarea satelitului Wise astazi 15 decembrie.

Lansarea s-a efectuat de la baza Vandenberg la ora 14:09 GMT marcand al 92-lea succes consecutiv al unei rachete Delta 2 incepand cu mai 1997. Prima treapta a functionat timp de 4 minute si 39 de secunde, urmata de o ardere in doi timpi a treptei a doua. Aceasta a functionat initial pana la T0+10:26 aducand satelitul intr-o pozitie de parcare intermediara pe o orbita cu inclinatia de 97.5 grade, apogeul la 553 km si perigeul la 185 km. Cea de a doua corectie orbitala s-a facut printr-o scurta ardere de 8.5 secunde ce a avut loc la T0+51:40 urmata la T0+55:57 de separarea satelitului care a confirmat si succesul misiunii.

Intreaga secventa de zbor a fost coordonata cu ajutorul sistemului TDRS (Tracking and Data Relay Satellite System).

Timp de 16 zile satelitul va pastra protectia care acopera oglinda telescopului, iar intr-o luna adica la mijlocul lui ianuarie, dupa ce toate calibrarile instrumentale au avut loc, va incepe sa functioneze si sa livreze primele date stiintifice.

Wise sau “Wide field infrared survey explorer” a pornit initial in anul 2004 sub numele de NGSS (“Next generation sky survey”) ca al saselea satelit din clasa Midex (Medium Class Explorer) ce urma sa fie dezvoltat de NASA si lansat la bordul unei rachete Taurus.
Ulterior lansatorul a fost schimbat in favoarea unei rachete Delta2 de tip 7320. Aceasta este echipata cu 3 boostere cu combustibil solid de tip GEM-40 si doua trepte active: un motor RS-27A pentru prima treapta si un motor AJ-10-118K-ITIP pentru treapta a doua. Configurata in versiunea de zbor 10C racheta este capabila sa transporte o sarcina de 2703kg in cazul unei orbite joase sau 1579kg in cazul unei orbite “sun synchronous”.

Satelitul apartinand NASA va fi coordonat de JPL pe latura tehnica si de specialisti UCLA si Caltech pe partea stiintifica-o echipa care a fost implicate si in proiectele COBE/WMAP/Spitzer. Principalul contractor a fost divizia Ball Aerospace iar partea de instrumentatie stiintifica a fost construita de compania Space Dynamics Laboratory.

Intregul contract a costat agentia americana in jur de 320 de milioane de dolari si a fost dezvoltat in mai putin de 5 ani (in august 2004 proiectul a fost selectat de NASA dintre mai multe initiative similare iar in aprilie 2005 a inceput constructia propriu zisa).
Satelitul este construit in jurul unei platforme RS300 stabilizata pe trei axe si echipata cu panouri solare fixe asezate pe una din fete-cea care este expusa Soarelui si are rol si de scut termic. Are dimensiunile de 2.85m (inaltime) x 1.73m (diametru) si cantareste 661kg fiind realizata dintr-o structura de tip figure de Al.

Sistemul de control al stabilitatii trebuie sa asigure o pozitionare perfecta pentru observatii din aceasta cauza cerintele impuse sunt foarte stricte. El este echipat cu doua camere stelare montate in conjunctie de o parte si de alta a platformei in asa fel incat sa minimizeze efectul perturbatiilor induse de obiectele cu magnitudine vizuala mare aflate in vecinatatea satelitului (Pamant, Luna si Soare). Controlul activ se face folosind un sistem compus din 4 “reaction wheels”.

Instrumentul include un telescop cu diametru de 40 cm conectat la 4 detectori in gama infrarosu fiecare continand 1 milion de pixeli. Telescopul contine 10 oglinzi curbe si 2 plate construite din aluminiu acoperit cu un strat de aur pentru a le mari caracteristica reflexiva. Una din oglinzi, asa numita “scan mirror” se misca in directia opusa miscarii satelitului la o viteza egala in asa fel incat sa compenseze efectul deplasarii si sa asigure o suprapunere perfecta a imaginilor succesive. Campul vizual astfel obtinut de sistemul optic este de 47 arcmin.

Cei 4 detectori functioneaza la lungimi de unda diferite (3.4, 4.6 si 12 µm cu o rezolutie de 6 arcsec si respectiv 22 µm cu o rezolutie de 12 arcsec) si dupa 4 scenarii prestabilite:”one frame”, “one orbit”, “two orbits” si “many orbits”.

Detectorul in sine inglobeaza tehnologii de ultima generatie. Spre exemplu cele din gama 3.4 si 4.6 sunt realizate dintr-un aliaj de Te, Hg si Ca care sub influenta radiatiei luminoase de la stele elibereaza electroni ce sunt mai departe captati de electronica instrumentului. Detectoarele din gama 12 si 22 sunt bazati pe un semiconductor din Si dopat cu As.

Pentru ca Wise este destinat captarii radiatiei infrarosii provenite de la obiecte reci aflate in spatiu, este important ca atat telescopul cat si detectorii sa fie tinuti la o temperatura cat mai scazuta pentru a nu fi contaminati de propria emisie termica.
In acest sens cerintele impuse au fost stricte: 12K pentru telescop, 8K pentru detectorii in banda 12 & 22 si 32K pentru detectorii operand in benzile scurte 3.4 & 4.6.

Pentru a asigura aceste conditii de operare, atat telescopul cat si detectorii au fost plasati intr-un gigant termos- un sistem criostatic creat de compania Lockheed Martin si alimentat din doua rezervoare care contin hidrogen lichid. Temperatura este mai apoi reglata prin circularea elementului cryogenic printr-un sistem special de conducte sau in cazul in care se doreste incalzirea locala prin activarea unui sistem de termistori.

Wise va asigura o observatie completa a cerului sperandu-se crearea unui atlas in gama infrarosu dupa mai bine de 26 de ani de la predecesorul experiment efectuat de NASA in acest spectru-misiunea IRAS (Infrared Astronomical Satellite). In comparatie cu misiunile anterioare sensibilitatea a crescut de aproximativ 500 de ori fata de COBE (care observa in gama 3.5-4.9µm), iar in comparatie cu IRAS de aproximativ cateva sute de ori (12-25µm) (probabil cea mai buna caracteristica care reflecta saltul tehnologic este numarul de pixeli ai detectorului care a crescut asa cum spuneam de la 62 in cazul lui IRAS la 1 milion in cazul lui Wise). Datele catalogate de Wise vor fi folosite mai departe la viitoarea misiune JWST.

Cum se incadreaza insa noul satelit in gama observatoarelor in infrarosu deja aflate in orbita avand in vedere ca instrumentele sale sunt totusi modeste in comparatie cu alti sateliti? Wise este in primul rand un satelit din categoria “wide view surveyor” adica un “sky mapper” in sensul ca va genera observatii permanente complete asupra sferei celeste. Pe baza acestor informatii acumulate astronomii pot cere mai departe investigatii punctuale (asupra unei portiuni de cer ce le atrage interesul) cu instrumente mult mai puternice. Printre acestea si uriasul telescop aflat la bordul satelitului european Herschel.
Acesta este echipat cu o oglinda cu diametrul de 3.5 m adica de 4 ori mai mare decat predecesoarele telescoape in infrarosu si de 1.5 ori mai mare decat cea a lui Hubble.
Cu aceste caracteristici telescopul lui Herschel este capabil sa capteze spre exemplu de 12 ori mai multa radiatie luminoasa decat predecesorul ISO din care a fost inspirat.

Aceasta nu este singura diferenta fata de Wise ci mai ales spectrul folosit adica lungimi de unda ceva mai ridicate intre 60 si 670 µm.

In plus cele doua platforme au si orbite diferite: o orbita Lissajous cu amplitudinea de 800.000km in jurul punctului Lagrange L2 pentru Herschel si o orbita circulara “sun synchronous” cu inaltimea de 500 km in jurul Pamantului pentru Wise.
Orbitele Lissajous in jurul punctelor Lagrange sunt mai nou preferate celor in jurul Pamantului pentru ca asigura o stabilitate termica mult mai buna (mergand pana la cateva grade K fata de 30-40K in celalalt caz) si un drift al orbitei mai mic ( 0.1 AU/an pentru un observator in orbita heliocentrica). O misiune tranzitand L2 este insa mult mai costisitoare iar din punct de vedere al nisei acoperite (un observator spatial de rezolutie medie care sa inlocuiasca impedimentele observatiilor terestre) Wise a facut compromisul mergand pe o orbita LEO.

Wise va orbita asadar in jurul polilor urmand linia de separare dintre noapte si zi cu telescopul indreptat in directia opusa Pamantului spre spatiu. Partea expusa radiatiei solare va fi protejata de scutul termic in timp ce cealalta va beneficia de temperatura naturala scazuta indusa de conditiile de eclipsa.

Satelitul va avea aproape 15 orbite pe zi dintre care 4 vor fi folosite pentru descarcarea datelor produse de instrumentatia stiintifica.
Gravitand in jurul Pamantului si insotindu-l in orbita naturala in jurul Soarelui, satelitului ii va lua jumatate din perioada orbitala adica 6 luni pentru a realiza o harta completa a cerului. Spre comparatie rezerva criogenica de la bord este calculata la 10 luni ceea ce ar permite practic o dublare pentru inca jumatate din observatii.

Wise va gasi cele mai luminoase galaxii din Univers, va face observatii asupra celor mai apropiate stele de Soare, asupra asteroizilor si cometelor din apropierea Pamantului (se asteapta sa se descopere pana la 100.000 de noi obiecte), va permite studii despre evolutia planetelor sau formarea stelelor in galaxii, va face investigatii asupra stelelor foarte reci asa numitele “brown dwarfs”etc.

Cu o rata de achizitie de 1 imagine la fiecare 11 secunde, la sfarstul misiunii se asteapta ca Wise sa fi colectat un numar de 1.500.000 de poze acoperind intregul cer.

La 6 luni de la incheierea misiunii impusa de terminarea rezervei crigenice, primele date consolidate ar trebui puse la dispozitia astronomilor (prima versiune a mult asteptatului atlas infrarosu) urmand ca versiunea finala sa apara undeva la 17 luni dupa sfarsitul operarii.