Telescópio espacial spitzer

O telescópio espacial Spitzer foi inicialmente denominado de SIRTF, que significa Space Infrared Telescope Facility. Lançado ao espaço por um Foguete Delta II da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, Estado da Flórida em 25 de agosto de 2003.

Trata-se de um telescópio norte-americano lançado pela NASA e gerenciado pelo Jet Propulsion Laboratory – JPL.

Com uma missão inicial de 2,5 anos, o Spitzer deve obter imagens e espectros obtidos pela detecção de radiação infravermelha ou de calor, que os objetos do espaço irradiam no comprimento de ondas entre 3 a 180 micrômetros. 1 micrômetro corresponde a 1 milionésimo de metro.
Concepção artística do telescópio Spitzer
Concepção artística do telescópio Spitzer

Como a maioria das radiações infravermelha é bloqueada pela atmosfera da Terra ela não podem ser observadas de sua superfície.

O telescópio consiste em uma estrutura tubular de 85 cm de diâmetro, que é resfriado criogenicamente.

Spitzer é o maior telescópio infravermelho lançado no espaço. É um instrumento muito sensível, que permite observar regiões do Universo antes não observadas pelos telescópios terrestres.

Muitas áreas do espaço estão cheias de nuvens de gás e de poeira que bloqueiam a luz visível. A radiação infravermelha consegue passar por estas nuvens e permite observar estrelas em formação, o centro das galáxias e a formação de novos sistemas solares.

A luz infravermelha transporta informações sobre os objetos mais frios do espaço, tal como uma pequena estrela que produz pouca luz visível, planetas extra-solares e grandes nuvens moleculares. Muitas moléculas estão dispersas no espaço, incluindo as orgânicas, podem ser detectadas pelo telescópio.

Como o infravermelho é basicamente uma radiação de calor, o telescópio deve ser esfriado próximo ao zero absoluto, ou seja a -273º Celsius, para poder observar sinais do espaço sem sofrer a interferência do calor do próprio telescópio.

Também ele deverá ser protegido do Sol e das radiações infravermelhas provenientes da Terra. Para fazer tudo isso o telescópio Spitzer leva um escudo solar e foi lançado em uma órbita distante da Terra. Assim o telescópio pode se esfriar rapidamente sem ter que transporta uma grande quantidade de criogênio, reduzindo o custo da missão.

O Spitzer faz parte do programa da NASA denominado de Programa Astronômico de Pesquisa das Origens – Astronomical Search for Origins Program. Ele foi criado para obter informações do espaço a fim de entender as origens do universo, como as estrela e galáxias se formaram.

O telescópio Spitzer é a última missão da NASA pertencente aos Grandes Observatórios Espaciais- Great Observatories Program, consistindo numa família de Quarto Observatórios Orbitais, cada um observando o Universo em um comprimento diferente de onda, como a luz visível, raios gama, raios-X e o infravermelho.

Origem do nome Spitzer

O nome do telescópio veio de um renomado astrofísico norte-americano, Lyman Spitzer, Jr. que nasceu em 26 de junho de 1914 e faleceu em 31 de março de 1997. Considerado um dos maiores cientistas do século XX, fez grandes contribuições no campo da dinâmica estelar, do plasma, da fusão termonuclear e da astronomia em geral.

Foi a primeira pessoa a sugerir a colocação de telescópios no espaço e fez vários esforços para o desenvolvimento do telescópio orbital Hubble.

Objetivo da missão
O telescópio especial da NASA Spitzer consiste em uma nova plataforma de exploração do Universo pesquisando pela radiação infravermelha. Os astrônomos procuram por ela, pois tratasse de uma janela que permite observar as partes ocultas do Universo.

Auxilia na pesquisa da origem e da composição de planetas distantes pelo infravermelho, no qual pode revelar a composição destes objetos fora do nosso sistema solar, bem como de detectar o material que esteja formando mundos em torno de outras estrelas.

Da mesma forma os astrônomos poderão estudar as estrelas e seu desenvolvimento, dos estágios inicias de sua formação no coração das nuvens de gás até seus dias finais quando explodem e morrem. Em grande escala os astrônomos podem pesquisar distantes galáxias individualmente ou coletivamente expandindo o conhecimento geral do Universo.

[editar] Resumo dos dados técnicos sobre o telescópio

Data de lançamento: 25 de agosto de 2003.
Veículo lançador: Foguete Delta 7920H modelo ELV
Local de Lançamento: Cabo Canaveral, estado da Flórida.
Tempo de vida útil estimada: mínimo de 2.5 anos.
Tempo de vida estendida: 5 anos ou mais.
Tipo de órbita: Perseguindo a Terra, órbita heliocêntrica.
Encalço planetário: 1 arcsec / seg.

Telescópio Spitzer
Telescópio Spitzer

Faixa eletromagnética visada: de 3 a 180 Micrômetros.
Telescópio: diâmetro de 85 cm. (33.5 polegadas).
Distância focal: f / 12
Tipo de material constituínte: Liga leve de berílio.
Temperatura de funcionamento: esfriado a menos de 5,5 Kelvin.
Limite da difração da lente: 6.5 micrômetros.
Capacidades do telescópio
Câmera imageadora/fotometria: de 3 a 180 micrômetros.
Espectroscopia: de 5 a 40 micrômetros.
Espectrofotometria: de 50 a 100 micrômetros;
Massas
Massa total: 950 kg .(2.094 libras)
Massa do observatório: 851.5 kg.
Massa do invólucro: 6.0 kg.
Massa de hélio: 50.4 kg.
Propelente: nitrogênio com 15.6 kg de capacidade.
Volumes
Elemento criogênico: hélio líquido.
Volume do criogênio: 360 litros. (95 galões)

[editar] A nave espacial Spitzer
Desenho esquemático da base e dos painéis solares
Desenho esquemático da base e dos painéis solares

No telescópio espacial Spitzer quando se refere ao compartimento quente do observatório, isso inclui a base de apoio do seu painel solar, a base do telescópio e os componentes montados no seu interior que fornecem as funções de engenharia do sistema. Esses componentes incluem: os painéis solares, a unidade de gerenciamento de comandos, o sistema de controle de reação, o sistema de telecomunicações, a geração de energia e seus subsistemas, o sistema de mira do telescópio e o sistema de controle de navegação.

A nave espacial consiste em uma estrutura octogonal onde está localizada a parte de aviônica do conjunto, um painel solar que serve de escudo térmico ao corpo do telescópio, impedindo-o que receba diretamente os raios do Sol. Todas as comunicações com o Spitzer são feitos através da Deep Space Network da NASA.

[editar] Base do telescópio
Montagem da base do telescópio
Montagem da base do telescópio

O corpo principal do Spitzer consiste em uma estrutura octogonal na qual estão embutidos a aviônica e os instrumentos científicos que não necessitam ser refrigerados a baixas temperaturas. Esta estrutura fornece energia elétrica para os equipamentos científicos, orienta e estabiliza a mesa do telescópio, obtém, comprime e guarda os dados coletados para posterior envio ao controle da terra, armazena e executa comandos enviados da Terra e cuida das comunicações com a Terra.

Esta estrutura é composta por nove baias. São quatro módulos centrais e quatro módulos laterais. Dois conjuntos de trocadores de calor se intercalam com seis conjuntos que contém os diversos instrumentos e todos lotam oito das baias. Os equipamentos estão dentro destes módulos e estes são juntados e fixados uns com os outros a fim de garantir rigidez estrutural à base do telescópio. O centro do todo o conjunto é acessível pelo topo

[editar] A estrutura de apóio dos painéis solares
Concepção artística dos painéis solares visto do espaço
Concepção artística dos painéis solares visto do espaço

Os painéis solares são destinados a fornecer energia elétrica necessária para operar o telescópio Spitzer por um período, se possível, superior a 5 anos. A estrutura de sustentação dos painéis solares é composta de dois painéis cada um com 392 células solares. Cada célula com 5,5 cm por 6,5 cm de tamanho. Apesar destas células poderem fornecer um total de 427 Watts de energia, o telescópio não pode ficar inclinado mais de 120º do Sol, senão ele não consegue iluminar as células solares.

O painel solar possui sua área coberta por células solares em 50 por cento de sua área. Os outros 50% são compostos por material que reflete a luz do Sol. Este material refletor reduz a temperatura do painel solar para uns 330 Kelvin. O aspecto cuneiforme do painel solar é para que ele funcione como um escudo solar para o telescópio a fim de melhorar sua isolação térmica.

[editar] A parte criogênica do Spitzer
O CTA sendo preparado para testes de vibração
O CTA sendo preparado para testes de vibração

O Spitzers Cryogenic Telescope Assembly (CTA) consiste na montagem de quatro partes principais:

* O criostato que mantém o hélio superfluido.
* O telescópio de 85 cm feito pela Ritchey-Chrétien em material leve.
* O invólucro que envolve o telescópio e sua base
* E a câmara de múltiplos instrumentos, que contém os instrumentos científicos.

Todas as 4 partes constituem a parte fria do CTA. O CTA é mecanicamente montado, para ser termicamente isolado do resto da nave especial, por meio de material de baixa condutividade térmica e por escudos de radiação térmica.

Os painéis solares da nave especial servem de escudo para bloquear que o CTA receba os raios do Sol o tempo todo e assim ajude a manter o CTA o mais frio possível.

[editar] O telescópio Spitzer
Corpo do telescópio
Corpo do telescópio

O telescópio Spitzer contém um refletor feito em material leve, projetado pela Ritchey-Chrétien. Tem uma massa menor que 50 kg e foi projetado para operar em uma temperatura extremamente baixa.

O telescópio tem 85 cm de diâmetro de abertura. Todas as suas partes constituintes, exceto a base de suporte do espelho, são feitos de uma liga leve de berílio. O berílio é um material muito resistente e é um bom material para ser usado na construção de telescópios de infravermelho, porque tem baixa absorção de calor a baixas temperaturas.

O telescópio é montado no topo do condensador de vapor de hélio criogênio a vácuo, que contém e mantém os instrumentos científicos em temperatura muito baixa. A filosofia do projeto deste telescópio é baseada nas seguintes diretrizes:

* Maximizar o uso de materiais que sejam muito resistentes em relação a sua densidade, com alta condutividade térmica e com baixo calor criogênio específico.

* Construir todo o telescópio usando sempre o mesmo material para prevenir problemas com a diferença de expansão térmica entre materiais distintos e montar o telescópio que seja o mais estável possível.

* Desenvolver um projeto que minimize o máximo possível, o tamanho das peças de maior tamanho do telescópio.

* Tentar executar o projeto mais simples possível, para minimizar o número de componentes, a fim de reduzir tempo de execução, de custos de projeto, de fabricação e de montagem do telescópio.

[editar] Câmara de múltiplo instrumentos
Diagrama da câmara que contém os instrumentos científicos
Diagrama da câmara que contém os instrumentos científicos

A Câmara de múltiplo instrumentos consiste em um compartimento resfriado do telescópio Spitzer contém três instrumentos científicos que são o IRAC, o IRS e o MIPS, bem como os sensores de calibração responsável por parte do direcionamento do telescópio.

A câmara que contém os múltiplos instrumentos foi construída para ser compactada para que não passasse luz, a menos a permitida para ser detectada diretamente pelos instrumentos. A câmara tem 84 cm de diâmetro por 20 cm de altura. Sua placa de base e cobertura é feita em alumínio e está montado diretamente sobre o tanque de hélio.

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