Wikipedia

Ralph (New Horizons)

Ralph – instrument naukowy na pokładzie sondy kosmicznej New Horizons, która została wystrzelona w 2006 roku.[1] Jest to rejestrator obrazu w świetle widzialnym i podczerwieni oraz spektrometr do dostarczania map poszczególnych obiektów astronomicznych na podstawie danych, gromadzonych przez ten sprzęt.[1] Ralph ma dwa główne narzędzia: LEISA i MVIC.[2] Akronim MVIC oznacza Multispectral Visible Imaging Camera i jest kamerą multispektralną pracującą w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni, podczas gdy LEISA pierwotnie oznaczał Linear Etalon Imaging Spectral Array i jest to spektrometr mapujący w bliskiej podczerwieni dla lotów kosmicznych.[3] LEISA obserwuje 250 dyskretnych długości fal światła podczerwonego od 1,25 do 2,5 mikrometra.[4] MVIC to skaner typu pushbroom pracujący na siedmiu kanałach (m.in. barwa czerwona, niebieska, bliska podczerwień (NIR) oraz metan).[5]

Złożony obraz Jowisza (Ralph-MVIC)
Zdjęcie Io, księżyca Jowisza (kanał MVIC)

Opis edytuj

Ralph jest jednym z siedmiu głównych instrumentów na pokładzie sondy New Horizons, która została wystrzelona w 2006 roku i przeleciała obok Plutona w 2015 roku.[6][7]

Podczas przelotu, przyrząd ten rozpoczął obserwację wielu aspektów Plutona takich, jak:[8]

  • geologia
  • forma
  • struktura
  • skład chemiczny powierzchni
  • temperatura powierzchni

Przyrządy Ralph oraz Alice zostały wykorzystane do scharakteryzowania atmosfery Plutona w 2015 roku.[9] Wcześniej przyrząd ten był używany do obserwacji Jowisza i jego księżyców w latach 2006 oraz 2007, kiedy leciał w stronę Plutona.[10][11] Obserwacje Jowisza zostały przeprowadzone z Ralphem w lutym 2007 roku, kiedy sonda znajdowała się około 6 milionów kilometrów od gazowego olbrzyma.[11]

Ralph wykonał zdjęcia planetoidy Arrokoth podczas przelotu sondy New Horizons 1 stycznia 2019.[12] Ralph, w połączeniu z teleskopem LORRI, zostanie wykorzystany do stworzenia cyfrowej mapy wysokości tego obiektu.

NASA planuje umieścić jedną z wersji przyrządu w projektowanej sondzie Lucy, której celem jest kilka trojańczyków Jowisza. Sonda ta ma zostać wystrzelona na przełomie października i listopada 2021 roku.)[13].[14] Konstruktorzy sondy zauważyli szczególną zdolność Ralpha do prowadzenia obserwacji w świetle widzialnym i w podczerwieni poprzez podział strumienia światła, a tym samym analizę dwóch widm światła w tym samym czasie.[14]

Nazwa edytuj

 
Ralph

Przyrząd otrzymał swoją nazwę od jednej z postaci z amerykańskiego sitcomu The Honeymooners,[15] podobnie jak inny przyrząd na pokładzie sondy New Horizons - Alice.[16]

Pierwotna nazwa spektrometru - LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) - została zmieniona przez NASA w czerwcu 2017 r. na Lisa Hardaway Infrared Mapping Spectrometer.[17] [18] Zmiana ta została wprowadzona na cześć Lisy Hardaway, która zmarła w styczniu 2017 r. w wieku 50 lat. Hardaway była inżynierem lotnictwa oraz kierowniczką programu zajmnującego się rozwojem Ralph'a. [19] Ponadto została ona uhonorowana tytułem inżyniera Roku 2015-2016 przez Amerykański Instytut Aeronautyki i Astronautyki (sekcja Rocky Mountain), a organizacja Women In Aerospace przyznała jej nagrodę lidera w 2015 r.[20]

Lisa wniosła niesamowity wkład w New Horizons i nasz sukces w odkrywaniu Plutona, a my chcieliśmy uhonorwać jej pracę w specjalny sposób, dedykując jej spektrometr LEISA

Alan Stern, Główny badacz New Horizons[17]

Obserwacje metanu edytuj

Przykładowe możliwości Ralpha ukazano na zdjęciu przedstawiającym wykrycie metanu na powierzchni Plutona (po lewej), które nałożono na zdjęcie z aparatu rozpoznawczego (po prawej):

 
Zdjęcie metanu wykrytego przez Ralph'a (po lewej) nałożone na zdjęcie Plutona wykonane przez kamerę LORRI (po prawej)


 
Dane kanału LEISA, pokazujące obraz Plutona w niższej rozdielczości wykonany w podczerwieni, ale z zarejestrowanymi widmami podczerwonymi w fałszywym kolorze. Na mapie "globalnej" po lewej stronie zarysowano regiony, z których pochodzą badane widma.


W 2018 r. Ogłoszono, na podstawie danych wysokiej rozdzielczości z sondy New Horizons, że niektóre równiny Plutona mają wydmy wykonane z granulek lodu metanowego.[21] Wydmy zostały prawdopodobnie utworzone przez wiatry wiejące na powierzchni Plutona. Wydmy te nie są tak gęste jak na Ziemi - podobne formacje występują na innych obiektach Układu Słonecznego, takich jak np. Tytan.[22]

Dane techniczne edytuj

 
Lód wodny zidentyfikowany na Plutonie za pomocą sygnatur spektralnych z LEISA zaznaczony na niebiesko (zdjęcie zrobione przy pomocy MVIC - Multispectral Visible Imaging Camera)
 
Ten wyjątkowo słabo oświetlony obraz przedstawia ciemną stronę księżyca Plutona, oświetloną przez światło gwiazd i światło odbite od powierzchni Plutona. Dane z kanału Ralph-MVIC
 
Zdjęcie Arrokoth'a wykonane przez Ralph-MVIC (2 stycznia 2019)

Dane:[23]

  • Masa- 10.5 kg
  • Maksymalne zużycie mocy - 7.1 W
  • Teleskop
    • niezakrywany
    • pozaosiowy system optyczny
    • Anastygmat trójzwierciadlany
  • Apertura 75 mm [24]
  • Elektroniczne tablice kontrolne
    • Elektronika wykrywacza (Detector electronics - DE)
    • Obsługa poleceń i danych (Command and data handling - C&DH)
    • Zasilacz niskiego napięcia (Low voltage power supply - LVPS).

Jeden teleskop podaje światło zarówno do kanałów LEISA, jak i MVIC, przy czym światło jest dzielone przez dichroiczny dzielnik wiązki.[23][24]

  • MVIC wykrywa światło o długości fali od 400 do 975 nm
  • LEISA wykrywa światło o długości fali od 1250 do 2500 nm (od 1.25 do 2.5 μm)

MVIC posiada siedem matryc CCD pracujących w tzw. trybie opóźnienia czasowego i integracji (ang. Time-delay integration - TDI). Podobnie jak w przypadku skanera, linia pikseli CCD przechodzi przez obiekt i stopniowo buduje obraz z informacji zebranych w czasie skanowania.[25] Kanały te mają rozdzielczość 5024 x 32 pikseli.[25] Istnieje siedem kanałów, z których 6 jest wykorzystywanych do wykonywania zdjęć w trybie TDI, a siódmy z matrycą 5024 x 128 do kadrowania nawigacji[25] MVIC ma pole widzenia o szerokości 5,8 stopnia.[25] Kanał kadrowania o rozmiarze 5024 x 128 pikseli jest panchromatyczny i ma pole widzenia 5,7 x 0,15 stopnia.[26] W przeciwieństwie do pozostałych sześciu kanałów, może on skoncentrować się na jednym celu i zrobić zdjęcie.[27]Celem tego kanału jest obsługa nawigacji optycznej.[28] Kanał nawigacyjny to tablica ramek, która działa jako pojedyncza ramka (w przeciwieństwie do innych kanałów które generują obraz z użyciem trybu TDI).[27]

Pasma kamery MVIC:[25] Istnieje sześć kanałów, które korzystają z trybu TDI, natomiast siódmy zajmuje ramkę i służy do nawigacji.[28]

  • 2 panchromatyczne kanały (długości fal: od 400 do 975 nm)
  • pasmo niebieskie (400-550 nm)
  • pasmo czerwone (540-700 nm)
  • pasmo bliskiej podczerwieni (od 780 do 975nm)
  • pasmo metanu (860-910 nm)
  • Kanał nawigacyjny / tablica kadrowania

LEISA wykonała zdjęcia Plutona w najwyższej rozdzielczości (rzędu 3 km/piksel) podczas największego zbliżenia sondy New Horizons do Plutona, w dniu 14 lipca 2015r. (sonda przeleciała wtedy w odległości 47000 km.)[29]

Zdjęcia edytuj

Podczas przelotu obok Plutona 14 lipca 2015 r. Ralph był w stanie zebrać dane o tej planecie karłowatej i jej księżycach, uzyskując różne zdjęcia. Ponadto kanały kolorów MVIC są często źródłem kolorów na panchromatycznych obrazach LORRI

 
Ten obraz Plutona z lipca 2015 r. zawiera dane z pasm: czerwonego, niebieskiego oraz bliskiej podczerwieni.[30]


 
Zdjęcie wykonane przez przyrząd, przedstawiające 400-kilometrowy odcinek Plutona (14 lipca 2015)[31]


 
Zdjęcie w naturalnych kolorach, wykonane tylko na podstawie danych z kanału MVIC[32]


 
Przykładowy obraz z kamery LORRI, przedstawiający fragment terenu na Plutonie; zawiera on dane z pasm: czerwonego, niebieskiego i bliskiej podczerwieni. Rozmiar przedstawionego terenu wynosi ok. 530 km


486958 Arrokoth edytuj

 
 
 
kolorowe i spektralne obrazy Arrokoth, pokazujące subtelne wariacje kolorów na całej powierzchni planetoidy. Obraz po prawej to ten sam kolorowy obraz z kamery MVIC nałożony na czarno-biały obraz LORRI o wyższej rozdzielczości (Złożony z czarno-białych i kolorowych zdjęć wykonanych odpowiednio przez instrumenty LORRI i MVIC w dniu 1 stycznia 2019 r).[33]


Przypisy edytuj

  1. ↑ a b Tricia Talbert: Spacecraft and Instruments. [w:] NASA [on-line]. 2015-03-25. [dostęp 2018-10-11].
  2. ↑ OVERVIEW OF THE NEW HORIZONS SCIENCE PAYLOAD
  3. ↑ Weaver, et al - Overview of the New Horizons Science Payload
  4. ↑ FEATURED IMAGE: A Look From LEISA
  5. ↑ The Camera Adding Color to Your Pluto Pics Has Bigger Plans | WIRED [online], www.wired.com [dostęp 2020-07-09].
  6. ↑ Pluto | New Horizons | Exploring the Planets | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu. [dostęp 2018-10-11].
  7. ↑ New Horizons' Dramatic Journey to Pluto Revealed in New Book. [w:] Space.com [on-line]. [dostęp 2018-10-11].
  8. ↑ Meet Ralph, the New Horizons Camera Bringing Pluto into Sharp Focus - SpaceNews.com. [w:] SpaceNews.com [on-line]. 2015-07-11. [dostęp 2018-10-11].
  9. ↑ New Horizons begins Pluto observations ahead of July flyby – NASASpaceFlight.com. www.nasaspaceflight.com. [dostęp 2018-10-11].
  10. ↑ NASA - Jupiter Ahoy!. www.nasa.gov. [dostęp 2018-10-11].
  11. ↑ a b NASA - A Look From LEISA. www.nasa.gov. [dostęp 2018-10-11].
  12. ↑ New Horizons explores the Kuiper Belt
  13. ↑ https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/fy2021_congressional_justification.pdf - page 427-433 of 817 - 10 February 2020
  14. ↑ a b Aboard the first spacecraft to the trojan asteroids—NASA Ralph's next adventure. phys.org. [dostęp 2018-12-19].
  15. ↑ The Museum of Broadcast Communications - Encyclopedia of Television - Honeymooners, The. www.museum.tv. [dostęp 2018-10-11]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-10-06)].
  16. ↑ Lillian Gipson: NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. [w:] NASA [on-line]. 2017-06-23. [dostęp 2018-10-11].
  17. ↑ a b Lillian Gipson: NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. NASA, 2017-06-23. [dostęp 2018-12-19].
  18. ↑ Lillian Gipson: NASA's New Horizons Mission Honors Memory of Engineer Lisa Hardaway. NASA, 23 czerwca, 2017. [dostęp 2017-06-27].
  19. ↑ Lisa Hardaway, pioneering Ball Aerospace engineer in Boulder, dies at 50 – Boulder Daily Camera [online], www.dailycamera.com [dostęp 2020-07-09] (ang.).
  20. ↑ Lisa Hardaway, pioneering Ball Aerospace engineer in Boulder, dies at 50. www.dailycamera.com. [dostęp 2018-12-19].
  21. ↑ Marina Koren: What Pluto and California Have in Common. [w:] The Atlantic [on-line]. 2018-05-31. [dostęp 2018-10-18].
  22. ↑ A brief history of Pluto. „Nature”. 439 (7075), s. 378–9, styczeń 2006. DOI: 10.1038/439378b. ISSN 0028-0836. PMID: 16437073. 
  23. ↑ a b Ralph: A Visible/Infrared Imager for the New Horizons Pluto/Kuiper Belt Mission
  24. ↑ a b Ralph: A Visible/Infrared Imager for the New Horizons Pluto/Kuiper Belt Mission
  25. ↑ a b c d e Meet Ralph, the New Horizons probe imaging tool responsible for Pluto photos. [w:] DPReview [on-line]. [dostęp 2018-10-18].
  26. ↑ PDS: Instrument Information. pds.nasa.gov. [dostęp 2018-12-19].
  27. ↑ a b PDS: Instrument Information [online], pds.nasa.gov [dostęp 2020-07-09].
  28. ↑ a b http://www.boulder.swri.edu/pkb/ssr/ssr-ralph.pdf
  29. ↑ HIGHEST SPATIAL RESOLUTION NEW HORIZONS LEISA SPECTRAL-IMAGING SCAN OF PLUTO
  30. ↑ Tricia Talbert: New Horizons Publishes First Research Paper in 'Science'. [w:] NASA [on-line]. 2015-10-15. [dostęp 2018-10-24].
  31. ↑ Catalog Page for PIA20726. photojournal.jpl.nasa.gov. [dostęp 2018-10-24].
  32. ↑ New Horizons. s. pluto.jhuapl.edu. [dostęp 2018-10-24]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-10-18)].
  33. ↑ Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory: First color image of Ultima Thule. Applied Physics Laboratory, 1 stycznia 2019. [dostęp 2019-01-02]. [zarchiwizowane z tego adresu (2 stycznia 2019)].

Linki zewnętrzne edytuj

Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Ralph_(New_Horizons)&oldid=71288513”