Centrum Astronomiczne im. HSO (FIRST) - obserwatorium kosmiczne poszukujące wody we Wszechświecie Ryszard Szczerba Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika PAN Warszawa/Toruń 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

FIRST (Far InfraRed and Submillimetre Telescope) CAMK PAN TORUN HSO FIRST (Far InfraRed and Submillimetre Telescope) Teleskop do obserwacji w dalekiej podczerwieni i w zakresie submilimetrowym HSO (Herschel Space Observatory) od XII,2000 Obserwatorium kosmiczne Herschel-a 4-ty (i ostatni) z wielkich projektów badawczych ESA (European Space Agency - Europejska Agencja Kosmiczna): „HORIZONS 2000”. Pozostałe misje to: Cluster II (następca misji Cluster zniszczonej w 1996 r. podczas wybuchu Ariane 5) +SOHO (badanie magnetosfery ziemskiej i Słońca); XMM (obserwacje spektroskopowe w zakresie rentgenowskim); Rosetta (misja połączona z lądowaniem próbnika na komecie); 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Przeciążenie przy starcie 15-krotnie większe od ziemskiego CAMK PAN TORUN HSO HSO i PLANCK zostaną wyniesione na orbitę (wokół drugiego punktu Lagrange’a układu Słońce - Ziemia) przy pomocy tej samej rakiety (Ariane 5) -planowany początek misji - 2007 r. Przeciążenie przy starcie 15-krotnie większe od ziemskiego masa: około 3300 kg długość: około 9 m szerokość: około 4.5 m 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO Będzie: ulokowany 1.5 miliona km od Ziemi (dalej niż jakikolwiek inny teleskop kosmiczny); obserwował w dotychczas niestosowanym zakresie długości fal: 60-670 mikrometrów; 1 mikrometr to 1/1000 mm większy i lepszy od jego kosmicznych poprzedników: teleskop z 3.5 m zwierciadłem pierwotnym (największym z dotychczas budowanych do wyniesienia w przestrzeń kosmiczną); 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO Będzie: miał osłony przeciwsłoneczne (temperatura około 80 K) z bateriami słonecznymi po zewnętrznej stronie; posiadał kriostat z około 2500 litrów nadciekłego helu; wyposażony w 3 instrumenty (HIFI, PACS, SPIRE), które będą działały w temperaturze około 2 K (< -271 C); pracował przez co najmniej 3 lata (około 7000 godzin obserwacji rocznie); badał narodziny galaktyk, gwiazd,układów planetarnych i poszukiwał wody we Wszechświecie 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Dlaczego w kosmosie i tak daleko (w L2)? CAMK PAN TORUN HSO Dlaczego w kosmosie i tak daleko (w L2)? atmosfera ziemska ze względu na obecność w niej molekuł pełni rolę swoistego parasola dla promieniowania w dalekiej podczerwieni i w zakresie submilimetrowym (w szczególności dla promieniowania pochodzącego od wody); odległość 4 razy większa niż Ziemia-Księżyc zmniejszy istotnie wpływ promieniowania tych obiektów na teleskop; Ziemia i Słońce będą w zasadzie na tym samym kierunku co umożliwi bezproblemowe obserwacje większości nieba. 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Dlaczego w zakresie submilimetrowym? CAMK PAN TORUN HSO Dlaczego w zakresie submilimetrowym? wszelkie obiekty (nawet te bardzo chłodne) emitują promieniowanie termiczne (niewidoczne dla nas); maksimum emisji termicznej przypada na długość fali spełniająca prostą zależność: T [K] x dł. fali [mikrometrach] = 3000 np. 300->10; 30->100; 10->300; 5 K ->600 mikrometrach; linie papilarne bardzo wielu molekuł oraz atomów uwidaczniają się właśnie w zakresie submm. linie (pasma) molekularne dostarczaja informacji o warunkach fizycznych (temperatura, gęstość) i chemicznych w obserwowanych obszarach Wszechświata. 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO Obraz nasz galaktyki w podczerwieni - COBE (Cosmic Background Explorer) 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Gaz i pył w naszej galaktyce: CAMK PAN TORUN Gaz i pył w naszej galaktyce: HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Instrumenty: HSO SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REeceiver) CAMK PAN TORUN HSO Instrumenty: SPIRE (Spectral and Photometric Imaging REeceiver) kamera i spektrometr: obrazy fotometryczne 0.25, 0.35, 0.5 mm; spektroskopia [0.2-0.67] mm (R=20-1000) przykład: 500 mikrometrów / (R=20) => 25.0 mikrometrów 500 mikrometrów / (R=1000) => 0.5 mikrometra PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer) kamera i spektrometr: obrazy fotometryczne i spektro-skopowe [80-130] i [130-210] mikrometrów (R->2000) HIFI (Heterodyne Instrument for FIrst) Instrument heterodynowy: spektroskopia [0.15-0.63] mm (R->10 000 000): 500 mikrometrów/(R=10 000 000) => 0.5 A 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

HIFI (instrument heterodynowy) CAMK PAN TORUN HSO HIFI (instrument heterodynowy) Promieniowanie w submm liniach molekularnych (ze względu na małe energie) jest bardzo trudno mierzalne: Nie posiadamy wzmacniaczy submilimetrowych; posiadamy natomiast wzmacniacze w zakresie radiowym [cm]; Sygnał o wysokiej częstotliwości z obserwowanego źródła mieszamy z sygnałem wytworzonym przez lokalny oscylator (LO). Częstotliwość sygnału z LO dobieramy tak aby różnica sygnałów miała częstotliwość na której pracuje wzmacniacz. W pracach nad LO uczestniczą inżynierowie CBK zaś w przygotowaniu programu naukowego HIFI: naukowcy CAMK i CBK 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Cykliczna zależność pomiędzy gwiazdami i materią międzygwiazdową CAMK PAN TORUN HSO Cykliczna zależność pomiędzy gwiazdami i materią międzygwiazdową 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO Powstawanie wody 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Przejścia w molekule wody dostępne dla HIFI CAMK PAN TORUN HSO Przejścia w molekule wody dostępne dla HIFI 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HST & ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN Woda na Tytanie ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Późne etapy ewolucji gwiazd CAMK PAN TORUN ISO Późne etapy ewolucji gwiazd 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Woda wokół gwiazdy W Hydra w gwiazdozbiorze Węża Wodnego CAMK PAN TORUN ISO-SWS Woda wokół gwiazdy W Hydra w gwiazdozbiorze Węża Wodnego 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Woda wokół gwiazdy W Hydra w gwiazdozbiorze Węża Wodnego CAMK PAN TORUN ISO-LWS Woda wokół gwiazdy W Hydra w gwiazdozbiorze Węża Wodnego 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

ISO Woda w galaktyce Arp 220 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA CAMK PAN TORUN Woda w galaktyce Arp 220 ISO 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

SWAS - Submillimetre Wave Astronomy Satellite CAMK PAN TORUN SWAS SWAS - Submillimetre Wave Astronomy Satellite 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN SWAS 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN SWAS 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

Woda w atmosferze Marsa CAMK PAN TORUN Woda w atmosferze Marsa SWAS 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN Woda w komecie Lee SWAS 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA

CAMK PAN TORUN HSO Woda jest jednym z najważniejszych czynników umożliwiających istnienie życia na Ziemi. Zrozumienie kosmicznej ewolucji wody jest więc istotne dla ....przyszłych poszukiwań pozaziemskich form życia. Poszukiwania „kosmicznej” wody nie są jednak możliwe z powierzchni Ziemi ze względu na obecność pary wodnej w ziemskiej atmosferze. Musimy więc wyjść poza „nieprzepuszczalną” atmosferę aby zobaczyć „nieziemską” wodę. Jednym z podstawowych zadań Herschel Space Observatory (HIFI) będzie poszukiwanie i badanie ewolucji wody we Wszechświecie. 2002-04-28 RYSZARD SZCZERBA