Herschel kosminė observatorija

Herschel kosminė observatorija (Herschel Space Observatory) – didžiausia šiuo metu veikianti kosminė observatorija, turinti 3,5 metro skersmens teleskopą reflektorių ir 3 kosmoso tyrimo instrumentus, atšaldytus beveik iki absoliutaus nulio. Herschel gali dirbti infraraudonųjų – submilimetrinių bangų spektro ruože ir tyrinėti šalčiausius ir tolimiausius mūsų Visatos objektus, pasislėpusius už dulkių debesų ir nematomus kitiems teleskopams. 
Herschel Kosminė Observatorija priklauso ESA (European Space Agency), prie projekto daug prisideda ir NASA.
Hershel be teleskopo turi tris kosmoso tyrimo prietaisus:  HIFI, PACS ir SPIRE. Tai spektrometrai ir fotometrai.
Svarbiausia Herschel užduotis – ištirti, kaip atsirado pirmosios galaktikos, kaip jos tapo tokiomis, kokios yra dabar. Taip pat dujų ir dulkių debesų – naujų žvaigždžių atsiradimo vietų - tyrimas, aplink kitas žvaigždes esančių diskų, iš kurių gali formuotis planetos, paieška bei kometų atmosferų, kuriose gausu sudėtingų molekulių, tyrimas.
Ši kosminė observatorija į kosmosą išskriejo 2009 gegužės 14 vidurdienį. Savo darbą ši kosminė stotis baigs 2012 metais.
Herschel į kosmosą pakilo nešamas raketos nešėjos Ariane 5 ECA kartu su taip pat ESA priklausančiu kosminiu teleskopu Planck. Po 30 minučių kelionės du kosminiai laivai atsiskyrė ir Herschel nuskriejo savo keliu.

Orbita

Herschel observatorijai ir Planck erdvėlaiviui atsiskyrus, abu jie nuskriejo atskiromis orbitomis į Lagranžo tašką L2 Žemės - Saulės sistemoje. Praėjus dienai po atsiskyrimo dar buvo atliktas Herschel trajektorijos patikslinimo manevras, užtikrinantis, kad observatorija tikrai skries numatyta orbita. Manevras buvo sėkmingas ir po 60 dienų Herschel jau pasiekė reikiamą orbitą. Dabar observatorija skrieja  1.5 mln km nuo Žemės, kitoje pusėje nei Saulė.

Kodėl Herschel orbitai buvo pasirinktas būtent L2 taškas?
Saulė, Žemė ir Mėnulis yra stiprūs šviesos ir šilumos šaltiniai, trukdantys teleskopo darbui. Dėl šios priežasties visos arti Žemės esančios galimos orbitos kosminei observatorijai netinka. Artimiausia tinkama orbita yra aplink vieną iš Žemės - Mėnulio sistemos Lagranžo taškų, tačiau ji netinka dėl to, kad šie du dangaus kūnai pernelyg dažnai patenka į teleskopo regėjimo lauką. Todėl buvo pasirinktas artimiausias taškas, kuriame Saulės, Žemės ir Mėnulio spinduliuotė jau nebetrukdo stebėjimams.

Misija 

 Tirti pirmųjų galaktikų atsiradimą ir evoliuciją.
 Tirti žvaigždžių gimimą ir sąveiką su tarpžvaigždine medžiaga.
 Tirti kometų, planetų ir palydovų atmosferų cheminę sudėtį.
 Tirti molekulinę Visatos sudėtį.

Didžioji dalis tolimosios Visatos objektų yra šalti ir skleidžia tik infraraudonąją ir submilimetrinių bangų spinduliuotę. Šią spinduliuotę sugeria Žemės atmosfera, todėl antžeminiais teleskopais atlikti tyrimus šioje spektro dalyje nėra galimybės.
Galėdamas registruoti tolimosios infraraudonosios srities ir submilimetrinių bangų spinduliuotę, Herschel pasiekia dar niekieno netirtą informaciją apie tolimuosius Visatos objektus ir jų evoliuciją. Tai yra pirmoji kosminė observatorija, skirta dirbti šioje spektro dalyje.
Pagrindiniai Herschel informacijos apie tolimąją Visatą šaltiniai bus dulkės ir vanduo. Labai dažnai mes negalime stebėti tolimų Vistaos objektų dėl to, kad tarp jų ir Žemės yra šaltų dujų ir dulkių debesų, kurie sugeria beveik visą spinduliuotę, tačiau praleidžia infraraudonąsias ir submilimetrines bangas, taip pat ir patys jas spinduliuoja. Herschel galės rinkti ir analizuoti informaciją apie jų temperatūrą, cheminę sudėtį ir kitas savybes, leidžiančias spręsti apie jų aplinką ir tai, kas yra už jų. Vanduo taip pat spinduliuoja šioje spektro dalyje. Iš vandens spektro galima gauti daug informacijos apie jo aplinką.

Instrumentai 

Herschel Kosminė Observatorija be teleskopo turi dar tris kosmoso stebėjimo ir tyrimo instrumentus, skirtus spektrometrijai ir fotometrijai. Šie prietaisai apima 55 – 672 mikrometrų ilgio bangų spektro ruožą. Visi trys instrumentai yra observatorijos service modulyje, prie kriostato (šaldiklio).

Kriostatas palaiko reikiamą žemą teleskopo ir prietaisų temperatūrą. Herschel teleskopas ir prietaisai yra šaldomi iki 0,3K. Daugiausiai šaldymo reikalaujančios prietaisų dalys yra laikomos pačiame kriostate.
Kriostate yra 2160 litrų skysto helio pripildytas diuaras. Tiek helio užteks prietaisus šaldyti 3,5 metų, t. y. iki misijos pabaigos. 

 PACS (Photodetecting Array Camera and Spectrometer) Fotometras ir spektrometras, veikiantis 55 – 210 mikrometrų bangos ilgio spektro ruože. Veikdamas kaip fotometras, PACS gali vienu metu registruoti 60 – 90 ir 130 – 210 arba 90 – 130 ir 130 – 210 µm  spinduliuotę 1,75 x 3,5 arcmin lauke.
Veikdamas kaip spektrometras, šis prietaisas gali registruoti 51 – 220 µm spinduliuotę iš 50 x 50 arcsec lauko su R=1000 iki R=5000 ir gali aptikti iki −63 dB stiprumo signalą. 

 SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) Fotometras ir žemos skyros spektrometras, dirbantys 194 - 672 mikrometrų bangų ilgio ruože. Spektrometro skiriamoji geba yra tarp R=40 ir R=1000 250 mikrometrų bangų ilgiui. Šis spektrometras gali išskirti 100 millijanskių (mJy) stiprumo taškinius šaltinius ir 500 mJy stiprumo netaškinius šaltinius. Fotometras dirba trijose spektro juostose su 250, 350 ir 500 mikrometrų centriniais bangų ilgiais. Jis gali išskirti 2 mJy ryškio taškinius šaltinius ir 4 - 9 mJy netaškinius šaltinius. 

 HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) Tai labai aukštos raiškos heterodino spektrometras. Heterodino detekcija remiasi astronominio signalo dažnio pavertimu žemesniu dažniu, kurį lengviau analizuoti. Įeinantis astronominis signalas sumaišomas su stabiliu monochromatiniu signalų, kurį generuoja prietaise esantis osciliatorius, ir surandamas šių signalų skirtumas. Šis skirtumas ir yra pažeminto dažnio signalas, siunčiamas į spektrometrą. HIFI sudaro keturi spektrometrai – du aukštos ir labai aukštos rezoliucijos spektrometrai ir du plačiajuosčiai spektrometrai. Jiems duomenis siunčia vadinami „mikseriai“ – signalo dažnį keičiantys prietaisai. Visi keturi spektrometrai gali veikti dvijuosčiu režimu – vienu metu gauti duomenis iš dviejų kanalų. Vienu kanalu siunčiamas siganalas yra poliarizuotas vertikaliai, o kitu horizontaliai. Visi spektrometrai gali būti naudojami atskirai arba vienu metu. HIFI gali dirbti septyniuose spektro ruožuose nuo 127 iki 625 mikrometrų arba 480 – 1910 Ghz ir atskirti skirtingo ilgio bangas su skyriamaja geba R=107.

Energijos tiekimas 

Kosminės observatorijos energijos tiekimo sistemą sudaro trys dalys: paneliai su Saulės baterijomis, paprasta baterija ir energijos tiekimo valdymo elementas (PCU).

Herschel observatorijos Saulės baterija pritvirtinta prie Saulės skydo, skirto kriostatui apsaugoti nuo Saulės spindulių, viršutinės dalies. Kontrolės sistemos dėka, baterijos visada atsuktos į Saulę.

Atradimai 

Herschel Kosminė Observatorija veikia jau metus ir per tą laiką buvo padaryta keletas įdomių atradimų.

Svarbiausi Herschel pasiekimai:

 Herschel rado 'skylę' kosmose. Nukreiptas į dujų ir dulkių debesį, žinomą kaip NGC 1999, teleskopas neužregistravo jokios iš jo sklindančios spinduliuotės. Taip buvo todėl, kad toje debesies dalyje, į kurią pažvelgė Herschel, iš tiesų nieko nėra. Tai - pirma atrasta tokia 'skylė'. Astronomai mano, kad ji atsirado jaunų žvaigždžių formavimosi metu.

 Herschel rado naują būdą ieškoti labiausiai paplitusio Visatoje elemento - vandenilio - pėdsakų. Žemose temperatūrose vandenilis formuoja molekules, kurios nespinduliuoja, todėl yra nematomos astronomams.  Vienintelė spinduliuojanti molekulė buvo anglies monoksidas. Herschel atrado, kad mūsų galaktikoje yra daug vandenilio fluorido, pagal kurio gausą galima spręsti apie vandenilio buvimą toje srityje.

 Herschel taip pat atrado labai masyvią besiformuojančią žvaigždę mūsų galaktikoje. Ši žvaigždė jau dabar yra ~10 Saulės masių ir turi dar ~2000 Saulės masių medžiagos savo aplinkoje, iš kurios gali toliau augti.

Panašios nuorodos 

 Hablo kosminis  teleskopas
 Spitzer kosminis  teleskopas
 Džeimso Vebo kosminis teleskopas
 Kepler kosminis  teleskopas
 Fermi kosminis  teleskopas
 Hipparcos
 Deep Space 3

Nuorodos 
ESA Herschel Science Centre
ESA Information on Herschel
NASA Herschel website
ESA Herschel operations page
ESA video on YouTube

Kosminiai aparatai
Teleskopai