Selamat Memasuki Masa Purna Tugas, Spitzer!


100
100 points
Selamat Memasuki Masa Purna Tugas, Spitzer!

Pada 30 Januari 2020, Teleskop Luar Angkasa Spitzer resmi memasuki masa pensiun. Setelah menjalankan misinya sejak diluncurkan pada 25 Agustus 2003, NASA akhirnya menyatakan berakhirnya misi Spitzer di luar angkasa. Akhirnya, setelah 16 tahun, Spitzer pensiun!

Spitzer Telescope. Salah satu dari Empat Observatorium Besar yang mengorbit Bumi. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Spitzer Telescope. Salah satu dari Empat Observatorium Besar yang mengorbit Bumi. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Empat Observatorium Besar

Semua informasi tentang alam semesta yang kita ketahui diperoleh dari pengamatan sinar kosmik di seluruh spektrum elektromagnetik yang dipancarkannya. Untuk itu, manusia membutuhkan teleskop / instrumen pengamatan yang mengamati alam semesta dalam berbagai spektrum elektromagnetik.

Four Great Observatories adalah program NASA untuk mengamati ruang pada berbagai panjang gelombang dalam spektrum elektromagnetik. Setiap observatorium / teleskop memiliki spesialisasi pengamat pada panjang gelombang / jenis balok tertentu. Diletakkan di luar atmosfer Bumi, keempat observatorium tersebut adalah:

Observton Compton Gamma Ray (gamma ray) – misi berakhir 2007
Chandra X-Ray Observatory (X-ray) – operasional
Teleskop Luar Angkasa Hubble (cahaya tampak / terlihat) – operasional
Spitzer Space Telescope (infrared infrared) – misi berakhir 30 Januari 2020

Untuk merayakan keberhasilan misi Spitzer, artikel ini secara khusus akan membahas Spitzer: sejarah hidupnya, spesialisasi, dan kontribusinya.

Mengapa inframerah?

Seperti yang telah disebutkan, Spitzer Space Telescope (TRA) mengkhususkan diri dalam pengamatan cahaya inframerah. Sinar ini identik dengan panas. Jika pembaca telah melihat kamera detektor panas, sinar inframerah ini digunakan untuk mengamati.

Cahaya inframerah adalah bagian dari radiasi elektromagnetik, dengan panjang gelombang sedikit lebih panjang (antara 3 hingga 180 mikron, di mana 1 mikron adalah sepersejuta meter) daripada cahaya tampak (380 nm dan 760 nm, di mana 1 nanometer adalah sepersejuta meter). Sinar inframerah tidak dapat ditangkap (tidak terlihat) oleh mata manusia, tetapi keberadaannya sangat penting, terutama dalam pengamatan ruang.

Mengapa demikian? Seperti ini. Objek yang terlalu dingin untuk menghasilkan cahaya tampak akan menghasilkan cahaya inframerah. Contoh: tubuh manusia dan hewan. Tubuh kita tidak memancarkan cahaya tampak (tetapi hanya memantulkan sinar matahari) tetapi memancarkan cahaya inframerah yang dapat ditangkap oleh kamera khusus. Kondisi ini digunakan dalam teknologi penglihatan malam / penglihatan malam / penangkapan panas. Begitu juga dengan benda langit seperti asteroid, planet, debu dan awan gas yang melahirkan bintang dan planet. Semua benda langit dengan suhu di atas nol Kelvin (nol mutlak, -273,15ºC) memancarkan inframerah.

Atmosfer Keunggulan Teleskop Di Luar Bumi

Mengapa para ilmuwan perlu menempatkan Empat Observatorium Besar di luar permukaan Bumi? Dapatkah observatorium / teleskop di permukaan bumi tidak dapat melakukan pengamatan pada panjang gelombang spektrum elektromagnetik yang merupakan spesialisasi keempat dari observatorium besar, dalam kasus Spitzer, cahaya inframerah?

Pengamatan dengan cahaya inframerah dari permukaan Bumi memiliki beberapa kelemahan:

Beberapa sinar inframerah yang dipancarkan oleh benda-benda luar angkasa terhalang oleh atmosfer Bumi.

Sinar inframerah diserap oleh uap air dan karbon dioksida di atmosfer Bumi, hanya sebagian yang ditransmisikan dan dapat diamati oleh teleskop di Bumi. Teleskop Bumi hanya dapat mengamati sinar inframerah pada panjang gelombang tertentu yang disebut "Jendela Atmosfer Inframerah" atau "Jendela Atmosfer Inframerah".

Interferensi inframerah / lingkungan sekitar dalam sistem atmosfer Bumi.

Seperti halnya sinar matahari "mengalahkan" cahaya bintang pada siang hari (jadi kita tidak dapat melihat bintang pada siang hari), demikian pula cahaya inframerah yang dihasilkan oleh atmosfer dapat "mengalahkan" sinar inframerah yang diterima dari benda-benda luar angkasa, sehingga tidak dapat dilihat pada instrumen pengamatan inframerah. Situasi inframerah di atmosfer Bumi terlalu "berisik" agar sinar inframerah kosmik yang lemah tidak dapat "didengar".

Dengan menempatkan teleskop Spitzer di ruang angkasa, pengamatan sinar inframerah kosmik tidak lagi terhalang oleh atmosfer atau terganggu oleh sinar inframerah yang dihasilkan oleh atmosfer Bumi itu sendiri.

Mengenal Spitzer: Sejarah

Perjalanan misi Spitzer dimulai jauh sebelum kendaraan diluncurkan ke luar angkasa. Pada dekade 60-an hingga 70-an, para ilmuwan mencoba menempatkan teleskop di wahana seperti balon udara dan pesawat jet untuk mendapatkan ketinggian yang tidak terpengaruh oleh dinamika atmosfer yang lebih rendah.

Menyadari manfaat dari pengamatan di luar atmosfer Bumi, pada tahun 1983 NASA, (Amerika Serikat) bersama dengan Inggris Raya dan Belanda meluncurkan Infrared Astronomical Satellite (IRAS). Program yang berlangsung 10 bulan ini sukses besar. Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan memahami berapa banyak manfaat yang bisa diperoleh melalui pengamat inframerah dari luar atmosfer Bumi.

Dengan keberhasilan program IRAS, pihak-pihak terkait diminta untuk membuat laporan tentang misi luar angkasa baik di permukaan bumi maupun di luar angkasa selama dekade mendatang. Laporan ini dirilis pada tahun 1991, disebut Laporan Bahcall.

Dalam laporan itu, dinyatakan bahwa 1990-an adalah "Infades Dekade" dan teleskop ruang angkasa yang mengkhususkan diri dalam pengamatan inframerah adalah program prioritas dalam beberapa dekade mendatang. Misi ini akhirnya menjadi Spitzer.

Tak lama setelah Laporan Bahcall diterbitkan, NASA mengalami pemotongan anggaran yang signifikan. Akibatnya, beberapa misi planet dibatalkan, dan misi lainnya harus disesuaikan, termasuk Spitzer. Dalam lima tahun misi Spitzer mengalami berbagai penyesuaian. Spitzer, yang semula direncanakan sebagai observatorium besar dengan biaya pembuatan lebih dari 2,2 triliun dolar, disesuaikan menjadi teleskop kecil (tapi masih sangat sensitif / kuat) dengan biaya konstruksi hanya 0,5 triliun dolar.

Bagaimana para ilmuwan dan insinyur menjaga integritas dan kualitas misi di tengah pemotongan anggaran? Dengan kreativitas dan inovasi teknologi !! Apa inovasi ini?

Peluncuran Hangat Untuk dapat mendeteksi sinar inframerah kosmik (panas) yang lemah, peralatan dalam Spitzer harus didinginkan hingga mendekati nol mutlak (nol Kelvin, -273,15 ºC) Awalnya, direncanakan bahwa teleskop akan diluncurkan dalam kondisi sepenuhnya ditutupi oleh helium cair sebagai pendingin / cryogen (peluncuran dingin atau peluncuran dingin). Tetapi dengan pemotongan anggaran, diputuskan bahwa hanya instrumen yang akan didinginkan dengan helium cair. Inilah yang disebut peluncuran hangat. Dengan demikian, dana yang tersedia dapat dioptimalkan untuk menjaga kualitas teleskop dan durasi misi, daripada membiayai transportasi dalam keadaan dingin.
Perbandingan peluncuran dingin dan rencana peluncuran hangat. Kredit: Cool Cosmos / IPAC / Caltech

Perbandingan peluncuran dingin dan rencana peluncuran hangat. Kredit: Cool Cosmos / IPAC / Caltech

Orbit Khusus: secara umum, satelit diluncurkan mengorbit Bumi. Tidak demikian halnya dengan Spitzer. Spitzer diluncurkan untuk mengorbit Matahari tepat di belakang Bumi. Saat meluncurkan dengan roket Delta, Spitzer dan Delta harus mencapai kecepatan yang sedikit lebih besar dari kecepatan Bumi, yang merupakan kecepatan yang diperlukan untuk melepaskan diri dari pengaruh gaya gravitasi Bumi. Setelah melarikan diri dari gravitasi Bumi, Spitzer menguntit Bumi dalam rutenya di sekitar Matahari, semakin jauh dan semakin jauh dari Bumi. Spitzer menjauh dari bumi sebesar 15 juta kilometer per tahun.

Spitzer teleskop orbit. Kredit: NASA / JPL-Caltech.

Orbit khusus ini tentunya membawa manfaat tersendiri bagi Spitzer. Karena posisinya yang mengikuti Bumi mengelilingi Matahari (dan tidak mengorbit Bumi), Spitzer tidak memerlukan manuver khusus untuk menghindari tabrakan dengan Bumi. Selain itu, bidang pengamatan Spitzer menjadi lebih luas karena tidak terhalang oleh Bumi.

Orbit Spitzer yang jauh dari Bumi juga sangat membantu dalam proses pendinginan instrumen. Spitzer tidak terpengaruh oleh inframerah / panas yang dihasilkan oleh Bumi. Lingkungan sekitar yang dingin juga memudahkan Spitzer melepaskan panas pasif melalui radiasi. Dengan menyalurkan helium cair ke instrumen yang sudah dingin karena pendinginan radiasi, instrumen akan dapat mendinginkan lebih jauh, meningkatkan sensitivitas terhadap sinar inframerah yang lemah (panas) dari ruang angkasa.

Namun, orbit khusus ini bukannya tanpa kelemahan. Posisi Spitzer dipisahkan dari medan gravitasi Bumi yang menyebabkannya berpindah dari Bumi setiap tahun. Ini akan menempatkan Spitzer dalam posisi geometri orbital yang unik, di mana untuk berkomunikasi dengan Bumi (mengirim hasil atau menerima pesanan) Spitzer harus memposisikan dirinya menghadap Bumi setiap 24 – 48 jam. Saat menghadap Bumi, panel surya yang merupakan sumber energi utama akan membelakangi Matahari, sehingga Spitzer harus bergantung pada baterai. Tentu saja, masa pakai baterai ini adalah waktu yang terbatas untuk komunikasi dengan Bumi. Selain itu, saat menghadap Bumi, beberapa instrumen yang harus tetap dalam kegelapan akan berhadapan langsung dengan Matahari, dengan risiko kepanasan. Fakta bahwa Spitzer dapat bertahan selama 16 tahun membuktikan betapa luar biasanya tim di belakang Spitzer.

Misi dan Instrumen Spitzer

Wahana spitzer "kecil" dalam hal ukuran. Spitzer dilengkapi dengan cermin berdiameter 33 inci (85 cm), ukuran hula hop, tetapi jauh lebih sensitif daripada teleskop serupa di permukaan bumi, dengan diameter 10 m atau 33 kaki. Selain cermin ini, Spitzer dilengkapi dengan tiga instrumen yang didinginkan secara cryogenik yang akan dibahas lebih lanjut di bawah ini.

Selama 16 tahun "mengudara", misi Spitzer dibagi menjadi dua fase utama, yaitu:

Fase Kriogenik (fase dingin, 2003 – 2009):

Dalam fase ini, pengamatan sinar inframerah kosmik dilakukan dalam kisaran panjang gelombang 3 mikron – 160 mikron. Untuk dapat mendeteksi sinar inframerah (panas) yang sangat lemah dari luar angkasa, instrumen di dalam Spitzer harus dalam kondisi yang sangat dingin, mendekati nol mutlak.

Spitzer diluncurkan dengan suhu lingkungan (lingkungan). Begitu memasuki orbitnya di sekitar Matahari, Spitzer melakukan proses pendinginan pasif melalui pendinginan radiasi di mana kendaraan melepaskan panas ke lingkungan sekitar yang dingin (ruang). Proses ini berlangsung selama 3 bulan pertama sampai suhu kendaraan mencapai sedikit di bawah 40 Kelvin (-233 ºC). Setelah itu, instrumen dan teleskop didinginkan dengan uap helium cair hingga mencapai suhu optimal operasional Spitzer, yaitu 5,5 Kelvin (-268ºC).

Sistem kriogenik ini direncanakan berlangsung selama minimal 2,5 tahun, tetapi dalam kenyataannya bisa bertahan hingga 5,5 tahun. Ketika pendingin cryogenic habis pada 15 Mei 2009, fase misi cryogenic dinyatakan berakhir.

Instrumen kriogenik pada Spitzer meliputi:

Infrared Array Camera (IRAC) – pencitraan serentak pada panjang gelombang 3,6; 4,5; 5,6; dan 8,0 mikron
Infrared Spectrograph (IRS) – spektroskopi (penganalisa spektrum) resolusi tinggi dan rendah pada panjang gelombang 5 – 40 mikron plus pencitraan panjang gelombang 16 mikron
Multiband Imaging Photometer – pencitraan pada panjang gelombang 24, 70, dan 160 mikron plus spektroskopi resolusi rendah dari panjang gelombang 50-100 mikron

Setelah pendingin cryogenic habis, Spitzer memasuki fase hangat mulai Juli 2009 dengan suhu operasional 28 Kelvin (-245,15 ºC). Dalam fase ini, Spitzer hanya mengandalkan pendinginan radiasi sebagai satu-satunya cara untuk mempertahankan suhu instrumen.

Pada tahap ini, kamera IRAC dengan panjang gelombang 3,6 dan 4,5 masih bekerja secara optimal, sehingga para astronom menggunakannya untuk mempelajari hal-hal dari komet, asteroid, tata surya, exoplanet, dan galaksi terjauh di ruang angkasa. Spitzer adalah teleskop inframerah paling sensitif untuk panjang gelombang dalam sejarah.

Fase Hangat ini berlangsung hingga 11 tahun, sehingga total periode operasi Spitzer menjadi 16 tahun.

Kontribusi Scientific Spitzer

Gambar ratusan ribu bintang padat di pusat Bima Sakti. Gambar inframerah yang diambil oleh Spitzer mencakup area 890 tahun cahaya dan lebar 640 tahun cahaya. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Gambar ratusan ribu bintang padat di pusat Bima Sakti. Gambar inframerah yang diambil oleh Spitzer mencakup area 890 tahun cahaya dan lebar 640 tahun cahaya. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Enam belas tahun bukanlah waktu yang singkat untuk mengumpulkan berbagai informasi dari luar angkasa. Spitzer membuat banyak kontribusi ilmiah, yang masih dipelajari sampai sekarang. Data dari Spitzer dipublikasikan untuk umum dalam satu tahun sejak diperoleh, dan akan tetap tersedia untuk umum dan para ilmuwan untuk mempelajarinya untuk waktu yang tidak ditentukan. Selain itu, publik dan ilmuwan juga dapat mempelajari sekitar 87.000 publikasi ilmiah yang dihasilkan dari data Spitzer.

Beberapa temuan Spitzer penting termasuk:

Tata Surya, Komet, dan Asteroid
Pengukuran komposisi debu komet
Identifikasi cincin baru di planet Saturnus
Pelajari umu Oumuamua, asteroid antarbintang

Pembentukan dan kelahiran bintang, awan molekul raksasa dan nebula
Disk protoplanet dan pembentukan sistem planet
Spitzer menemukan bahwa planet-planet dapat terbentuk di sekitar bintang-bintang muda lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya
Amati bukti tabrakan asteroid di cincin debu di sekitar bintang
Ditemukan bahwa suar surya panas dapat membentuk kristal silikat kecil yang dapat ditemukan di komet beku
Ditemukan beberapa "bintang mati" (kurcaci putih) yang dikelilingi oleh sisa-sisa asteroid yang hancur

Exoplanet (planet di luar tata surya)
Menemukan exoplanet batuan yang mengelilingi bintang TRAPPIST-1. Di bintang ini ada tujuh exoplanet batuan yang mirip dengan Bumi.
Deteksi pertama emisi pancaran langsung dari exoplanet. Sejauh ini exoplanet telah ditemukan melalui metode tidak langsung, seperti ketika planet melintas di depan bintang induknya
Identifikasi pertama molekul atmosfer exoplanet
Ilmuwan Spitzer berhasil membuat peta cuaca penjelasan pertama dalam sejarah
Spitzer dan salah satu teleskop di permukaan Bumi berhasil menemukan exoplanet terjauh dalam sejarah

Evolusi bintang, kematian bintang, bintang bermassa rendah, dan katai coklat
Kolaborasi dengan berbagai observatorium untuk mengungkap rahasia Nebula Kepiting
Bersama-sama dengan teleskop WISE menemukan tetangga bintang keren di dekat Matahari.

Molekul dan debu antarbintang
Spitzer adalah yang pertama mendeteksi keberadaan buckyballs (molekul berbasis karbon dengan struktur unik) di ruang angkasa

Quasar / inti aktif galaksi / lubang hitam supermasif
Spitzer menemukan dua lubang hitam terjauh yang pernah diamati

Evolusi galaksi dan galaksi kuno / jauh
Spitzer dan Hubble berhasil "menimbang" galaksi terjauh yang pernah diamati, dan menemukan bahwa galaksi itu lebih berat daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Galaxy Cluster
Spitzer, dengan bantuan empat teleskop lainnya berhasil mengidentifikasi protogugus terjauh (cikal bakal galaksi) (dan dengan demikian yang tertua) yang pernah diamati

Pengganti Spitzer

James Webb Space Telescope, yang akan diluncurkan pada 2021, akan mengambil alih pekerjaan Spitzer. Webb akan mengamati ruang pada rentang panjang gelombang yang sama, bahkan tumpang tindih dengan Spitzer. Pada fase dingin, Spitzer mengamati ruang pada panjang gelombang 3 – 160 mikron. Webb akan mengamati langit dalam jangkauan inframerah dengan panjang gelombang 0,6 hingga 28 mikron.

Bedanya, Webb akan dilengkapi dengan cermin yang 50 kali lebih besar dari Spitzer. Ini akan memberikan resolusi yang jauh lebih baik daripada Spitzer, dan tentunya akan sangat membantu para ilmuwan dalam mengamati langit dan menjawab pertanyaan-pertanyaan dari alam semesta yang baru mulai dieksplorasi oleh Spitzer.

Selamat atas pencapaian Spitzer dalam 16 tahun pelayanannya. Mari kita menantikan kemajuan Webb di 2021 !!!

Seperti ini:

Suka Memuat …


What's Your Reaction?

hate hate
0
hate
confused confused
0
confused
fail fail
0
fail
fun fun
0
fun
geeky geeky
0
geeky
love love
0
love
lol lol
0
lol
omg omg
0
omg
win win
0
win
admin

0 Comments

Your email address will not be published. Required fields are marked *