첨단관측카메라
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1. 개요
첨단관측카메라(ACS)는 허블 우주 망원경에 장착된 고해상도 카메라로, 자외선에서 근적외선 영역까지 다양한 파장의 빛을 감지하여 천체 관측에 사용된다. 존스 홉킨스 대학교에서 초기 설계되었으며, 2002년 우주 왕복선 컬럼비아에 의해 허블 우주 망원경에 설치되었다. ACS는 광시야 채널(WFC), 고해상도 채널(HRC), 태양 블라인드 채널(SBC)의 세 가지 채널을 갖추고 있으며, 다양한 필터와 분산기를 통해 다목적 관측이 가능하다. 잦은 고장과 수리를 겪었지만, 현재까지도 허블 우주 망원경의 주요 관측 장비로 활용되고 있다.
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- 허블 우주망원경의 장치 - 미광 천체 카메라
미광 천체 카메라는 허블 우주 망원경에 탑재되어 희미한 천체를 관측하는 데 사용되었으며, 획기적인 천체 이미지를 촬영하는 데 기여했으나, 2002년에 제거되어 지구로 반환되었다.
| 첨단관측카메라 |
|---|
2. 계획 및 운용
첨단관측카메라(ACS)는 존스 홉킨스 대학교에서 초기 설계되었고, 볼 에어로스페이스 & 테크놀로지스, 고다드 우주 비행 센터, 케네디 우주 센터 등에서 조립 및 테스트를 거쳤다. 2002년 3월 1일 STS-109 미션을 통해 컬럼비아 우주왕복선에 실려 발사되어, 3월 7일 허블 우주 망원경의 희미한 천체 카메라(FOC)를 대체하였다.[10]
2. 1. 초기 설치 및 운영 (2002년 ~ 2006년)
2002년 3월 1일 허블 우주 망원경 보수 임무 3B (STS-109)의 일환으로 우주 왕복선 "컬럼비아"에 실려 우주로 운송되었고, 3월 7일에 희미한 천체 카메라(FOC)를 대체하여 설치되었다.[10] 첨단관측카메라는 존스 홉킨스 대학교에서 초기 설계되었고, 과학 관측 능력이 결정된 후 볼 에어로스페이스 & 테크놀로지스, 고다드 우주 비행 센터, 케네디 우주 센터 등에서 조립 및 테스트가 진행되었다.
2. 2. 잦은 고장과 수리 (2006년 ~ 현재)
2006년 6월 19일, 첨단관측카메라(ACS)의 광시야 채널(WFC) 및 고해상도 채널(HRC)은 저전압 전원 공급 장치 문제로 작동이 중지되었다.[11][1] 같은 해 6월 25일, ACS는 전자 고장을 겪었으나, 중복(side-2) 전자 장치로 전원을 켜는 데 성공했다. CCD 검출기를 포함한 기기 하위 시스템은 엔지니어링 테스트 후 작동하는 것으로 확인되었으며, 2006년 7월 4일 백업 전자 장치로 전환하여 과학 운영을 재개했다.[5][6] 같은 해 9월 23일, ACS는 다시 고장났지만, 10월 9일까지 문제가 진단 및 해결되었다.[7]
2007년 1월 27일, ACS는 백업 전원 공급 장치의 단락으로 인해 고장났다.[8] 이후 2007년 2월 19일, 기기의 태양 블라인드 채널(SBC)은 side-1 전자 장치를 사용하여 다시 작동되었다.
2009년 5월 STS-125 미션을 통해 광시야 채널(WFC)은 수리되었으나, 고해상도 채널(HRC)은 여전히 오프라인 상태이다.[9]
3. 주요 특징
ACS는 자외선에서 근적외선 영역까지를 포괄하는 3개의 독립적인 고해상도 채널을 갖추고 있다(현재 하나는 비활성화됨). 광대한 검출 영역과 높은 양자 효율로 기존 장비 대비 10배 향상된 탐지 효율을 제공한다.[16] 또한, 다양한 필터, 편광 관측, 코로나그래프, 프리즘 기능을 제공하여 다목적 관측이 가능하다.[16]
이러한 특징들을 바탕으로 허블 울트라 딥 필드와 같은 심우주 영역의 고감도 탐사를 가능하게 했다.[16] ACS는 태양계의 혜성과 행성뿐만 아니라 지금까지 알려진 가장 먼 퀘이사에 이르기까지 광범위한 천체를 관측할 수 있다.
4. 채널 및 검출기
ACS는 특정 과학적 목표에 최적화된 3개의 독립적인 채널을 포함하며, 각 채널에서 회전식 휠 필터를 통해 임의의 색상을 전송할 수 있다.[17] 2007년 전기 계통 고장으로 인해 현재 고해상도 채널(HRC)은 사용할 수 없다.
| 채널 | 설명 | 상태 |
|---|---|---|
| 광시야 채널 (WFC) | ACS에서 가장 많이 사용되는 채널이다. | 작동 중 |
| 고해상도 채널 (HRC) | 더 작은 시야를 통해 매우 선명한 영상을 제공한다. | 2007년 전기적 결함으로 사용 불가 |
| 태양 블라인드 채널 (SBC) | 115~170nm 파장 범위의 자외선에 최적화된 저배경 광자 계수 장치이다. | 작동 중 |
4. 1. 광시야 채널 (Wide Field Channel, WFC)
WFC는 ACS에서 가장 많이 사용되는 채널이다. 이 검출기는 Scientific Imaging Technologies(SITe)에서 제조한 총 16 메가픽셀을 위한 2개의 맞닿은 2048x4096, 15μm/픽셀 전하 결합 소자(CCD)로 구성된다. WFC의 플레이트 스케일은 픽셀당 0.05″이며, 유효 시야는 202″×202″이다. WFC 검출기의 스펙트럼 범위는 350–1100 nm이다.[2]이 채널 사용의 예시로 SWEEPS가 있으며, 여기서 은하 중심부에서 16개의 후보 외계 행성을 발견했다.
4. 2. 고해상도 채널 (High-Resolution Channel, HRC)
HRC는 전기적 결함으로 인해 2007년부터 영구적으로 사용할 수 없게 되었지만, 더 작은 시야를 통해 매우 선명한 영상을 제공했다. HRC 감지기는 1024×1024 SITe CCD였으며, WFC보다 시야가 좁았지만(26"×29") 공간적 샘플링은 두 배였다(픽셀당 0.025"). 이 감지기는 또한 근자외선 파장(<350 nm)에서 WFC보다 훨씬 더 민감했다.이 채널은 밝은 별 주변의 희미한 물체를 영상화하기 위해 두 가지 광선 억제 옵션을 사용하여 밝은 광원에 가까운 표적의 대비를 10배 향상시켰다. 첫 번째는 지령 가능한 코로나그래픽 마스크로, 하나는 시야 중앙에 직경 1.8"인 가림막이 있고 다른 하나는 모서리에 더 가까운 직경 3.0"인 가림막이 있었다. 첫 번째 지점은 예를 들어, 근처 밝은 별 주위의 원반이나 밝은 퀘이사의 모은하를 이미지화하는 데 가장 널리 사용되었다. 두 번째는 HRC 듀어 창 입구에 위치한 너비 0.8" 및 길이 5"의 소위 파스티 핑거(Fastie finger)였다.[3]
HRC에는 두 종류의 코로나그래프가 탑재되어 있다. 첫 번째는 촬영 범위 내 중앙부 1.8초각 영역과 가장자리 3.0초각 영역을 임의로 마스크하는 기능이다. 사용 빈도는 중앙부 마스크가 더 높으며, 예를 들어 밝은 별 주변의 원반이나 퀘이사 근처의 은하핵을 촬영하기 위해 사용된다. 두 번째는 통칭 ''Fastie finger''라고 불리는 마스크 영역으로, 길이 5초각, 폭 0.8초각의 손가락 모양 띠가 CCD의 입광부에 고정되어 있다. HRC의 검출부는 1024 × 1024 픽셀이며 시야각은 WFC보다 좁은 26 × 29초각이지만, 공간 분해능은 0.025초각/픽셀로 높다. 또한 WFC보다 훨씬 고감도이며, 근자외선 파장 (< 350 nm)까지 촬영이 가능하다. 2007년 이후, HRC는 전기 계통의 고장으로 인해 운용이 중단된 채로 남아있다.
4. 3. 태양 블라인드 채널 (Solar Blind Channel, SBC)
SBC(태양 블라인드 채널)의 다중 애노드 마이크로채널 배열(MAMA)은 115~170nm 파장 범위의 자외선에 최적화된 저배경 광자 계수 장치이다.[4] MAMA는 광음극, 마이크로채널 플레이트 및 애노드 배열로 구성된다.[4] 공간 샘플링은 픽셀당 0.034"x0.030"이고 시야는 34.6"×30.0"이다.[4] ACS SBC는 우주 망원경 영상 분광기(STIS)의 비행 예비 부품을 활용한 것이다.[4]5. 필터 및 분산기
ACS는 세 개의 휠에 분산된 38개의 필터와 분산기를 가지고 있다. HRC와 WFC는 11개의 광대역 필터, 1개의 중대역 필터, 5개의 협대역 필터, 3개의 가시광선 및 3개의 자외선 편광기, HRC용 프리즘 1개, 그리고 그리즘 (580–1100 nm) 1개를 공유한다. SBC 휠에는 중대역 필터 1개(Lyα), 장파 통과 필터 5개, 대물 렌즈 프리즘 2개가 장착되어 있다. 지상 기반 관측과의 연계성을 높이기 위해 슬론 디지털 스카이 서베이(SDSS)의 측광 시스템과 동일한 주요 광대역 필터를 사용하였다. 5개의 선형 램프 필터는 380 nm에서 1070 nm까지 연속적인 이미징 기능을 제공하여 넓은 범위의 적색편이에서 방출선을 적절하게 샘플링할 수 있도록 한다.[2]
6. 갤러리
참조
[1]
웹사이트
NASA attempts to revive Hubble's main camera
https://www.newscien[...]
[2]
웹사이트
ACS Detectors
http://www.stsci.edu[...]
STScI
[3]
웹사이트
HubbleSite: Image - Sharpest Ever Color View of Mars
http://hubblesite.or[...]
[4]
웹사이트
4.4 The SBC MAMA - HST User Documentation
https://hst-docs.sts[...]
2020-12-09
[5]
웹사이트
Advanced Camera for Surveys Update
https://archive.toda[...]
STScI
2006-06-30
[6]
간행물
Hubble's Advanced Camera for Surveys Resumes Exploring the Universe
http://hubblesite.or[...]
STScI
2006-07-12
[7]
웹사이트
Hubble ACS Status Report #3
https://archive.toda[...]
Space Telescope Science Institute
2007-01-10
[8]
간행물
Engineers Investigate Issue on One of Hubble's Science Instruments
http://www.nasa.gov/[...]
NASA
2007-05-08
[9]
웹사이트
Part of camera in newly repaired instrument revived
http://spaceflightno[...]
Spaceflight Now
2009-05-17
[10]
웹사이트
NASA: Hubble Space Telecope's Main Camera Offline, Some Science Lost
https://www.space.co[...]
2007-01-29
[11]
웹사이트
Repair of Advanced Camera for Surveys
https://www.spacetel[...]
[12]
웹사이트
Advanced Camera for Surveys Update
http://www.stsci.edu[...]
2010-08-28
[13]
웹사이트
ACS Status: February 21, 2007
http://www.stsci.edu[...]
2010-08-28
[14]
웹사이트
NASA - Engineers Investigate Issue on One of Hubble's Science Instrument
http://www.nasa.gov/[...]
2010-08-28
[15]
웹사이트
"Spaceflight Now | STS-125 Shuttle Report | Part of camera in newly repaired instrument revived"
http://spaceflightno[...]
2010-08-28
[16]
문서
グリズム (grizm) とは、[[回折格子]] (grating) と[[プリズム]] (prism) の組み合わせによる分光器、または分光処理をいう。
[17]
웹사이트
"STS-125: The Final Visit to Hubble"
https://www.cbsnews.[...]
2010-08-28
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