LUẬN văn sư PHẠM vật lý cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và những thành tựu đạt được của kính thiên văn không gian hubble

Kính thiên văn là một trong những thiết bị được cho là đã tạo nên cuộc cách mạng khoa học trong thế kỷ 17.. - SSI: Viện khoa học khụng gian Space Science Institute - GSFC: Trung tõm vũ t

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Phần I

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong nghiên cứu thiên văn học, hoạt động quan sát đóng một vai trò hết sức quan trọng Hầu hết các quan sát bằng mắt thường đã được các nhà thiên văn cổ thực hiện từ hàng trăm, hàng nghìn năm trước để xác định các chu kì chuyển động biểu kiến của các thiên thể, dự đoán và xem xét các hiện tượng thiên văn, phân chia và xác định các chòm sao v.v…

400 năm trở lại đây, các quan sát của loài người đã tiến xa hơn rất nhiều nhờ sự xuất hiện của kính thiên văn Việc quan sát và nghiên cứu các ngôi sao, các thiên hà ở rất xa, tìm hiểu cấu trúc của vũ trụ đòi hỏi sự có mặt của loại dụng cụ này

Kính thiên văn là một trong những thiết bị được cho là đã tạo nên cuộc cách mạng khoa học trong thế kỷ 17 Nó đã làm sáng tỏ nhiều hiện tượng của bầu trời và có ảnh hưởng quyết định đến cuộc tranh cãi giữa những người theo trường phái địa tâm truyền thống và những người theo trường phái nhật tâm do Côpécníc khởi xướng Lần đầu tiên con người đã có một dụng cụ để mở rộng giác quan của mình với thế giới bên ngoài, điều này kể từ đó đã chuyển dần việc quan sát tự nhiên từ con người sang cho các thiết bị, máy móc

Ngày nay kính thiên văn làm việc hiệu quả nhất là kính thiên văn không gian Hubble Kính thiên văn Hubble được coi là “cuộc cách mạng” trong ngành thiên văn học thế giới với những hình ảnh tuyệt vời thu được từ vũ trụ

Từ những ứng dụng của kính thiên văn Huuble, em đã quyết định thực hiện đề tài “Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và những thành tựu đạt được của kính thiên văn không gian Hubble”

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu vài nét về lịch sử kính thiên văn không gian Hubble

- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của kính thiên văn không gian Hubble

- Tìm hiểu những khám phá quan trọng của kính thiên văn không gian Hubble

và ý nghĩa của những khám phá đó

3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

- Chỉ trình bày những lý thuyết có liên quan

- Đa phần sử dụng tài liệu trên internet để tìm hiểu kính thiên văn không gian Hubble

4 CÁC MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Phần lý thuyết: tìm hiểu lược sử kính thiên văn, tìm hiểu cấu tạo và hoạt động, những ưu điểm của kính thiên văn không gian Hubble

- Phần ứng dụng: Tìm hiểu những khám phá của kính thiên văn Hubble và ý nghĩa của những khám phá đó

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

5 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

5.1 Phương pháp

- Tra cứu tài liệu và tìm hiểu thực tế

- So sánh, phân loại và tổng hợp kiến thức

- Giải toán truyền thống

- Giải toán trên máy vi tính

5.2 Phương tiện

- Sách tham khảo, mạng Internet

- Máy tính

6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Tìm tài liệu, các khái niệm và thuật ngữ liên quan đến nội dung đề tài

- Tìm hiểu mức độ thực hiện của các đề tài liên quan đến vấn đề này

- Thực hiện nội dung đề tài phần lý thuyết và phần ứng dụng

- Hoàn chỉnh luận văn

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

CÁC KÍ HIỆU QUY ƯỚC CỦA ĐỀ TÀI

- HST: Kớnh thiờn văn khụng gian Hubble (Hubble Space Telescope)

- NASA: Cục quản trị hàng khụng và khụng gian quốc gia (National Aeronautics and Space Administration)

- ESA: Cơ quan khụng gian chõu Âu (European Space Agency)

- SSI: Viện khoa học khụng gian (Space Science Institute)

- GSFC: Trung tõm vũ trụ NASA (NASA's Goddard Space Flight Center)

- ST-ECF Viện viễn kớnh khụng gian chõu Âu (Space Telescope-European Coordinating Facility)

- SSM: Hệ thống hỗ trợ (Support Systems Module)

- OTA: Hệ kớnh thiờn văn quang học (Optical Telescope Assembly)

- SMS: Cấu trỳc và hệ thống mỏy múc phụ (Structures and Mechanisms

Subsystem)

- STOCC: Trung tâm điều khiển những thao tác kính thiên văn không gian (Space Telescope Operations Control Center)

- HGA: Anten độ lợi cao (High Gain Antenna)

- LGA: Anten độ lợi thấp (Low Gain Antenna)

- RDA: Những kích quay điều khiển (Rotary Drive Actuators)

- DMS: Hệ thống quản lý dữ liệu (Data Management Subsystem)

- SBC: Máy tính độc lập (single-board computer)

- ICS: Hệ thống đo đạc và truyền thông phụ (Instrumentation and

Communications Subsystem)

- DMS: Hệ thống quản lý dữ liệu (Data Management Subsystem)

- DMU: Đơn vị quản lý dữ liệu (Data Management Unit)

- DIU: Bộ phận giao diện dữ liệu (Data Interface Units)

- PCS: Hệ thống điều khiển (Pointing Control Subsystem)

- SIC&DH: Hệ điều khiển dụng cụ khoa học và đơn vị xuất dữ liệu (Science Instrument Control and Data Handling Unit)

- NSCC-I: Máy tính tàu vũ trụ của NASA (NASA Standard Spacecraft

Computer)

- SIU: Bộ phận giao diện chuẩn (Standard Interface Unit)

- CU/SDF: Đơn vị điều khiển/định dạng dữ liệu khoa học (control Unit/Science Data Formatter)

- PCU: Nguồn điều khiển (Power Control Unit)

- RIU: Bộ phận giao diện từ xa (Remote Interface Units)

- ACS: Camera khảo sỏt (The Advanced Camera for Surveys)

- WFC: Kờnh băng thụng rộng (Wide Field Channel)

- HRC: Kờnh phõn giải cao (High Resolution Channel)

- SBC: Kờnh nhận trực tiếp ỏnh sỏng mặt trời (Solar Blind Channel)

- SITe: Cụng nghệ tạo ảnh khoa học (SITe)

- MAMA: Hệ thống mạch vi xử lý cực dương (Multi-Anode Microchannel Array)

- CCDs: Thiết bị sinh cặp điện tớch (The charge-coupled devices)

- ACCUM: ACS MAMA hoạt động theo kiểu tích lũy

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

- NICMOS: Camera hồng ngoại và quang phổ kế (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer)

- NICMOSlook: Chương trình phân tích dữ liệu

- WFPC2: Camera có trường rộng thế hệ 2 (Wide Field/Planetary Camera 2)

- WFC: Camera trường rộng của kính thiên văn Hubble (Hubble's Wide Field Camera)

- PC: Camera có trường rộng dùng để chụp ảnh những hình hành tinh

(Planetary Camera)

- STIS: Máy chụp ảnh quang phổ (Space Telescope Imaging Spectrograph)

- FGS: Sensor dẫn hướng quang học (Fine Guidance Sensor)

- SSA: Bộ chän läc A (Star Selector A assembly)

- SSB: Bộ chän läc B (Star Selector A assembly)

- AMA: Hệ gương Articulating Mirror Assembly

- IFOV: Thị trường tức thời (Instantaneous Field of View)

- PMT: Ống nhân quang điện tử

- ST-ECF: Space Telescope-European Coordinating Facility ()

- STScI: Viện khoa học viễn kính không gian (The Space Telescope Science Institute)

- TDRSS: Hệ thống vệ tinh vô tuyến và viễn thông (Tracking and Data Relay Satellite System)

- GSFC: Trung tâm không gian

- STOCC: Trung tâm điều khiển các thao tác viễn kính không gian (Goddard's Space Telescope Operations Control Center)

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Phần II NỘI DUNG

1 VÀI NÉT VỀ KÍNH THIÊN VĂN VŨ TRỤ HUBBLE

HST được tàu con thoi đưa lên quỹ đạo vào ngày 24 tháng 4 năm 1990, từ trung tâm không gian Kennedy, Florida vào trong một quỹ đạo ở độ cao 569 km so với mặt đất, với độ nghiêng 28,5° và cứ 97 phút là quay một vòng quanh trái đất với vận tốc

28000 km/h Hubble là thành quả của NASA và ESA Người ta lấy tên của nhà thiên văn Edwin Hubble để đặt cho nó

Hình 1a: Quỹ đạo của HST

Ðó là một kính thiên văn điều khiển từ mặt đât, ở Viện khoa học không gian (Space Science Institute) đặt tại Baltimore Nhờ ở ngoài tầng khí quyển trái đất nên kính thiên văn này chụp được hình ảnh rõ ràng tối đa vì không có một ảnh hưởng do

sự dao động nào của tầng không khí mà những tia sáng phải đi xuyên qua như khi chúng tới những kính thiên văn đặt trên mặt đất

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 1b: HST được tàu con thoi phóng vào vũ trụ

(NASA, 24 tháng 4 năm 1990) HST là kính quang học bay trong quỹ đạo to nhất hiện nay Các nhà thiên văn dùng HST để nghiên cứu khoa học, ước lượng tuổi và thành phần cấu tạo của vũ trụ, những thiên hà mà trước kia chưa từng biết tới, sự hiển nhiên của các lỗ đen ở giữa các thiên hà, sự tạo các vùng sao và sự hiểu biết hơn về quá trình vật lý trong vũ trụ

Lyman Spitzer (1914-1997) là cha đẻ của kính thiên văn không gian mang tên Hubble, được tàu con thoi đưa lên quỹ đạo vào tháng 4 năm 1990 Ngay từ cuối những năm 1940, ông đã nêu ra ý tưởng đưa lên quỹ đạo bên trên bầu khí quyển của Trái Đất một kính thiên văn lớn có khả năng bắt được cả ánh sáng hồng ngoại, nhìn thấy lẫn tử ngoại Ý tưởng này được đề xuất sớm gần chục năm, trước khi vệ tinh đầu tiên được phóng lên Vũ trụ vào năm 1957 Ban đầu không ai tin là điều đó có thể làm được Spitzer phải tốn hàng chục năm mới thuyết phục được cộng đồng các nhà thiên văn về ích lợi của dự án và thuyết phục được Quốc hội Mỹ đồng ý cấp kinh phí Ban đầu, lẽ

ra kính phải có một gương đường kính 3m, nhưng do hạn chế về kinh phí, nên cuối cùng rút lại chỉ còn 2,4m

Hình 1c: Lyman Spitzer (1914-1997)

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hubble không hoạt động ngay lập tức như người ta hy vọng Sau khi đưa lên quỹ đạo, các nhà thiên văn mới nhận thấy rằng gương của cái “kỳ quan công nghệ” thực sự có một sai hỏng nghiêm trọng Kính thiên văn nhìn bị nhòe! Điều này đã gây nên sự thất vọng kinh khủng Tuy không thể quan sát được các đối tượng ở xa, nhưng Hubble cũng đã gửi về rất nhiều thông tin về các thiên thể sáng như các hành tinh trong hệ Mặt Trời hoặc các sao và các thiên hà gần Việc xử lý nhờ những kỹ thuật tin học tinh xảo ở mặt đất đã cho phép sửa được khuyết điểm của kính Hubble

Tuy nhiên đối với các thiên thể sáng yếu, chẳng hạn như các hệ hành tinh quay quanh những ngôi sao khác hay các thiên hà ở rất xa thì nó hoàn toàn không thu bắt được May thay nó đã không bị NASA bỏ rơi Vào cuối năm 1993, trong một sứ mạng ngoạn mục của tàu con thoi không gian, các nhà du hành Vũ trụ của NASA, trong một

vũ điệu siêu thực không trọng lượng khi quay quanh Trái Đất cứ 97 phút một vòng và

ở cách mặt đất hàng trăm kilômét, đã lắp đặt thành công một hệ thống thấu kính để sửa khuyết điểm của kính Hubble Giờ đây kính Hubble đã có thể nhìn Vũ trụ với tất cả độ nét tuyệt vời của nó Hubble cho phép chúng ta bội thu các phát minh kỳ diệu - những phát minh sẽ làm thay đổi quan niệm của chúng ta về thế giới

Hình 1d: HST năm 1993

Hình 1e: HST ở độ cao 569 km so với mặt đất

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 1f: Kính không gian Hubble được sửa chữa Ngày 24 tháng 4 năm 2005, trung tâm Chabot Space and Science Center (10000 Skyline Boulevard, Oakland, CA 94619) đã tổ chức lễ kỷ niệm 15 năm tuổi của HST vào lúc 10h (giờ địa phương) và khai mạc cuộc trưng bày một số hình ảnh độc đáo mới do HST phát hiện và chụp được Mọi nguời được mời vào xem những hình ảnh chưa hề được công bố do kính thiên văn Hubble chụp, và xem khu trưng bày hình ảnh về kính này

Hình 1g: HST hiện nay HST nặng 11 tấn, dài 13,2m, đường kính 4,2m và giá 2 tỉ USD Ngoài ra, nó còn được gắn thêm hai bản sử dụng năng lượng mặt trời Là một kính thiên văn phản

xạ có 2 mặt kính; kính chính (kính sơ cấp) có đường kính 2,4m Nó được mắc nối với hai phổ kế khác nhau và 3 camera điện tử riêng biệt với một bộ lọc và khuếch tán ánh

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

sáng được dùng để chụp các vật ở rất xa: trong đó một camera có trường hẹp cho những vật có độ chiếu sáng yếu, một cái khác có trường rộng cho những hình thuộc hành tinh và một camera hồng ngoại kết hợp với quang phổ kế

Nó dùng hai tấm pin mặt trời để cung cấp điện cho các camera và bốn bánh lái

để định hướng kính thiên văn và giữ cho nó ổn định Camera hồng ngoại và phổ kế được làm lạnh ở 93 K

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

2 CẤU TẠO KÍNH THIÊN VĂN VŨ TRỤ HUBBLE

Hình 2a: Minh họa ba hệ thống của Hubble HST có ba hệ thống ảnh hưởng lẫn nhau:

- Hệ thống hỗ trợ (SSM): Một cấu trúc phía ngoài cung cấp cho những hệ thống khác những dịch vụ như: năng lượng, truyền thông dữ liệu, …

- Hệ kính thiên văn quang học (OTA): tập trung ánh sáng vào mặt phẳng trung tâm cho những dụng cụ khoa học

- Các dụng cụ khoa học: thiết đặt ở bên trong tàu vũ trụ tại mặt phảng trung tâm

và đặt dọc theo chu vi của tàu vũ trụ

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.1.1 Cửa ống kớnh (Aperture Door)

Cửa ống kớnh, đường kớnh xấp xỉ 3m, bảo vệ hệ quang học của Hubble bên trong cũng giống như một thấu kính của camêra cú màn chắn thấu kính Nó đóng lại

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

khi Hubble không thực hiện cỏc thao tác để cản trở ánh sáng đến cỏc gương và những dụng cụ Cửa được làm từ những tấm nhôm làm lỗ tổ ong Bên ngoài được bao trùm với chất phản chiếu ỏnh sỏng mặt trời và bờn trong được vẽ đen để hấp thụ ánh sáng nhiễu Cỏnh cửa mở lớn nhất 105 độ từ vị trí đóng Khẩu độ kớnh thiờn văn cú thị trường 50 độ đặt đỳng tõm trên trục V1

Những sensor trỏnh Mặt Trời sẽ cảnh báo chung để tự động đóng cỏnh cửa trước khi ánh sáng mặt trời có thể làm hư hại hệ quang học của kớnh thiờn văn Cỏnh cửa bắt đầu đóng khi mặt trời trong phạm vi 35 độ so với trục V1 và được đóng trong thời gian mặt trời đạt đến 20 độ so với V1 Điều này không quỏ 60 giây Trung tâm điều khiển những thao tác kính thiên văn không gian (Space Telescope Operations Control Center – STOCC) có thể điều khiển cơ chế đúng cửa bảo vệ cho những sự quan sát trong giới hạn 20 độ

2.1.1.2 Màn chắn ánh sáng

Nó nối cửa ống kớnh với vỏ trước Ở phớa ngoài của Hubble trờn những cạnh đối diện là những chốt cửa để giữ an toàn bảng thu năng lượng Mặt Trời (SA) và anten độ lợi cao (HGA) khi xếp gọn Gần những chốt cửa SA là những đĩa kim loại mòn, lớn bảo vệ bọc bên trong Màn chắn ánh sáng Anten độ lợi thấp (LGA) phớa trước, hai từ

kế là hai sensor nhạy ỏnh sỏng mặt trời

Cỏc tay vịn bao quanh màn chắn ánh sáng, hỗ trợ nhà du hành vũ trụ làm việc trờn Hubble

Màn chắn dài 4 m, với đường kính bên trong 3 m Nú được làm bằng Magie và được bọc lớp phủ nhiệt Bờn trong màn chắn có 10 màng ngăn ánh sáng, màu đen phẳng để hấp thụ ánh sáng nhiễu Ánh sáng đi theo một đường cố định xuyờn qua cửa ống kớnh trước khi vào hệ thống quang học Màn chắn ánh sáng ngăn ánh sáng nhiễu khi vào Hubble

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.1.1.4 Mặt cắt các thiÕt bÞ cần thiết Như trong hình: đi theo chiều kim động hồ từ trục V3, những phần nhỏ bao gồm:

- Phần 8: Hệ điều khiển ®iÒu khiÓn

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.1.5 Vỏch ngăn và mặt sau ở đuụi tàu

Hỡnh 2.1.1.5 Vỏch ngăn và mặt sau ở đuụi tàu

Vỏch ngăn và mặt sau ở đuụi tàu chứa đựng những thiết bị dựng để định vị việc điều chỉnh trục kính thiên văn không gian quang học Ba sensor dẫn hướng (FGS) và camera trường rộng dựng cho định vị hành tinh ở xuyên tâm, gần điểm nối giữa đuôi tàu là màn bao phủ và mặt cắt thiết bị SSM Những cỏnh cửa mặt sau cho phộp những nhà du hành vũ trụ con thoi loại bỏ, thay đổi thiết bị và những dụng cụ dễ dàng Trong thời gian bảo trì hoặc loại bỏ một dụng cụ, những nguồn sáng phía trong chiếu sáng những gian chứa đựng những thiết bị Mặt sau làm bằng nhụm với vỏ cứng, những vũng cố định Nú dài 3,5 m và đường kớnh 4,3 m Ở vách ngăn đuôi tàu chứa đựng những kết nối giữa kính thiên văn và tàu con thoi

2.1.1.6 Cỏc thiết bị cơ học

Dọc theo cấu trúc SSM là cỏc thiết bị cơ học bao gồm:

- Những chốt cửa để giữ những anten và SAS

- Bản lề điều khiển mở cửa ống kớnh và những mảng, và những anten đứng thẳng

- Khớp để di chuyển HGA

Có chín chốt cửa: Bốn cho những anten, bốn cho những mảng, và một cho cửa ống kớnh Chỳng đóng chốt và ngắt điện sử dụng bốn kết nối điều khiển bởi những động cơ gọi là những kích quay điều khiển (Rotary Drive Actuators – RDA)

Có ba bản lề điều khiển, một cho mỗi HGA và một cho cửa chớnh Những bản lề cũng sử dụng một RDA Cú cả những bản lề lẫn những chốt cửa cho nhà du hành vũ trụ có thể vận hành bằng tay để triển khai cửa chớnh, anten, hoặc mảng nếu một động

cơ khụng hoạt động

2.1.2 Hệ thống đo đạc và truyền thông phụ (Instrumentation and Communications Subsystem)

Hệ thống con này nối liền mạch truyền thông giữa kính thiên văn và vệ tinh vụ tuyền và viễn thụng (Tracking and Data Relay Satellites – TDRS), những lệnh nhận được và những dữ liệu truyền đi xuyờn qua HGA và LGA Tất cả thông tin được chuyển qua hệ thống quản lý dữ liệu (DMS)

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.2.1 Mỏy phỏt truy nhận S-Band (S-Band Single Access Transmitter – SSAT)

Kính thiên văn được trang bị với hai SSAT “S-Band” xác định tần số mà dữ liệu

được truyền, và “Single Access” cho phộp anten trên TDRS được truyền dữ liệu

2.1.2.2 Anten độ lợi cao (HGA)

Mỗi HGA là một gương phản xạ dạng parabôn gắn lên trên cột anten với một cơ chế gồm hai cacdang và thiết bị điện tử điều khiển quay 100 độ theo mọi phương hướng

Hỡnh 2.1.2.2 Anten độ lợi cao (HGA)

Mỗi anten được điều chỉnh với sự chớnh xác một độ Những anten truyền với hai tần số : 2255.5 MHz hoặc 2287.5 MHz (chờnh lệch 10 MHz)

2.1.2.3 Anten độ lợithấp (LGA)

LGAs nhận lệnh từ mặt đất và truyền dữ liệu thu thập Chỳng được đặt 180 độ

về một bên trên màn chắn ỏnh sáng và ở vách ngăn đuôi tàu của tàu vũ trụ Mỗi anten

là một hình nón xoắn ốc có thể vận hành với dóy tần số từ 2100 MHz tới 2300 MHz

2.1.3 Hệ thống quản lý dữ liệu (DMS)

DMS nhận những lệnh truyền từ STOCC, dữ liệu từ hệ thống SSM, OTA Nó xử

lý, lưu trữ, và gửi thông tin Hệ thống cấu thành gồm cú:

- DF-224 computer

- Đơn vị quản lý dữ liệu (Data Management Unit)

- Bốn bộ phận giao diện dữ liệu (Four Data Interface Units – DIU)

- Ba mỏy ghi dữ liệu khoa học, cụng nghệ

- Bộ dao động

DMS nhận, xử lý, và truyền năm kiểu tín hiệu:

- Những lệnh từ mặt đất gửi cho những hệ thống HST

- Những lệnh mỏy tớnh tổng quỏt và mỏy tớnh cất giữ

- Dữ liệu khoa học từ đơn vị SIC&DH

- Dữ liệu về tỡnh trạng kỹ thuật kính thiên văn cho sự đo lường từ xa

- Những đầu ra hệ thống, như đồng hồ báo hiệu và safemode báo hiệu

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.3.1 Hệ thống mỏy tớnh

Hệ thống máy tính cấu hình như ba máy tính độc lập (single-board computer –

SBC) Mỗi máy tính cú hai megabyte của bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiờn và một megabyte

kí ức của bộ nhớ ổn định Máy tính giao tiếp với HST bằng cỏch sử dụng khả năng truy nhập bộ nhớ trực tiếp trên mỗi SBC xuyên qua dữ liệu Ở một thời điểm nhất định, chỉ một SBC có thể điều khiển kính thiên văn Cỏc SBCs có thể tắt nguồn, ở trạng thái chờ,

… Hệ thống máy tính đo cú kớch thước 0,48 x 0,46 x 0,33 m và và nặng 32 Kg Nó

được định vị trong phần 1 mặt cỏt thiết thiết bị SSM

Hỡnh 2.1.3.1 Hệ thống mỏy tớnh

2.1.3.2 Đơn vị quản lý dữ liệu (DMU)

DMU liên kết với máy tính Nó mã hóa dữ liệu và gởi tin thông báo tới những

đơn vị kính thiên văn được chọn DMU nhận và giải mã tất cả các lệnh đầu vào, rồi truyền lệnh xử lý được thực hiện DMU nhận dữ liệu khoa học từ những đơn vị SIC và

DH Dữ liệu kỹ thuật, gồm tình trạng sensor và phần cứng (như nhiệt độ hoặc điện áp),

đến từ mỗi hệ thống kớnh thiờn văn Dữ liệu có thể được cất giữ trong những máy ghi dữ liệu

2.1.3.3 Bốn bộ phận giao diện dữ liệu (DIU)

Bốn DIUs cung cấp một lệnh và nối dữ liệu giữa DMS và hộp điện tử kính thiên văn DIUs nhận những lệnh và dữ liệu của DMU và chuyển dữ liệu hoặc thông tin trở

về DMU OTA DIU được định vị trong OTA Mỗi DIU cú kớch thước 38 x 41 x 18 cm and nặng 16 kg

2.1.1.4 Ba mỏy ghi dữ liệu khoa học, cụng nghệ

DMS bao gồm ba máy ghi dữ liệu kỹ thuật hoặc dữ liệu mà không thể truyền tới mặt đất nền Những máy ghi được định vị trong mặt cắt thiết bị tại phần 5, 8 và cất giữ

12 tỉ bit thụng tin Hai máy ghi được sử dụng trong những thao tác bình thường Cỏi thứ ba dựng sao chộp, lưu trữ dữ liệu Mỗi máy ghi cú kớch thước 30 x 23 x 18 cm và nặng 9 kg

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.3.5 Bộ dao động

Bộ dao động cú một hình ống đường kớnh 10 cm, dài 23 cm và cõn nặng 1,4 kg

Bộ dao động và một mỏy ghi dữ liệu được đặt trong phần 2 của thiết bị SSM

2.1.4 Hệ thống điều khiển ( PCS)

Phần mềm PCS tính toán cho một phần cỏc mã chuyến bay bởi máy tính chính của Hubble Phần mềm này dịch những lệnh từ mặt đất để quay bánh xe thay đổi hướng tàu vũ trụ Tất cả chuyển động của tàu vũ trụ được hoạt động ớt thay đổi nhất trong thời gian tập hợp dữ liệu Phần mềm định hướng kính thiên văn từ dữ liệu FHST hoặc FGS Ngoài ra, phần mềm cung cấp nhiều dạng đo lường từ xa

2.1.5 Bản pin năng lượng Mặt Trời (SA)

Trờn thõn của kớnh thiờn văn Hubble cú gắn hai bảng chữ nhật thu năng lượng Mặt Trời dài khoảng 12 m, nguồn năng lượng chớnh của nú Mỗi mảng ở cỏc ụ trờn hai bảng đú chuyển đối ỏnh sỏng Mặt Trời thành 2400 W điện năng Điện năng được cung cấp cho sỏu nguồn pin của Hubble Nguồn pin của Hubble cú 22 ụ kế tiếp nhau Nguồn pin được phõn thành hai nhúm cõn nặng khoảng 214 kg mỗi nhúm Mỗi nhúm pin được sử dụng hơn 75 Ampe-giờ đủ để Hubble thao tỏc bỡnh thường 7,5 giờ

Hỡnh 2.1.5a: Hai bản pin của Hubble

Hỡnh 2.1.5b: Mặt cắt bản pin của Hubble

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

2.1.6 Hệ đ iều khiển dụng cụ khoa học và đơn vị xuất dữ liệu (SIC&DH )

SIC&DH giữ cho tất cả hệ thống dụng cụ khoa học đồng bộ hóa Nó làm việc với DMU để xử lý, định dạng, cất giữ tạm thời dữ liệu trờn những máy ghi, hoặc truyền tất cả dữ liệu khoa học và kỹ thuật về mặt đất SIC&DH là một tập hợp những thiết bị

điện tử gán tại phần 10 trong thiết bị SSM

2.1.6.1 Cấu tạo

Thành phần của SIC&DH gồm cú: Máy tính tàu vũ trụ của NASA (NASA Standard Spacecraft Computer - NSCC-I), hai mạch giao diện cho máy tính, hai bộ phận điều khiển/những đơn vị định dạng dữ liệu khoa học, hai CPU, một PCU, hai RIU, và nhiều bộ nhớ dữ liệu

Máy tính NASA

NSSC-I gồm một CPU và tám bộ nhớ, mỗi bộ nhớ giữ 8192 ký tự tám bít Một phần mềm chạy máy tính Nó di chuyển dữ liệu, những cõu lệnh, và thao tác chương trình (gọi những ứng dụng) cho những dụng cụ khoa học riêng lẻ trong và truyền ra

đơn vị xử lý Bộ nhớ cất giữ những lệnh thao tác thực hiện khi kính thiên văn không thực hiện lệnh từ mặt đất Mỗi đơn vị bộ nhớ có năm vùng dựng để lưu trữ những cõu lệnh và những chương trình duy nhất tới mỗi dụng cụ khoa học

Bộ phận giao diện chuẩn

Tấm bảng giao điện chuẩn là cõy cầu truyền thông giữa máy tính và CU/SDF

Đơn vị điều khiển/định dạng dữ liệu khoa học (CU/SDF)

CU/SDF là trung tõm của SIC&DH Nó định dạng và gửi tất cả dữ liệu và các cõu lệnh để chỉ định những nơi đến như DMU của SSM, máy tính NASA và những dụng cụ khoa học Đơn vị có một bộ vi xử lý với chức năng điều khiển và định dạng CU/SDF nhận những cõu lệnh từ mặt đất, những yêu cầu về dữ liệu, dữ liệu khoa học

và kỹ thuật, và hệ thống báo hiệu CU/SDF truyền những cõu lệnh và những yêu cầu sau khi định dạng chúng đến những thiết bị khoa học Những cõu lệnh từ mặt đất sử dụng những ký tự 27 bit và những lệnh SSM sử dụng những ký tự 16 bít

Nguồn điều khiển (PCU)

PCU phân phối và chuyển đổi năng lượng giữa những thành phần của SIC&DH

Ví dụ: Những bảng bộ nhớ máy tính được cung cấp điện ỏp +5 vôn, -5 vôn, và +12 vôn

Bộ phận giao diện từ xa (RIU)

RIUs truyền những cõu lệnh, những tín hiệu hệ thống và dữ liệu kỹ thuật giữa cỏc thiết bị khoa học và SIC&DH RIUs không gửi dữ liệu khoa học Có sáu RIUs trong kính thiên văn : năm gắn cho những thiết bị khoa học và một dành cho CU/SDF

và PCUs trong SIC&DH

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

Xử lý cõu lệnh

Những lệnh vào CU/SDF xuyên qua SSM Command DIU hoặc DIU CU/SDF kiểm tra và định dạng lại những lệnh rồi đi tới RIUs hoặc NSCC-I để lưu giữ và cất giữ trong bộ nhớ mỏy tớnh Nhiều lệnh được cất giữ là những lệnh kích hoạt những tình trạng nhất định

Xử lý dữ liệu khoa học

CU/SDF chuyển dữ liệu đầu vào xuyên qua những bộ nhớ máy tính định vị gọi

là những bộ đệm Nó làm đầy mỗi bộ đệm bên trong, chuyển đổi giữa chúng khi những

bộ đệm đầy và trở nên rỗng Mỗi gói dữ liệu đi từ bộ đệm đến NSCC-I để xử lý nữa, hoặc trực tiếp tới SSM để lưu trữ trong những máy ghi dữ liệu hoặc sự truyền tới mặt đất Dữ liệu trở lại tới CU/SDF sau khi máy tính xử lý CU/SDF phải gửi cho một dòng dữ liệu liên tục, hoặc những bộ đệm đầy hoặc những bộ đệm trống rỗng để đảm bảo sự đồng bộ húa với SSM

2.1.7 Hệ thống ổn định chuyển động (Những con quay hồi chuyển)

Hubble cú sỏu con quay hồi chuyển Hai trong sỏu số đú hoạt động liờn tục để chỉ cho kớnh thiờn văn ở phương hướng đỳng và giữ nú ổn định Trong mỗi con quay hồi chuyển, cú một bỏnh xe luụn quay với vận tốc gúc lớn hơn 19000 vũng/phỳt và cú

hệ thống điện tử dựng để phỏt hiện sự lệch của trục bỏnh xe dự rất nhỏ Nhờ vậy, con quay hồi chuyển luụn giữ Hubble ổn định tại một điểm trong một thời gian dài Khụng may, những con quay hồi chuyển của Hubble gặp phải vấn đề: cú 3 con quay hồi chuyển cần được thay thế Nếu cả sỏu con quay hồi chuyển bị hỏng, Hubble khụng thể thực hiện cỏc quan sỏt được nữa Vấn đề này đó xảy ra trước khi thực hiện Servicing Mission 3A Nguyờn nhõn là bờn trong 3 con quay hồi chuyển cần được thay thế, vài sợi dõy rất mỏng đó bị ăn mũn

Hỡnh 2.1.7: Một sensor gắn hai con quay hồi chuyển

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

2.2 Hệ kính thiên văn quang học (OTA)

OTA gồm kính viễn vọng lớn tiêu cự 57,6 m gắn với kính viễn vọng nhỏ tiêu

cự 6,4 m, c¶ hai gư¬ng có d¹ng hyperbol Vµi gư¬ng nhá h¬n trong nh÷ng khoa häc

®ưîc thiÕt kÕ tương tù dÉn ®ưêng ánh sáng vào bªn trong thiết bị khoa häc

Hình 2.2a: Minh họa ánh sáng đi vào Hubble

HÖ thèng nµy lµ mét thiÕt kÕ Ritchey - Chretien với hai gương tËp trung h×nh

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

2.3 Các thiết bị khoa học (science instruments)

Hình 2.3a: Vị trí các thiết bị khoa học Bốn thiết bị lắp đặt thẳng hàng quang trục chính và đặt ngay sau kính sơ cấp: Camera khảo sát (ACS), camare hồng ngoại và quang phổ kế (NICMOS), camera trường rộng thế hệ 2, máy chụp ảnh quang phổ (STIS)

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuHình 2.3b: Các thiết bị với các cổng vào tại mặt phẳng trung tâm

2.3.1 Camera khảo sát ( ACS)

Camera khảo sát thuộc thế hệ thứ ba, được thiết đặt trong viễn kính không gian Hubble trong thời gian thực hiện sứ mệnh 3B (Servicing Mission 3B) bằng tàu con thoi Columbia lúc 6h22 ngày 07/03/2007

Mục đích chính của nó là làm tăng hiệu quả khám phá tạo ảnh 10 lần cho HST gấp, với sự kết hợp giữa hệ thống máy tách sóng và hiệu ứng lượng tử vượt trội hơn những dụng cụ trước đây

Hình 2.3.1a: ACS

Đội khoa học kỹ thuật ACS được tập trung tại trường Đại học Johns Hopkins, bao gồm những nhà khoa học từ Mỹ và châu Âu với người đứng đầu là Holland Ford,

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

một giáo sư trong ban Vật lý vũ trụ và là một nhà thiên văn học ở Viện kính thiên văn không gian

Hình 2.3.1b: Đội khoa học kỹ thuật ACS ACS có 3 camera hoạt động độc lập với thị trường, độ phân giải cao và khả năng tạo ảnh tử ngoại tương ứng, sử dụng máy lọc sóng băng thông rộng thiết kế để hướng đến mục đích khoa học rộng hơn

Ngoài ra, máy tan sắc, máy đo phân cực làm cho ACS trở thành thiết bị đa năng

và mạnh mẽ Camªra ACS cã cöa chíp tèc độ cao; thËm chÝ thêi gian phơi sáng ng¾n nhÊt cũng không ảnh hưởng đáng kể đến thời gian hoạt động của cöa chíp

ACS là một dụng cụ đa năng có phạm vi bước sóng mở rộng từ tử ngoại, ánh sáng khả kiến đến hồng ngoại gần

Ba chức năng chính của ACS:

- Tạo hình ảnh rộng, sâu từ ánh sáng khả kiến đến bước sóng hồng ngoại gần

- Tạo hình ảnh có độ phân giải cao từ tử ngoại gần đến sóng hồng ngoại dài

- Tạo hình ảnh tử ngoại không rõ ràng của mặt trời

Đây là những con mắt của Hubble dùng để săn lùng những cụm thiên hà và thiên hà cổ xưa hoặc rất xa trong khi thiên hà của chúng ta còn rất trẻ

ACS có ba kênh (3 camera) cho những mục đích đặt biệt:

- Kênh băng thông rộng (WFC): thị trường 202 x 202 arcsecond với bước sóng

từ 3500 Å đến 11000 Å với năng suất đỉnh khoảng 48% Độ phân giải 0,05 arcseconds/điểm tại bước sóng 11600 Å

- Kênh phân giải cao (HRC): thị trường 29 x 26 arcsecond từ 1700 Å đến 11000

Å với năng suất đỉnh khoảng 29% Độ phân giải 0,027 arcseconds/điểm tại bước sóng

6300 Å Nó dùng để chụp những hình ảnh (phân giải cao) của ánh sáng từ trung tâm của các thiên hà với những lỗ đen không lồ cũng như các thiên hà bình thường, những đám sao, những tinh vân, … bị che khuất

- Kênh nhận trực tiếp ánh sáng mặt trời (): thị trường 34,6 x 30,5 arcsecond từ

1150 Å đến 1700 Å với năng suất đỉnh khoảng 7,5% Độ phân giải 0,032 arcseconds/điểm tại bước sóng 6300 Å

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

Ngoài 3 chức năng chớnh trờn, ACS cũn cung cấp:

- Quang phổ Grism: Độ phõn giải thấp (R = 100 tại 8000 Å) ỏp dụng cho dải quang phổ từ 5500 Å đến 10500 Å cú thể sử dụng trờn WFC and the HRC

- Quang phổ Prism: Độ phõn giải thấp (R = 59 tại 2500 Å) ỏp dụng cho quang phổ tử ngoại gần từ 1700 Å đến 3900 Å cú thể sử dụng trờn HRC

- Quang phổ Prism: Độ phõn giải thấp (R = 100 tại 1500 Å) ỏp dụng cho quang phổ tử ngoại xa từ 1250 Å đến 1800 Å cú thể sử dụng trờn SBC

- Kớnh tỏn sắc (coronagraphy): Chựm tia tỏn sắc từ 2000 Å đến 11000 Å với 1,8 arcsecond và 3,0 arcsecond

- Tạo ảnh phõn cực: Tạo ảnh phõn cực trong HRC và WFC với gúi phõn cực đối

xứng 0°, 60°, và 120°

Hiệu ứng di chuyển tích nạp

Hiệu ứng di chuyển tích nạp là một phương thức để hiệu ứng của CCD chuyển

sự tích nạp từ một điểm cố định tới mạch tớch hợp (con chip) Một CCD hoàn hảo có thể chuyển 100 % sự tích nạp qua con chip Trong khi quan sỏt, những ống chữ U nhỏ tại lưới silic giữ chặt cỏc điện tử, giải thoỏt chỳng tại thời điểm sau đú Tựy theo loại ống chữ U, thời gian phúng thớch từ vài phần triệu giõy đến vài giõy Đối với những tớch nạp lớn (vài nghìn điện tử), mất một ít điện tử không phải là một sai số lớn, nhưng với những tín hiệu nhỏ (khoảng 100 e- hoặc ít hơn), nó có thể có một hiệu ứng thật CTE được đo tiờu biểu như một điểm hiệu ứng di chuyển và được đồng nhất như một CCD hoàn hảo

Cỏch thiết kế ACS

Cỏch thiết kế ACS hợp nhất hai kờnh quang học chớnh: một cho WFC, một dựng chung cho HRC và SBC

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuHình 2.3.1a: Thiết kế mặt quang học của ACS: kênh WFC

Mỗi kênh đều có hiệu chỉnh quang học độc lập để khắc phục quang sai bên trong gương sơ cấp WFC được phủ bạc để tối ưu hóa các thiệt bị đối với ánh sáng khả kiến và tử ngoại gần Việc phủ bạc loại bỏ những bước sóng thấp hơn 3500 Å WFC

có bộ bánh xe lọc được dùng chung với HRC

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuHình 2.3.1b: Thiết kế về mặt quang học của ACS: kênh phân giải cao

và kênh ánh sáng khó nhìn Kênh SBC hoặc HRC được lựa chọn bới gương gấp uốn phẳng (gương M3 trong hình) Kênh HRC được lựa chọn khi gương M3 để chùm tia xuyên qua bộ lọc WFC vào máy tách sóng HRC Kênh SBC được lựa chọn khi gương M3 để chùm tia xuyên qua bộ lọc SBC vào máy tách sóng SBC

Những bánh xe lọc

ACS có 3 bộ lọc: hai dùng chung cho WFC và HRC, một dùng riêng biệt cho SBC Bộ lọc WFC/HRC chứa những bộ lọc chính Sự quan sát bằng WFC và HRC tiến hành song song đối với một vài bộ lọc kết hợp

Máy tách sóng

ACS sử dụng những máy tách sóng trong mỗi kênh:

- WFC sử dụng một giao diện 4096 x 2048 của Công nghệ tạo ảnh khoa học (SITe) và CDDs 15 x 15mm điểm quy định 0.05 arcseconds/điểm, giới hạn tại 11600

Å, kết quả là tạo ra trường nhìn 202 x 202 arcsecond WFC nhạy cảm trong vùng từ khoảng 3500 Å đến khoảng 11000 Å với năng suất đỉnh 48% tại 7000 Å

- Máy tách sóng HRC có giao diện 1024 x 1024 SITe CCD với 17 x 17mm điểm quy định 0,028 x 0,025 arcseconds/điểm, giới hạn tại 6300 Å, kết quả là tạo ra trường nhìn 29 x 26 arcsecond HRC nhạy cảm trong vùng từ khoảng 1700 Å đến khoảng 11000 Å với năng suất đỉnh 48% tại 6500 Å

- Máy tách sóng SBC là một hệ mạch vi xử lý ánh sáng mặt trời trực tiếp với hệ thống mạch vi xử lý cực dương (Multi-Anode Microchannel Array – MAMA) Nó có giao diện 1024 x 1024 SITe CCD với 25 x 25mm điểm quy định 0,034 x 0,030

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

arcseconds/điểm, giới hạn tại 6300 Å, kết quả là tạo ra trường nhỡn 34,6 x 30,1 arcsecond HRC nhạy cảm trong vựng tử ngoại từ khoảng 1150 Å đến khoảng 1700 Å với năng suất đỉnh 7,5% tại 1250 Å

WFC & HRC CCDs

ACS CCDs được lỏt mỏng và làm mỏt bởi bộ phận làm mỏt (thermo-electric cooler – TEC) với những phiến SiO2 lỏng Kết quả quang phổ của WFC CCDs được tối ưu húa hỡnh ảnh đối với ỏnh sỏng khả kiến đến bước súng hồng ngoại gần, trong khi kết quả quang phổ của HRC CCDs được tối ưu húa hỡnh ảnh đối với bước súng tử ngoại gần Cả hai camera CDD cung cấp ảnh kết hợp trong kiểu dữ liệu ACCUM

SBC MAMA

SBC MAMA là mỏy tỏch súng ỏnh sỏng với chức năng tỏch súng tử ngoại theo

2 chiều Nú chỉ cú thể hoạt động theo kiểu ACUM

Với tỏc động cao (50 lần đếm/giõy/điểm) và bao trựm tốc độ chiếu sỏng (>

200000 lần điếm/s) Với tốc độ chiếu sỏng cao hơn, cỏc mỏy tỏch súng MAMA sẽ bị

hư hỏng

Máy tỏch súng ACS MAMA hoạt động trong phạm vi từ 1150 Å đến 1700 Å Máy tỏch súng MAMA là một thiết bị đếm phôtôn, xử lý những sự kiện trong từng kỳ Duy nhất ACS MAMA hoạt động theo kiểu tích lũy (ACCUM), trong đó một hình ảnh được tích hợp theo thời gian

Cỏc hệ thống đốn định vị

ACS cú một hệ thống phụ định vị gồm những đốn vonfam và đốn deuterium cho mỗi dõy chuyền quang học Hệ thống phụ định vị chiếu sỏng mỏy khếch tỏn đặt tại mặt sau của cửa ACS

Những thao tỏc cơ bản

Sự thu nhận mục tiờu

Sự thu nhận mục tiờu của ACS đơn giản là điều chỉnh khẩu độ thớch hợp cho việc quan sỏt Mỗi lần kớnh thiờn văn nhận được tớn hiệu từ ngụi sao dẫn hướng, mục tiờu nằm trong khoảng 1 đến 2 arcseconds Khi quan sỏt với những mỏy tỏch súng, chỉ

rừ bước súng để tiến hành quan sỏt Thời gian thu nhận mục tiờu khoảng 6 nghỡn triệu giõy

Những sự kiện quan sỏt tiểu biểu

ACS chủ yếu được sử dụng để tạo ảnh sõu, rộng Vấn đề quan trọng đối với những người quan sỏt là thu gọn quỏ trỡnh quan sỏt, làm sao những quan sỏt được giảm nhẹ tỏc động của tia vũ trụ, làm thế nào để cú những hỡnh ảnh trung thực Những quan sỏt HRC và những quan sỏt tỉ mỉ với WFC tỏch ra những phần tối ưu Những quan sỏt với mỏy tỏch súng MAMA khụng bị ảnh hưởng của tia vũ trụ

Bộ nhớ dữ liệu và ghi chuyển

Sau mỗi lần chiếu sỏng, dữ liệu khoa học là thụng tin ra từ bộ nhớ hoặc thiết bị lưu trữ của mỏy tỏch súng và được đặt trong bộ nhớ đệm bờn trong ACS, nơi mà nú được cất giữ cho đến khi nú được chuyển đến mỏy ghi dữ liệu trạng thỏi HST và sau

đú chuyển xuống mặt đất Bộ nhớ đệm bờn trong đủ lớn để giữ một ảnh WFC hoặc mười sỏu ảnh HRC hoặc SBC, vỡ vậy bộ đệm tiờu biểu cần được chuyển về Trỏi Đất trước hoặc trong thời gian chiếu sỏng của WFC

Bộ nhớ đệm bờn trong của ACS lưu trữ cỡ 16 bớt Cấu trỳc này cú tối đa khoảng

65535 lần đếm cho mỗi điểm Đối với những mỏy dũ MAMA, cực đại này tương

Trung tõm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiờn cứu

đương toàn bộ số những photon cho mỗi điểm tớch lũy trong một sự chiếu sỏng Đối với WFC và HRC, dạng 16 bit điểm giới hạn số photon cho mỗi điểm tớch lũy khụng bào hũa trong một sự phơi sỏng đơn

Trích ra định dạng

WFC

Mỗi chớp CDD lấy thông tin ra bao gồm 4144 x 2068 lần quột Hai mỏy khếch đại khác nhau được sử dụng để đọc thụng tin ở hai nửa của mỗi chớp CDD Hỡnh ảnh chung bao gồm 24 cột quột, 4096 cột dữ liệu điểm Mỗi cột gồm có 2048 hàng dữ liệu

điểm tương đương 20 hàng quột thực tế Hoạt động của chớp làm cho quang phổ grism, ảnh tỏn sắc cú bước súng tăng dần từ trái qua phải theo chiều dương

HRC

HRC CDD lấy thông tin ra bao gồm 1060 x 1044 lần quột Hỡnh ảnh bao gồm

19 cột quột, 1024 cột dữ liệu điểm Mỗi cột gồm có 1024 hàng dữ liệu điểm tương đưong 20 hàng quột thực tế Giống như WFC, sự định hướng của chớp sao cho quang phổ grism cú bước súng tăng dần từ trái qua phải theo chiều dương

Quỏ trỡnh chuyển đổi từ tương tự sang số

Những điện tử tích lũy trong CCD được lấy ra và chuyển đổi sang dữ liệu số bằng mạch biến đổi tương tự sang dữ liệu số (analog-to-digital converter – ADC) Đầu

ra của ADC là một số 16 bít, cú một cực đại gồm 65,535 dữ liệu số tương ứng một

điểm Những điện tử được lấy ra theo tỷ lệ 1, 2, 4 hoặc 8 điện tử cho mỗi dữ liệu số

Trạng thỏi bão hòa của CCD: 84700 e- cho WFC and 155000 e- cho HRC Trạng thỏi bão hòa của CCD tựy thuộc vào vị trớ trờn những con chip

Tia vũ trụ

Những nghiờn cứu ban đầu cấu thành những nột tiờu biểu những tác động tia vũ trụ trên HRC và WFC Một phần nhỏ cỏc điểm bị ảnh hưởng bởi tia vũ trụ thay đổi từ 1.5% đến 3% trong 1000 chiếu sỏng cho cả hai camera, tương tự trên WFPC2 và STIS

Số liệu này dựng làm cơ sở đỏnh giỏ mục tiờu trong một tập hợp những chiếu sỏng Phần tác động cũng như thế với WFC và HRC dù hệ số nhân tố khác nhau của chỳng trong cựng những vùng điểm bởi vì những điểm bị tác động bị chi phối bởi sự khuyếch tán tích nạp, không phải là những tác động trực tiếp

2.3.2 Camera hồng ngoại và quang phổ kế ( NICMOS)

Giới thiệu chung

Camera hồng ngoại và quang phổ kế (NICMOS): Cho phộp thu được những thụng tin mới về bụi trong cỏc thiờn hà và sự tạo thành cỏc ngụi sao, cỏc hành tinh.Sự

mở rộng về khoảng khụng vũ trụ đó làm tăng bước súng ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại Khả năng nhận bức xạ hồng ngoại của NICMOS sẽ khảo sỏt những đối tượng ở khoảng cỏch rất xa cỏc thiết bị đo quang học và cỏc thiết bị đo tia hồng ngoại Cỏc bộ tỏch súng của NICMOS thực hiện hiệu quả hơn cỏc bộ tỏch súng hồng ngoại trước đõy Ở ngoài khí quyển của trái đất, NICMOS cú thể tiếp cận đến dóy quang phổ mà khụng gặp chướng ngại do sự hấp thụ và bức xạ của khớ quyển

Với sensor cực nhạy, NICMOS cú thể nhỡn thấy những đối tượng sõu thẳm trong vũ trụ cỏch Trỏi Đất vài tỉ năm ỏnh sỏng

NICMOS là dụng cụ cú khả năng chụp ảnh hồng ngoại và quan sỏt quang phổ của những đối tượng thiờn văn Nú được thiết đặt trờn HST từ năm 1997 đến 1999, và

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

từ 2002 đến nay Cụ thể, NICMOS có khả năng chụp ảnh trên những bộ lọc rộng, trung bình hoặc hẹp, phân cực hình ảnh rộng, tạo ảnh nổi, quang phổ liên tục đối với những bước sóng thuộc 0,8 – 2,5mm, những bước sóng này thuộc phạm vi hồng ngoại

và ánh sáng không nhìn thấy được

Hình 2.3.2a: Ánh sáng mà NICMOS thu được NICMOS có 3 camera (máy dò tìm) đặt đồng quy với nhau, hoạt động độc lập nhưng đồng thời với nhau, mỗi cái với một mảng riêng biệt làm việc bao gồm với độ phóng đại khác nhau Bí mật về sự hình thành những ngôi sao, những hệ mặt trời và những thiên hà được được thể hiện trong ánh sáng hồng ngoại, ánh sáng này có thể dễ dàng xuyên qua giữa các sao cực nóng, giữa các đám bụi trong khí ánh sáng khả kiến thì không thể Ngoài ra ánh sáng từ những vật thể xa nhất trong vũ trụ cũng bị dịch chuyển về bước sóng hồng ngoại Do đó, trong 3 cameara của NICMOS ngoài 1 camera chuyên ghi nhận ánh sáng khả kiến còn có 1 camera chuyên ghi nhận ánh sáng hồng ngoại Camera chuyên ghi nhận ánh sáng hồng ngoại phải được làm lạnh đến 71

K để tránh sự bức xạ nhiệt từ ánh sáng hồng ngoại

Hình 2.3.2b: Máy dò tìm đặt trong thiết bị làm lạnh