Wide-Field Infrared Survey Explorer, или WISE (Широкоугольный исследователь в инфракрасных лучах; буквальное значение англ. wise — мудрый) — инфракрасный космический телескоп НАСА, запущенный на околоземную орбиту 14 декабря 2009 года с целью получения обзора всего неба в инфракрасном диапазоне.

Главной задачей WISE является полный обзор неба в четырёх ИК-диапазонах в поисках таких объектов как: ультраяркие инфракрасные галактики, коричневые карлики, астероиды и кометы, сближающиеся с Землёй^[1].

Основную часть телескопа занимает цистерна, заполненная жидким водородом. Глубокое охлаждение (до 7 кельвинов) защищает инструменты от «теплового шума».

Чувствительность WISE примерно в 500 раз лучше^[1], чем мог обеспечить инфракрасный космический телескоп IRAS, при этом диаметр телескопа у WISE даже несколько меньше чем у IRAS: 0,40 м против 0,57 м.

Размеры космического телескопа: 2,85×2,00×1,73 метра, стартовая масса 662 кг^[1]. Объём бортовой флеш-памяти 96 Гбайт. Стоимость проекта составляет около 320 млн долларов США. Код обсерватории космического телескопа WISE — C51.

История миссий

Миссию WISE возглавлял доктор Эдвард Л. Райт из университета Калифорнии, Лос-Анджелес. Миссия имеет долгую историю под руководством доктора Райта, с самого начала финансировалась NASA. В 1999 проект участвовал в конкурсе Medium-class Explorer (MIDEX), в программу NASA проект попал под названием Next Generation Sky Survey (NGSS).

История программы с 1999 до настоящего времени кратко выглядит следующим образом:

• Январь 1999 — NGSS — одна из пяти миссий, которая отобрана для «Фазы проектирования» программы НАСА Medium-class Explorer (MIDEX). В конце 1999 года НАСА должно окончательно утвердить две из этих пяти миссий для дальнейшей постройки и запуска, один запуск в 2003 году, другой в 2004. Стоимость миссии оценивалось в $139 миллионов.
• Март 1999 — WFIE, инфракрасная космическая обсерватория в течение нескольких часов после достижения орбиты теряет значительную часть хладагента в системе охлаждения телескопа и не может работать в полную силу.
• Октябрь 1999 — победители программы MIDEX выбраны, миссия NGSS не отобрана.
• Октябрь 2001 — предложение NGSS повторно представлено NASA в программе MIDEX.
• Апрель 2002 — предложение NGSS, принято NASA, как одна из четырёх программ MIDEX для «Предварительной фазы исследование».
• Декабрь 2002 — NGSS изменяет свое название на (WISE).
• Март 2003 — NASA выпускает пресс-релиз, миссия WISE была отобрана для Расширенного исследования Фазы-A, приводя к решению в 2004 о возобновление работ.
• Апрель 2003 — Ball Aerospace отобран как подрядчик WISE миссии.
• Апрель 2004 — WISE отобран как следующая миссия NASA MIDEX. Стоимость WISE оценена в $208 миллионах в то время.
• Ноябрь 2004 — NASA выбирает Space Dynamics Laboratory в государственном университете Юты, для постройки телескопа WISE.
• Октябрь 2006 — NASA подтверждает телескоп WISE для разработки и запуска, и разрешает начать работы по нему. Стоимость миссии в то время оценивается в $300 миллионов.
• 14 декабря 2009 — WISE успешно стартовал с Базы Ванденберг, Калифорния.

Хронология работы телескопа

• 29 декабря 2009 года — на официальном сайте появилось сообщение о том, что телескоп успешно отстрелил защитную крышку, закрывавшую рабочий конец телескопа^[2]. Объектив телескопа всегда направлен в зенит (противоположную точку относительно направления на центр Земли) и отстоит на 90° от направления на центр диска Солнца. WISE находится на солнечно-синхронной орбите (местное время прохождения узлов 17:50 и 05:50). За один виток снимаются данные одной узкой полосы (шириной в поле зрения телескопа). На следующем витке космический телескоп смещается на 10 % относительно предыдущей полосы. За полгода постоянной съёмки должно произойти полное покрытие всей небесной сферы. Снимки делаются каждые 11 с с экспозициями по 8,8 сек. Если какой-то яркий объект (Луна или планета) попадут в поле зрения телескопа, то данную площадку можно будет отнаблюдать по прошествии нескольких дней с помощью сканирующего зеркала. За полгода работы WISE будет получено около 1,5 млн снимков^[1].
• 6 января 2010 — WISE получает первое изображение.
• 14 января 2010 — WISE начинает регулярные наблюдение продолжительностью 9 месяцев. Наблюдение охватит 99 % неба с многократным перекрытием^[3] в первые 6 месяцев, а в оставшееся время будет частично произведено повторное наблюдение неба до тех пор, пока не исчерпается запас охладителя.
• 25 января 2010 года — телескоп обнаружил ранее не известный околоземный астероид, получивший обозначение 2010 AB₇₈. На снимки телескопа он попал ещё 12.01.2010. После обнаружения астероида с орбиты, его координаты были переданы в гавайскую наземную обсерваторию, где исследователи подтвердили наличие астероида при помощи наземных телескопов. Согласно данным расчетов, сейчас астероид удален от нашей планеты на расстояние в 158 млн километров, его приблизительный диаметр составляет около 1 километра^[4].
• 11 февраля 2010 года — космический телескоп НАСА WISE обнаружил ранее неизвестную комету в Солнечной системе. Новая комета получила название P/2010 B2. Согласно данным WISE, диаметр ядра кометы составляет по меньшей мере 2 км, причем спектральный анализ показал, что состоит комета из довольно старых материалов, что наводит ученых на мысль о том, что сформировалась комета тогда же, когда и большинство планет Солнечной Системы, то есть 4,7 — 5,0 млрд лет назад. Согласно траектории полета, P/2010 B2 в прошлом была затянута во внутреннюю зону Солнечной системы гравитацией Юпитера, а изначально комета должна была зародиться где-то на периферии. Впрочем, прямо сейчас комета находится на расстоянии 175 млн километров от Земли, что по космическим меркам не слишком далеко^[5].
• 16 июля 2010 — в пресс-релизе сообщают, что полный обзор неба будет завершен 17 июля 2010 года. Около половины неба будет снова отсняты прежде, чем запасы хладагента будут исчерпаны.
• Октябрь 2010 — запасы хладагента WISE иссякли. Начало миссии NEOWISE.
• Январь 2011 — всё небо осмотрено, получено не менее 16 кадров каждой области (то есть второе сканирование неба завершено).
• 17 февраля 2011 — спутник переведён в спящий режим, передатчик выключен.^[6]
• 14 апреля 2011 — предварительный релиз информации о 57 % неба, увиденных WISE.^[7]
• 27 июля 2011 — открыт первый троянский астероид Земли.^[8][9]
• 23 августа 2011 — WISE подтверждает существование нового класса Y коричневых карликов. Эти звёзды имеют температуру менее 300 K, около 27°C.^[10][11]
• 14 марта 2012 — выпуск всей информации, полученной WISE.^[12]

Оптический инструмент и камеры

Основной инструмент обсерватории WISE — это криогенный пятизеркальный афокальный телескоп диаметром 40 сантиметров с фокусным расстоянием 1,35 метра и полем зрения 47 угловых минут.

Телескоп оснащен четырьмя камерами, каждая из которых работает в своем диапазоне: 3,3, 4,7, 12 и 23 мкм. Каждая камера состоит из матрицы размером 1024×1024 пикселя (1 Мпикс). В первых трех диапазонах (3,3, 4,7 и 12 мкм) масштаб изображения составляет 6 угловых секунд на пиксель, а в последнем четвёртом (23 мкм) составляет 12 угловых секунд на пиксель. Чувствительность детекторов составит соответственно 120, 160, 650, и 2600 микроянских (µJy) в 3,3, 4,7, 12, и 23 мкм. По чувствительности в диапазонах 12 и 23 мкм WISE в 1000 раз выше чувствительности спутника IRAS, и в 500 000 раз лучше чем обзор 1990-х телескопа COBE в 3,3 и 4,7 мкм.

В криостате расположено 15,7 кг твердого (замороженного) водорода, который обеспечивает низкие температуры всех приборов. Температура охлаждения ИК-детекторов 12 и 23 мкм составляет 7,8 К, сам телескоп и сканирующее зеркало охлаждаются до температуры 17 К, а детекторы на 3,3 и 4,7 мкм охлаждаются до 32 К. Запаса водорода должно хватить на 10 месяцев^[1].

Задачи

• выявление наиболее ярких галактик в видимой Вселенной;
• обнаружение самых близких к Солнцу звёзд;
• нахождение большой части астероидов главного пояса размером более 3 км;
• продление обзора 2MASS на тепловой ИК-диапазон;
• получение исходных данных для исследований, начиная от эволюции протопланетных дисков и кончая историей звездообразования в нормальных галактиках;
• создание каталога ИК-источников для Космического телескопа имени Джеймса Вебба (JWST)^[1].

Первичный полет длится десять месяцев: один месяц для контроля, шесть месяцев для полного обзора неба, затем дополнительные три месяца обзора до того как кончится хладагент. Частичный второй обзор неба, облегчит исследование изменений (например, орбитальное движение) в наблюдаемых объектах.

• полоса 1 — 3,4 мкм — изучение звёзд и галактик;
• полоса 2 — 4,6 мкм — обнаруживает тепловое излучение из внутренних источников теплоты подзвёздных объектов, таких как коричневые карлики;
• полоса 3 — 12 мкм — обнаруживает тепловое излучение от астероидов;
• полоса 4 — 22 мкм — изучения области образование звёзд (материал с температурами 70-100 Кельвинов: пыль в области звездообразования).

Ожидаемые открытия

Чувствительность ИК-детекторов позволит WISE обнаружить:

• 300 000 астероидов главного пояса (100 000 из них будут ранее не известные)
• 700 околоземных астероидов (300 из них окажутся новыми)
• объект размером с Юпитер на расстоянии в 1 световой год
• объект тяжелее Юпитера в 2-3 раза (коричневый карлик) на расстоянии в 7 — 10 св. лет
• 700 холодных карликовых звёзд (из них 100 будет ближе 20 св. лет)

Малые тела Солнечной системы

Программа поиска по снимкам телескопа WISE объектов, сближающихся с Землёй, получила название NEOWISE.^[13]

Темп обнаружений в сутки составит порядка 1000 новых астероидов главного пояса и 1-3 околоземных объекта. Соседние кадры (с экспозицией по 8,8 с, с интервалом в 11 с) будут перекрываться на 10 % по склонению и на 90 % по прямому восхождению, в результате любой типичный объект Солнечной системы попадёт на 10—12 кадров с интервалом в 3 часа за период около 1,5 суток. Проницание по типичным астероидам достигнет 21-й — 22-й звёздной величины в пересчёте на визуальный блеск (полоса пропускания V по Джонсону).^[14]

WISE не будет в состоянии обнаружить объекты пояса Койпера, поскольку их температура слишком низка.

По состоянию на 27 января 2011 года космический телескоп WISE открыл 17 комет^[15] и 131 околоземный астероид, из которых 21 является потенциально опасными астероидами. Так же за год наблюдений было открыто более 33000 астероидов из главного пояса.^[16][17]

Галерея

• Первое изображение WISE созвездия Киль в инфракрасном спектре.

• Изображение Галактика Андромеды (M31) в инфракрасном спектре в диапазоне 3,4 и 4,6 мкм (синий); 12 мкм (зелёный) и 22 мкм (красный).

• Галактика Андромеды, сфотографированная длинноволновыми инфракрасными детекторами в диапазоне 12 мкм (оранжевый) и 22 мкм (красный).

• Монтаж всех изображений, полученных WISE.

• 20 комет, открытых в ходе программы NEOWISE.

Ссылки

• Опубликованы окончательные результаты работы космического телескопа WISE (2012-03-16)
• WISE Makes Progress on Its Space Rock Catalog
• Статистика открытий WISE
• Обсуждение миссии на Астрофоруме

Примечания