สไปกา (ยานอวกาศ)
กล้องโทรทัศน์อินฟราเรดอวกาศสำหรับจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ( SPICA ) เป็นกล้องโทรทัศน์อวกาศอินฟราเรด ที่เสนอขึ้นมา เพื่อต่อยอดจาก หอดูดาวอวกาศ Akari ที่ประสบความสำเร็จ เป็นความร่วมมือระหว่างนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปและญี่ปุ่น ซึ่งได้รับการคัดเลือกในเดือนพฤษภาคม 2018 โดยองค์การอวกาศยุโรป (ESA) ให้เป็นผู้เข้ารอบสุดท้ายสำหรับภารกิจระดับกลาง Mission 5 (M5) ของ โครงการ Cosmic Visionที่จะปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2032 [ 6 ]ในขณะนั้น ผู้เข้ารอบสุดท้ายอีกสองรายคือTHESEUSและEnVisionโดย EnVision ได้รับการคัดเลือกให้พัฒนาต่อไปในที่สุด[ 7 ] SPICA จะปรับปรุงความไวของเส้นสเปกตรัมของภารกิจก่อนหน้านี้ เช่น กล้องโทรทัศน์อวกาศ SpitzerและHerschelในช่วง 30 ถึง 230 μm ให้ดีขึ้นถึง 50-100 เท่า[ 8 ]
คาดว่าจะมีการตัดสินใจขั้นสุดท้ายในปี 2021 [ 4 ]แต่ในเดือนตุลาคม 2020 มีการประกาศว่า SPICA ไม่ได้รับการพิจารณาให้เป็นผู้สมัครสำหรับภารกิจ M5 อีกต่อไป[ 9 ] [ 10 ]
ประวัติศาสตร์
ในญี่ปุ่น SPICA ได้รับการเสนอครั้งแรกในปี 2550 โดยเริ่มแรกเรียกว่าHII-L2ตามชื่อยานปล่อยและวงโคจร ในฐานะภารกิจเชิงกลยุทธ์ขนาดใหญ่ระดับ L [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]และในยุโรปได้มีการเสนอให้กับ โครงการ Cosmic Vision ของ ESA (M1 และ M2) [ 11 ]แต่การตรวจสอบภายในของ ESA ในช่วงปลายปี 2552 ชี้ให้เห็นว่าความพร้อมทางเทคโนโลยีสำหรับภารกิจนั้นไม่เพียงพอ[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2561 ได้รับการคัดเลือกให้เป็นหนึ่งในสามผู้เข้ารอบสุดท้ายสำหรับ ภารกิจ Cosmic Vision Medium Class Mission 5 (M5) โดยมีกำหนดการปล่อยในปี พ.ศ. 2565 [ 4 ]ภายใน ESA นั้น SPICA เป็นส่วนหนึ่งของการแข่งขันภารกิจ Medium Class-5 (M5) โดยมีงบประมาณสูงสุด 550 ล้านยูโร[ 17 ]
ยุติการเป็นผู้สมัคร M5 ในเดือนตุลาคม 2020 เนื่องจากข้อจำกัดทางการเงิน[ 9 ]
ภาพรวม
แนวคิดนี้เป็นความร่วมมือระหว่างองค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การสำรวจอวกาศแห่งญี่ปุ่น (JAXA) หากได้รับการสนับสนุนด้านเงินทุน กล้องโทรทรรศน์นี้จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศด้วยยานปล่อย H3 ของ JAXA
กระจกขนาด 2.5 เมตรของกล้องโทรทรรศน์ ริทเชย์-เครเตียน (เล็กกว่ากระจกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเฮอร์เชล ) น่าจะทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ซึ่งอาจผลิตโดยองค์การอวกาศยุโรป (ESA) เนื่องจากมีประสบการณ์ในการผลิตกล้องโทรทรรศน์เฮอร์เชล ภารกิจหลักของยานอวกาศลำนี้คือการศึกษาการก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์มันจะสามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ในกาแล็กซีจานดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดรอบดาวฤกษ์อายุน้อย และดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ โดยอาศัย เครื่องมือโคโรนากราฟของตัวเองสำหรับวัตถุสองประเภทหลัง
คำอธิบาย
หอดูดาวจะมีสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดระยะไกลและเสนอให้ติดตั้งในวงโคจรฮาโลรอบจุด L2การออกแบบมีแผงระบายความร้อนแบบร่องรูปตัว V และเครื่องทำความเย็น แบบกลไก แทนที่จะใช้ฮีเลียมเหลวในการทำให้กระจกเย็นลงต่ำกว่า8 K (−265.15 °C) [ 2 ] (เทียบกับ กระจกสะท้อนแสงประมาณ80 K ที่ระบายความร้อนด้วย รังสี เท่านั้น เช่นเดียวกับของ Herschel ซึ่งให้ความไวที่มากกว่าอย่างมากในช่วงคลื่นอินฟราเรด 10–100 μm (IR band) กล้องโทรทรรศน์นี้มีจุดประสงค์เพื่อสังเกตแสงอินฟราเรดที่ความยาวคลื่นยาวกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ความไวของมันจะมากกว่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศSpitzerและHerschelถึงสองอันดับ[ 2 ]
- กล้องโทรทรรศน์ไครโอเจนิกขนาดใหญ่ที่มีรูรับแสงกว้าง
SPICA จะใช้กล้องโทรทรรศน์ Ritchey–Chrétien ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 เมตร โดยมีมุมมองภาพ 30 อาร์คนาที[ 18 ]
- เครื่องมือวัดระนาบโฟกัส
- SMI (เครื่องมือวัดรังสีอินฟราเรดช่วงกลางของ SPICA): 12–36 ไมโครเมตร
- SMI-LRS (สเปกโทรสโกปีความละเอียดต่ำ): 17–36 ไมโครเมตร จุดประสงค์คือการตรวจจับการปล่อยก๊าซ PAH จากฝุ่นเพื่อเป็นเบาะแสของกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไป และการปล่อยแร่ธาตุจากบริเวณการก่อตัวของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์
- SMI-MRS (Mid-Resolution Spectroscopy): 18–36 μm ความไวสูงในการตรวจจับการปล่อยแสงแบบเส้นสเปกตรัม พร้อมความละเอียดของความยาวคลื่นค่อนข้างสูง (R=2000) จะช่วยให้สามารถจำแนกลักษณะของกาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปและบริเวณการก่อตัวของดาวเคราะห์ที่ตรวจพบโดย SMI-LRS ได้
- SMI-HRS (High-Resolution Spectroscopy): 12–18 μm ด้วยความละเอียดของความยาวคลื่นที่สูงมาก (R=28000) SMI-HRS สามารถศึกษาพลวัตของก๊าซโมเลกุลในบริเวณการก่อตัวของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ได้
- SAFARI (เครื่องมืออินฟราเรดระยะไกล SPICA): 35–230 μm
- B-BOP (B-BOP ย่อมาจาก "B-fields with BOlometers and Polarizers"): [ 8 ]โพลาไรมิเตอร์แบบสร้างภาพที่ทำงานในสามย่านความถี่ 100 μm, 200 μm และ 350 μm B-Bop จะช่วยให้สามารถทำแผนที่โพลาไรเมตริกของโครงสร้างเส้นใยกาแล็กซีเพื่อศึกษาบทบาทของสนามแม่เหล็กในเส้นใยและการก่อตัวของดาวฤกษ์ได้
วัตถุประสงค์
ตามชื่อที่ระบุไว้ วัตถุประสงค์หลักคือการพัฒนาความก้าวหน้าในการวิจัยด้านจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์ สาขาการวิจัยเฉพาะ ได้แก่:
- การกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแล็กซี
- การกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์
- วิวัฒนาการของสสาร
วิทยาศาสตร์การค้นพบ
- การกำหนดข้อจำกัดในการปล่อยรังสี H₂ จากสถานะพื้นฐานดาวฤกษ์รุ่นแรก (รุ่นที่ 3)
- การตรวจจับไบโอมาร์กเกอร์ในสเปกตรัมอินฟราเรดช่วงกลางของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและ/หรือวัสดุดั้งเดิมในจานดาวเคราะห์ก่อนกำเนิด
- การตรวจพบฮาโล H2 กาแล็กซีในเอกภพใกล้เคียง
- ด้วยการพัฒนาทางเทคนิคของเทคนิคโคโรนากราฟที่เพียงพอ การถ่ายภาพดาวเคราะห์ใดๆ ที่อยู่ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ในระบบสุริยะที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ไม่กี่ดวง
- การตรวจจับการเปลี่ยนสถานะในย่านอินฟราเรดไกลของสารประกอบอะโรมาติกโพลีไซคลิก (PAHs) ในตัวกลางระหว่างดาว โมเลกุลขนาดใหญ่มากที่เชื่อว่าเป็นส่วนประกอบของ PAHs และทำให้เกิดลักษณะเฉพาะในย่านอินฟราเรดใกล้ มีการเปลี่ยนสถานะการสั่นสะเทือนในย่านอินฟราเรดไกลซึ่งแพร่หลายและอ่อนมาก
- การตรวจจับการก่อตัวของฝุ่นในซูเปอร์โนวาในกาแล็กซีภายนอกโดยตรง และการกำหนดที่มาของฝุ่นปริมาณมากในกาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์สูง