"כאשר שפיצר שוגר בשנת 2003 , הרעיון שנשתמש בו כדי ללמוד על כוכבי לכת במערכות שמש אחרות היה כל־כך מטורף שאף אחד לא התייחס לכך", אמר שון קארי ממרכז המדע של טלסקופ החלל שפיצר של נאס"א במכון הטכנולוגי של קליפורניה בפסדינה. "אבל עכשיו, איתור כוכבי לכת הפך להיות המשימה המדעית העיקרית שלנו."
בהתקרב יום השנה ה-10 שלו, טלסקופ החלל שפיצר של נאס"א עבר הסבה ממצפה אסטרונומי כללי למצפה לכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש. טלסקופ זה לא עוצב מראש למשימה זו. בעוד המהנדסים והמדענים שבנו את שפיצר לא חשבו על מטרה זו, התכונות שהקנו לחללית איפשרו לשנות את ייעוד החללית. בעיקר התאפשר הדבר הודות ליציבות יוצאת הדופן של הטלסקופ שבזכותה יכולים המהנדסים היום להקנות לטלסקופ החלל יכולות תצפית שהיו מעבר לתכנון המקורי שלו.
"כאשר שפיצר שוגר בשנת 2003 , הרעיון שנשתמש בו כדי ללמוד על כוכבי לכת במערכות שמש אחרות היה כל־כך מטורף שאף אחד לא התייחס לכך", אמר שון קארי ממרכז המדע של טלסקופ החלל שפיצר של נאס"א במכון הטכנולוגי של קליפורניה בפסדינה. "אבל עכשיו, איתור כוכבי לכת הפך להיות המשימה המדעית העיקרית שלנו."
Spitzer perceives the universe in infrared light which is a little less energetic than the light our eyes can see. Infrared light can easily penetrate through concentrations of stray cosmic gas and dust, allowing researchers to peer into stunning dust fountains, galaxy centers and nascent solar systems. This ability of Spitzer in the infrared field is also translated today to the study of planets. When a planet passes in front of its star, it blocks a tiny portion of the star's light. These are subtle defects that allow Spitzer to reveal the size of the alien world.
Planets emit infrared light and therefore Spitzer will be able to study the composition of their atmospheres. As a planet orbits its sun, it shows different areas of its surface to Spitzer's cameras. Changes in total brightness in the infrared range can tell about the climate. A planet's diminution as it passes behind its star can also provide a measurement of the alien world's temperature.
While the study of star formation and the disks of dust from which planets form has always been the cornerstone of Spitzer's science program, the study of the planet was made possible only by reaching an unprecedented level of sensitivity beyond its original design.
The design of the spacecraft was carried out before 1996, that is, before even one planet was discovered using the transit method, and despite the high level of accuracy, the change in brightness necessary to observe the planets passing across their sun was not considered realistic in the infrared field, because no infrared instrument existed at that time Didn't offer anything close to the accuracy required.
עם זאת, המערכות שהושמו על שפיצר איפשרו שליטה מצוינת בשינויים בטמפרטורה והכילו מערכת להצבעה על כוכבים והתמקדות בהם, הרבה יותר טובה ממה שנחשב הכרחי לצורך עבודת הטלסקופ. שני מרכיבים עיצוביים אלה ש"ראו את הנולד" סיפקו תמורה בהשגת הדיוק הקיצוני הנדרש לחקר כוכבי לכת."
את העובדה ששפיצר עדיין יכול לעשות עבודה מדעית ניתן לזקוף לשלב מוקדם בתכנון שכלל חשיבה חדשנית. שפיצר היה טעון בתחילה עם מספיק נוזל קירור כדי לשמור על יכולת הפעולה של שלושת המכשירים המדעיים הרגישים לחום במשך לפחות שנתיים וחצי. משימה זו "cryo" נמשכה בסופו של דבר יותר מחמש שנים ומחצה לפני שנגמר נוזל הקירור.
אבל למהנדסים של שפיצר היתה תכנית גיבוי מובנית: מערכת קירור פסיבית ששמרה על סט אחד של מצלמות תת־אדום בטמפרטורה תפעולית נמוכה במיוחד של מינוס 244 מעלות צלזיוס, או 29 מעלות מעל האפס מוחלט. מצלמות התת־אדום המשיכו לפעול ברגישות מלאה, ואיפשרו לה להתמיד במשימה מורחבת "חמה", אם אפשר לומר כך, אם כי עדיין קרה מאוד בסטנדרטים ארציים.
Spitzer is painted black on the side facing away from the sun. This allows the telescope to radiate a maximum amount of heat into space. On the side facing the sun, Spitzer has a glossy coating that reflects as much heat from the sun as possible to the solar panels. This is the first infrared telescope to use such an innovative design and it set the standard for future missions.
Making Spitzer a planet-gazer also required some clever changes to the flight path, long after it had flown beyond the reach of human hands into a towed orbit around Earth. Despite the excellent relative stability for a small oscillating telescope, it remained pointed at the target star, the cameras also exhibited slight oscillations when the star passed a single pixel of the camera. Both of these things make it difficult to meet the delicate task of measuring transits of planets.
In the first step, we reduced the charging time of the heating system and were satisfied with charging that lasted only 30 minutes and produced about 50% of the heat, thus reducing the duration of the fluctuations. Spitzer's engineers and scientists were still not satisfied. In September 2011, they managed to bring the camera used by Spitzer's vote control sensor back to life. This camera was used during the cryo mission and was designed for routine calibration of stars that helped point the telescope in the right direction. The telescope rocked back and forth naturally as it stared at the target star. Given this unavoidable jitter, the ability to be able to control the light passing through the infrared camera is critical to obtaining accurate measurements. The engineers succeeded in this and allowed the astronomers to place stars precisely in the central pixel of the camera.
מאז החזרת מצלמת המיקוד האסטרונומים לקחו את התהליך הזה קדימה באמצעות מיפוי זהיר של המוזרויות של פיקסל בודד בתוך המצלמה. הם בעצם מצאו את "הנקודה המתוקה", ששימוש בה מספק את התצפיות היציבות ביותר. כ-90 אחוזים מתצפיות כוכבי הלכת של שפיצר ממוקדים היטב לרמה תת־פיקסלים, עד לרבעון מסוים של פיקסל". אנחנו יכולים להשתמש במצלמה כדי למקם את עצמנו בדיוק ולשים את נקודת האור על החלק הטוב ביותר של הפיקסל," אמר קארי. "אז אתה שם את האור על הנקודה המתוקה ופשוט נותן לשפיצר לבהות ".
These three actions more than doubled Spitzer's stability and focus and provided it with the amazing sensitivity it needed to measure planets outside the solar system.
"בגלל השינויים ההנדסיים אלה, שפיצר הפך לטלסקופ החוקר כוכבי לכת", אמר קארי. "אנו מצפים משפיצר לשפע של מידע אודות כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש בעתיד".
