El Observatorio Espacial Herschel es una misión de la Agencia Espacial Europea. El lanzamiento se realizó el 14 de mayo de 2009 a bordo de un Ariane 5 junto con el observatorio Planck, con el objetivo de que entrasen en órbita a 1,5 millones de km de la Tierra, en el segundo de los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Sol.
La misión era denominada anteriormente Far Infrared and Submilimetre Telescope (FIRST), y fue el primer observatorio espacial en cubrir completamente el espectro infrarrojo lejano y longitudes de onda submilimétricas, y su telescopio tuvo el mayor espejo desplegado hasta su época en el espacio (3,5 m). Este observatorio estaba especializado en la observación de objetos distantes, poco conocidos. Para el correcto funcionamiento de sus instrumentos, estos se debían mantener refrigerados por debajo de los 2 K (-271 °C).
El observatorio tenía aproximadamente 7 metros de longitud y pesaba unas 3,25 t. La mayor parte del peso de la sonda se debía a los depósitos de helio usados para generar las bajísimas temperaturas necesarias para los detectores de infrarrojos.
La misión recibió su nombre en honor de William Herschel, descubridor del espectro infrarrojo.
El observatorio siguió funcionando a pleno rendimiento hasta el 29 de abril de 2013, al quedarse sin el líquido refrigerante necesario para mantenerse frío.
Los objetivos de la misión eran:
Disponía de los siguientes instrumentos:
PACS y SPIRE permitieron observar a Herschel en seis "colores" diferentes dentro del infrarrojo lejano. Ambos instrumentos podían funcionar como espectrómetros de baja resolución. HIFI es un detector heterodino de un solo pixel que funciona como espectrómetro de muy alta resolución.
Todos los instrumentos se encontraban refrigerados por Helio líquido superfluido. Algunas partes de los instrumentos PACS y SPIRE se refrigeraban con ³He para conseguir temperaturas (0,3 K) cercanas al cero absoluto. Cada instrumento se enfría por separado según era usado, para ahorrar refrigerante.
Los instrumentos PACS y SPIRE podían observar como cámaras en modo paralelo para conseguir un mayor número de "colores" simultáneamente. Este modo de observación es apropiado para escaneos de grandes áreas con un pequeño gasto adicional de refrigerante.
PACS se componía en realidad de dos instrumentos independientes: una cámara y un espectrómetro de campo integral. Ambos funcionaban en la banda de 55 a 210 μm. Solo se podía usar uno de los dos instrumentos a un mismo tiempo.
La cámara se componía de dos sensores fotométricos multipixel. Podía observar en dos frecuencias simultáneamente, centrada la primera en 75 o 110 μm y la segunda en 150 μm. El primer sensor tiene 64 × 32 pixeles y el segundo dispone de 32 × 16 pixeles. El campo de visión es de 1,75 × 3,5 minutos de arco y la resolución de la cámara es, para ambos sensores, superior a la determinada por el límite de difracción del telescopio, con lo que se conseguía la máxima resolución posible a estas frecuencias.
El espectrómetro de campo integral tenía un campo de visión de 47 × 47 segundos de arco muestreado por 5 × 5 pixeles en la dimensión espacial. La resolución espectral iba desde unos 75 a unos 300 km/s con una cobertura de unos 1500 km/s. También disponía de dos sensores, bolómetros en este caso, que permitían observar en dos bandas simultáneamente.
SPIRE disponía de una cámara fotométrica que puede observar en tres frecuencias simultáneas, centradas en 250, 350 y 500 μm, y de un espectrómetro de transformada de Fourier. Todos los sensores son bolómetros refrigerados a 0,3 K con ³He.
Esta cámara podía observar en las tres bandas simultáneamente. Los detectores individuales de los sensores se alineaban en una matriz hexagonal distribuida de tal forma que 10 de los detectores de cada uno de los 3 sensores se encuentran alineados. El sensor centrado en 500 μm dispone de 43 detectores, el centrado en 350 μm de 88 y el centrado en 250 μm de 139. El campo de visión es de 4 × 8 minutos de arco.
El espectrómetro podía observar en dos bandas, 194-324 μm y 316-672 μm, con 37 y 19 detectores respectivamente. La resolución espectral se podía ajustar a valores entre 300 y 24000 km/s con una cobertura que puede ir de unos 2500 a 200000 km/s dependiendo del sensor, la frecuencia y la configuración.
HIFI era un espectrómetro de muy alta resolución que solo puede observar un punto. El instrumento disponía de 7 mezcladores del sistema heterodino que se corresponden con distintos rangos de frecuencia. Los 2 de frecuencias más altas, de 1410 GHz a 1910 GHz (157 a 213 μm) son mezcladores HEB (Hot Electron Bolometer; bolómetros de electrones calientes en español) y los 5 de frecuencias más bajas de 480 GHz a 1250 GHz (240 a 625 μm) son mezcladores SIS (Superconductor Isolator Superconductor; superconductor aislante superconductor en español). El ancho de banda de la observación espectral es de 2,4 o 4 GHz dependiendo del tipo de mezclador. De esta manera se obtienen resoluciones espectrales máximas desde 0,02 hasta 0,6 km/s en coberturas desde 625 hasta 2500 km/s, dependiendo de la frecuencia.
El rango de frecuencias de HIFI era muy similar al de SPIRE. SPIRE, al ser un bolómetro multipixel es muy sensible a la radiación continua y está adaptado para hacer imágenes, sin embargo no es apropiado, en general, para la observación de líneas espectrales. Aunque HIFI solo tiene un pixel con su sensibilidad y resolución espectral es muy apropiado para este tipo de observaciones.
Otros observatorios del espectro infrarrojo:
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