La Estación Flagstaff es un comando que fue establecido por USNO (debido a un siglo de invasión ligera eventualmente insostenible en Washington, DC) en un sitio a cinco millas (8,0 km) al oeste de Flagstaff, Arizona en 1955, y tiene posiciones principalmente para científicos operativos. ( astrónomos y astrofísicos ), ingenieros ópticos y mecánicos y personal de apoyo.
La ciencia de NOFS respalda todos los aspectos de la astronomía posicional hasta cierto nivel, brindando apoyo nacional y más allá. El trabajo en NOFS cubre la gama de astrometría y astrofísica para facilitar la producción de catálogos astronómicos precisos . Además, debido a la dinámica celeste (y a los efectos relativistas [5] ) de la enorme cantidad de tales objetos en movimiento a lo largo de sus propios viajes a través del espacio, el lapso de tiempo necesario para precisar cada conjunto de ubicaciones y movimientos celestes para una estrella de quizás mil millones catálogo, puede ser bastante largo. Las observaciones múltiples de cada objeto pueden llevar semanas, meses o años por sí solas. Esto, multiplicado por el gran número de objetos catalogados que luego deben reducirse para su uso y que deben analizarse después de la observación para lograr una comprensión estadística muy cuidadosa de todos los errores de catálogo, obliga a la producción rigurosa de los catálogos astrométricos más extremadamente precisos y débiles a tomar muchos años, a veces décadas, para completarse.
El Observatorio Naval de los Estados Unidos, Estación Flagstaff, celebró su 50 aniversario de su traslado allí desde Washington, DC a finales de 2005. [6] El Dr. John Hall, Director de la División Ecuatorial del Observatorio Naval desde 1947, fundó NOFS. El Dr. Art Hoag se convirtió en su primer director en 1955 (hasta 1965); Más tarde, ambos también se convertirían en directores del cercano Observatorio Lowell. [7] NOFS ha tenido 6 directores desde 1955; su actual y séptimo director interino es el Dr. Scott Dahm. [8]
NOFS permanece activo en el apoyo a los cielos oscuros regionales, [9] [10] tanto para apoyar su misión de protección nacional, [11] [12] como para promover y proteger un legado de recursos nacionales para las generaciones futuras de humanos. [13] [14] [15]
Operaciones de cielo oscuro en la Estación Flagstaff del Observatorio Naval de los Estados Unidos (NOFS)
De hecho, a pesar de una historia joven de medio siglo, NOFS tiene una rica herencia [21] que se deriva de su organización matriz, USNO , la institución científica más antigua de los EE. UU. [22] Los eventos notables han incluido el apoyo al programa Apollo Astronaut organizado por el cercano Centro de Investigación de Astrogeología del USGS ; y el descubrimiento de la luna de Plutón, Caronte , en 1978 (que se analiza más adelante). A una altura de aproximadamente 7500 pies (2300 m), NOFS alberga varios instrumentos astronómicos [23] (algunos también se describen en la lista mundial de telescopios ópticos ); Algunos instrumentos adicionales están en la cercana Anderson Mesa . NOFS (con su matriz USNO) también realiza ciencia fundamental en el telescopio infrarrojo UKIRT en Hawaii.
El telescopio Kaj Strand (o reflector astrométrico Kaj Strand, KSAR ) de 1,55 metros (61 pulgadas) sigue siendo el telescopio más grande operado por la Marina de los EE. UU. El Congreso asignó fondos en 1961 y vio su primera luz en 1964. [24] Este estado cambiará cuando los cuatro telescopios de 1,8 metros del NPOI vean su primera luz en un futuro próximo. KSAR viaja en los brazos de una montura de horquilla ecuatorial. El telescopio se utiliza tanto en el espectro visible como en el infrarrojo cercano (NIR), [25] este último utilizando una cámara de InSb ( antimonuro de indio ) sub-30 kelvin , refrigerada por helio, "Astrocam". [26] En 1978, el telescopio de 1,55 m se utilizó para "descubrir la luna del planeta enano Plutón , llamada ' Caronte '". (El propio Plutón fue descubierto en 1930, al otro lado de la ciudad, en el Observatorio Lowell ). El descubrimiento de Caronte condujo a cálculos de masa que finalmente revelaron cuán pequeño era Plutón y finalmente provocaron que la IAU reclasificara a Plutón como planeta enano (no principal) . [27] [28] [29] El telescopio de 1,55 metros también se utilizó para observar y rastrear la nave espacial de impacto profundo de la NASA , mientras navegaba hacia un impacto interplanetario exitoso con el célebre cometa 9p/Tempel , en 2005. Este telescopio es particularmente adecuado para realizar estudios de paralaje estelar , astrometría de campo estrecho que apoya la navegación espacial , y también ha desempeñado un papel clave en el descubrimiento de uno de los objetos enanas marrones más fríos jamás conocidos , en 2002. [30] La cúpula KSAR está ubicada en el centro en terrenos de NOFS, con edificios de apoyo y de oficinas adjuntos a las estructuras del domo. En este complejo también se encuentra la gran instalación de la cámara de recubrimiento al vacío . La cámara puede proporcionar recubrimientos y recubrimientos muy precisos deEspesor de 100 ± 2 Angstrom (aproximadamente 56 átomos de aluminio), para ópticas de pequeñas a varias toneladas de hasta 1,8 metros (72 pulgadas) de diámetro, en un vacío que excede7 × 10 6 Torr , utilizando un sistema de descarga de 1500 amperios de óptica vertical. También se ha demostrado una capacidad de recubrimiento dieléctrico . Los componentes ópticos y telescópicos de gran tamaño se pueden mover por NOFS utilizando su conjunto de grúas, elevadores, elevadores de carga y carros especializados. El complejo principal también contiene un laboratorio óptico y electrónico de ambiente controlado para láser, óptica adaptativa, desarrollo de óptica, colimación, sistemas de control mecánico y microelectrónico necesarios para NOFS y NPOI.
La cúpula de acero de 18 metros (60 pies) de diámetro del telescopio KSAR es bastante grande para la apertura del telescopio, debido a la larga relación focal de f/9,8 (favorable para una colimación o alineación óptica muy precisa , necesaria para la observación astrométrica). Utiliza una rendija vertical muy ancha de 2 contraventanas. Se han llevado a cabo estudios de desarrollo para demostrar con éxito que el reemplazo planificado del ciclo de vida de este venerable instrumento se puede realizar de manera eficiente dentro de la cúpula original , para un futuro telescopio con una apertura de hasta 3,6 metros (140 pulgadas), mediante el uso rápido, Óptica actual. [31] Sin embargo, el telescopio de 61 pulgadas sigue siendo único en su capacidad para realizar operativamente astrometría relativa de muy alta precisión al nivel de miliarcosegundos y fotometría PSF de separación cercana . Varios programas clave aprovechan esta capacidad hasta el día de hoy.
Telescopio de 1,3 m
El telescopio Ritchey-Chrétien de campo grande de 1,3 metros (51 pulgadas) fue producido por DFM Engineering y luego corregido y automatizado por el personal de NOFS. [32] Corning Glass Works y Kodak fabricaron el espejo principal. La secundaria hiperbólica tiene un avanzado sistema de colimación (alineación) controlado por computadora para permitir posiciones muy precisas de estrellas y satélites ( astrometría de miliarcosegundos ) a lo largo de su amplio campo de visión. Este sistema analiza las aberraciones ópticas de la trayectoria óptica, modeladas mediante ajustes de pendiente de las desviaciones del frente de onda reveladas mediante una máscara de Hartmann . El telescopio ahora también cuenta con una cámara CCD criogénica de mosaico de campo amplio [33] de última generación . [34] [35] También permitirá el empleo de la nueva "Microcam", una matriz de transferencia ortogonal (OTA), con herencia Pan-STARRS . [36] [37] [38] [39] También se implementan otros sistemas de cámara avanzados para su uso en este telescopio, como el contador de fotón único RULLI, nCam, producido por LANL . [40] [41] [42] [43] [44] Usando los controles de software especiales del telescopio, el telescopio puede rastrear tanto estrellas como satélites artificiales que orbitan alrededor de la Tierra, mientras la cámara toma imágenes de ambos. La propia cúpula de 1,3 m es compacta gracias a la rápida óptica general de f/4. Está ubicado cerca y al suroeste de la gran cúpula de 61 pulgadas. Además de los estudios astrométricos (como el conocimiento de la situación espacial , SDSS [45] y SST ), la investigación con este telescopio incluye el estudio de estrellas azules y gigantes K , mecánica celeste y dinámica de sistemas estelares múltiples, caracterizaciones de satélites artificiales , y la astrometría y fotometría de tránsito de exoplanetas .
Telescopio de 1,0 m
El "Telescopio Ritchey-Chrétien" de 1,0 metros (40 pulgadas) es también un telescopio montado en horquilla de accionamiento ecuatorial. [46] El Ritchey es el telescopio original de la Estación que fue trasladado desde la USNO en Washington en 1955. También es el primer telescopio RC jamás fabricado con esa famosa prescripción óptica y, casualmente, fue el último telescopio construido por el propio George Ritchey. El telescopio sigue en funcionamiento después de medio siglo de astronomía en NOFS. Realiza operaciones clave de marcos de referencia basados en cuásares ( marco de referencia celeste internacional ), detecciones de tránsito de exoplanetas , fotometría de Vilnius , análisis de estrellas enanas M , análisis de sistemas dinámicos , soporte de referencia para información de objetos espaciales en órbita , soporte de guía de paralaje horizontal para NPOI y realiza operaciones fotométricas de apoyo a estudios astrométricos (junto con sus hermanos más nuevos). El telescopio de 40 pulgadas puede transportar varias cámaras refrigeradas por nitrógeno líquido , un coronógrafo y una cámara de plano focal puntual de densidad neutra de magnitud nueve estelares , a través de las cuales se verifican las posiciones de las estrellas antes de su uso en la astrometría del marco de referencia fundamental NPOI.
La cúpula de 40 pulgadas está ubicada en la cima y el punto más alto de la modesta montaña sobre la que se encuentra NOFS. Se encuentra junto a un taller de instrumentación integral, que incluye maquinaria de fabricación CNC sofisticada basada en CAD y una amplia gama de herramientas de diseño y soporte.
RÁPIDO DE 0,2 m
Un ejemplo moderno de un telescopio de tránsito totalmente robótico es el pequeño Telescopio de tránsito astrométrico de barrido astrométrico Flagstaff (FASTT) de 0,20 metros (8 pulgadas), terminado en 1981 y ubicado en el observatorio. [47] [48] FASTT proporciona posiciones extremadamente precisas de objetos del sistema solar para su incorporación al Almanaque astronómico y al Almanaque náutico del USNO . Estas efemérides también son utilizadas por la NASA en la navegación en el espacio profundo de sus naves espaciales planetarias y extraorbitales. [49] Los datos de este telescopio, fundamentales para la navegación de muchas sondas de espacio profundo de la NASA, son responsables del éxito de la navegación hasta el aterrizaje del módulo de aterrizaje Huygens Lander en Titán por parte del JPL de la NASA en 2005 , una luna importante que orbita alrededor de Saturno , y proporcionó referencia de navegación para La misión espacial New Horizons de la NASA a Plutón, que llegó en julio de 2015. FASTT también se utilizó para ayudar al Observatorio Aerotransportado SOFIA de la NASA a localizar, rastrear y obtener imágenes correctamente de una rara ocultación de Plutón. [50] FASTT está ubicado a 150 yardas (140 metros) al suroeste del complejo principal. Adjunto a su gran "cabaña" se encuentra el edificio que alberga los laboratorios y salas limpias de ingeniería eléctrica y electrónica de NOFS, donde se desarrollan y fabrican la mayoría de las unidades de control de telescopios, criogénica y electrónica avanzada de cámaras.
Interferómetro óptico de precisión azul marino
NOFS opera el interferómetro óptico de precisión de la Marina (NPOI) [51] [52] [53] en colaboración con el Observatorio Lowell y el Laboratorio de Investigación Naval en Anderson Mesa , 15 millas (24 km) al sureste de Flagstaff. NOFS (el brazo astrométrico operativo de USNO) financia todas las operaciones principales y, a partir de esto, contrata al Observatorio Lowell para mantener las instalaciones de Anderson Mesa y realizar las observaciones necesarias para que NOFS lleve a cabo la ciencia astrométrica primaria. El Laboratorio de Investigación Naval (NRL) también proporciona fondos adicionales para contratar la implementación por parte del Observatorio Lowell y del NRL de estaciones siderostatas de línea de base larga adicionales, facilitando el trabajo científico principal del NRL, las imágenes sintéticas (tanto celestes como de satélites orbitales). Las tres instituciones (USNO, NRL y Lowell) proporcionan cada una un ejecutivo para formar parte de un Panel Asesor Operacional (OAP), que guía colectivamente la ciencia y las operaciones del interferómetro. La OAP encargó al científico jefe y director del NPOI que realizara la ciencia y las operaciones del Panel; este gerente es un miembro senior del personal de NOFS y reporta al Director de NOFS.
NPOI es un interferómetro astronómico exitoso [54] del venerable y probado diseño del interferómetro de Michelson . Como se señaló, la mayoría de las ciencias y operaciones interferométricas son financiadas y administradas por NOFS; sin embargo, el Observatorio Lowell y el NRL se suman a los esfuerzos científicos a través de sus fracciones de tiempo para utilizar el interferómetro; 85% Marina (NOFS y NRL); y 15% Lowell. NPOI es uno de los pocos instrumentos importantes a nivel mundial que puede realizar interferometría óptica . [54] [55] Véase una ilustración de su diseño, en la parte inferior. NOFS ha utilizado NPOI para realizar una amplia y diversa serie de estudios científicos, más allá del estudio de las posiciones astrométricas absolutas de las estrellas. [56] La ciencia NOFS adicional en NPOI incluye el estudio de estrellas binarias , estrellas Be , estrellas achatadas , estrellas que giran rápidamente , aquellas con manchas estelares y la obtención de imágenes de discos estelares (los primeros en la historia) y estrellas llamaradas . [57] En 2007-2008, NRL con NOFS utilizó NPOI para obtener por primera vez precursores de imágenes de fase de cierre de satélites que orbitan en órbita geoestacionaria . [58] [59]
Diseño del interferómetro óptico de precisión (NPOI) de la Marina
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