El Observatorio Espacial Infrarrojo ( ISO ) fue un telescopio espacial de luz infrarroja diseñado y operado por la Agencia Espacial Europea (ESA), en cooperación con ISAS (ahora parte de JAXA ) y la NASA . La ISO fue diseñada para estudiar la luz infrarroja en longitudes de onda de 2,5 a 240 micrómetros y funcionó de 1995 a 1998. [1]
El satélite [2] [3], valorado en 480,1 millones de euros , fue lanzado el 17 de noviembre de 1995 desde la plataforma de lanzamiento ELA-2 del Centro Espacial de Guayana, cerca de Kourou , en la Guayana Francesa. El vehículo de lanzamiento , un cohete Ariane 4 4P, colocó con éxito a ISO en una órbita geocéntrica altamente elíptica , completando una revolución alrededor de la Tierra cada 24 horas. El espejo primario de su telescopio Ritchey-Chrétien medía 60 cm de diámetro y estaba enfriado a 1,7 kelvin mediante helio superfluido . El satélite ISO contenía cuatro instrumentos que permitían obtener imágenes y fotometría de 2,5 a 240 micrómetros y espectroscopia de 2,5 a 196,8 micrómetros.
La ESA y el Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojos hicieron esfuerzos para mejorar las canalizaciones de datos y las herramientas de análisis de software especializadas para obtener métodos de calibración y reducción de datos de la mejor calidad de la misión. IPAC apoya a los observadores de ISO y a los usuarios de archivos de datos a través de visitas internas y talleres.
En 1983, el IRAS estadounidense, holandés y británico inauguró la astronomía infrarroja basada en el espacio realizando el primer "estudio de todo el cielo" en longitudes de onda infrarrojas . El mapa resultante del cielo infrarrojo identificó unas 350.000 fuentes infrarrojas esperando ser exploradas por los sucesores de IRAS. En 1979, IRAS se encontraba en una etapa avanzada de planificación y los resultados esperados de IRAS llevaron a la primera propuesta de ISO hecha a la ESA ese mismo año. Con las rápidas mejoras en la tecnología de detectores de infrarrojos, ISO iba a proporcionar observaciones detalladas de unas 30.000 fuentes de infrarrojos con una sensibilidad y resolución mucho mejores . ISO debía funcionar 1.000 veces mejor en sensibilidad y 100 veces mejor en resolución angular a 12 micrómetros en comparación con IRAS.
Una serie de estudios de seguimiento dieron como resultado la selección de ISO como la próxima entrega del Programa Científico de la ESA en 1983. Luego vino una Convocatoria de Propuestas de Experimentos y Misiones Científicas para la comunidad científica, lo que resultó en la selección de los instrumentos científicos en 1985. Los cuatro instrumentos elegidos fueron desarrollados por equipos de investigadores de Francia, Alemania, Países Bajos y Reino Unido.
El diseño y desarrollo del satélite comenzaron en 1986 con la división espacial de Aérospatiale (actualmente absorbida por Thales Alenia Space ) liderando un consorcio internacional de 32 empresas responsables de la fabricación , integración y prueba del nuevo satélite. El montaje final tuvo lugar en el Centro Espacial Mandelieu de Cannes .
El diseño básico de ISO estuvo fuertemente influenciado por el de su predecesor inmediato. Al igual que IRAS, ISO estaba compuesta por dos componentes principales:
El módulo de carga útil también contenía una visera cónica para el sol, para evitar que la luz parásita llegue al telescopio, y dos grandes rastreadores de estrellas . Estos últimos formaban parte del Subsistema de control de actitud y órbita (AOCS), que proporcionaba estabilización ISO en tres ejes con una precisión de puntería de un segundo de arco . Constaba de sensores solares y terrestres, los rastreadores de estrellas antes mencionados, un sensor de estrellas de cuadrante en el eje del telescopio, giroscopios y ruedas de reacción . Un sistema de control de reacción complementario (RCS), que utiliza propulsor de hidracina , fue responsable de la dirección orbital y del ajuste fino poco después del lanzamiento . El satélite completo pesaba poco menos de 2.500 kg, tenía 5,3 m de alto, 3,6 m de ancho y medía 2,3 m de profundidad.
El módulo de servicio contenía todos los componentes electrónicos calientes , el tanque de propulsor de hidracina y proporcionaba hasta 600 vatios de energía eléctrica por medio de células solares montadas en el lado orientado hacia el sol del parasol montado en el módulo de servicio. La parte inferior del módulo de servicio tenía una interfaz física de soporte de carga en forma de anillo para el vehículo de lanzamiento.
El criostato del módulo de carga útil rodeaba el telescopio y el instrumento científico con un gran Dewar que contenía un tanque toroidal cargado con 2268 litros de helio superfluido. El enfriamiento por evaporación lenta del helio mantuvo la temperatura del telescopio por debajo de 3,4 K y los instrumentos científicos por debajo de 1,9 K. Estas temperaturas tan bajas eran necesarias para que los instrumentos científicos fueran lo suficientemente sensibles como para detectar la pequeña cantidad de radiación infrarroja de fuentes cósmicas. Sin este enfriamiento extremo, el telescopio y los instrumentos sólo verían sus propias intensas emisiones infrarrojas en lugar de las débiles desde lejos.
El telescopio ISO estaba montado en la línea central del dewar, cerca de la parte inferior del tanque toroidal de helio. Era del tipo Ritchey-Chrétien con una pupila de entrada efectiva de 60 cm, una relación de distancia focal de 15 y una distancia focal resultante de 900 cm. Era necesario un control muy estricto de la luz dispersa, en particular la procedente de fuentes infrarrojas brillantes fuera del campo de visión del telescopio , para garantizar la sensibilidad garantizada de los instrumentos científicos. Una combinación de protectores herméticos, deflectores dentro del telescopio y la sombrilla en la parte superior del criostato lograron una protección total contra la luz dispersa. Además, ISO se vio impedida de observar demasiado cerca del Sol, la Tierra y la Luna; todas las fuentes principales de radiación infrarroja. ISO siempre apuntó entre 60 y 120 grados de distancia del Sol y nunca apuntó a menos de 77 grados de la Tierra, 24 grados de la Luna o más cerca de 7 grados de Júpiter . Estas restricciones significaban que en un momento dado sólo alrededor del 15 por ciento del cielo estaba disponible para ISO.
Un espejo en forma de pirámide detrás del espejo primario del telescopio distribuyó la luz infrarroja a los cuatro instrumentos, proporcionando a cada uno de ellos una sección de 3 minutos de arco del campo de visión de 20 minutos de arco del telescopio. Por lo tanto, apuntar un instrumento diferente al mismo objeto cósmico significaba reorientar todo el satélite ISO.
ISO llevaba una serie de cuatro instrumentos científicos para observaciones en el infrarrojo:
Los cuatro instrumentos estaban montados directamente detrás del espejo primario del telescopio, en una disposición circular, ocupando cada instrumento un segmento de 80 grados del espacio cilíndrico. El campo de visión de cada instrumento estaba desplazado con respecto al eje central del campo de visión del telescopio. Esto significa que cada instrumento "vio" una porción diferente del cielo en un momento dado. En el modo operativo estándar, un instrumento estaba en operación primaria.
Después de una fase de desarrollo e integración muy exitosa, ISO fue finalmente puesta en órbita el 17 de noviembre de 1995, a bordo de un vehículo de lanzamiento Ariane-44P. El rendimiento del vehículo de lanzamiento fue muy bueno y el apogeo fue sólo 43 km más bajo de lo esperado. El Centro de Operaciones Espaciales de la ESA en Darmstadt , Alemania, tuvo control total sobre ISO durante los primeros cuatro días de vuelo. Después de la puesta en servicio temprana, el control primario de ISO se entregó al Centro de Control de Naves Espaciales (SCC) en Villanueva de la Cañada en España ( VILSPA ) para el resto de la misión. En las primeras tres semanas después del lanzamiento, se ajustó la órbita y se activaron y probaron todos los sistemas satelitales. El enfriamiento del criostato resultó ser más eficiente de lo que se había calculado anteriormente, por lo que la duración prevista de la misión se amplió a 24 meses. Del 21 al 26 de noviembre se conectaron y comprobaron minuciosamente los cuatro instrumentos científicos. Entre el 9 de diciembre de 1995 y el 3 de febrero de 1996 tuvo lugar la 'Fase de Verificación del Rendimiento', dedicada a poner en servicio todos los instrumentos y solucionar problemas. Las observaciones de rutina comenzaron el 4 de febrero de 1996 y duraron hasta que se agotó el último refrigerante de helio el 8 de abril de 1998.
El perigeo de la órbita de ISO se encontraba dentro del cinturón de radiación de Van Allen , lo que obligó a que los instrumentos científicos se apagaran durante siete horas durante cada paso a través del cinturón de radiación. Así, quedaron 17 horas en cada órbita para la observación científica. Una órbita típica de ISO de 24 horas se puede dividir en seis fases:
A diferencia del IRAS, a bordo del ISO no se registraron datos científicos para su posterior transmisión a tierra. Todos los datos, tanto científicos como administrativos, se transmitieron al suelo en tiempo real. El punto de perigeo de la órbita de ISO estaba por debajo del horizonte de radio de los centros de control de la misión tanto en VILSPA como en Goldstone, lo que obligó a apagar los instrumentos científicos en el perigeo.
A las 07:00 UTC del 8 de abril de 1998, los controladores de vuelo de VILSPA notaron un aumento en la temperatura del telescopio. Esta fue una señal clara de que la carga de refrigerante de helio superfluido se había agotado. A las 23:07 UTC del mismo día, la temperatura de los instrumentos científicos había aumentado por encima de los 4,2 K y cesaron las observaciones científicas. Algunos detectores del instrumento SWS fueron capaces de realizar observaciones a temperaturas más altas y permanecieron en uso durante otras 150 horas para realizar mediciones detalladas de 300 estrellas adicionales . En el mes siguiente al agotamiento del refrigerante, se inició la 'Fase de prueba tecnológica' (TTP) para probar varios elementos del satélite en condiciones anormales. Después de completar el TTP, el perigeo de la órbita de ISO se redujo lo suficiente como para garantizar que ISO se queme en la atmósfera de la Tierra dentro de 20 a 30 años después de su cierre. Luego, ISO se desactivó permanentemente el 16 de mayo de 1998 a las 12:00 UTC.
En promedio, ISO realizó 45 observaciones en cada órbita de 24 horas. A lo largo de su vida útil de más de 900 órbitas, ISO realizó más de 26.000 observaciones científicas exitosas. Las enormes cantidades de datos científicos generados por ISO estuvieron sujetas a extensas actividades de archivo hasta 2006. El conjunto de datos completo ha estado disponible para la comunidad científica desde 1998 y se han realizado muchos descubrimientos, y probablemente muchos más aún están por venir:
