Ralph (New Horizons)

Ralph – instrument naukowy na pokładzie sondy kosmicznej New Horizons, która została wystrzelona w 2006 roku.^[1] Jest to rejestrator obrazu w świetle widzialnym i podczerwieni oraz spektrometr do dostarczania map poszczególnych obiektów astronomicznych na podstawie danych, gromadzonych przez ten sprzęt.^[1] Ralph ma dwa główne narzędzia: LEISA i MVIC.^[2] Akronim MVIC oznacza Multispectral Visible Imaging Camera i jest kamerą multispektralną pracującą w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni, podczas gdy LEISA pierwotnie oznaczał Linear Etalon Imaging Spectral Array i jest to spektrometr mapujący w bliskiej podczerwieni dla lotów kosmicznych.^[3] LEISA obserwuje 250 dyskretnych długości fal światła podczerwonego od 1,25 do 2,5 mikrometra.^[4] MVIC to skaner typu pushbroom pracujący na siedmiu kanałach (m.in. barwa czerwona, niebieska, bliska podczerwień (NIR) oraz metan).^[5]

Ralph jest jednym z siedmiu głównych instrumentów na pokładzie sondy New Horizons, która została wystrzelona w 2006 roku i przeleciała obok Plutona w 2015 roku.^[6][7]

Podczas przelotu, przyrząd ten rozpoczął obserwację wielu aspektów Plutona takich, jak:^[8]

• geologia
• forma
• struktura
• skład chemiczny powierzchni
• temperatura powierzchni

Przyrządy Ralph oraz Alice zostały wykorzystane do scharakteryzowania atmosfery Plutona w 2015 roku.^[9] Wcześniej przyrząd ten był używany do obserwacji Jowisza i jego księżyców w latach 2006 oraz 2007, kiedy leciał w stronę Plutona.^[10][11] Obserwacje Jowisza zostały przeprowadzone z Ralphem w lutym 2007 roku, kiedy sonda znajdowała się około 6 milionów kilometrów od gazowego olbrzyma.^[11]

Ralph wykonał zdjęcia planetoidy Arrokoth podczas przelotu sondy New Horizons 1 stycznia 2019.^[12] Ralph, w połączeniu z teleskopem LORRI, zostanie wykorzystany do stworzenia cyfrowej mapy wysokości tego obiektu.

NASA planuje umieścić jedną z wersji przyrządu w projektowanej sondzie Lucy, której celem jest kilka trojańczyków Jowisza. Sonda ta ma zostać wystrzelona na przełomie października i listopada 2021 roku.)^[13].^[14] Konstruktorzy sondy zauważyli szczególną zdolność Ralpha do prowadzenia obserwacji w świetle widzialnym i w podczerwieni poprzez podział strumienia światła, a tym samym analizę dwóch widm światła w tym samym czasie.^[14]

Przyrząd otrzymał swoją nazwę od jednej z postaci z amerykańskiego sitcomu The Honeymooners,^[15] podobnie jak inny przyrząd na pokładzie sondy New Horizons - Alice.^[16]

Pierwotna nazwa spektrometru - LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) - została zmieniona przez NASA w czerwcu 2017 r. na Lisa Hardaway Infrared Mapping Spectrometer.^{[17] [18]} Zmiana ta została wprowadzona na cześć Lisy Hardaway, która zmarła w styczniu 2017 r. w wieku 50 lat. Hardaway była inżynierem lotnictwa oraz kierowniczką programu zajmnującego się rozwojem Ralph'a. ^[19] Ponadto została ona uhonorowana tytułem inżyniera Roku 2015-2016 przez Amerykański Instytut Aeronautyki i Astronautyki (sekcja Rocky Mountain), a organizacja Women In Aerospace przyznała jej nagrodę lidera w 2015 r.^[20]

Przykładowe możliwości Ralpha ukazano na zdjęciu przedstawiającym wykrycie metanu na powierzchni Plutona (po lewej), które nałożono na zdjęcie z aparatu rozpoznawczego (po prawej):

W 2018 r. Ogłoszono, na podstawie danych wysokiej rozdzielczości z sondy New Horizons, że niektóre równiny Plutona mają wydmy wykonane z granulek lodu metanowego.^[21] Wydmy zostały prawdopodobnie utworzone przez wiatry wiejące na powierzchni Plutona. Wydmy te nie są tak gęste jak na Ziemi - podobne formacje występują na innych obiektach Układu Słonecznego, takich jak np. Tytan.^[22]

Dane:^[23]

• Masa- 10.5 kg
• Maksymalne zużycie mocy - 7.1 W
• Teleskop
  • niezakrywany
  • pozaosiowy system optyczny
  • Anastygmat trójzwierciadlany
• Apertura 75 mm ^[24]
  • f/8.7
  • Efektywna Ogniskowa 658mm
• Elektroniczne tablice kontrolne
  • Elektronika wykrywacza (Detector electronics - DE)
  • Obsługa poleceń i danych (Command and data handling - C&DH)
  • Zasilacz niskiego napięcia (Low voltage power supply - LVPS).

Jeden teleskop podaje światło zarówno do kanałów LEISA, jak i MVIC, przy czym światło jest dzielone przez dichroiczny dzielnik wiązki.^[23][24]

• MVIC wykrywa światło o długości fali od 400 do 975 nm
• LEISA wykrywa światło o długości fali od 1250 do 2500 nm (od 1.25 do 2.5 μm)

MVIC posiada siedem matryc CCD pracujących w tzw. trybie opóźnienia czasowego i integracji (ang. Time-delay integration - TDI). Podobnie jak w przypadku skanera, linia pikseli CCD przechodzi przez obiekt i stopniowo buduje obraz z informacji zebranych w czasie skanowania.^[25] Kanały te mają rozdzielczość 5024 x 32 pikseli.^[25] Istnieje siedem kanałów, z których 6 jest wykorzystywanych do wykonywania zdjęć w trybie TDI, a siódmy z matrycą 5024 x 128 do kadrowania nawigacji^[25] MVIC ma pole widzenia o szerokości 5,8 stopnia.^[25] Kanał kadrowania o rozmiarze 5024 x 128 pikseli jest panchromatyczny i ma pole widzenia 5,7 x 0,15 stopnia.^[26] W przeciwieństwie do pozostałych sześciu kanałów, może on skoncentrować się na jednym celu i zrobić zdjęcie.^[27]Celem tego kanału jest obsługa nawigacji optycznej.^[28] Kanał nawigacyjny to tablica ramek, która działa jako pojedyncza ramka (w przeciwieństwie do innych kanałów które generują obraz z użyciem trybu TDI).^[27]

Pasma kamery MVIC:^[25] Istnieje sześć kanałów, które korzystają z trybu TDI, natomiast siódmy zajmuje ramkę i służy do nawigacji.^[28]

• 2 panchromatyczne kanały (długości fal: od 400 do 975 nm)
• pasmo niebieskie (400-550 nm)
• pasmo czerwone (540-700 nm)
• pasmo bliskiej podczerwieni (od 780 do 975nm)
• pasmo metanu (860-910 nm)
• Kanał nawigacyjny / tablica kadrowania

LEISA wykonała zdjęcia Plutona w najwyższej rozdzielczości (rzędu 3 km/piksel) podczas największego zbliżenia sondy New Horizons do Plutona, w dniu 14 lipca 2015r. (sonda przeleciała wtedy w odległości 47000 km.)^[29]

Podczas przelotu obok Plutona 14 lipca 2015 r. Ralph był w stanie zebrać dane o tej planecie karłowatej i jej księżycach, uzyskując różne zdjęcia. Ponadto kanały kolorów MVIC są często źródłem kolorów na panchromatycznych obrazach LORRI

kolorowe i spektralne obrazy Arrokoth, pokazujące subtelne wariacje kolorów na całej powierzchni planetoidy. Obraz po prawej to ten sam kolorowy obraz z kamery MVIC nałożony na czarno-biały obraz LORRI o wyższej rozdzielczości (Złożony z czarno-białych i kolorowych zdjęć wykonanych odpowiednio przez instrumenty LORRI i MVIC w dniu 1 stycznia 2019 r).^[33]

Zobacz galerię związaną z tematem: Zdjęcia Plutona wykonane przez MVIC

Zobacz galerię związaną z tematem: Zdjęcia Plutona wykonane przez LEISA

• Przyrządy na pokładzie sondy New Horizons' (NASA)
• NASA - Ralph
• Porównanie pól widzenia różnych instrumentów sondy „New Horizons”, w tym kanałów Ralph'a