home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / FACTS / WFPC.FS < prev   
Text File  |  1993-06-29  |  14KB  |  302 lines
  1. FACT SHEET:WIDE-FIELD/PLANETARY CAMERA
  2.  
  3.  
  4.     NASA's Hubble Space Telescope, which is bringing the most
  5. distant reaches of the universe seven times closer, carries the
  6. Wide-Field/Planetary Camera I (WF/PC-I), designed and built by
  7. the Jet Propulsion Laboratory and the California Institute of
  8. Technology.
  9.     The Hubble Space Telescope was launched and deployed into
  10. orbit 330 nautical miles (370 statute miles) above the Earth's
  11. surface from NASA's space shuttle Discovery on April 24, 1990.
  12.     For a planned 15 years following launch, the telescope and
  13. camera will continue to study objects ranging from asteroids,
  14. comets and planets within our solar system to galaxies and
  15. quasars at the furthest and oldest reaches of the universe.
  16.     In conjunction with the telescope, WF/PC-I detects objects
  17. 100 times fainter than those visible from Earth-based telescopes,
  18. with about 10 times greater spatial resolution.
  19.     The largest Earth-based telescopes can detect objects at a
  20. distance of about 2 billion light-years, or about 12 billion
  21. trillion miles.  The Hubble Space Telescope extends our vision to
  22. objects 15 billion light-years away.
  23.     By looking deeper into the universe, astronomers see farther
  24. back in time.  Since the universe is believed to be perhaps 20
  25. billion years old, the space telescope can look back to nearly
  26. the beginning of the universe.
  27.     A second camera, called WF/PC-II, is also being built by
  28. JPL.  Astronauts will install WF/PC-II on the Hubble Space 
  29. 1
  30.  
  31.  
  32. Telescope to replace the original camera in December 1993 on
  33. shuttle mission STS-68.  The Hubble Space Telescope is expected
  34. to operate at least until the year 2005.
  35.  
  36. THE HUBBLE SPACE TELESCOPE
  37.     Authorized by the U.S. Congress in 1977, the space telescope
  38. is named for American astronomer Edwin P. Hubble.  Hubble's
  39. observations from Mt. Wilson Observatory overlooking Pasadena,
  40. California, in the 1920s established the reality of galaxies
  41. besides our own and led him to conclude that the universe is
  42. expanding.
  43.     The Hubble Space Telescope was carried into Earth orbit in
  44. the cargo bay of space shuttle Discovery on mission STS-31
  45. launched on April 24, 1990.  It was released from the shuttle
  46. April 25, 1990, at an altitude of 615 kilometers (370 statute
  47. miles or 330 nautical miles) above the Earth.  The space
  48. telescope orbits the Earth once every 95 minutes.
  49.     The space telescope is 13.1 meters (43 feet) long and 4.3
  50. meters (14 feet) in diameter, about the size of a railroad tank
  51. car.  It weighs 12,000 kilograms (25,000 pounds), about as much
  52. as 10 automobiles.
  53.     Light from distant space objects enters the telescope's tube
  54. at one end and hits a primary mirror 2.4 meters (94.5 inches or
  55. nearly eight feet) in diameter.
  56.     The light reflected from that mirror then hits a secondary
  57. mirror, located 4.9 meters (16 feet) in front of the primary
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62. mirror.  The secondary mirror is 30 centimeters (12 inches) in
  63. diameter.
  64.     From there, the beam of light narrows and intensifies,
  65. passing through a 60-centimeter (two-foot) hole in the center of
  66. the primary mirror.  The light is then directed into one of five
  67. science instruments.  They are:
  68.     * The Wide-Field/Planetary Camera, the space telescope's
  69. general-purpose camera;
  70.     * The Faint Object Camera, designed to study extremely
  71. distant stars and galaxies;
  72.     * The Faint Object Spectrograph, which will examine the
  73. chemistry of extremely faint objects;
  74.     * The High-Resolution Spectrograph, to study faint objects
  75. in the ultraviolet portion of the light spectrum;
  76.     * The High-Speed Photometer, which will measure the
  77. brightness of space objects and changes in brightness over time.
  78.     The science instruments yield data in digital form which is
  79. transmitted to the ground, where the data is converted to
  80. pictures and other usable forms.
  81.     Electrical power for the space telescope is provided by two
  82. arrays of 48,000 solar cells positioned like a pair of wings on
  83. either side of the telescope's main tube.  Power is stored in six
  84. batteries so operations are continuous when the telescope is in
  85. the Earth's shadow.
  86.     The space telescope's pointing control system is responsible
  87. for moving the telescope and pointing it at the celestial object
  88.  
  89.  
  90.  
  91. selected for study.  This system is made up of gyroscopes,
  92. momentum wheels, magnetic torques and star trackers 
  93. which can keep the space telescope steady to within seven one-
  94. thousandths (0.007) of an arc second -- the equivalent of locking
  95. onto a dime in San Francisco from Los Angeles (or in Washington,
  96. D.C., from Boston) more than 400 miles away.
  97.     Other support systems include the space telescope's main
  98. computer, which controls the overall spacecraft; high-gain
  99. antennas which receive ground commands and transmit data back to
  100. Earth; a thermal control system using thermal blankets and a
  101. network of tiny heaters to keep the telescope within an
  102. acceptable temperature range; and a safing system, designed to
  103. take over control of the telescope to protect it from damage in
  104. case of serious computer problems or loss of communication with
  105. ground controllers.
  106.  
  107. THE WIDE-FIELD/PLANETARY CAMERA
  108.     The WF/PC-I instrument actually consists of two camera
  109. systems -- the wide-field camera and the planetary camera.
  110.     The wide-field camera provides the greatest sensitivity for
  111. the detection of distant objects.  The wide-field camera has a
  112. focal ratio of f/12.9, a field of view of 2.67 arc-minutes and a
  113. resolution of 0.1 arc-second per picture element, or pixel.
  114.     The planetary camera facilitates high-resolution studies of
  115. individual objects including planets, galaxies and stellar
  116. objects.  This camera has a focal ratio of f/30 and a field of
  117. view of 1.15 arc-minutes.
  118.  
  119.  
  120.  
  121.     The planetary camera's resolution is 0.043 arc-second per
  122. pixel.  This would allow the camera to resolve an object the
  123. size of a baseball from a distance of 200 miles (about the
  124. distance from New York City to Washington, D.C.).
  125.     Approximate sizes of the planets as seen by the planetary
  126. camera at the time of year each is closest to the Earth are as
  127. follows:
  128.  
  129.                 Planet        Diameter in pixels
  130.  
  131.                 Mars                  380
  132.  
  133.                 Jupiter             1,090
  134.  
  135.                 Saturn                450
  136.  
  137.                 Uranus                 90
  138.  
  139.                 Neptune                55
  140.  
  141.                 Pluto                   2
  142.  
  143.  
  144.     When light comes to a focus within the camera, it is turned
  145. into digital data by solid-state detectors called charge-coupled
  146. devices (CCDs).  The wide-field and planetary cameras are each
  147. equipped with a complement of four CCDs.  
  148.     Each CCD contains 800 by 800 pixels (640,000 total per
  149. chip).  Transmitted back to Earth and recombined as a mosaic, the
  150. image produced by the four CCDs is 1,600 by 1,600 pixels (2.56
  151. million total per picture).
  152.     The cameras have a spectral response ranging from near-
  153. infrared to ultraviolet wavelengths (11,000 to 1,200 angstroms). 
  154. Forty-eight filters, polarizers and gratings mounted on 12 filter
  155.  
  156.  
  157.  
  158. wheels can be rotated in front of the cameras.  Shutter speeds
  159. may vary from 110 milliseconds (about 1/10th second) to 28 hours.
  160.     Overall, the Wide-Field/Planetary Camera weighs 280
  161. kilograms (615 pounds) and consumes between 140 and 200 watts of
  162. electrical power.  A system of a radiator, heat pipes and
  163. thermoelectric coolers keep the CCDs at a constant temperature
  164. between -80 and -110 C (-112 and -166 F).
  165.     The second-generation instrument, WF/PC-II, is nearly
  166. identical to WF/PC-I in general specifications.  It will,
  167. however, carry a revised filter set, a much improved far-
  168. ultraviolet filter and a newer type of CCD.  It will also include
  169. modifications to the curvatures of eight small relay mirrors to
  170. compensate for the flaw in the space telescope's primary mirror. 
  171.     
  172. WF/PC SCIENCE OBJECTIVES
  173.     The Wide-Field/Planetary Camera supports many investigations
  174. across a diverse range of astronomical fields.  Objectives laid
  175. out by the WF/PC science team are:
  176.     * Determination of the cosmic distance scale, with an
  177. expected seven-fold improvement in current estimates; 
  178.     * Tests of models of the universe and cosmic evolution;
  179.     * Comparative evolutionary studies of distant and local
  180. galaxies;
  181.     * Studies of populations of stars to very faint levels;
  182.     * High-resolution studies of galactic centers;
  183.     * Examination of energy distribution of stars and compact
  184. sources such as quasars;
  185.  
  186.  
  187.     * Dynamic motions in supernova remnants and proto-
  188. stars;
  189.     * Search for perturbations of nearby stars that would
  190. indicate the presence of planets the size of Jupiter in orbit
  191. around them;
  192.     * Observe cloud motions and identify compositions of
  193. planetary atmospheres in our solar system;
  194.     * Map the surfaces of moons, asteroids and comets in our
  195. solar system.
  196.  
  197. HUBBLE TELESCOPE AND WF/PC-I PERFORMANCE REPORT
  198.     After the space telescope was placed in its designated
  199. orbit, a six-month testing period began during which time
  200. engineers tested the space telescope's systems and scientific
  201. instruments.  
  202.     Two months into the testing period, a flaw in the curvature
  203. of the telescope's 94.5-inch diameter primary mirror was
  204. discovered.  The flaw prevents incoming starlight from focusing
  205. at precisely the same point on the telescope's focal plane.  
  206.     Four of the telescope's five scientific instruments are
  207. mounted directly behind and perpendicular to the focal plane. 
  208. WF/PC is mounted radially in the telescope and light from the
  209. focal plane is deflected at 90 degrees by a "pick-off" mirror
  210. into the camera aperture.  Because of the flaw in the primary
  211. mirror, light is spread over a larger region of the focal plane,
  212. causing a blurred rather than sharply focused image to arrive at
  213. the science instruments.
  214.  
  215.  
  216.  
  217.   
  218.     Images that require a great deal of clarity and detail, such
  219. as photographs of binary stars circling each other at close range
  220. or star clusters containing thousands of individual stars inside
  221. an envelope of dust and gas, have suffered from this loss of
  222. spatial resolution.  
  223.     Currently, the space telescope is able to focus only 10 to
  224. 15 percent of the light it receives within a diameter of 0.2 arc-
  225. second.  Its original specification was to focus 70 percent of
  226. the light received.
  227.     Engineers believe that modifications to some of the
  228. telescope's scientific instruments will be able to correct the
  229. defect in the curvature of the primary mirror and restore the
  230. telescope's imaging performance to nearly original goals. 
  231.     The Wide-Field/Planetary Camera-I was designed to take high-
  232. resolution photographs in the visible and near-infrared spectra
  233. of faint, extended objects in our own and other galaxies.  The
  234. camera is seriously affected by the spherical aberration in the
  235. space telescope.  However, WF/PC-I can still be used to study
  236. bright, high-contrast objects such as major planetary systems and
  237. nearby star clusters and galaxies.  
  238.     Already WF/PC-I has returned photographs of a giant storm on
  239. Saturn and taken unique views of Mars and Jupiter.  WF/PC-I has
  240. photographed the nearby star Beta Pictoris with its disk of dust
  241. and gas that may be a nascent planetary system.  Spectrographs,
  242. which divide the incoming light path into its component colors or
  243.  
  244.  
  245.  
  246. wavelengths, have revealed a peculiar chemical composition in the
  247. outer layers of radiation surrounding another star called Chi
  248. Lupi.
  249.  
  250. WF/PC-II MODIFICATIONS
  251.     A second-generation Wide Field/Planetary Camera, also being
  252. built by JPL, was part of the original plan to replace critical
  253. space telescope instruments during the telescope's overall
  254. mission lifetime of 15 years.
  255.     The WF/PC-II optics will be modified to compensate for the
  256. flaw in the space telescope's primary mirror.  The camera will
  257. include its own corrective optics: eight dime-sized secondary
  258. relay optics mirrors with precisely altered curvatures to restore
  259. the focus of the incoming light path.
  260.     In addition, four of eight mirrors inside the Wide-
  261. Field/Planetary Camera-II that fold the light beam as it enters
  262. the camera's aperture will be slightly modified.  
  263.     Finally, mechanical actuators will be mounted on the front
  264. of the camera's pick-off mirror to control the alignment of the
  265. optical path leading into WF/PC-II.
  266.     WF/PC-II is the first replacement instrument tentatively
  267. scheduled for on-orbit installation in December 1993.  Astronauts
  268. will install the new camera during the space shuttle Discovery
  269. mission STS-68.  Additional optical corrections designed to
  270. restore the focus of other current space telescope instruments
  271. are also under review.
  272.  
  273.  
  274.  
  275. ORGANIZATIONS AND PERSONNEL
  276.     At JPL, Larry Simmons is the WF/PC program manager.  David
  277. Rodgers is the JPL WF/PC-II project manager and Dr. John Trauger 
  278. of JPL is project scientist for WF/PC-II.  Professor James A.
  279. Westphal of Caltech is the WF/PC-I principal investigator.  
  280.     Overall management of the Hubble Space Telescope project is
  281. the responsibility of NASA's Goddard Space Flight Center in
  282. Greenbelt, Maryland.  NASA's Marshall Space Flight Center in
  283. Huntsville, Alabama, was responsible for the telescope
  284. development and launch.  NASA's Goddard center is also
  285. responsible for the Space Telescope Science Institute at Johns
  286. Hopkins University in Baltimore, Maryland, which operates the
  287. telescope for NASA.  The telescope's optical telescope assembly
  288. was fabricated by the Perkin-Elmer Corp., now Hughes Danbury
  289. Optical Systems, Inc., while the telescope was integrated by
  290. Lockheed Missile & Space Corp. in Sunnyvale, Calif.
  291.     The European Space Agency provided the space telescope's
  292. solar arrays and the Faint Object Camera.  Other instrument
  293. sources are:  High-Speed Photometer, built by the University of
  294. Wisconsin; Faint Object Spectrograph, built by Martin Marietta
  295. Astronautics for the University of California at San Diego; and
  296. the High-Resolution Spectrograph, built by Ball Aerospace for
  297. NASA's Goddard Space Flight Center.
  298.     WF/PC-I and WF/PC-II are designed and built by Caltech's Jet
  299. Propulsion Laboratory for NASA's Office of Space Science and
  300. Applications.
  301. #####
  302. 6/14/91 dea