home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT_ZIP / spacedig / V12_0 / V12_017.ZIP / V12_017
Internet Message Format  |  1991-07-08  |  16KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from beak.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/oaZ2VJC00VcJI:zE5c>;
  5.           Fri,  6 Jul 1990 01:57:42 -0400 (EDT)
  6. Message-ID: <EaZ2Uq200VcJM-xU46@andrew.cmu.edu>
  7. Precedence: junk
  8. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  9. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  10. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  11. Date: Fri,  6 Jul 1990 01:57:10 -0400 (EDT)
  12. Subject: SPACE Digest V12 #17
  13.  
  14. SPACE Digest                                      Volume 12 : Issue 17
  15.  
  16. Today's Topics:
  17.         Re: Problems in building telescope - a lesson
  18.           Re: Simulation of Optics? Is it possible?
  19.              Letter to HST Users
  20.  
  21. Administrivia:
  22.  
  23.     Submissions to the SPACE Digest/sci.space should be mailed to
  24.   space+@andrew.cmu.edu.  Other mail, esp. [un]subscription notices,
  25.   should be sent to space-request+@andrew.cmu.edu, or, if urgent, to
  26.              tm2b+@andrew.cmu.edu
  27.  
  28. ----------------------------------------------------------------------
  29.  
  30. Date: 4 Jul 90 18:11:57 GMT
  31. From: usc!cs.utexas.edu!titan!heskett@ucsd.edu  (Donald Heskett)
  32. Subject: Re: Problems in building telescope - a lesson
  33.  
  34. What sort of work does Ritter do?  Where is it located?  Which
  35. academic institution(s), if any, is it associated with?  What kind of
  36. work do you do there?
  37.  
  38. (Kind of a scattershot collection of questions, I guess, but this is a holiday.)
  39.  
  40. ------------------------------
  41.  
  42. Date: 5 Jul 90 18:50:33 GMT
  43. From: skipper!bowers@ames.arc.nasa.gov  (Al Bowers)
  44. Subject: Re: Simulation of Optics? Is it possible?
  45.  
  46. In article <12168@encore.Encore.COM> bseymour@pinocchio.encore.com (Burch Seymour) writes:
  47.  
  48.  
  49. >It would seem to me that if the mirrors are claimed to be accurate
  50. >to 1 gazillionth of an inch, than there must be topographic maps
  51. >of the actual mirror surfaces to substantiate this claim. Was it
  52. >not possible to use this information to simulate mirror performance?
  53. >Is it not possible to use that data NOW to discover which mirror(s)
  54. >are flawed?
  55.  
  56. Such `topos' exist and have been published in the distant past (Sky &
  57. Telescope or Astonomy, I believe?).  However these are deviations from
  58. a specification.  If the `spec' is wrong, then all you will see is the
  59. deviation from the `wrong' shape.  As such the spec needs to be
  60. reexamined.  As for the ray tracing simulation of performance I don't
  61. know...
  62.  
  63. Another opinion...
  64.  
  65. --
  66. Albion H. Bowers  bowers@elxsi.dfrf.nasa.gov  ames!elxsi.dfrf.nasa.gov!bowers
  67.  
  68. ------------------------------
  69.  
  70. Date:     Thu,  5 Jul 90 16:09 CST
  71. From: Bill Higgins-- Beam Jockey <HIGGINS%FNAL.BITNET@UICVM.uic.edu>
  72. Subject:  Letter to HST Users
  73. Original_To:  SPACE,WILLNER2,SPENCER
  74.  
  75. [I thought I would pass along these documents from the Space Telescope Science
  76. Institute.  I've appended an acronym list, too.   --Bill Higgins]
  77.  
  78. Al Boggess, NASA Project Scientist for HST, has provided the following letter
  79. to the astronomical community which contains a report to NASA drafted at the
  80. recent joint meeting of the HST Science Working Group and User's Committee.
  81.  
  82. ********************************************************************************
  83.  
  84. Dear Colleague:
  85.  
  86.      As you have no doubt heard from the press, the Hubble Space
  87. Telescope has serious optical problems.  Since the media do not always
  88. communicate the technical details with full accuracy, I would like to
  89. inform the astronomical community about just what is wrong and what
  90. its consequences are likely to be.
  91.  
  92.      Tests in orbit have shown that the Optical Telescope Assembly has
  93. about half a wave (r.m.s.) of spherical aberration.  If this error
  94. were entirely due to the shape of the primary (which is only an
  95. assumption) it would correspond to a mirror curvature that is too
  96. shallow, with a total center-to-edge error of about two microns.
  97. Consequently the images will not achieve their anticipated quality.
  98. At a compromise focus, star images have cores whose full width at half
  99. maximum is 65 to 70 milliarcsec. Although this core size is within
  100. specification, it contains only about 15 percent of the light.  The
  101. remainder of the energy is in a faint halo that spreads over an arc
  102. second or more.
  103.  
  104.      The HST Science Working Group and the newly-formed HST Users
  105. Committee met on June 27/28 to consider the implications of this
  106. situation, which is obviously a major setback.  The two groups
  107. concluded that HST never-the-less has capabilities that far exceed and
  108. complement those available on the ground and that its program should
  109. go forward vigorously, emphasizing the unique and valuable science
  110. that can be done with the telescope in its present condition. The
  111. Working Group and Users Committee drafted a short report to NASA
  112. summarizing their position, and that report is attached for your
  113. information.
  114.  
  115.      The cause and exact nature of the spherical aberration is still
  116. being analyzed.  At present we do not know whether the error is in the
  117. primary mirror or the secondary or distributed in some way between
  118. them.  Although there are force actuators on the back of the primary,
  119. they were designed to remove small amounts of coma and astigmatism.
  120. The correction needed now is a relatively large motion in a direction
  121. in which the mirror blank is quite stiff, and the actuators are not
  122. strong enough to do that job.  Consequently, the aberration does not
  123. appear to be curable in orbit and the existing instruments will suffer
  124. degraded performance - more or less, depending on the particular
  125. instrument.  A quick assessment of these performances is contained in
  126. the accompanying report.  On the other hand, we now believe that the
  127. Advanced Scientific Instruments which are already planned and
  128. scheduled for in-orbit installation can be fully compensated for the
  129. aberration, so that two and a half or three years from now we can
  130. expect the WF/PC-II to provide the sharp imaging that we had intended
  131. to achieve in the present WF/PC.
  132.  
  133.      It is too early to state just what changes may be required in the
  134. HST observing program.  The Project must thoroughly quantify the
  135. present performance of the observatory , and NASA and the Space
  136. Telescope Science Institute must reexamine their plans for observatory
  137. usage.  In the meantime, I wanted you to read the facts as I know
  138. them.  I encourage you to continue monitoring Ron Polidan's HST news
  139. reports on email and the ST Science Institute's reports for new
  140. information as it becomes available.
  141.  
  142.                                        Albert Boggess
  143.                                        Project Scientist for HST
  144.  
  145.  
  146.  
  147. ********************************************************************************
  148.  
  149.                          POSITION PAPER OF THE
  150.                        HST SCIENCE WORKING GROUP
  151.                       AND THE HST USERS COMMITTEE
  152.  
  153.                               JUNE 29, 1990
  154.  
  155.  
  156. SUMMARY
  157.  
  158.      Our groups met jointly on June 27 and 28, 1990, at the GSFC and
  159. received reports from key Project personnel about the status of the
  160. Hubble Space Telescope, with particular emphasis on the imaging
  161. performance. Although the program has clearly suffered a major setback
  162. due to telescope optics that are well below specification, we are
  163. convinced that the long-term prospects for completion of the science
  164. program are highly encouraging.  Furthermore, a valuable subset of the
  165. scientific program can be executed with the telescope even in its
  166. present state, with the result that HST still has the potential to
  167. produce many key discoveries in the near future.
  168.  
  169.      HST right now has capabilities that vastly exceed ground-based
  170. observatories. Most important are spectroscopy, photometry and imaging
  171. at ultraviolet wavelengths, none of which are possible at all from the
  172. ground.  High resolution visible-light imaging on bright objects will
  173. also be possible, achieving to some degree the original fine details
  174. expected in HST pictures.
  175.  
  176.      For the longer term, it appears highly probable that the full
  177. imaging capabilities of HST can be restored by straightforward
  178. modifications to the Second-Generation Scientific Instruments.  These
  179. are already under development as Orbital Replacement Instruments
  180. (ORIs), to be installed in the observatory over the next several
  181. years.  We recommend that the development of these ORIs be accelerated
  182. as much as possible.  With determined effort, the WFPC-II camera could
  183. be installed in as little as 2 1/2 years, producing images that meet
  184. the original design goals.
  185.  
  186. THE OPTICAL CAPABILITY
  187.  
  188.      We understand that there is approximately one-half wave rms
  189. spherical aberration error (2 micron center-to-edge surface error) in
  190. the OTA wavefront, leading to images that fail to meet the Level I 70%
  191. enclosed light specification by roughly a factor of 7.  The observed
  192. image radius is 0.7", versus a specified radius of 0.1".  For certain
  193. focal positions, the images possess sharp cores (~0.07" FWHM), so that
  194. at some level the high spatial resolving power of HST is preserved.
  195. However, these cores contain only ~15% of the light, the remaining
  196. light being dispersed over a wide halo comparable in size to
  197. ground-based images.  A summary of what capabilities for science are
  198. allowed by these image properties and what can be done to recover the
  199. full Level I performance of the observatory is given below.
  200.  
  201. THE SCIENTIFIC CAPABILITIES
  202.  
  203.      HST is an extremely versatile observatory with many modes of
  204. observation.  Loss of image quality has damaged some of these, modes,
  205. but many remain wholly or largely intact.  Temporarily being able to
  206. use only certain of these modes will not alter the fact that we will
  207. still be able to do forefront science 100% of the time, but the
  208. initial scientific emphasis will have to be different.  The number of
  209. programs that can be done with the HST has always greatly exceeded the
  210. time available for their execution, and this remains true even with
  211. the telescope in its current state.
  212.  
  213.      The near-term observing plan will now have to give greater
  214. emphasis to ultraviolet imaging (FOC), ultraviolet spectroscopy (FOS
  215. and GHRS), and ultraviolet photometry (HSP), plus the use of bright
  216. core images in visible light (WF/PC and FOC).  These, plus the ongoing
  217. astrometry program (FGS), will easily occupy all the time available
  218. and will return scientific results of great interest and utility.  The
  219. fulfillment of the original imaging programs will still be possible,
  220. but will largely have to be scheduled later.
  221.  
  222.      These near-term programs are possible because HST, even in its
  223. present state, has unique capabilities that cannot be matched
  224. anywhere, either in space or on the ground.  The core of the sharply
  225. focused image can yield sharp pictures for bright, high-contrast
  226. objects such as stars and galactic nuclei.  The ultraviolet
  227. spectroscopic capability is still largely intact, although some
  228. trade-offs are now involved.  Obtaining spectra at the planned
  229. spectral resolution and desired signal-to-noise will be possible, but
  230. the targets will have to be brighter, or the exposure times longer.
  231. Spectra of faint targets should also be possible, although with some
  232. loss of spectral purity.  Fortunately, many programs of the HSP will
  233. not be impacted, and the astrometry capability of the FGS will
  234. apparently not be compromised at all.  Realizing these capabilities
  235. will require some new effort; for example, it will be necessary to
  236. revise target acquisition methods for the small-aperture instruments
  237. and to develop image deconvolution algorithms for the cameras.
  238. However, these are not major tasks.
  239.  
  240.      Most encouraging of all, it should be possible ultimately to
  241. realize the full capability of the HST through the use of the
  242. Second-Generation Scientific Instruments (SIs).  The WF/PC-II
  243. instrument that is currently planned for flight some 3 years after
  244. launch has an optical design that will permit complete correction of
  245. the errors in the OTA.  The other two new Scientific Instruments, both
  246. already in development, will also be able to correct simply for the
  247. limitations of the telescope optics.  The NICMOS instrument will
  248. extend the wavelength range of the HST and open up a new window to
  249. infra-red observations.  The STIS instrument will expand the
  250. spectroscopic power of the HST by at least an order of magnitude
  251. beyond the goals for the first generation of spectrographs.
  252. Completion of all three of the Second-Generation Instruments is now
  253. clearly more urgent than ever.
  254.  
  255. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
  256.  
  257.      While some of the important scientific goals of the Hubble Space
  258. Telescope are currently not achievable because of the spherical
  259. aberration in the telescope optics, other unique scientific goals do
  260. remain viable, and HST therefore still has the potential to produce
  261. many important discoveries during its first years of operation.  The
  262. original goals for the 15-year mission of the HST continue to be
  263. achievable.   We therefore recommend that all necessary actions be
  264. taken to insure that HST will operate as productively as possible in
  265. the short-term, and that activities directed at restoring full
  266. capability over the long-term be pursued vigorously.  In the short
  267. term, this means that on-going HST operations must be fully supported
  268. and that the telescope and instrument performance evaluations and
  269. analyses must be continued.  We also need to adjust to the larger
  270. images by developing new target acquisition techniques and by
  271. modifying various other capabilities as indicated by the results of
  272. ongoing studies.
  273.  
  274.      For the longer term, it is clear that the full imaging
  275. capabilities of HST can be restored  by suitable modifications to the
  276. Second-Generation Scientific Instruments, which are planned as Orbital
  277. Replacement Instruments (ORIs), to be installed in the observatory
  278. over the next several years.  We recommend that the development of
  279. these ORIs be accelerated.  Finally, we recommend that the first
  280. Maintenance and Refurbishment Mission, which will install the WF/PC-II
  281. in place of the original WF/PC, be directed to proceed as
  282. expeditiously as possible, with the goal of being completed in less
  283. than 2 1/2 years rather than the planned 3-year schedule.
  284.  
  285.      By way of conclusion, we would like to emphasize that an enormous
  286. number of technically difficult challenges involved in the design of
  287. HST have been successfully met.  These include the basic smoothness of
  288. the optics, the high degree of accuracy required from the Pointing
  289. Control System, and the proper functioning of a suite of complex
  290. scientific instruments, to name only a few.  In comparison to the huge
  291. investment already made in HST, the effort involved in correcting the
  292. optical aberrations is fairly small.  In comparison to the planned
  293. 15-year lifetime of HST, the few-year delay until delivery of WFPC-II
  294. is also small.  With this perspective in mind, we feel it is important
  295. to keep our eyes on the long-term future and work diligently to
  296. realize the full potential of the observatory, which is still a fully
  297. viable goal.
  298.  
  299.  
  300. For the HST Science Working Group      For the HST Users Committe
  301.         Albert Boggess                      Arthur Davidsen
  302. =======================
  303.  
  304. Acronyms used are as follows:
  305.  
  306. CCD     Charge-Coupled Device
  307. FGS     Fine Guidance Sensors
  308. FOC     Faint Object Camera
  309. FOS     Faint Object Spectrograph
  310. GHRS    Goddard High Resolution Spectrograph
  311. GO      General Observer
  312. GTO     Guaranteed Time Observer
  313. HSP     High Speed Photometer
  314. HST     Hubble Space Telescope
  315. JPL     Jet Propulsion Laboratory
  316. NICMOS  Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph (an ORI)
  317. ORI     Orbital Replacement Instrument
  318. OTA     Optical Telescope Assembly
  319. PC      Planetary Camera
  320. SI      Scientific Instrument
  321. STIS    Space Telescope Imaging Spectrograph (another ORI)
  322. WF/PC   Wide Field and Planetary Camera
  323. WF/PC II Second-generation WF/PC, now under construction on the ground
  324. WFS     Wave Front Sensor
  325.  
  326. ------------------------------
  327.  
  328. End of SPACE Digest V12 #17
  329. *******************
  330.