تبلیغات
علمی - مطالب دوربین
یکشنبه 18 مرداد 1394  09:43 بعد از ظهر


اشعه مادون قرمز

اشعه مادون قرمز یا فروسرخ "Infrared"  یک تابش الکترومغناطیسی با طول موج بیشتر از امواج مرئی و کوتاهتر از امواج رادیویی است. با توجه به اینکه رنگ سرخ طولانی ترین طول موج را دارد، تابش فروسرخ یا مادون قرمز دارای طول موجی بین تقریباً ۷۵۰ نانومتر و ۱ میلی متر است .

تصویر یک درخت در نور فروسرخ


گرمایی كه ما از خورشید یا از یك محیط گرم احساس میكنیم، همان تشعشعات مادون قرمز یا به عبارتی انرژی گرمایی است. حتی اجسامی ‌كه فكر میكنیم خیلی سرد هستند، نیز از خود انرژی گرمایی منتشر میسازند (یخ و بدن انسان).

اشعه مادون قرمز بین طول موجهای 0.8 میکرومتر (که حد نور مرئی است) و 343 میکرومتر قرار دارد. 

در اشعه مادون قرمز طول موجهای کوتاهتر از 1.5 میکرومتر از پوست می‌گذرند و بقیه جذب شده و تولید حرارت می‌کنند. اشعه مادون قرمز را به دو قسمت تقسیم می‌کنند:

طول موجهای بین 0.8 میکرومتر تا 4 میکرومتر و طول موجهای بلندتر از 4 میکرومتر که اغلب بوسیله مواد جذب می‌شوند، بخصوص طول موجهای بلندتر از 10 میکرومتر بوسیله هوا کاملا جذب می‌شوند.

 

جذب کننده های مادون قرمز:


آب یکی از مواد خیلی جاذب اشعه مادون قرمز است. محلول نمک طعام در حدود 20 برابر آب خالص اشعه را جذب می‌کند.

شیشه معمولی برای اشعه مادون قرمز بلند به کلی غیر قابل نفوذ است و مورد استفاده آن در ساختن گلخانه‌ها برای حفظ گلها از سرما به سبب همین خاصیت است. 

منبع طبیعی اشعه مادون قرمز:

بزرگترین منبع طبیعی اشعه مادون قرمز ، خورشید است. مقداری از نور آفتاب که به ما می‌رسد، دارای اشعه مادون قرمز کوتاه است، زیرا پرتوهای مادون قرمز بلند آن در طبقات هوا جذب شده‌اند. 

منابع مصنوعی :

اجسام ملتهب 
بهترین منبع مصنوعی برای اشعه مادون قرمز ، اجسام ملتهب می‌باشند که طول موج آنها بر حسب درجه حرارت تغییر می‌کند. اگر بخواهیم اشعه مادون قرمز تنها داشته باشیم، باید نور این قبیل منابع مصنوعی را بوسیله شیشه‌هایی که در ترکیب آنها ید و یا اکسید منگنز دو (MnO) وجود دارد، صاف کنیم. این نوع صافیها طیف مرئی را جذب می‌کند و فقط اشعه مادون قرمز کوتاه را عبور می‌دهند.

عبور حریان الکتریکی از مقاومتها 
روش دیگر که سهل و عملی است، عبور جریان الکتریکی از مقاوتهای فلزی است، بطوری  این مقاوتها سرخ می‌شوند. این مقاومتها غالبا از آلیاژهای آهن و نیکل ساخته شده‌اند.

چراغ با مفتول زغال : چراغهایی که مفتول آنها از زغال چوب ساخته شده است، نیز به نسبت زیاد اشعه مادون قرمز دارند. در این چراغ نسبت اشعه کوتاه بین 1 میکرومتر و 7 میکرومتر خیلی کم ، ولی نسبت اشعه مادون قرمز بلند آن زیاد است.

چراغ بخار جیوه : چراغ بخار جیوه نیز ، اشعه مادون قرمز با طول موج کوتاه بین 0.92 میکرومتر و 1.3 میکرومتر تولید می‌کند، ولی نسبت اشعه حاصله نسبت به سایر منابع کمتر است. 

اندازه گیری اشعه مادون قرمز 

برای اندازه گیری اشعه مادون قرمز از جذب انرژی حرارتی آن استفاده می‌نمایند، یعنی این اشعه را به جسمی می‌تابانند که بتواند کلیه انرژی را جذب کند و سپس مقدار حرارتی را که در جسم مزبور تولید گشته ، اندازه می‌گیرند.

• پیل ترموالکتریکی : وسیله دقیق دیگر برای اندازه گیری اشعه مادون قرمز ، استفاده از پیل ترموالکتریک می‌باشد که در آن انرژی حرارتی تبدیل به انرژی الکتریکی می‌شود و به سهولت قابل اندازه گیری است.

• سوزن ترموالکتریک : برای اندازه گیری درجه حرارت در داخل نسوج زنده از دستگاهی به نام سوزن ترموالکتریک استفاده می‌کنند. 

خواص فیزیولوژیکی اشعه مادون قرمز 

• اشعه مادون قرمز سبب گرم شدن پوست و نسج سلولی زیر جلدی می‌شود.

• اشعه مادون قرمز ممکن است در پوست سوختگی‌های نسبتا شدیدی ایجاد نماید.

• اگر اشعه مادون قرمز را به مقدار مناسب بکار برند، در نتیجه اتساع رگهای زیر پوست ، سبب تسهیل اعمال فیزیولوژیک پوست می‌شود و حتی از راه عکس‌العمل پوستی در بهبودی حال عمومی ‌نیز می‌تواند موثر واقع شود.
این اشعه خاصیت تسکین درد را نیز دارد که علت آن همان اتساع عروق و بهتر انجام گرفتن عمل رفع سموم و تغذیه بافتها است.

 

کاربرد اشعه مادون قرمز

با توجه به سهم امواج مادون قرمز از طیف رنگها، استفاده های کاربردی زیادی را می توان برای این امواج نام برد از جمله یافتن مقصد و رهگیری هدف در موارد نظامی، تنظیم دما از راه دور، استفاده در بی سیمها برای ارتباطات short area، طیف بینی و پیش بینی وضعیت هوا.

در فناوری های هسته ایی و اتمی نیز انرژیهای فروسرخ، ارتعاشات مولکولی را با ایجاد تغییر در قطبیت آنها از بین می برند و برای مطالعه ی حالتهای انرژی مولکولی، وضعیتی ثابت و پایدار ایجاد می کنند.

طیف بینی فروسرخ نیز سنجش میزان جذب و انتقال فوتونها در محدوده ی انرژی فروسرخ است که بر اساس شدت و فرکانس آنها انجام می شود.

● تصویربرداری با Infrared

در تصویربرداری به کمک امواج مادون قرمز ، فیلترها سعی می کنند تا نزدیکترین طیف به این امواج را ضبط و ثبت کنند. دوربینهای دیجیتال نیز اغلب از بلاک کننده های Infrared استفاده می کنند. دوربین های دیجیتال ارزان تر و همینطور گوشی های تلفن همراه مجهز به دوربین که فیلترهای لازم برای کشف و ضبط طیفهای نزدیک به مادون قرمز را ندارند نیز این امواج را به صورت رنگ سفید درخشانی می بینند (برای امتحان، کنترل از راه دور تلویزیون خود را ضمن فشار دادن یک دگمه ی آن، به سمت گوشی تلفن همراهتان در حالت عکاسی بگیرید)

این نکته را به ویژه زمانی می توانیم بیان کنیم که از اشیایی نزدیک به محل های پر از اشعه ی مادون قرمز عکس می گیریم مانند فضای اطراف یک لامپ معمولی، در این حالت، دخالت اشعه ی مادون قرمز به وجود آمده، می تواند به پاک شدن صفحه ی کل تصویر بیانجامد.

روش دیگری نیز وجود دارد که تصویربرداری با اشعه ی تراهرتز نامیده می شود که گرفتن تصاویر با استفاده از اینفرارد در فواصل دور یا امواجی است که یکای آنها به تراهرتز اندازه گیری می شود. البته نبودن منابع روشنایی، از لحاظ فنی تصویربرداری با امواج تراهرتز را از سایر انواع تصویربرداری ها دچار دشواری و پیچیدگی می کند.

البته نسخه های جدیدی که از نرم افزارها و دستگاههای تصویربرداری تراهرتز تهیه شده است، با توجه به تولید و عرضه ی طیف بینهای زمان بندی شده در کنار بسته های اصلی، بسیار جالبتر و قابل استفاده تر گشته اند.

●مادون قرمز در ارتباطات

انتقال داده ها از طریق امواج فروسرخ نیز در ابعاد مکانی کوچک و بین دستگاههای کامپیوتری دیجیتال و تلفنهای همراه یا PDA ها (دستیارهای دیجیتال شخصی) مورد استفاده قرار می گیرد. این گونه دستگاهها خود را با استانداردها و قوانینی که توسط IrDA (انجمن داده های اینفرارد) تطبیق می دهند و کار می کنند.

کنترلهای از راه دور و دستگاههای مطابق با استانداردهای IrDA از دیودهای ساطع کننده ی نور یا LED برای ساطع کردن امواج فروسرخ که توسط یک لنز پلاستیکی داخل نورافکنی کوچک و نازک کارگذاشته شدند استفاده می جویند. این نورافکنها، نوسان بندی شدند و وقتی روشن و خاموش می شوند، به تناسب، داده ها را رمزگذاری می نمایند.

دستگاه دریافت کننده ی امواج فروسرخ، از یک فتودیود با جنس سیلیکون استفاده می کند تا موج اینفرارد را به جریان الکتریکی تبدیل سازد. دستگاه دریافت کننده ی امواج، تنها به سیگنالهای پالس دهنده یی که مدام توسط فرستنده یا Transmitter ساخته می شوند، پاسخ می دهد و امواج فروسرخی که به آرامی از نورهای محدود و کوچکی تغییر حالت می دهند را از صافی مخصوص خود می گذراند.

در تلفن همراه

قابلیت تبادل اطلاعات از راه بیسیم به وسیلهٔ پرتوی نامرئی فروسرخ (INFRARED)؛ شما می‌توانید به وسیلهٔ این قابلیت اطلاعاتی مانند عکس، فیلم و یا دیگر موارد را به گوشی‌های تلفن همراه دیگر و یا رایانهٔ خود ارسال نمایید. البته باید توجه داشته باشید سرعت انتقال اطلاعات با فروسرخ بسیار پایین است و برای انتقال فایل‌ها با حجم بالا از نظر زمانی مناسب نیست.

فناوری اینفرارد در ارتباطات برای استفاده در محل های کوچکی که تراکم افراد و جمعیت در آنها بالاست و بلوتوث یا سایر فناوری ها قادر به انتقال داده به شکلی مناسب نیستند بسیار مفید به نظر می رسد.

امواج مادون قرمز از دیوارها عبور نمی کنند و در نتیجه در کار سایر دستگاههای اتاقهای مجاور دخالت نمی نمایند. اینفرارد رایج ترین فناوری استفاده شده در کنترلهای از راه دور دستگاههای مختلف است.

ارتباطات FSO، شاخه یی از فناوریهای تله کام هستند که از انتشار و تکثیر نور در فضاهای خالی برای انتقال داده و اطلاعات بین دو نقطه استفاده می کنند. این فناوری زمانی استفاده می شود که برقراری ارتباط فیزیکی بین دو نقطه ی مبدا و مقصد دریافت کننده ی اطلاعات مشکل و غیرممکن باشد. برای مثال در شهرهایی که راه اندازی سیستمهای کابل کشی فیبر نوری هزینه ی زیادی دربر خواهد داشت.

این فناوری همچنین در انتقال داده و اطلاعات بین فضاپیماها و ماهواره ها به کار گرفته می شود هرچند که در خارج از جو، سیگنالهای ارسالی دچار اندکی انحراف می شوند.

علیرغم اینکه برقراری ارتباط اطلاعاتی در فواصل کوتاه و با حجم پایین اطلاعات توسط LEDها نیز مقدور است، این پیوندهای نوری، معمولاً از امواج اینفرارد لیزری استفاده می کنند.

در نتیجه، فناوری FSO با استفاده از امواج فروسرخ، یک روش بسیار ارزان برای برقراری اتصالات اطلاعاتی در فضاهای شهری با کارکرد بیش از ۴ گیگابیت بر ثانیه استفاده می شوند و حتی قیمت آنها با قیمت خریداری فیبر نوری به تنهایی برابر است!

امواج اینفرارد ، نور لازم برای ارتباطات فیبر نوری را فراهم می کنند. این امواج، طول موجی با حداقل میزان انتشار ۱.۳۳ نانومتر و حداکثر میزان پراکنش نور ۱.۵۵ نانومتر دارند و در سیمهای سیلیسیومی بسیار استفاده می شوند

اینفرارد برای مبادله اطلاعات بین کامپیوتر و گوشی همراه استفاده می شود. گوشیهایی که قابلیت اینفرارد را دارند، توسط این دستگاه که به کامپیوتر متصل می شود فایلهای صوتی و تصویری را دریافت می کنند. یکی از مزایای اینفرارد این است که به دلیل اینکه بدون سیم ( بین گوشی و اینفرارد) اطلاعات منتقل می شود سرعت انتقال بالا میرود. اینفرارد با کارت حافظه یک رابطه مستقیم دارد که هرچه ظرفیت کارت بیشتر باشد ، کارایی اینفرارد بالاتر میرود.

از بین ۴ روش معمول انتقال اطلاعات بین موبایل و کامپیوتر ( پورت کامپیوتر، اینفرارد ، بلوتوس ، کارت ریدر) به صرفه ترین و مناسبترین و عمومی ترین روش انتقال، از طریق اینفرارد ( مادون قرمز ) می باشد. دستگاه اینفرارد بسیار ارزان می باشد و همچنین استفاده از آن بسیار ساده است در صورت خرید اینفرارد حتی با تعویض گوشی باز هم این دستگاه برای شما قابل استفاده می باشد.

اینفرارد را به پورت USB کامپیوتر متصل کنید و گوشی خود را مقابل چشم اینفرارد قرار دهید کامپیوتر به صورت خودکار گوشی شما را شناسایی می کند و خیلی راحت اطلاعات را به گوشی خود انتقال دهید.

دستگاه اینفرارد شما را قادر میسازد تا حداکثر به فاصله ۲۰ تا ۳۰ سانتی متری با دستگاهی که دارای اینفرارد است ارتباط برقرار کند . ذکر این نکته ضروریست که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی Face to Face بوده ( روبروی هم ) و همانند کنترل های دستگاههای صوتی و تصویری که از فناوری اینفرارد بهره می برند عمل میکند . فاصله برد آن برای گوشی های موبایل حداکثر ۳۰ سانتی متر است .

ابزار های دید در شب

این ابزارها بر اساس سنجش تابش فروسرخ که از حوزه دید انسان پنهان است طراحی شده‌است. عینک‌های دید در شب: کاری که عینک‌های دید در شب انجام می‌دهند این است که نور ضعیف محیط را که عملاً برای چشم غیرمسلح قابل رویت نیست تقویت نموده و پس از تبدیل به طیف قابل رویت آن را در یک صفحه دو بعدی در مقابل هریک از چشمان خلبان قرار می‌دهد در هر یک از لوله‌های عینک فوتونهای منعکس شده از یک شی از اپتیکهایی عبور می‌کنند اپتیکها تصویر آن شی را در قسمت پیشین یک فتو کاتد ارسنیوری گالیمی متمرکز می‌سازند این فتو کاتد الکترونهارا به نسبت میزان فوتو نهایی که از طرف ان شی به قسمت پیشین ان میایند به طرف بیرون پرتاب می‌کنند این فرایند توسط دو عدد باطری ای ای که در کلاه خلبان تعبیه شده با ایجاد یک حوزه مغناطیسی تشدید می‌گردد. الکترون‌های آزاد شده از داخل یک صفحه ریز کانالی (ریز مجرایی) که خود به شکل یک نان بستنی دایره‌ای شکل نازک به اندازه یک سکه ربع دلاری بوده و دارای ۱۰میلیون لوله شیشه‌ای نازک می‌باشد کمانه می‌کنند این لوله‌های شیشه‌ای نازک ۸درجه نسبت به الکترونهایی که به طرف آنها میایند انحراف دارند و داخل آنها از ماده‌ای پوشانده شده که با هر بار کمانه کردن الکترونهای بیشتری را آزاد کرده و سیگنالهای ورودی را هزاران برابر تشدید می‌کند این الکترون‌های افشان یک صفحه فسفری را در عدسی چشمی عینک (دوربین) روشن می‌کنند و تصویر ان شی را در فاصله یک اینچی چشم خلبان آشکار می‌سازند تصویری که به این طریق از صفحه بیرون در مقابل چشمان خلبان قرار می‌گیرد دارای زمینه سبز رنگ می‌باشد

کاربرد در شناسایی الیاف

یکی از روش‌های بررسی ساختمان الیاف استفاده از جذب پرتو فرو سرخ (FTIR) می‌باشد. پرتو فرو سرخ در درجه اول برای پی بردن به وجود گروه‌های و عوامل مختلف در ساختمان مولکولی ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد که این خود منتهی به یافتن فرمول مولکولی لیف می‌شود. همچنین روشی برای اندازه‌گیری مقدار مواد مختلف موجود در الیاف می‌باشد. مثلاً با این روش می‌توان آب در الیاف را اندازه‌گیری کرد. یکی از مزایای این روش این است که این پرتو تحت تأثیر تمام مولکول‌هایی که در ساختمان پلیمر یا لیف شرکت کرده‌اند چه کریستالی چه غیر آن قرار می‌گیرد در حالیکه پرتو ایکس تنها اطلاعات در مورد مناطق کریستالی دارد. مزیت دیگر این روش سرعت بالای آن است. در برخی از الیاف و پلیمرها به علت تأثیر مولکول‌هایی که در همسایگی هم قرار دارند عمل جذب پرتو فرو سرخ فقط در قسمت‌های کریستالی انجام می‌شود و وجود یک پیک مضاعف دلیل بر کریستالی بودن جسم است و پدیدار شدن یک پیک نشانی از آمورف بودن جسم دارد. از مقایسه پیک‌های مختلف می‌توان درجه کریستالی بودن جسم را اندازه‌گیری کرد. (از مقایسه شدت و دامنه پیک‌های مضاعف و غیر مضاعف) لذا تخمین درجه کریستالی پلیمر با تشخیص نوع طیف پلیمر آمورف و کریستالی امکان‌پذیر است.

مادون قرمز در نجوم

سنجش و ارزیابی انرژی مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومی ‌به علت اینكه بیشترین جذب را در اتمسفر زمین دارند مشكل است. بنابراین بیشتر ستاره شناسان برای مطالعه انتشار گرما از این اجرام از تلسكوپهای فضایی استفاده میكنند.

تلسكوپها و آشكارسازهایی كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار میگیرند نیز از خودشان انرژی گرمایی منتشر میسازند. بنابراین برای به حداقل رساندن این تاثیرات نامطلوب و برای اینكه بتوان حتی تشعشعات ضعیف آسمانی را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهیزات خود را به درجه حرارتی نزدیك به 450?F ، یعنی درجه حرارتی حدود صفر مطلق ، میرسانند. مثلا در یك ناحیه پرستاره ، نقاطی كه توسط نور مرئی قابل رویت نیستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبی نشان داده میشود. همچنین مادون قرمز میتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهایی از گاز و غبار نشان دهد. این كانونها شامل مناطق پرستاره‌ای هستند كه در واقع میتوان آنها را محل تولد ستاره‌ای جدید دانست. با وجود این ابرها ، رویت ستاره‌های جدید با استفاده از نور مرئی به سختی امكانپذیر است. 

اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاویر مادون قرمز میشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهای بلند مادون قرمز میتوانند به مطالعه توزیع غبار در مراكزی كه محل شكل گیری ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهای كوتاه میتوان شكافی در میان گازها و غبارهای تیره و تاریك ایجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گیری ستاره‌های جدید را مورد مطالعه قرار داد. فضای بین ستاره‌ای در كهكشان راه شیری ما نیز از توده‌های عظیم گاز و غبار تشكیل شده است. این فضاهای بین ستاره‌ای یا از انفجارهای شدید نواخترها ناشی شده‌اند و یا از متلاشی شدن تدریجی لایه‌های خارجی ستاره‌هایی جدید از آن شكل میگیرند. ابرهای بین ستاره‌ای كه حاوی گاز و غبار هستند، در طول موجهای بلند مادون قرمز خیلی بهتر آشكار میشوند (100 برابر بیشتر از نور مرئی). 

اخترشناسان برای دیدن ستاره‌های جدید كه توسط این ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهای كوتاه مادون قرمز برای نفوذ در ابرهای تاریك استفاده میكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهای نجومی ‌مجهز به مادون قرمز صفحات دیسك مانندی از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. این صفحات احتمالا حاوی مواد خامی ‌هستند كه تشكیل دهنده منظومه‌های شمسی هستند. وجود آنها خود گویای این است كه سیاره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند.


منبع: www.iranbargh.org و fa.wikipedia.org و 
daneshnameh.roshd.ir



  
                  


نظرات()   
   
یکشنبه 18 مرداد 1394  09:30 بعد از ظهر
نوع مطلب: (سیستم ،تصویر ،امنیتی ،دوربین ،) توسط: Mohammad Sadr

اهمیت پشتیبانی دوربین های مداربسته و سیستم های امنیتی

مراقبت از دوربین های مداربسته و سیستم های امنیتی

چند اصل در زندگی برای ما اهمیت ویژه ای دارد . شاید یکی از مهم ترین آنها بحث امنیت است زیرا انسان همیشه به دنبال آرامش در محیط زندگی است و این آرامش هرگز بدون امنیت معنایی پیدا نمی کند، ما همواره به دنبال برقراری امنیت برای فرزندان و اعضای خانواده مان هستیم . یکی از ابزارهایی که در زندگی مدرن و پیشرفته امروز به کمک ما انسان ها آمده است بحث سیستم های امنیتی،به خصوص دوربین مداربسته است. ما در محیط مدرسه ، محیط کار و یا محیط زندگی با استفاده از این تکنولوژی تا حد بسزایی امنیت را برای خود و دیگران به ارمغان می آوریم . یکی از کاربردی ترین روش ها، استفاده از دوربین های مداربسته در محیط های کاری و انبارهاست. جایی که بیشتر مورد سرقت واقع می شود، و اگر سیستم های امنیتی در محیط نصب شده باشد یا به وسیله هشدار یا ضبط تصاویر این امکان را به ما می دهد تا بدون صرف نیرو و توان انسانی از وقوع چنین مواردی پیشگیری کنیم .
حال که بحث لزوم استفاده از سیستم دوربین های مداربسته در زندگی امروزی برای ما آشکار شده است بهتر است تا به بحث پشتیبانی و مراقبت و نگهداری از این سیستم ها نیز بپردازیم . برای مثال : اگر شما در محیطی سیستم اتفاء حریق نصب کرده باشید تا در هنگام وقوع حادثه از آن جلوگیری کند . اما در آن زمان و به هنگام نیاز این سیستم از کار افتاده باشد و کارایی خود را به آن نحوی که هست انجام ندهد ، چه اتفاقی خواهد افتاد ؟
مسلما آتش سوزی روی داده و خسارت جبران ناپذیری به ما وارد خواهد آورد . اما راه حلی که برای این موضوع در پیش روی ماست بحث مراقبت ، نگهداری و پشتیبانی در این زمینه است که باید از طرف شرکتی که این سیستم را راه اندازی کرده است صورت بپذیرد .
این مراقبت ها می تواند به صورت ماهانه و یا سالانه باشد . که بسته به نیاز و نوع سیستم متغییر است .
پس نباید  فراموش کنیم که هر سیستم و یا وسیله ای که از آن استفاده می کنیم نیاز به مراقبت و نگهداری دارد تا بتواند کارایی لازم را به وقت نیاز برای ما داشته باشد.

منبع: www.avizhe-co.com



  
                  


نظرات()   
   
یکشنبه 21 تیر 1394  11:33 بعد از ظهر

تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ فضایی هابل
Hubble 01.jpg
تصویر گرفته شده از هابل، توسط شاتل اس‌تی‌اس-۸۲ در هنگام ماموریت دومش
نام‌های دیگرHTS
شناساگر بین‌المللی1990-037B
بنیادNASA، ESA، STScI
تاریخ پرتاب۲۴ آوریل، ۲۰۰۹
پرتاب شده ازپایگاه فضایی کندی، فلوریدا
وسیله حاملشاتل فضایی دیسکاوری
مدت ماموریت۲۳ سال, ۶ ماه، و ۸ روز
خروج از مدارتخمین زده ۲۰۱۶-۲۰۲۱
جرم۱۱،۱۱۰ کیلوگرم
نوع مدارنزدیک به دایره مدار نزدیک زمین
ارتفاع مدار۵۵۹ کیلومتر (۳۴۷ مایل)
دوره مدار۹۶-۹۷ دقیقه (۱۴-۱۵ دوره در هر روز)
شتاب گرانشی۸.۱۶۹ متر بر ثانیه به توان ۲
مکانمدار نزدیک زمین
طول موج۱۳.۲ متر (۴۳ فوت)
قطر۲.۴ متر (۷.۹ فوت)
طول کانونی۵۷.۶ متر (۱۸۹ فوت)


تلسکوپ فضایی هابل (به انگلیسیHubble Space Telescope) به اختصار HST تلسکوپی است که در سال ۱۹۹۰ توسط شاتل دیسکاوری در مدار گردش قرار گرفت. نام این تلسکوپ از نام کیهانشناسی به نام ادوین هابل گرفته شد. اگر چه هابل اولین تلسکوپ فضایی نبود ولی یکی از بزرگترین و پرکاربرد ترین ها به شمار می آید. HST یک برنامه مشترک بین ناسا و سازمان فضایی اروپا می باشد.

پیشینه و تعمیرات

اولین طرح تلسکوپ فضایی در سال ۱۹۲۳ تدوین شد. در دهه ۷۰ میلادی روی هابل سرمایه گذاری شد و قرار شد در سال ۱۹۸۳ در مدار قرار گیرد اما پروژه با تاخیر فنی و مشکل بودجه چند سالی عقب افتاد. وقتی در سال ۱۹۹۰ ماموریت آن شروع شد دانشمندان دریافتند که آینه اصلی آن در جای مناسب خود قرار نگرفته و به شدت کارایی آنرا کاهش داده است. با این همه در سال ۱۹۹۳ به کیفیت مورد نظر دانشمندان رسید و عملیات خود را آغاز کرد. هابل اولین تلسکوپی است که می توان آن را در فضا تعمیر کرد و تا کنون حدود ۴ بار روی آن تعمیرات صورت گرفته است.

آخرین ماموریت تعمیراتی هابل در سال ۲۰۰۲ میلادی انجام شد. در این ماموریت با تعویض بخش‌هایی از تلسکوپ فضایی، کارایی آن به میزان زیادی افزایش یافت. در این ماموریت صفحات خورشیدی تلسکوپ فضایی که آسیب دیده بودند، تعویض شدند. منبع تغذیهٔ نیروی الکتریکی که انرژی تلسکوپ را فراهم می‌کرد به کلی تعویض شد و برای این کار برق تلسکوپ فضایی برای اولین بار در فضا قطع شد و ارتباطش با مرکز کنترل و فرماندهی روی زمین هم همینطور. همچنین در این مأموریت، دوربین فروسرخ NICMOS که به دلیل مشکل سیستم خنک‌کننده بلااستفاده مانده بود، تعمیر و راه‌اندازی شد. علاوه بر همهٔ این اصلاحات مهندسان ناسا دوربین بسیار قوی جدید خود موسوم به دوربین پیشرفتهٔ نقشه برداری را روی تلسکوپ فضایی نصب کردند. عکسهای خارق العادهٔ این دوربین، تا مدتها مورد بحث مجامع علمی جهان بود. تلسکوپ فضایی هابل هم مانند بسیاری از ماموریتهای فضایی موفق دیگر بیشتر از آنچه که پیش‌بینی می‌شد، کار کرده‌است و زمزمه‌ها دربارهٔ بازنشستگی‌اش به گوش می‌رسد. در مورد زمان پایان کار هابل و چگونگی پایان کارش حرفها متفاوت است. اما چیزی که آشکار است این است که تا تلسکوپ فضایی بعدی آمادهٔ رفتن به فضا نباشد، این اتفاق نمی‌افتد. در روز شنبه ۱۶ مه ۲۰۰۹ تلسکوپ فضایی هابل تعمیر اساسی شد. این اولین تعمیر یک شی فضایی است شامل تعویض برخی باتری‌های آن و همچنین دوربین اصلی آن است. انتظار می‌رود پس از این تعمیر این تلسکوپ بتواند ۸ سال دیگر نیز کار کند.

کیفیت تصاویر هابل
گرفتن عکس‌های رنگی با تلسکوپ فضایی هابل بسیار پیچیده تر از گرفتن این عکس‌ها با دوربین معمولی است. در اولین تفاوت آن است که هابل هرگز از فیلم رنگیاستفاده نمی‌کند بلکه با استفاده از آشکارسازهای الکترونیکی خود نور را از فضا جمع آوری و ثبت می‌کند. این آشکارسازها عکس‌های کیهانی را به صورت رنگی تولید نمی‌کنند و عکس‌ها در مرحله اول سیاه و سفیداند. عکس‌های نهایی از ترکیب چند عکس سیاه و سفید که رنگ آنها در زمان پردازش به آنها اضافه شده‌است، به وجود می‌آیند. رنگها در عکس‌های هابل، که به دلایل مختلف به وجود می‌آیند، همواره همانچیزی نیستند که ما از نزدیک می‌دیدیم(اگر می‌توانستیم آن اجرام را در سفینه فضاییو از نزدیک ببینیم.) ما بعضی مواقع از رنگ به عنوان یک ابزار استفاده می‌کنیم به این دلیل که یا باعث بهتر دیدن جزئیات می‌شوند و یا تصور و دیدن آن‌ها رنگ‌ها از عهدهچشم انسان خارج است. یک عکس نوعی هابل از ترکیب چند عکس سیاه و سفید به نمایندگی رنگ‌های مختلف نور به وجود می‌آید. پنج ابزار دقیق تلسکوپ هابل – دوربین‌ها، طیف نگارها و حسگرهای رهنمایی بسیار دقیق – به طور هماهنگ و یا مجزا از هم کار می‌کنند تا عکس‌های عالی را از دورترین نقاط هستی به ما برسانند. هر کدام از ابزارها برای مشاهده جهان از راهی منحصربه‌فرد در نظر گرفته شده‌اند.

تجهیزات هابل

در اینجا تعدادی از ابزارهای مهم هابل در حال و گذشته، و کار آن‌ها را به طور مختصری بررسی می‌کنیم:

  • دوربین پیشرفته نقشه برداری: که در مارس سال ۲۰۰۲ میلادی نصب شده‌است، نشانگر نسل سوم ابزارهای دقیق، که روی هابل نصب شده می‌باشد. این دوربین در کنار دیگر وظایف به مشاهده و بررسی آب و هوا در روی دیگر سیارات منظومه شمسی، مشاهده و نقشه برداری از کیهان و همچنین مطالعه نوع و چگونگی توزیع ستارگان می‌پردازد.
  • دوربین میدان باز و سیاره‌ای هابل: زحمت کش‌ترین ابزار در تهیه مشهورترین عکس‌های هابل است. این دوربین مانند دوربین اصلی هابل برای مشاهده همه چیز به کار می‌رود. در زیر دو عکس از عکس‌های بسیار پر تعداد آن را می‌بینیم.
  • دوربین فروسرخ و طیف نگار: که می‌تواند چند هدف را هم‌زمان طیف نگاری کند، آشکارساز گرمای هابل است حساسیت آن به امواج فروسرخ باعث شده‌است که این دوربین برای مشاهده اجرام مبهم آسمانی مانند گازها و غبار میان ستاره‌ای و همچنین مشاهده دقیق ژرفترین قسمت‌های جهان بسیار کارآمد باشد.
  • طیف نگار عکاسی تلسکوپ فضایی: ابزار گردانی بود که تا حدودی مانند یک منشور، نوری که از اجرام آسمانی به تلسکوپ می‌رسد را به رنگهای به وجود آورنه آن تجزیه می‌کند. در سال ۲۰۰۴ مشکلی برای آن پیش آمد و از ادامه فعالیت آن جلوگیری کرد البته این ابزار قابل تعمیر است و می‌تواند در ماموریت‌های بعدی تعمیر شود.
  • حسگرهای راهنمایی دقیق هابل: ابزارهای هدف گیری هستند که به سوی ستارگان راهنما قفل می‌شوند و موقعیت نسبی آنها را نسبت به سوژه در حال مشاهده می‌سنجند. کار تنظیمی که این ابزارها انجام می‌دهند باعث می‌شود هابل در حالت نشانه گیری درست بماند. همچنین این حسگرها برای انجام اندازه گیری‌های آسمانی به کار می‌روند.
  • دوربین سوژه‌های کم نور: دستگاه مخابره عکس هابل بود. عکس‌هایی که از میدان‌های دید بسیار کوچک گرفته شده بودند با تمام جزئیات ضبط می‌کرد. این ابزار در سال ۲۰۰۲ جای خود را به دوربین پیشرفته نقشه برداری داد.
کنترل زمینی هابل

تمام فعالیت‌های تلسکوپ فضایی هابل توسط پایگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند. نقطه مرکزی تمام عملیات‌ها تیم عملیات پرواز است که در مرکز پرواز فضایی گودارد واقع در مریلند، قرار دارد.

اتاق کنترل هابل

وظایف قسمت عملیات پرواز:

  • کنترل وضعیت سیستم های مکانیکی، الکتریکی و مدیریت داده‌ها و بخش‌های کوچکتر
  • جستجو برای هر چیز غیرعادی در رفتارهای هابل
  • تعیین برنامه و مسیر کاری اجزای مختلف
  • مدیریت ارتباطات
  • استفاده سیستم راهنمایی ستاره‌ای

کار قسمت عملیات پرواز هابل به صورت شبانه روزی و هفت روز هفته می‌باشد. مهندسان و تکنیسین‌های مخصوص آموزش دیده که تیم عملیات پرواز را تشکیل می‌دهند در شیفت‌های چرخشی با سه یا چهار نفر در هر نوبت کار می‌کنند. یک روز کاری به کنترل، نشانه روی تلسکوپ، نظارت بر رفتار آن پشت میز فرمان و جستجوی هر چیز غیر عادی در کارهای فنی می‌گذرد. کنترل کنندگان زمینی حتی از مدت ماموریت‌های سرویس همیشگی نیز مشغول تر می‌شوند. کمی پس از پرتاب شاتل کنترل کننده‌ها ماموریت‌های علمی هابل را متوقف می‌سازند. برای آماده کردن تلسکوپ بزرگ برای گرفتن آن (با شاتل) و بودن در مکان مقرر، آنها دهانه هابل را می‌بندند و آنتن تقویت بلند آن مخفی می‌گردد. بعد از گرفتن هابل ونصب تجهیزات جدید روی آن توسط فضانوردان، کنترل کننده‌ها فوراً آنها را آزمایش می‌کنند. بعداً، کنترل کننده‌ها وارسی و آزمایش‌های جزیی تری روی آن انجام می‌دهند. بعد از هر ماموریت سرویس، تیم عملیات پرواز آنتن تقویتی و دریچه اصلی را باز می‌کنند. آنها سپس تمام ابزارهای قبلی و جدید را دوباره راه اندازی می‌کنند.

دید هابل و کیفیت آیینه آن

مکان هابل بالای جو زمین است. اگر جه این مکان دارای برتریهای زیادی است، اما این نکته فقط قسمتی از جواب این سؤال است. بدون دید قوی، هابل نمی‌توانست چنین عکس‌های مفیدی را از مکان‌های بی همتا بگیرد. چشم‌های هابل در حقیقت سیستمی هستند که مجموعه نوری تلسکوپ نام دارند. این سیستم از دو آینه تشکیل می‌شود. سیستم نوری هابل یک طرح درست نوری موسوم به Ritchey-Chretien گاسگرین است که در آن شکل و طراحی مخصوص دو آینه عکس‌هایی از بزرگ‌ترین میدان دید ممکن را کانونی می‌کنند. آیینه‌های هابل بسیار صاف هستند و سطحی به دقت شکل داده شده برای بازتاب نور دارند. آنها با تراش شیشه با ساینده‌ها به وجود آمده‌اند بطوری که سطحشان بیشتر از یک هشتصد هزارم در یک اینچ از شکل منحنی انحراف ندارد. اگر آینه اصلی هابل قطری هم اندازه با قطر زمین داشت، ارتفاع بزرگ‌ترین برآمدگی آن تنها شش اینچ می‌شد.

اکتشافات و دستاورد ها

  • این تلسکوپ توانست فاصله میان ستارگان را دقیق تر اندازه گیری کرده و سرعت گسترش جهان را تنها با ۱۰ درصد خطا تخمین بزند.
  • همچنین هابل توانست سن جهان و راهی در پیشه رو دارد را اندازه گیری و به دست دهد که این نتایج ناقض بسیاری از نظریات قبلی بود.
  • تصاویر با دقت بالای این تلسکوپ امکان مشاهده چگونگی شکل گیری سیاه چاله ها را در کهکشان های نزدیک به ما را فراهم کرد و نیز توانست کهکشان هایی را که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند را آشکار سازی کرده و درهای جدیدی از علم را برای دانشمندان بگشاید.
  • هابل هر روز بین ۱۰ تا ۱۵ گیگابایت تصویر برای ستاره شناسان ارسال می کند. حجم این داده ها تا کنون بیش از ۱۰ ترابایت بوده است.
  • هابل بیش از ۴۰۰۰۰۰ رصد جداگانه از اجرام آسمانی به عمل آورده است.
  • هزاران مقاله نجوم بر اساس اطلاعات هابل نوشته شده است.
  • هابل اولین تلسکوپ نوری بود که توانست از یک سیاه چاله تصویر برداری کند. این سیاه چاله جرمی معادل چندیدن میلیارد برابر خورشید دارد.
  • هابل برای اولین بار تصاویری واضح از تولد و مرگ ستارگان ارائه داد.
  • در سال ۱۹۹۴ هابل از برخورد ستاره ای دنباله دار با مشتری تصویربرداری کرد.
  • دور ترین و قدیمی ترین اجرام آسمانی نسبت به زمین که تا کنون نور آنها به زمین رسیده است نیز توسط هابل ثبت شده اند.
  • ثبت تصویری با فاصله ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین
  • در ۹ ژانویه ۲۰۱۳ دورترین ابرنواختر شناخته شده، توسط تلسکوپ هابل کشف شد. فاصله این ابرنواختر حدود ۱۰ میلیارد سال نوری است.
جانشین هابل
پروژه تلسکوپ فضایی بعدی به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب به اختصار JWST با اندازه‌ای بزرگ‌تر و قدرتی بالاتر و البته هدفهایی متفاوت در دست طراحی است. ابعاد این تلسکوپ بزرگتر از هابل است و دارای آینه‌ای عظیم خواهد بود که بر قدرت رصدگری آن می‌افزاید و به علاوه نسبت به هابل دورتر از زمین مستقر خواهد شد. بودجه ۸.۸ میلیارد دلاری تلسکوپ JWST آن را به یکی از بزرگترین و پر هزینه ترین پروژه های تاریخ ناسا مبدل ساخته است. چهار ابزار علمی بسیار پیشرفته برایتلسکوپ فضایی جیمز وب در نظر گرفته شده است؛ ابزار مادون قرمز متوسط برای تهیه تصاویر شبیه هابل از کهکشان ها،دنباله دارها و اجرام آسمانی سنگین توسط کنسرسیوم اروپا آماده شده و در سال ۲۰۱۲ به ناسا تحویل داده شد. دوربین فیلتردار مجهز به حسگرهای دقیق FGS-TFI برای تصاویر با وضوح تصویری بالا از سایر اجرام آسمانی نیز توسط آژانس فضایی کانادا ساخته و سال گذشته در اختیار ناسا قرار گرفته است. ابزار دوربین مادون قرمز نزدیک و طیف نگار مادون قرمز نزدیک نیز تا سال ۲۰۱۳ آماده خواهد شد. پس از این مرحله، عملکرد هر چهار ابزار علمی بر روی تلسکوپ فضایی جیمز وب با ابعاد یکزمین تنیس و شعاع آینه ۵.۶ متری مورد آزمایش قرار می گیرد و تست های نهایی از سال ۲۰۱۵ آغاز می شود. ناسا امیدوار است که برنامه تلسکوپ فضایی هابل با عمر ۲۳ سال را تا سال ۲۰۱۸ و همزمان با پرتاب شدن تلسکوپ فضایی جیمز وبتمدید کند. آلبرتو کونتی دانشمند دیگر پروژه جیمز وب می‌گوید این ماموریت فراتر از جستجوی صرف برای کشف حیات است، در این ماموریت برای کشف شواهدی از اولین ستاره جهان و اطلاعاتی درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها و حیات نیز تلاش خواهد شد. به گفته وی این تلسکوپ یکی از اصلی‌ترین موانع برای بررسی فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها، یعنی غبارهای فروسرخ را از سر راه اخترشناسان برخواهد داشت.

منبع: fa.wikipedia.org



  
                  


نظرات()   
   
آخرین پست ها