Cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto

El gigante gaseoso Urano, mostrando las bandas de nubes, los anillos y las lunas del sistema uraniano, tomada con NICMOS en 1998.

La estrella Pistola y la nebulosa Pistola , fotografiadas por NICMOS en 1997.

El Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF ) de NICMOS proporcionó imágenes en el infrarrojo cercano del HUDF, ampliando así los datos disponibles para esa zona.

La cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto ( NICMOS ) es un instrumento científico para la astronomía infrarroja , instalado en el telescopio espacial Hubble (HST), que estuvo en funcionamiento desde 1997 hasta 1999 y desde 2002 hasta 2008. Las imágenes producidas por NICMOS contienen datos de la parte del espectro de luz del infrarrojo cercano.

NICMOS fue concebido y diseñado por el Equipo de Definición de Instrumentos NICMOS, con sede en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona , EE. UU. NICMOS es un generador de imágenes y espectrómetro multiobjeto construido por Ball Aerospace & Technologies Corp. que permite al HST observar luz infrarroja , con longitudes de onda entre 0,8 y 2,4 micrómetros, proporcionando capacidades de imagen y espectrofotometría sin rendija. NICMOS contiene tres detectores de infrarrojo cercano en tres canales ópticos que proporcionan imágenes coronográficas y polarimétricas de alta resolución (~0,1 segundos de arco), y espectroscopia sin rendija en campos de visión cuadrados de 11, 19 y 52 segundos de arco. Cada canal óptico contiene una matriz de fotodiodos de 256×256 píxeles de detectores infrarrojos de telururo de mercurio y cadmio unidos a un sustrato de zafiro, que se leen en cuatro cuadrantes independientes de 128×128. ^{[ 1 ]}

NICMOS funcionó por última vez en 2008, ^{[ 2 ]} y ha sido reemplazado en gran medida por el canal infrarrojo de la cámara de campo amplio 3 después de su instalación en 2009. ^{[ 3 ]}

El rendimiento infrarrojo del Hubble tiene limitaciones, ya que no fue diseñado con ese objetivo como objetivo principal. Por ejemplo, el espejo se mantiene a una temperatura estable y relativamente alta (15  °C) mediante calentadores.

El HST es un telescopio caliente. El flujo de fondo infrarrojo recogido por instrumentos infrarrojos de plano focal refrigerados como NICMOS o WFC3 está dominado, en longitudes de onda relativamente cortas, por la emisión térmica del telescopio en lugar de por la dispersión zodiacal. Los datos de NICMOS muestran que el fondo del telescopio supera el fondo zodiacal en longitudes de onda mayores que λ ≈ 1,6 μm, valor exacto que depende de la orientación en el cielo y de la posición de la Tierra en su órbita. ^{[ 4 ]}

A pesar de esto, la combinación del espejo del Hubble y el NICMOS ofreció niveles de calidad nunca antes vistos en el rendimiento del infrarrojo cercano en aquel momento. ^{[ 5 ]} Los telescopios infrarrojos dedicados, como el Observatorio Espacial Infrarrojo, fueron innovadores a su manera, pero tenían un espejo primario más pequeño y, además, estaban fuera de servicio en el momento de la instalación del NICMOS por falta de refrigerante. Posteriormente, el NICMOS superó este problema utilizando un sistema de refrigeración similar al de un refrigerador, lo que le permitió funcionar durante años hasta que dejó de estar operativo en 2008.

NICMOS se instaló en el Hubble durante su segunda misión de mantenimiento en 1997 ( STS-82 ) junto con el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial , reemplazando a dos instrumentos anteriores. A su vez, NICMOS ha sido superado en gran medida por la cámara de campo amplio 3 , que tiene un campo de visión mucho mayor (135 por 127 segundos de arco, o 2,3 por 2,1 minutos de arco) y alcanza casi la misma distancia en el infrarrojo.

Al realizar mediciones infrarrojas, es necesario mantener refrigerados los detectores infrarrojos para evitar interferencias infrarrojas derivadas de las emisiones térmicas del propio instrumento. NICMOS contiene un criostato criogénico que enfriaba sus detectores a unos 61  K y los filtros ópticos a unos 105  K, mediante un bloque de hielo de nitrógeno sólido . Cuando se instaló NICMOS en 1997, el criostato contenía un bloque de hielo de nitrógeno de 104 kg (230  libras). Debido a un cortocircuito térmico ocurrido el 4 de marzo de 1997, durante la puesta en marcha del instrumento, el criostato se quedó sin refrigerante de nitrógeno antes de lo previsto, en enero de 1999.

Durante la misión de servicio 3B del Hubble en 2002 ( STS-109 ), ^{[ 6 ]} se instaló en el Hubble un sistema de refrigeración de reemplazo que comprende un criorefrigerador , un circulador criogénico y un radiador externo que ahora refrigera NICMOS a través de un circuito criogénico de neón . El sistema de refrigeración de NICMOS (NCS) se desarrolló en un plazo muy acelerado (14 meses frente a 5-10 años para otros componentes del Hubble). ^{[ 7 ]} NICMOS volvió a estar en servicio poco después de la SM 3B. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Una nueva carga de software en septiembre de 2008 requirió un breve apagado del sistema de enfriamiento NICMOS. Varios intentos de reiniciar el sistema de enfriamiento no tuvieron éxito debido a problemas con el circulador criogénico. Después de esperar más de seis semanas para que partes del instrumento se calentaran, y teorizando que partículas de hielo se sublimaron del circuito de circulación de neón, el enfriador volvió a fallar al reiniciarse. Una Junta de Revisión de Anomalías (ARB) fue entonces convocada por la NASA. La ARB concluyó que hielo u otra partícula sólida migró del dewar al circulador durante el intento de reinicio de septiembre de 2008 y que el circulador podría estar dañado, y determinó un conjunto alternativo de parámetros de arranque. Un reinicio exitoso a las 13:30 EST del 16 de diciembre de 2008 condujo a cuatro días de operaciones del enfriador seguidos de otro apagado. ^{[ 10 ]} El 1 de agosto de 2009, el enfriador se reinició de nuevo; ^{[ 11 ]} Se esperaba que NICMOS reanudara sus operaciones a mediados de febrero de 2010 ^{[ 12 ]} y operó hasta el 22 de octubre de 2009, momento en el que un bloqueo del sistema de procesamiento de datos del Hubble provocó el apagado del telescopio. El caudal de circulación hacia NICMOS se redujo considerablemente durante este período operativo, lo que confirmó el bloqueo en el circuito de circulación. La operación continua con caudales reducidos limitaría la investigación científica de NICMOS, por lo que la NASA desarrolló planes para purgar y rellenar el sistema de circulación con gas neón limpio. El circuito de circulación está equipado con un tanque de neón adicional y válvulas solenoides operadas remotamente para operaciones de purga y llenado en órbita. Hasta 2013, estas operaciones de purga y llenado aún no se habían realizado.

WFC3 , instalado en 2009, fue diseñado para reemplazar parcialmente a NICMOS. ^{[ 13 ]}

El 18 de junio de 2010 se anunció que NICMOS no estaría disponible para la ciencia durante el último ciclo de propuestas, el número 18. A fecha de 2013, aún no se ha tomado una decisión sobre si se realizarán las operaciones de purga y llenado ni sobre si NICMOS estará disponible para la ciencia en el futuro.

NICMOS es también el nombre del sensor de imagen de 256×256 píxeles del dispositivo, fabricado por Rockwell International Electro-Optical Center (ahora DRS Technologies).

NICMOS se destacó por su desempeño en astronomía espacial de infrarrojo cercano, en particular por su capacidad para ver objetos a través del polvo. ^{[ 5 ]} Se utilizó durante aproximadamente 23 meses después de su instalación, su vida útil estaba limitada por una cantidad fija de refrigerante criogénico, y luego se utilizó durante varios años cuando se instaló un nuevo criorefrigerador en 2002. ^{[ 5 ]} NICMOS combinaba el rendimiento en infrarrojo cercano con un espejo grande. ^{[ 5 ]}

NICMOS permitió investigar galaxias y cuásares de alto corrimiento al rojo con alta resolución espacial, lo que fue especialmente útil cuando se analizó junto con otros instrumentos como el STIS, y también permitió una investigación más profunda de poblaciones estelares. ^{[ 14 ]} En ciencias planetarias, NICMOS se utilizó para descubrir una cuenca de impacto en el polo sur del asteroide 4 Vesta . ^{[ 15 ]} (4 Vesta fue visitado posteriormente por la sonda Dawn en la década de 2010, que lo investigó más de cerca orbitándolo). ^{[ 16 ]}

En 2009, se procesó una antigua imagen de NICMOS para mostrar un exoplaneta predicho alrededor de la estrella HR 8799. [ ^{17 ] Se} cree que el sistema está a unos 130 años luz de la Tierra. ^{[ 17 ]}

En 2011, alrededor de esa misma estrella, se hicieron visibles cuatro exoplanetas en una imagen de NICMOS tomada en 1998, utilizando un procesamiento de datos avanzado. ^{[ 17 ]} Los exoplanetas fueron descubiertos originalmente con los telescopios Keck y el telescopio Gemini North entre 2007 y 2010. ^{[ 17 ]} La imagen permite analizar con mayor detalle las órbitas de los exoplanetas, ya que tardan muchas décadas, incluso cientos de años terrestres, en orbitar su estrella anfitriona. ^{[ 17 ]}

NICMOS observó el exoplaneta XO-2b en la estrella XO-2 , y se obtuvo un resultado espectroscópico para este exoplaneta en 2012. ^{[ 18 ]} Esto utiliza las capacidades espectroscópicas del instrumento, y en astronomía, la espectroscopia durante un tránsito planetario (un exoplaneta pasa frente a una estrella desde la perspectiva de la Tierra) es una forma de estudiar la posible atmósfera de ese exoplaneta. ^{[ 18 ]}

En 2014, los investigadores recuperaron discos planetarios en datos antiguos de NICMOS utilizando nuevas técnicas de procesamiento de imágenes. ^{[ 19 ]}

• STS-82, (año:1997) instalado, NICMOS reemplaza a GHRS
• STS-109, (año:2002) se instaló un nuevo criorefrigerador y volvió a estar operativo. ^{[ 6 ]}

• Telescopio espacial James Webb (telescopio dedicado al infrarrojo cercano)
• Lista de los telescopios infrarrojos más grandes
• NICMOSlook
• Telescopio espacial Herschel (telescopio espacial de infrarrojo profundo, 2009-2013)
• Cámara de infrarrojos (cámara Spitzer de infrarrojo cercano a medio)

• NICMOS en la ESA/Hubble
• Imágenes tomadas con NICMOS en la ESA/Hubble
• Información técnica del equipo de instrumentación del Observatorio Steward.
• Familia de sensores NICMOS