Кіріспе

NASA-ның Ғарыш телескопы ғылыми институты (STScI) – Хаббл ғарыш телескопының (HST) ғылыми операциялар орталығы, Джеймс Вебб ғарыш телескопының (JWST) ғылыми және миссиялық операциялар орталығы, сондай-ақ Нэнси Грейс Роман ғарыш телескопының ғылыми операциялар орталығы. STScI 1981 жылы Астрономиядағы зерттеулер университеттерінің қауымдастығы (AURA) басқаратын, NASA үшін жұмыс істейтін қоғамдық ғылыми орталық ретінде құрылды. STScI кеңселері Джонс Хопкинс университетінің Хомууд кампусында және Мэриленд штатының Балтимор қаласындағы Ротонда ғимаратында орналасқан. HST-нің ғылыми операцияларын жүргізумен және JWST және Роман телескоптарымен ғылыми зерттеулерге дайындықпен қатар, STScI көптеген қолданыстағы және өткен миссиялардан алынған деректерді сақтайтын Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) мұрағатын басқарады, олардың ішінде HST, JWST, Kepler, TESS, Gaia және Pan STARRS телескоптары бар. STScI қызметін қаржыландырудың басым бөлігі NASA-ның Годдард ғарыш ұшу орталығымен жасалған шарттар есебінен түседі, бірақ NASA-ның Эймс ғылыми-зерттеу орталығы, NASA-ның реактивті қозғалтқыш зертханасы және Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) де қаржылай қолдау көрсетеді. STScI қызметкерлеріне ғалымдар (көбінесе астрономдар мен астрофизиктер), ғарыш кемелері инженерлері, бағдарламалық жасақтама инженерлері, деректерді басқару мамандары, білім беру және қоғаммен байланыс сарапшылары, сондай-ақ әкімшілік және кеңсе жұмысын атқарушы персонал жатады. STScI-де шамамен 200 PhD дәрежесі бар ғалым жұмыс істейді, олардың 15-і HST және JWST жобаларына жіберілген ESA қызметкерлері. 2021 жылғы мәліметтер бойынша STScI штатында барлығы 850-ге жуық адам қызмет етеді. STScI өз миссияларын NASA, әлемдік астрономия қауымдастығы және қоғамның мүддесі үшін іске асырады. Ғылыми операциялар астрономия қауымдастығына тікелей қызмет көрсетеді, негізінен HST (Хаббл ғарыш телескопы) және JWST (Джеймс Вебб ғарыш телескопы) (соңында Роман) телескоптарынан алынған байқаулар мен гранттар арқылы, сондай-ақ MAST арқылы басқа NASA және жердегі миссиялардан алынған деректерді тарату арқылы. Жердегі жүйелерді дамытру қызметі астрономия қауымдастығына осы қызметтерді ұсыну үшін қажетті бағдарламалық жүйелерді құрумен және күтіп ұстаумен айналысады. STScI қоғаммен байланыс жұмыстары БАҚ, планетариумдар мен ғылым мұражайлары сияқты бейресми білім беру орындарына және жалпы жұртшылыққа көптеген ресурстар ұсынады. STScI сонымен қатар NASA-ға оптикалық және ультракүлгін диапазондағы ғарыш астрофизикасы мәселелері бойынша кеңес береді. STScI қызметкерлері кәсіби астрономдар қауымдастығымен әртүрлі арналар арқылы өзара әрекеттеседі және байланыс жасайды, соның ішінде Америка астрономиялық қоғамының екі жылдық жиналыстарына қатысу, STScI жаңалықтары мен веб-сайтын жариялау, пайдаланушылар комитеттері мен ғылыми жұмыс топтарын ұйымдастыру, сондай-ақ жыл сайын бірнеше ғылыми және техникалық симпозиумдар мен семинарлар өткізу. Бұл іс-шаралар STScI-ге телескопты пайдаланушылар қауымдастығына ақпарат таратуға, сондай-ақ қауымдастық пен NASA қажеттіліктерін қанағаттандыру арқылы олар жұмыс істейтін құралдардың ғылыми өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

STScI қызметі

Ескерту: Осы бөлімдегі ақпаратты жаңарту қажет. Ағымдағы іс-шаралар туралы STScI ресми веб-сайтына жүгініңіз.

Телескоптық ғылыми ұсыныстарды таңдау

STScI Хаббл ғарыш телескобының ғылыми бағдарламаларын іріктеу, жоспарлау және іске асыруға қажетті барлық шараларды жүзеге асырады. Осы процестің алғашқы қадамы – жыл сайынғы қоғамдық бастамамен ХСТ арқылы жүзеге асырылатын ғылыми бағдарламаларды іріктеуді қолдау. Бұл жылдық үдеріс «Ұсыныстарға шақыруды» жариялаудан басталады, онда қолдау көрсетілетін ғылыми құралдардың қазіргі мүмкіндіктері, ұсыныс талаптары және тапсыру мерзімі көрсетіледі. Кез келген адам ұсыныс беруге құқылы. Барлық ұсыныстар Уақытты бөлу комитеті (TAC) тарапынан мұқият сараланады. TAC АҚШ және халықаралық астрономиялық қауымдастықтың шамамен 100 мүшесінен тұрады, олар ұсыныстарды бағалау үшін қажетті зерттеу сараптамасының кең ауқымын қамтиды. Әрбір ұсыныс циклында әдетте 700-ден 1100-ге дейін ұсыныс қарастырылады. Осы ұсыныстардың тек 15-20% ғана іске асырылуға таңдалады. TAC бақылау уақытының түрлі санаттарын, сондай-ақ ХСТ және басқа ғарыштық немесе жердегі обсерваториялар арасындағы архивтік, теориялық және бірлескен зерттеу жобаларының ұсыныстарын қарастырады (мысалы, Чандра рентген обсерваториясы және Ұлттық оптикалық астрономия обсерваториясы). STScI осы шараларға қажетті барлық техникалық және логистикалық қолдауды көрсетеді. ХСТ қызмет көрсету миссиясы жоспарланған жылдары ұсыныс берудің жылдық циклы ұзақтығы кейде өзгертілді. Телескоп уақытын иеленуге лайық болған үміткерлер, «Жалпы бақылаушылар» (GO) деп аталады, олар бақылау бағдарламаларын жоспарлау және іске асыру үшін қажетті егжей-тегжейлі талаптарды ұсынуы керек. Бұл ақпарат STScI-ге «II кезең ұсынысы» ретінде беріледі. II кезең ұсынысында құралдардың жұмыс режимдері, экспозиция уақыты, телескоптың бағыты және т.б. көрсетіледі. STScI қызметкерлері «Экспозиция уақытын есептеу құралдары» (ETC) деп аталатын веб-бағдарламаны ұсынады, ол GO-ларға ғылыми мақсаттарына жету үшін қажетті жарық мөлшерін жинақтау үшін кез келген бортындағы детекторларға қанша уақыт қажет екенін бағалауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, STScI қызметкерлері әрбір нақты бағдарламаны іске асыру үшін қажетті барлық қадамдарды орындайды, сондай-ақ жылдық бағдарламалардың барлық жиынтығын жоспарлайды. ХСТ үшін бұл бағыттағы жұлдыздарды табу, жарық объектілерге қатысты шектеулерді тексеру, нақты жоспарлау талаптарын іске асыру және бақылаушылармен бірге олардың ерекше немесе стандартты емес талаптарын түсініп, ескеру үшін жұмыс істеуді қамтиды.

Бақылау кестесі

ІІ кезеңдегі ақпарат жиналғаннан кейін, жыл бойына созылатын ұзақ мерзімді бақылау жоспары жасалады. Бұл жоспар жеке бақылауларды тиімді уақытта жоспарлауға, сонымен бірге жыл бойы телескопты тиімді пайдалануды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Әр апта сайын егжей-тегжейлі бақылау кестелері құрылады, оның ішінде HST операциялары кезінде деректерді Трекер және деректер ретрансляциялау спутнигі жүйесі (TDRSS) арқылы жіберу жолдары жоспарланады және ғарыш аппаратына жіберу үшін екілік командалық пакеттер дайындалады. Ұзақ мерзімді де, апталық жоспарлар да мүмкіндік туғанда (мысалы, суперновалар сияқты уақытша құбылыстар немесе кометамен соқтығысуға арналған ғарыш кемелері сияқты бірегей оқиғалармен координациялау үшін) өзгертілуі мүмкін. STScI телескопта бақылау уақытын жоспарлау үшін «Минимум қақтығыстар» алгоритмін қолданады. STScI қазіргі уақытта JWST үшін де ұқсас процестерді әзірлеп жатыр, алайда оның жұмыс ерекшеліктері аспаптарының және ғарыш аппаратының ерекшеліктеріне, сондай-ақ HST пайдаланған Жердің төменгі орбитасынан (~565 км) өзгеше, Күн-Жер L2 Лагранж нүктесінде (~1,5 миллион км жерде) орналасуына байланысты айтарлықтай болады.

Ұшу операциялары

Ұшу операциялары – бұл HST функцияларын нақты уақыт режимінде тікелей қолдау және бақылаудан тұрады. HST үшін күнделікті нақты уақыт режиміндегі ұшу операцияларына шамамен 4 командалық жүктеме жіберу, шамамен 10 дерек қабылдау және обсерваторияның денсаулығы мен қауіпсіздігін үздіксіз бақылау кіреді. Нақты уақыт операциялары тәулік бойы штаттық режимде жүргізіледі. HST ұшу операциялары NASA-ның Мэриленд штатындағы Гринбельд қаласындағы GSFC-де атқарылады.

Ғылыми деректерді өңдеу

HST-тен түскен ғылыми деректер TDRSS арқылы жіберілгеннен кейін бірнеше сағаттан соң STScI орталығына келіп түседі, содан кейін NASA-ның Годдард ғарыш орталығындағы деректерді қабылдау құрылысынан өтеді. STScI орталығына жеткен соң деректер компьютерлік алгоритмдер тізбегі арқылы өңделеді, олар деректердің форматын халықаралық деңгейде қабылданған стандартқа (FITS: Flexible Image Transport System деп аталады) түрлендіреді, жоғалған деректерді түзетуді және құралдық артефакттарды жою арқылы деректерді соңғы калибрлеуді жүзеге асырады. Калибрлеу кезеңдері әр HST құралы үшін әртүрлі, бірақ жалпы ереже бойынша олар ғарыш сәулелерін жоюды, құрал/детектордың біркелкі еместігін түзетуді, ағын калибрлеуді және әлемдік координаттар жүйесі ақпаратын қолдануды қамтиды (ол пайдаланушыға детектордың аспандағы қай жерге бағытталғанын нақты көрсетеді). Қолданылған калибрлеулер деректер құбыр арқылы өтетін кезде қол жетімді ең жақсы калибрлеу болып табылады. STScI Кеплер және JWST деректері үшін ұқсас процестерді анықтау үшін құралдарды жасаушылармен бірлесіп жұмыс істеп жатыр.

Ғылыми деректерді мұрағаттау және тарату

HST-тің барлық ғылыми деректері калибрлеу кезеңінен өткеннен кейін тұрақты түрде мұрағатталады. NASA саясаты бойынша барлық деректерге бір жылдық эксклюзивті кезең белгіленеді, яғни бастапқы ұсыныс жасаған топ ғана деректерді алғаннан кейінгі алғашқы жыл ішінде қолдана алады. Осы мерзім өткеннен кейін деректерді қалаушы кез келген адам пайдалана алады. Мұрағаттан алынған деректер жиынтығы автоматты түрде қайта калибрленеді, осылайша ең жаңа калибрлеу факторлары мен бағдарламалық қамтамасыз ету қолданылатыны қамтамасыз етіледі. STScI NASA-ның барлық оптикалық/күлгін сәулелі ғарыш миссиялары үшін мұрағат орталығы болып табылады. HST ғылыми деректерін мұрағаттаумен және сақтаумен қатар, STScI 13 басқа миссиядан алынған деректерді де сақтайды, оның ішінде Халықаралық Күлгін Сәуле Зерттеушісі (IUE), Шеткі Күлгін Сәуле Зерттеушісі (EUVE), Қашық Күлгін Сәуле Спектроскопиялық Зерттеушісі (FUSE) және Галактика Эволюциясы Зерттеушісі (GALEX). Кеплер және JWST ғылыми деректері де ұқсас тәсілмен мұрағатталады және қолжеткізіледі. Интернет STScI деректер мұрағатымен байланысудың негізгі құралы болып табылады (http://archive.stsci.edu). Қазіргі уақытта мұрағатта 30 терабайттан астам дерек сақталған. Күн сайын шамамен 11 гигабайт жаңа дерек түсіріледі және 85 гигабайт дерек пайдаланушыларға таратылады. Хаббл мұрасы мұрағаты (HLA; http://hla.stsci.edu/), қазіргі уақытта дамып жатыр, ол тоғыстырылған және пайдаланушыларға ыңғайлы мұрағат ретінде жұмыс істейтін болады. Ол Hubble-дің бастапқы деректерін, сондай-ақ жоғары деңгейдегі ғылыми өнімдерді (түсті суреттер, мозаикалар және т.б.) ұсынады.

Бақылаудан кейінгі қолдау

Байқаудан кейінгі қолдау қызметтеріне HelpDesk кіреді, пайдаланушылар осы қызметке бақылаудың кез келген мәселесі бойынша – ұсыныс қалай тапсырылатынынан бастап, деректерді қалай талдауға дейін – сұрақтарымен жүгіне алады.

Ғылыми қоғамдық қызмет

STScI қауымдастық атынан ірі HST ғылыми бағдарламаларын жүзеге асырады. Бұл бағдарламалардың ғылыми қолданысы кең. Бүгінгі күнге дейін бұл бағдарламаларға Хаббл терең даласы (HDF), Хаббл терең даласы Оңтүстік (HDFS) және Ультра терең даласы (UDF) кіреді. Осы бақылаулардың өңделмеген және өңделген деректері астрономиялық қауымдастыққа дерлік бірден қолжетімді етіледі. Бұл өнімдер көптеген астрономдардың өз зерттеу тақырыптарын жүргізуіне пайдаланылды және көптеген қосымша жұмыстарға түрткіс болды (мысалы, http://www.stsci.edu/ftp/science/hdf/clearinghouse/clearinghouse.html және http://www.stsci.edu/hst/udf/index.html).

Жердегі жүйелер

STScI жоғарыда сипатталған Хаббл ғылыми операцияларын жүзеге асыру үшін қолданылатын жер жүйелерінің көпшілігін әзірлеуге, жақсартуға және күтіп ұстауға жауапты. Бұл жүйелер бастапқыда (1980-ші жылдар, 1990-шы жылдардың басында) бірнеше көздерден алынған, оның ішінде STScI-дың өз ішіндегі әзірлемелері және NASA-ның әртүрлі мердігерлермен жасасқан келісімшарттары бойынша атқарылған жұмыстар бар. Хабблдің қызмет ету кезеңінде осы жүйелерде, тіпті олар Хабблдің күнделікті жұмысын қолдайтын кезде де, көп жұмыс істелді. Олар тиімдірек және пайдалануға оңайрақ, біртұтас жүйеге біріктірілді. Олар маңызды технологиялық жаңартулардан өтті (мысалы, жақсартылған операциялық жүйелер және компьютерлік жабдықтар, үлкен сыйымдылықтағы архивтік сақтау орталары). Сондай-ақ, телескопқа орнатылған жаңа құралдарды қолдау үшін де өзгертілді. Соңғы бірнеше жылда олар WFC3 және COS құралдарын қолдау үшін жаңартылды, бұл екі құрал келесі HST қызмет көрсету миссиясы барысында орнатылады, сонымен қатар HST операцияларының 2 гироскоптық режимін қолдау үшін де өзгерістер енгізілді. STScI басқа астрономиялық миссияларға, соның ішінде FUSE, Kepler және JWST миссияларына да жер жүйелерінің бөліктерін ұсынады. STScI бағдарламалық жасақтама инженерлері шамамен 7,900,000 код жолын күтіп ұстайды.

Миссияны дамыту және операцияларды қолдау

STScI NASA және өнеркәсіптік жүйе инженерлері мен ғалымдарымен бірлесіп, миссияның жалпы архитектурасын әзірлеуге үнемі қатысады. HST үшін бұл қызмет көрсету миссияларының шараларын анықтауға және оларға басымдық беруге, сондай-ақ қызмет көрсету стратегиясын жасауға көмектесуді қамтиды. JWST үшін бұл жоғары деңгейдегі ғылыми талаптарды және миссияның жалпы архитектурасын анықтауға қатысуды қамтиды. Екі жағдайда да STScI миссияның ғылыми қабілеттеріне, сондай-ақ обсерваторияның үздіксіз және тиімді жұмыс істеуіне қажетті талаптарға баса назар аударады.

Ғылыми-зерттеу қызметі

STScI Хаббл стипендия бағдарламасын іріктеуді басқарады. 1990 жылдан бері Хаббл стипендиясы Хаббл ғарыш телескобының ғылыми миссиясына қатысты зерттеулер жүргізетін, ең үздік докторантурадан кейінгі ғалымдарды қолдайды. 2009 жылы ол 2002 жылдан бері Спитцер ғарыш телескобы мен ғылым бағдарламасымен байланысты болған Спитцер стипендиясымен біріктірілді. Қазір ол ғарыштық бастаулар тақырыбындағы барлық миссиялармен байланысты зерттеулерді жүргізетін стипендиаттарды қолдайды: Гершель ғарыш обсерваториясы, Хаббл ғарыш телескобы (HST), Джеймс Вебб ғарыш телескобы (JWST), инфрақызыл астрономия жөніндегі стратосфералық обсерватория (SOIA), және Спитцер ғарыш телескобы. Зерттеу теориялық, байқаулық немесе құралдық сипатта болуы мүмкін. 1990 жылы HST іске қосылғаннан бері әр жыл сайын 8-12 стипендия тағайындалады; 2009 жылдан бері бұл көрсеткіш шамамен 16-ға жуықтап келеді. STScI сонымен қатар әлемнің түкпір-түкпірінен келген дарынды студенттерге институттың ғылыми қызметкерлерімен жұмыс істеуге мүмкіндік беретін жазғы студенттік тәжірибе бағдарламасын ұйымдастырады, бұл студенттерге заманауи астрономиялық зерттеулерде тәжірибе алуға көмектеседі. STScI-дің толық уақытты ғылыми қызметкерлері Күн жүйесін зерттеу, экзопланеталарды анықтау және сипаттау, жұлдыздардың қалыптасуы, галактикалардың эволюциясы және физикалық космологияны қамтитын астрофизиканың кең ауқымында түпкілікті зерттеулер жүргізеді. STScI жыл сайынғы ғылыми симпозиумды, ол әр көктемде өткізіледі, сондай-ақ бірнеше шағын ғылыми семинарларды ұйымдастырады. STScI-де белсенді ғылыми қызметкерлердің болуы HST-нің, және ақырында JWST-нің ең жоғары деңгейде жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Қоғамға хабарлау

STScI-дің Қоғамдық жұмыстар кеңсесі (OPO) HST, JWST, Roman және астрономия ғылымының жалпы ашылуларын және жетістіктерін жалпы жұртшылыққа таратуға және түсіндіруге арналған кең ауқымды өнімдер мен қызметтерді ұсынады. OPO-ның күш-жігері БАҚ, бейресми ғылым білім беру қауымдастығы және жалпы жұртшылықтың қажеттіліктерін қанағаттандыруға бағытталған. OPO жыл сайын HST ашылулары мен ғылыми нәтижелерін қамтитын шамамен 40 жаңа баспасөз хабарламасын жариялайды. Бұл медиа-жинақтарға жаңалықтар, Хаббл суреттері, түсіндірме графикалары, анимациялар және баспа, телерадио және онлайн БАҚ үшін қосымша ақпарат кіреді. OPO ерекше маңызды жаңалықтар үшін баспасөз конференцияларына қатысады және астрофизикалық зерттеулермен айналысатын ғалымдармен терең сессиялар өткізеді, сондай-ақ ғылыми жазушылар семинарларын ұйымдастырады. Жаңалықтардан өзге, OPO жалпы жұртшылық пен бейресми білім беру орындары үшін – мұражайлар, ғылым орталықтары, планетарийлер және кітапханалар үшін астрономияға қатысты түрлі өнімдер мен мүмкіндіктерді әзірлейді. Оларға ақпараттық мақалалар, телескоптан алынған суреттер, иллюстрациялар, схемалар, инфографика, бейнелер, ғылыми визуализациялар, жасанды шындық және интерактивті материалдар кіреді. Бұл ресурстардың көп бөлігі STScI-дің басқаратын веб-сайттары арқылы таратылады, оның ішінде Hubblesite, Webbtelescope, ViewSpace және Illuminated Universe. Контент сонымен қатар Facebook, Twitter, Instagram және YouTube сияқты әлеуметтік желілер арқылы да таратылады. OPO тікелей іс-шаралар мен онлайн форматта да жұмыстар жүргізеді. Оларға тұрақты түрде өткізілетін ашық лекциялар циклы және түрлі жергілікті және ұлттық STEM іс-шараларына қатысу кіреді. OPO бейресми білім беру орындарына баспа материалдары, бағдарламалар/іс-шараларға қатысты ресурстар және кәсіби даму бойынша қолдау көрсетеді. OPO-ның жұмысы Хаббл, Webb және Roman миссиялары кеңселермен және NASA-ның Білім әлемі бағдарламасына кіретін басқа да мекемелермен серіктестікте жүзеге асырылады.