NASA utvecklar ett nytt instrument för att vidga gränserna för astronomiforskning. Ett team av forskare och teknologer vid NASA:s Goddard Space Flight Center (GSFC) utvecklar High-Resolution Mid-Infrared Spectrometer (HIRMES) – ett innovativt instrument som kommer att möjliggöra nya vetenskapliga undersökningar och viktiga bidrag till vår förståelse av kosmos. HIRMES idrifttagning förväntas ske i slutet av 2018 på NASA:s Stratosfärobservatorium för infraröd astronomi (SOFIA), ett kraftigt modifierat Boeing 747SP som bär ett 2,5 m-diameter infrarött teleskop. SOFIA flyger över ~95% av jordens atmosfäriska vattenånga, låta astronomer få tillgång till våglängder som inte är möjliga att observera från marken, även med de mest kraftfulla markbaserade teleskopen. HIRMES använder nya detektorer och optiska teknologier som är skräddarsydda för att dra maximal nytta av den unika plattformen som tillhandahålls av SOFIA, täcker spektralområdet 25–122 mikron med upplösningsförmåga från 600 till 100, 000.

HIRMES kommer att utöka beprövad teknik, hitta en balans mellan att driva på toppmodern och tillhandahålla pålitlig prestanda till SOFIAs växande användargemenskap. HIRMES kommer att använda supraledande övergångskantsensor (TES)-baserade bolometrar, arbetar vid temperaturer på ~0,1 K för att ge känslighet som endast begränsas av det inneboende signal-brusförhållandet som påläggs av himmelsbakgrunden. Dessa detektorer lovar en storleksordning lägre brus jämfört med de heterodyndetektorer som för närvarande används i SOFIA-instrumentering, och kommer att minska observationstiden med en faktor på ~200 på spektrala linjer av intresse. HIRMES-detektorer kommer att arrangeras i ett 16x64-elementformat för att ge låg- och medelupplösta spektroskopiska observationer, inklusive en avbildningsförmåga. En separat 8x16-element array optimerad för låga bakgrunder kommer att användas för observationer med hög upplösningseffekt. Ett flerstegskylsystem kommer att tillhandahålla den ~100mK kylfläns som behövs för bakgrundsbegränsad detektorprestanda. Optisk spridning av ljuset som levereras av teleskopet kommer att åstadkommas via ett system av gitter, speglar, och avstämbara Fabry-Perot interferometriska monokromatorer.

HIRMES främsta undersökning är en detaljerad studie av de processer som leder till bildandet av planetsystem över ett spektralområde rikt på joniska, atom, och molekylära linjer. HIRMES vetenskapsprogrammet kommer att bestämma strukturen och utvecklingen av protoplanetära skivor och kommer att öka vår förmåga att modellera dessa system när de utvecklas från homogena skivor till nya planetsystem. I början av deras liv, stjärnor interagerar avsevärt med sina miljöer och HIRMES-programmet kommer att öka vår förståelse om hur dessa interaktioner reglerar stjärnbildningen. HIRMES-teamet kommer också att studera bildningsprocesserna för massiva protostjärnor och mekanismerna som accelererar damm i asymptotiska jättegrenar (AGB) stjärnor. NASA förväntar sig en betydande efterfrågan inom forskarvärlden på de kraftfulla nya funktionerna som HIRMES kommer att tillhandahålla.

GSFC-teamet utvecklade en instrumentkonceptstudie 2016, leder till ett konkurrenskraftigt urval av HIRMES för utveckling. Arbetet började omedelbart med utvecklingen av instrumentet, inklusive laboratorieutvärdering av delsystem av mässingskivor och upphandling av begränsade hårdvaruartiklar med långa ledningar för att stödja ett aggressivt utvecklingsschema. HIRMES-teamet arbetar mot en kritisk designgranskning under FY17, följt av hårdvaruutveckling för att möjliggöra instrumentleverans i slutet av 2018.