Къде е Хъбъл сега? Последните снимки от телескопа Хъбъл. Най-значимите открития на телескопа Хъбъл

подробности:

На 11 август 2008 г. орбиталният телескоп Хъбъл завърши своята 100 000-на обиколка около земното кълбо. Апаратът беше изстрелян в околоземна орбита на 24 април 1990 г. За 18 години с негова помощ бяха направени много открития, много от които се превърнаха в истинска революция в астрономията. А за октомври 2008 г. е планирана сервизна мисия, която трябва да удължи живота на телескопа и да подобри неговите възможности.

На 11 май 2009 г. космическата совалка Atlantis стартира от стартовата площадка Кейп Канаверал със седем члена на екипажа на борда. Това е най-новата мисия за ремонт на повредения орбитален телескоп Хъбъл. 11-дневният полетен план на екипажа на Atlantis включва пет излизания в открития космос за ремонт на Хъбъл, като се използват най-съвременни научни инструменти, специално предназначени за ремонт и подобряване на телескопа, удължавайки живота му с поне още една година. до 2014г.

През април 2015 г. легендарният телескоп, кръстен на Едуин Хъбъл (1889-1953), отпразнува своята двадесет и пета годишнина в околоземна орбита.

ПРОЕКТ ЗА КОСМИЧЕСКИ ТЕЛЕСКОП ХЪБЪЛ

През двадесети век астрономите направиха много крачки в изучаването на Вселената. Тези стъпки не биха били възможни без използването на големи и сложни телескопи, разположени в лаборатории на голяма надморска височина и управлявани от голям брой квалифицирани специалисти. С пускането на космическия телескоп ХЪБЪЛ (HST) астрономията направи огромен скок напред. Тъй като се намира извън земната атмосфера, HST може да записва обекти и явления, които не могат да бъдат записани от инструменти на земята.

Проектът HST е разработен от НАСА с участието на Европейската космическа агенция (ESA). Този рефлекторен телескоп с диаметър 2,4 м (94,5 инча) е изстрелян в ниска (610 километра или 330 морски мили) орбита от американската космическа совалка. Проектът включва периодична поддръжка и подмяна на оборудването на борда на телескопа. Проектният живот на телескопа е 15 или повече години.

ИНСТИТУТ ЗА КОСМИЧЕСКИ ИЗСЛЕДВАНИЯ С ТЕЛЕСКОП

НАСА основа Научния институт за космически телескопи (STScI) за провеждане на широк спектър от глобални научни изследвания с помощта на телескопа Хъбъл. STScI е голям изследователски център, където опитни специалисти постоянно наблюдават работата на телескопа. Тези специалисти също помагат на астрономите да създават планове за наблюдение. Мисията на STScI също така включва осигуряване на астрономите с необходимия софтуер и хардуер за наблюдения.

За да направи наблюденията на Хъбъл възможно най-ефективни, STSiC надгради своите наземни системи за наблюдение. Голяма част от процеса на планиране на наблюдение е автоматизиран с помощта на интелигентен хардуер и софтуер. STSiC е каталогизирал повече от 20 милиона звезди, за да улесни намирането на обекти за наблюдение, и също така е разработил софтуерен пакет, който да помогне на астрономите да обработват данни от HST. Всеки ден STSiC получава, обработва и съхранява огромно количество информация, идваща от HST, и също така я изпраща на своите клиенти.

STSiC е член на Асоциацията на университетите за изследване на астрономията ( Асоциацията на университетите за изследване на астрономията, Inc - AURA). Самият институт се намира в кампуса Homewood на университета Джон Хопкинс в Балтимор.

КОЙ ИЗПОЛЗВА ТЕЛЕСКОПА ТЯХ. ХЪБЛА?

За разлика от други научни проекти, HST не се използва изключително от отделния екип, разработил телескопа, или от група астрономи от една лаборатория или институт; по принцип всеки може да направи наблюдение с помощта на HST.

За да проведе наблюдения с помощта на HST, астрономът трябва да изпрати заявка до STSiC, очертаваща научната обосновка за невъзможността да се направи това наблюдение при земни условия и описание на предложената програма за наблюдение. Заявката се подава в една от комисиите към НТСиЦ по различни раздели на астрономията. Всяка година тези комисии представят класирани списъци с предложения за наблюдение на Комитета за разпределение на времето за изследване на телескопа ( Комитет за разпределяне на телескопите - TAC). Задачата на комитета е да изготви балансирана програма за наблюдение на HST. Ръководителят на STScI има последната дума при одобряването на тази програма.

На всеки етап от разглеждането проектът се оценява по различни критерии. Каква е научната стойност на знанията, които ще бъдат получени в резултат на изследване, и колко пари и време трябва да бъдат изразходвани за това? Достигнати ли са границите в изследването на този обект с наземни инструменти? Колко вероятно е успехът на изследването? Освен чисто научни въпроси се проверяват и физическата възможност на HST да наблюдава даден обект/явление, времето и други изисквания към телескопа и неговите ресурси.

КОМПЮТРИЗИРАНИ НАБЛЮДЕНИЯ В КОСМИЧЕСКАТА ЕРА

Всички наблюдения с помощта на HST трябва да бъдат внимателно и прецизно планирани предварително, тъй като всички наблюдения се извършват автоматично с помощта на компютри на борда на телескопа. След получаване на всички команди на борда на HST, телескопът работи в автоматичен режим, без комуникация със Земята. Търсенето на обект, настройването на инструменти, самонаблюдението и т.н. се извършват изключително от бордови компютри. Тъй като HST обикаля около Земята веднъж на всеки 95 минути, обектите се появяват и изчезват твърде бързо, за да позволят дистанционно управление от Земята, без да губят скорост и ефективност на наблюденията. За повишаване на ефективността сесиите за наблюдение от различни програми се редуват една с друга. По този начин по-голямата част от програмите изискват повече от една итерация за изпълнение.

ВЪЗМОЖНОСТИ НА ТЕЛЕСКОПА

На борда на HST има: две камери, два спектрографа, фотометър и астро сензори. Поради факта, че телескопът се намира извън атмосферата, тези инструменти позволяват:

1) Правете изображения на обекти с много висока резолюция. Наземните телескопи рядко осигуряват разделителна способност, по-голяма от една дъгова секунда. При всички условия HST осигурява резолюция от една десета от дъговата секунда.
2) Откриване на обекти с ниска осветеност. Най-големите наземни телескопи рядко откриват обекти с магнитуд по-слаб от 25. HST може да открива обекти с магнитуд 28, което е почти 20 пъти по-малко.
3) Наблюдавайте обекти в ултравиолетовата част на спектъра. Ултравиолетовият диапазон съставлява най-важната част от спектъра на горещи звезди, мъглявини и други мощни източници на радиация. Земната атмосфера поглъща по-голямата част от ултравиолетовото лъчение и затова не е достъпна за наблюдение (HST може да наблюдава и обекти в инфрачервената част на спектъра, но чувствителността в тази част на спектъра все още е ниска. С инсталирането на нови инструменти няколко години след стартирането ще се увеличи рязко).
4) Регистрирайте бързи промени в интензитета на светлината, което е невъзможно при земни условия поради промени в прозрачността на атмосферата по време на наблюденията.

УСТРОЙСТВА И ОПТИЧНИ СИСТЕМИ

HST има огледало Ritchey-Chrétien с диаметър 94,5 инча (2,4 м) на борда. Оптичните сензори отчитат радиация в диапазона от 1160 Angstroms (ултравиолетова радиация) до 11000 Angstroms (инфрачервена радиация). Всички наблюдателни инструменти на телескопа могат да регистрират радиация в ултравиолетовия диапазон. Всички инструменти, с изключение на спектрографа с висока разделителна способност, могат да регистрират радиация във видимата част на спектъра. Основните инструменти на борда на телескопа не могат да открият радиация в инфрачервения диапазон (въпреки че планетарната камера открива радиация в близкия инфрачервен диапазон). Цялото бордово оборудване на телескопа получава енергия от два слънчеви панела или от батерии (докато е в сянката на Земята).

КАКВОТО НЕ МОЖЕ КОСМИЧЕСКИЯТ ТЕЛЕСКОП ХЪБЪЛ МОЖЕ

1) HST не може да наблюдава обекти и явления на Земята, тъй като неговата система за търсене на обекти и чувствителността на инструмента са предназначени само за наблюдение на космически обекти.
2) HST не може да наблюдава Слънцето и осветената част от Луната, защото са твърде ярки.

Специалистите, наблюдаващи изпълнението на научноизследователска програма, не трябва да правят наблюдения, които биха могли да „заслепят“ телескопа. В случай на компютърна или човешка грешка, когато възникне такава заплаха, HST автоматично затваря отвора за наблюдение със специална врата и изключва всички устройства за наблюдение. Използвайки HST, лунните затъмнения могат да се наблюдават с необходимите предпазни мерки. Затъмненията на Слънцето от Земята позволяват да се наблюдават Венера, Меркурий и други обекти с малко ъглово разстояние до Слънцето в рамките на няколко минути. Посочените по-горе ограничения не могат да бъдат взети предвид от клиента при изготвянето на неговия проект за програма за наблюдение, т.к всички те се вземат предвид автоматично от компютъра при съставяне на общия график за наблюдение на HST.

Уважаеми посетители!

От началото на работата е израснало цяло поколение хора, които приемат Хъбъл за даденост, така че е лесно да се забрави колко революционно е това устройство. В момента все още работи, може би ще продължи още пет години. Телескопът предава приблизително 120 гигабайта научни данни на седмица; по време на работата си изображенията са натрупали повече от 10 хиляди научни статии.

Наследникът на Хъбъл ще бъде космическият телескоп Джеймс Уеб. Проектът на последния има значителни преизпълнения на бюджета и неспазване на срокове за повече от 5 години. С Хъбъл всичко се случи точно по същия начин, дори по-лошо - проблемите с финансирането и катастрофата на Чалънджър, а по-късно и Колумбия, се наслагват. През 1972 г. се смяташе, че програмата ще струва 300 милиона долара (като се вземе предвид инфлацията, това е приблизително 590 милиона). Докато телескопът най-накрая достигне стартовата площадка, цената се е увеличила няколко пъти до приблизително 2,5 милиарда долара. До 2006 г. беше изчислено, че Хъбъл струва 9 милиарда (10,75 милиарда с инфлацията), плюс пет полета на космически совалки за поддръжка и ремонт, като всяко изстрелване струва приблизително 500 милиона.

Основната част на телескопа е огледало с диаметър 2,4 метра. Като цяло беше планиран телескоп с диаметър на огледалото 3 метра и искаха да го пуснат през 1979 г. Но през 1974 г. програмата е премахната от бюджета и само благодарение на лобирането астрономите успяват да получат половината от първоначално поисканата сума. Затова трябваше да ограничим пламът си и да намалим обхвата на бъдещия проект.

Оптично Хъбъл е реализация на системата Ричи-Кретиен с две огледала, често срещана сред научните телескопи. Позволява ви да получите добър ъгъл на гледане и отлично качество на изображението, но огледалата имат форма, която е трудна за производство и тестване. Оптичните системи и огледалото трябва да бъдат произведени с минимални допуски. Огледалата на конвенционалните телескопи са полирани до толеранс от около една десета от дължината на вълната на видимата светлина, но Хъбъл е трябвало да наблюдава ултравиолетова светлина с по-къса дължина на вълната. Следователно огледалото беше полирано до толеранс от 10 нанометра, 1/65 от дължината на вълната на червената светлина. Между другото, огледалата се нагряват до температура от 15 градуса, което ограничава производителността в инфрачервения диапазон - друго ограничение на видимия спектър.

Едното огледало е направено от Kodak, другото от Itek Corporation. Първият се намира в Националния музей на въздухоплаването и космоса, вторият се използва в обсерваторията Магдалена Ридж. Това бяха резервни огледала, а това, което се намираше в Хъбъл, беше произведено от компанията Perkin-Elmer с помощта на сложни машини с ЦПУ, което доведе до поредното неспазване на сроковете. Работата по полиране на заготовката от Corning (същата, която прави Gorilla Glass) започва едва през 1979 г. Условията на микрогравитация бяха симулирани чрез поставяне на огледало върху 130 пръта, чиято опорна сила варираше. Процесът продължава до май 1981 г. Стъклото беше измито с 9100 литра гореща деминерализирана вода и бяха нанесени два слоя: 65-нанометров отразяващ слой от алуминий и 25-нанометров защитен магнезиев флуорид.

И датите на стартиране продължиха да се отлагат: първо до октомври 1984 г., след това до април 1985 г., до март 1986 г., до септември. Всяко тримесечие от работата на Пъркин-Елмър доведе до едномесечно изместване на крайните срокове и в някои моменти всеки работен ден изместваше стартирането с един ден назад. Работните графици на компанията не задоволяват НАСА, защото са неясни и несигурни. Цената на проекта вече се е увеличила до 1175 милиона долара.

Тялото на кораба беше друго главоболие; трябваше да може да издържи както на пряка слънчева светлина, така и на тъмнината на земната сянка. И тези температурни скокове застрашиха прецизните системи на научен телескоп. Стените на Хъбъл се състоят от няколко слоя топлоизолация, които са обградени от лека алуминиева обвивка. Вътре оборудването е поставено в графитно-епоксидна рамка. За да се избегне поглъщането на вода от хигроскопични графитни съединения и навлизане на лед в устройствата, азотът беше изпомпан вътре преди изстрелването. Въпреки че производството на космическия кораб беше много по-стабилно от оптичните системи на телескопа, и тук имаше организационни проблеми. До лятото на 1985 г. Lockheed Corporation, която работеше по устройството, беше с 30 процента над бюджета и три месеца зад графика.

Хъбъл имаше пет научни инструмента при изстрелването, всички от които по-късно бяха заменени по време на поддръжката в орбита. Широкоъгълните и планетарните камери извършваха оптични наблюдения. Инструментът имаше 48 филтъра за спектрални линии за изолиране на специфични елементи. Осем CCD бяха разделени между две камери, по четири за всяка. Всяка матрица имаше резолюция от 0,64 мегапиксела. Широкоъгълната камера имаше по-голямо зрително поле, докато планетарната камера имаше по-голямо фокусно разстояние и следователно осигуряваше по-голямо увеличение.

Спектрографът с висока разделителна способност на Goddard Space Flight Center работеше в ултравиолетовия диапазон. Също така в UV бяха наблюдавани Faint Object Camera, разработена от Европейската космическа агенция и Faint Object Spectrograph от Калифорнийския университет и Martin Marietta Corporation. Университетът на Уисконсин-Медисън създаде високоскоростен фотометър за наблюдение на видима светлина и ултравиолетова светлина от звезди и други астрономически обекти, които варират по яркост. Може да прави до 100 хиляди измервания в секунда с фотометрична точност от 2% или по-добра. И накрая, насочващите сензори на телескопа могат да се използват като научен инструмент и позволяват много прецизна астрометрия.

На Земята изследванията на Хъбъл се управляват от Изследователския институт за космически телескопи, който е специално създаден през 1981 г. Неговото формиране не се случи без битка: НАСА искаше да контролира самото устройство, но научната общност не беше съгласна.

Орбитата на Хъбъл е избрана така, че да може да се приближи до телескопа и да се извърши поддръжка. Наблюденията на половин орбита са затруднени от Земята, Слънцето и Луната не трябва да пречат, а научният процес е затруднен и от бразилската магнитна аномалия, при прелитане над която нивото на радиация рязко се повишава. Хъбъл се намира на надморска височина от 569 километра, наклонът на орбитата му е 28,5°. Поради наличието на горна атмосфера, позицията на телескопа може да се промени непредвидимо, което прави невъзможно точното прогнозиране на позицията за дълги периоди от време. Работният график обикновено се одобрява само няколко дни преди началото, тъй като не е ясно дали желаният обект ще може да бъде наблюдаван до този момент.

В началото на 1986 г. стартирането през октомври започна да се очертава, но катастрофата на Challenger измести цялата времева линия. Космическата совалка - подобна на тази, която трябваше да пренесе уникален телескоп за милиарди долари в орбита - експлодира в безоблачно небе 73 секунди след полета си, убивайки седем души. До 1988 г. целият флот на совалките беше спрян, докато инцидентът беше разследван. Между другото, чакането също беше скъпо: Хъбъл беше държан в чиста стая, наводнена с азот. Всеки месец струва приблизително 6 милиона долара. Не беше губено време, а ненадеждната батерия в устройството беше сменена и бяха направени няколко други подобрения. През 1986 г. нямаше софтуер за системи за наземно управление и софтуерът едва беше готов за пускане през 1990 г.

На 24 април 1990 г., преди 25 години, телескопът най-накрая беше изстрелян в орбита няколко пъти над бюджета. Но това беше само началото на трудностите.

STS-31, телескопът напуска товарния отсек на совалката Discovery

В рамките на няколко седмици стана ясно, че оптичната система има сериозен дефект. Да, първите изображения бяха по-ясни от тези от наземни телескопи, но Хъбъл не можа да постигне заявените характеристики. Точковите източници се появиха като кръгове от 1 дъгова секунда вместо кръг от 0,1 дъгова секунда. Както се оказа, НАСА не напразно се тревожеше за компетентността на Perkin-Elmer - огледалото имаше отклонение на формата по краищата от приблизително 2200 нанометра. Дефектът беше катастрофален, защото доведе до тежка сферична аберация, т.е. светлината, отразена от краищата на огледалото, беше фокусирана в точка, различна от тази, в която беше фокусирана светлината, отразена от центъра. Поради това спектроскопията не беше силно засегната, но наблюдението на тъмни обекти беше трудно, което сложи край на повечето космологични програми.

Въпреки че създаде някои наблюдения, станали възможни благодарение на сложни техники за изображения на Земята, Хъбъл беше смятан за неуспешен проект и репутацията на НАСА беше сериозно опетнена. Започнаха да се шегуват с телескопа, например във филма „Голият пистолет 2½: Миризмата на страх“ космическият кораб се сравнява с Титаник, неуспешната кола Edsel и най-известното падане на дирижабъл - инцидентът на Хинденбург.

В една от картините присъства черно-бяла снимка на телескоп

Смята се, че причината за дефекта е грешка по време на инсталирането на основния нулев коректор, устройство, което помага за постигане на желания параметър на повърхностната кривина. Една от лещите на устройството беше изместена с 1,3 милиметра. По време на работата Perkin-Elmer анализира повърхността с помощта на два нулеви коректора, след което използва специален нулев коректор, предназначен за много строги толеранси за крайния етап. В резултат на това огледалото се оказа много точно, но имаше грешна форма. Грешката беше открита по-късно - два конвенционални нулеви коректора показаха наличието на сферична аберация, но компанията избра да игнорира техните измервания. Пъркин-Елмър и НАСА започнаха да подреждат нещата. Американската космическа агенция смята, че компанията не е наблюдавала правилно производствения процес и не е използвала най-добрите си работници в процеса на производство и контрол на качеството. Въпреки това беше ясно, че част от вината е на НАСА.

Добрата новина беше, че дизайнът на телескопа изискваше поддръжка - първата още през 1993 г., така че започна търсене на решение на проблема. Имаше резервно огледало от Кодак на Земята, но беше невъзможно да се промени в орбита и спускането на устройството на совалката би било твърде скъпо и отнема много време. Огледалото беше направено точно, но имаше грешна форма, така че беше предложено да се добавят нови оптични компоненти, за да се компенсира грешката. Чрез анализиране на точкови източници на светлина беше установено, че коничната константа на огледалото е -1.01390±0.0002 вместо изискваната -1.00230. Същата цифра беше получена чрез обработка на данни за грешки от нулевия коректор на Perkin-Elmer и анализиране на тестови интерферограми.

В CCD матриците на втората версия на широкоъгълните и планетарните камери беше добавена корекция на грешки, но това беше невъзможно за други инструменти. Те се нуждаеха от друго външно устройство за оптична корекция, наречено Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). Грубо казано, очилата са направени за телескопа. Нямаше достатъчно място за COSTAR, така че високоскоростният фотометър трябваше да бъде изоставен.

Първият полет за поддръжка е извършен през декември 1993 г. Първата мисия беше най-важната. Имаше общо пет от тях, по време на всеки космическата совалка се приближи до телескопа, след което инструментите и повредените устройства бяха заменени с помощта на манипулатор. Бяха извършени няколко космически разходки в продължение на една или две седмици, след което орбитата на телескопа беше коригирана - тя постоянно се понижаваше поради влиянието на горните слоеве на атмосферата. По този начин беше възможно да се надстрои оборудването на застаряващия Хъбъл до най-модерното.

Първата операция по поддръжката беше извършена от Inedeavour и продължи 10 дни. Високоскоростният фотометър беше заменен от коригираща оптика COSTAR, а първата версия на широкоъгълните и планетарните камери беше заменена от втората. Сменени са слънчевите панели и тяхната електроника, четири жироскопа за системата за насочване на телескопа, два магнитометъра, бордови компютри и различни електрически системи. Полетът се счита за успешен.

Снимка на M 100 galaxy преди и след инсталиране на коригиращи системи

Втората операция по поддръжката е извършена през февруари 1997 г. от космическата совалка Discovery. Спектрограф с висока разделителна способност и спектрограф на слаб обект бяха премахнати от телескопа. Те са заменени от STIS (Спектрограф за запис на космически телескоп) и NICMOS (Камера за близка инфрачервена светлина и многообектен спектрометър). NICMOS беше охладен с течен азот, за да се намали шума, но в резултат на неочаквано разширяване на частите и увеличени скорости на нагряване, експлоатационният живот спадна от 4,5 години на 2. Устройството за данни на Hubble първоначално беше лентово устройство, но беше заменено със твърдо устройство -държавен. Подобрена е и топлоизолацията на устройството.

Имаше пет служебни полета, но те се броят в реда на 1, 2, 3A, 3B и 4, и въпреки сходството на имената, 3A и 3B не бяха извършени в непосредствена последователност, както можеше да се очаква. Третият полет се състоя през декември 1999 г. на совалката Discovery и беше причинен от повреда на четири от шестте жироскопа на телескопа. Всички шест жироскопа, сензори за насочване и бордовият компютър бяха заменени - сега имаше процесор Intel 80486 с честота 25 MHz. Преди това Hubble използва DF-224 с 1,25 MHz основен процесор и два от същите резервни процесори, устройство с магнитен проводник от шест банки с 8K 24-битови думи и четири банки могат да работят едновременно.

Тази снимка е направена по време на третата поддръжка НаправихСкот Кели. Днес той е на МКС като част от експеримент за изследване на биологичното въздействие на дългосрочния космически полет върху човешкото тяло.

Четвъртият (или 3B) полет е извършен на Колумбия през март 2002 г. Последното оригинално устройство, камерата за затъмнени обекти, беше заменена от подобрена камера за преглед. При втората смяна на соларните панели новите бяха с 30% по-мощни. NICMOS успя да продължи да работи благодарение на инсталирането на експериментално криоохлаждане.

От този момент нататък всички инструменти на Хъбъл имаха огледална корекция на грешки и COSTAR вече не беше необходим. Но той беше премахнат само при последния полет за поддръжка, който се случи след катастрофата на Колумбия. По време на последващия полет на Хъбъл совалката се срути при връщане на Земята - това беше причинено от нарушаване на топлозащитния слой. Смъртта на седем души отложи първоначалната дата февруари 2005 г. за неопределено време. Факт е, че сега всички полети на совалки трябваше да се извършват в орбита, която им позволяваше да достигнат Международната космическа станция в случай на непредвидени проблеми. Но нито една совалка не можеше да достигне орбитата на Хъбъл и МКС с един полет - нямаше достатъчно гориво. Телескопът Джеймс Уеб не беше планиран да бъде изстрелян до 2018 г., оставяйки празнина след края на Хъбъл. Много астрономи са стигнали до идеята, че последната поддръжка си струва риска от човешки животи.

Под натиска на Конгреса администрацията на НАСА обяви през януари 2004 г., че решението за отмяна ще бъде преразгледано. През август Goddard Space Flight Center започна да подготвя предложения за напълно дистанционно контролиран полет, но плановете по-късно бяха отменени, след като бяха счетени за неосъществими. През април 2005 г. новият администратор на НАСА Майкъл Грифин допуска възможността за пилотиран полет до Хъбъл. През октомври 2006 г. намеренията бяха окончателно потвърдени и 11-дневният полет беше планиран за септември 2008 г.

По-късно полетът беше отложен за май 2009 г. Ремонтът на STIS на Atlantis и усъвършенстваната камера за наблюдение бяха завършени. Две нови никел-водородни батерии бяха инсталирани на Хъбъл и бяха заменени сензори за насочване и други системи. Вместо COSTAR, на телескопа беше инсталиран ултравиолетов спектрограф и беше добавена система за бъдещо улавяне и изхвърляне на телескопа чрез пилотирано или напълно автоматично изстрелване. Втората версия на широкоъгълната камера беше заменена от третата. В резултат на цялата извършена работа, телескопът.

Телескопът позволи да се изясни константата на Хъбъл, потвърди хипотезата за изотропността на Вселената, откри спътника на Нептун и направи много други научни изследвания. Но за обикновения човек Хъбъл е важен преди всичко с огромния си брой цветни снимки. Някои технически публикации смятат, че тези цветове всъщност не съществуват, но това не е съвсем вярно. Цветът е представяне в човешкия мозък, а картините се оцветяват чрез анализиране на излъчването с различни дължини на вълната. Електронът, движейки се от второто към третото ниво на структурата на водородния атом, излъчва светлина с дължина на вълната 656 нанометра и я наричаме червена. Нашите очи се адаптират към различна яркост, така че създаването на точно отражение на цветовете не винаги е възможно. Някои телескопи могат да записват спектри на ултравиолетово или инфрачервено лъчение, невидими за човешкото око, и техните данни също трябва да бъдат отразени по някакъв начин в снимки.

Астрономията използва формата FITS, гъвкава транспортна система за изображения. В него всички данни са представени в текстова форма, това е вид аналог на RAW формата. За да получите нещо, трябва да го обработите. Например очите възприемат светлината в логаритмична скала, но файл може да я представи в линейна скала. Без регулиране на яркостта картината може да изглежда твърде тъмна.

Преди и след корекция на контраста и яркостта

Повечето налични в търговската мрежа фотоапарати имат групи от пиксели, които улавят червено, зелено или синьо, и комбинацията от тези пиксели създава цветна снимка. Конусите в човешкото око възприемат цвета по почти същия начин. Недостатъкът на този подход е, че всеки тип сензор открива само тясна част от светлината, така че астрономическото оборудване открива големи диапазони от дължини на вълните и се използват филтри за подчертаване на цветовете. В резултат на това суровите данни в астрономията често са черно-бели.

Хъбъл засне M 57 при 658 nm (червено), 503 nm (зелено) и 469 nm (синьо), Започва с гръм и трясък!

След това с помощта на филтри се получават цветни изображения. С познаването на процеса е възможно да се създаде изображение, което да отговаря на реалността възможно най-близо, въпреки че често цветовете не са съвсем реални, понякога това се прави умишлено. Това се нарича "ефект на National Geographic". В края на седемдесетте години програмата Вояджър прелетя покрай Юпитер и за първи път в историята направи снимки на тази планета. Списания като National Geographic посвещават цели страници на зашеметяващи снимки, манипулирани с различни цветови ефекти, а публикуваното не отговаря напълно на реалността.

Най-известната снимка, направена от телескопа Хъбъл, е "Стълбовете на сътворението", направена на 1 април 1995 г. Той регистрира раждането на нови звезди в мъглявината Орел и светлината на млади звезди в близост до облаци от газ и прах. Сниманите обекти се намират на 7000 светлинни години от Земята. Лявата структура е дълга приблизително 4 светлинни години. Издатините на „стълбовете“ са по-големи от нашата слънчева система. Зеленият цвят на снимката е отговорен за водорода, червеният за единично йонизираната сяра, а синият за двойно йонизирания кислород.

Защо тя и много други снимки на Хъбъл са подредени в „стълба“? Това се дължи на конфигурацията на втората версия на широкоъгълните и планетарните камери. По-късно те са заменени и днес са изложени в Националния музей на авиацията и космонавтиката.

За да отбележи 25-годишнината на телескопа, снимка, направена през 2014 г. и публикувана през януари тази година, беше направена отново. Произведена е от третата версия на широкоъгълната камера, която ви позволява да сравните качеството на оборудването.

Ето още някои от най-известните снимки от телескопа Хъбъл. Тъй като тяхното качество се повишава, лесно се забелязват полети за поддръжка.

1990 г., свръхнова 1987A

1991, Galaxy M 59

1992, мъглявина Орион

1993, Мъглявина Воал

1994 г., Galaxy M 100

1996, Хъбъл Deep Field. Почти всичките 3000 обекта са галактики и е заснета приблизително 1/28 000 000 от небесната сфера.

1997 г., "подпис" на черната дупка M 84

В орбитата на Земята има три обекта, за които знаят дори хора, далеч от астрономията и космонавтиката: Луната, Международната космическа станция и космическият телескоп Хъбъл. Последният е с осем години по-стар от МКС и също включваше орбиталната станция Мир. Много хора го смятат просто за голяма камера в космоса. Реалността е Малкопо-сложно, не напразно хората, които работят с това уникално устройство, го наричат ​​почтително небесна обсерватория.

Много снимки!

Историята на изграждането на Хъбъл е история на постоянно преодоляване на трудности, борба за финансиране и търсене на решения за непредвидени ситуации. Ролята на Хъбъл в науката е безценна. Невъзможно е да се състави пълен списък на откритията в астрономията и свързаните с нея области, направени благодарение на изображенията на телескопа, така че много работи се позовават на информацията, получена от него. Официалната статистика обаче сочи почти 15 хиляди публикации.

История

През шейсетте години беше възможно да се извършат няколко успешни изстрелвания и да се доставят по-прости устройства в орбита, а през 68 г. НАСА даде зелена светлина на предшественика на Хъбъл - апарата LST, Големия космически телескоп, с по-голям диаметър на огледалото - 3 метра срещу 2,4 на Хъбъл - и амбициозната задача да бъде изстрелян още през 1972 г. с помощта на космическата совалка, която тогава е в процес на разработка. Но прогнозната оценка на проекта се оказа твърде скъпа, възникнаха трудности с парите и през 1974 г. финансирането беше напълно отменено. Активното лобиране на проекта от страна на астрономите, участието на Европейската космическа агенция и опростяването на характеристиките приблизително до тези на Хъбъл направиха възможно през 1978 г. да се получи финансиране от Конгреса в размер на смешните 36 милиона долара по отношение на общите разходи, което днес се равнява на приблизително 137 милиона.

В същото време бъдещият телескоп е кръстен в чест на Едуин Хъбъл, астроном и космолог, който потвърди съществуването на други галактики, създаде теорията за разширяването на Вселената и даде името си не само на телескопа, но и на научен закон и количество.

Телескопът е разработен от няколко компании, отговорни за различни елементи, от които най-сложните са оптичната система, разработена от Perkin-Elmer, и космическият кораб, създаден от Lockheed. Бюджетът вече е нараснал до 400 милиона долара.

Lockheed забави създаването на устройството с три месеца и надхвърли бюджета си с 30%. Ако погледнете историята на изграждането на устройства с подобна сложност, това е нормална ситуация. За Пъркин-Елмър нещата бяха много по-лоши. Компанията полира огледалото с иновативна технология до края на 1981 г., надхвърляйки значително бюджета и разваляйки отношенията с НАСА. Интересно е, че заготовката на огледалото е направена от компанията Corning, която днес произвежда Gorilla Glass, което се използва активно в телефоните. Между другото, Kodak беше сключен договор да направи резервно огледало, използвайки традиционни методи за полиране, ако имаше проблеми с полирането на основното огледало. Закъсненията в създаването на други компоненти забавиха процеса толкова много, че цитат от НАСА за работните графици, които бяха „несигурен и променящ се ежедневно.“

Изстрелването стана възможно едва през 1986 г., но поради катастрофата на Challenger изстрелванията на совалките бяха преустановени за времето на модификациите.

Хъбъл беше съхраняван парче по парче в специални камери, продухвани с азот, на цена от шест милиона долара на месец.

В резултат на 24 април 1990 г. совалката "Дискавъри" изстреля в орбита с телескопа. Към този момент 2,5 милиарда долара са похарчени за Хъбъл. Общите разходи днес наближават десет милиарда.

След изстрелването се случиха няколко драматични събития, свързани с Хъбъл, но основното се случи в самото начало.

Когато след извеждането си в орбита телескопът започва работа, се оказва, че остротата му е с порядък по-ниска от изчислената. Вместо една десета от дъговата секунда, беше цяла секунда. След няколко проверки се оказа, че огледалото на телескопа е твърде плоско в краищата: то не съвпада с цели два микрометра с изчисленото. Аберацията в резултат на този буквално микроскопичен дефект направи повечето планирани изследвания невъзможни.

Беше събрана комисия, чиито членове намериха причината: невероятно точно изчисленото огледало е било неправилно полирано. Освен това, дори преди пускането на пазара, същите отклонения бяха показани от двойката нулеви коректори, използвани в тестовете - устройства, които отговаряха за желаната кривина на повърхността. Но тогава те не се довериха на тези показания, разчитайки на показанията на главния нулев коректор, който показа правилните резултати и според които беше извършено смилането. И една от лещите на които, както се оказа, беше инсталирана неправилно.

Човешки фактор.

Технически беше невъзможно да се инсталира ново огледало директно в орбита, а свалянето на телескопа и след това връщането му отново беше твърде скъпо. Намерено е елегантно решение.

Да, огледалото е направено неправилно. Но беше направено неправилно с много висока точност. Изкривяването беше известно и оставаше само да се компенсира, за което разработиха специална система за корекция COSTAR. Беше решено да се инсталира като част от първата експедиция за обслужване на телескопа. Такава експедиция е сложна десетдневна операция с излизане на космонавти в открития космос. Невъзможно е да си представим по-футуристична работа и това е само поддръжка. По време на експлоатацията на телескопа е имало общо четири експедиции, като третият е бил два полета.

На 2 декември 1993 г. космическата совалка "Индевър", за която това беше петият полет, достави астронавтите до телескопа. Инсталираха Costar и смениха камерата.

Costar коригира сферичната аберация на огледалото, играейки ролята на най-скъпите очила в историята. Системата за оптична корекция изпълни задачата си до 2009 г., когато необходимостта от нея отпадна поради използването на собствена коригираща оптика във всички нови устройства. Той отстъпи ценно място в телескопа на спектрографа и зае почетно място в Националния музей на въздуха и астронавтиката, след като беше демонтиран като част от четвъртата обслужваща експедиция на Хъбъл през 2009 г.

контрол

В МКЦ денят е разделен на три смени, на всяка от които е назначен отделен екип от трима до петима души. По време на експедиции до самия телескоп персоналът се увеличава до няколко десетки.

Между другото, има отделен уебсайт, разработен от Крис Пийт, където можете да проследявате позицията на небесната обсерватория. Има данни и за други изкуствени орбитални обекти:
www.heavens-above.com

Хъбъл е натоварен телескоп, но дори натовареният му график му позволява да помогне на абсолютно всеки, дори и непрофесионален астроном. Всяка година получаваме хиляди заявления за запазване на час от астрономи от различни страни. Около 20% от заявките получават одобрение от експертна комисия и според НАСА, благодарение на международни заявки, се извършват плюс-минус 20 хиляди наблюдения годишно. Всички тези заявки са свързани, програмирани и изпратени до Хъбъл от същия център в Мериленд.

Оптика

Текущ набор от инструменти:

НИКМОС
Близка инфрачервена камера и многообектен спектрометър
Близка инфрачервена камера и многообектен спектрометър

ACS
Разширена камера за проучвания
Разширена камера за преглед

WFC3
Камера с широко поле 3
Широкоъгълна камера 3

COS
Спектрограф на космическия произход
Ултравиолетов спектрограф

STIS
Спектрограф за изображения на космически телескоп
Записващ спектрограф на космически телескоп

FGS
Сензор за фино насочване
Система за насочване

Такива телескопи използват система от огледала, а не лещи, както при камерите. Има много причини за това: температурни разлики, толеранси на полиране, общи размери и липса на загуба на лъч в самата леща.

Основната оптика на Хъбъл не се е променила от самото начало. И наборът от различни инструменти, които го използват, беше напълно променен по време на няколко експедиции за поддръжка. Хъбъл беше актуализиран с инструменти и по време на съществуването си там работеха тринадесет различни инструмента. Днес той носи шест, един от които е в хибернация.

Широкоъгълните и планетарни камери от първото и второто поколение и широкоъгълната камера от третото сега бяха отговорни за снимките в оптичния диапазон.

Потенциалът на първия WFPC никога не е реализиран поради проблеми с огледалото. И експедицията от 1993 г., след като инсталира Костар, в същото време го замени с втората версия.

Камерата WFPC2 имаше четири квадратни сензора, изображенията от които образуваха голям квадрат. почти. Една матрица - просто "планетарна" - получи изображение с по-голямо увеличение и когато мащабът беше възстановен, тази част от изображението улови по-малко от шестнадесета от общия квадрат вместо една четвърт, но с по-висока разделителна способност. Останалите три матрици бяха отговорни за „широкоъгълния“. Ето защо снимките с пълна камера изглеждат като квадрат с 3 премахнати блока от единия ъгъл, а не поради проблеми със зареждането на файлове или други проблеми.

WFPC2 беше заменен от WFC3 през 2009 г. Разликата между тях е добре илюстрирана от презаснетите Pillars of Creation, за които по-късно.

В допълнение към оптичния и близкия инфрачервен диапазон с широкоъгълна камера, Хъбъл вижда:

• използване на STIS спектрограф в близки и далечни ултравиолетови, както и от видими до близки инфрачервени лъчи;
• на едно и също място, използвайки един от каналите на ACS, останалите канали от които покриват огромен честотен диапазон от инфрачервен до ултравиолетов;
• източници на слаби точки в ултравиолетовия диапазон със спектрограф COS.

Снимки

Има много снимки, ще ви разкажа само за някои от най-вълнуващите. Всички снимки имат собствен идентификатор, който може лесно да бъде намерен на уебсайта на Хъбъл spacetelescope.org или директно в Google. Много от снимките са на сайта с висока разделителна способност, но тук оставям версии с размер на екрана.

Хъбъл прави най-известната си снимка на 1 април 1995 г., без да бъде разсеян от умната си работа на Първи април. Това са Стълбовете на Сътворението, наречени така, защото звездите се образуват от тези натрупвания на газ и защото ги наподобяват по форма. Картината показва малко парче от централната част на мъглявината Орел. Тази мъглявина е интересна, защото големите звезди в центъра й са я разпръснали частично и дори само от страната на Земята. Такъв късмет ви позволява да погледнете в самия център на мъглявината и например да направите известната изразителна снимка.

Други телескопи също са снимали този регион в различни диапазони, но оптично Стълбовете са най-изразителни: йонизиран от самите звезди, които са разпръснали част от мъглявината, газът свети в синьо, зелено и червено, създавайки красиви преливания.

През 2014 г. стълбовете бяха заснети отново с актуализирано оборудване на Хъбъл: първата версия беше заснета от камерата WFPC2, а втората от WFC3.

Роза от галактики

Обектът Arp 273 е красив пример за комуникация между галактики, които са близо една до друга. Асиметричната форма на горния е следствие от така наречените приливни взаимодействия с долния. Заедно те образуват грандиозно цвете, представено на човечеството през 2011 г.

Магическа галактика сомбреро

Messier 104 е величествена галактика, която изглежда като измислена и нарисувана в Холивуд. Но не, красивата сто и четвърта се намира в южните покрайнини на съзвездието Дева. И е толкова ярка, че се вижда дори през домашните телескопи. Тази красавица позира за Хъбъл през 2004 г.

Нов инфрачервен изглед на мъглявината Конска глава - изображение от 23-тата годишнина на Хъбъл

През 2013 г. Хъбъл заснема повторно Barnard 33 в инфрачервения спектър. И мрачната мъглявина Конска глава в съзвездието Орион, почти непрозрачна и черна във видимия диапазон, се появи в нова светлина. Тоест гамата.

Преди това Хъбъл вече го беше снимал през 2001 г.:

Хъбъл заснема звездообразуващ регион S106

S106 е звездообразуващ регион в съзвездието Лебед. Красивата структура се дължи на изхвърлянето на млада звезда, която е обвита в прах във формата на поничка в центъра. Тази прахова завеса има празнини отгоре и отдолу, през които материалът на звездата избива по-активно, образувайки форма, напомняща известната оптична илюзия. Снимката е правена в края на 2011 г.

Касиопея А: цветните последици от смъртта на звезда

Вероятно сте чували за експлозии на свръхнови. И тази снимка ясно показва един от сценариите за бъдещата съдба на подобни обекти.

Снимката от 2006 г. показва последствията от експлозията на звездата Касиопея А, случила се точно в нашата галактика. Ясно се вижда вълна от материя, разпръскваща се от епицентъра, със сложна и детайлна структура.

Изображение от Хъбъл на Arp 142

И отново снимка, демонстрираща последствията от взаимодействието на две галактики, които се оказаха близо една до друга по време на тяхното Вселенско пътуване.

NGC 2936 и 2937 се сблъскаха и повлияха една на друга. Това само по себе си е интересно събитие, но в този случай е добавен още един аспект: сегашната форма на галактиките прилича на пингвин с яйце, което работи като голям плюс за популярността на тези галактики.

В сладка снимка от 2013 г. можете да видите следи от случилия се сблъсък: например окото на пингвина е образувано в по-голямата си част от тела от галактиката с яйца.

Знаейки възрастта на двете галактики, най-накрая можем да отговорим какво е било първо: яйце или пингвин.

Пеперуда, излизаща от останките на звезда в планетарната мъглявина NGC 6302

Понякога газовите потоци, нагрети до 20 хиляди градуса, летящи със скорост почти милион км/ч, изглеждат като крила на крехка пеперуда, просто трябва да намерите правилния ъгъл. Хъбъл не трябваше да гледа, мъглявината NGC 6302 - наричана още мъглявината Пеперуда или Бръмбар - сама се обърна към нас в правилната посока.

Тези крила са създадени от умиращата звезда на нашата галактика в съзвездието Скопио. Газовите потоци отново придобиват формата на крилата си поради пръстена от прах около звездата. Същият прах покрива самата звезда от нас. Възможно е пръстенът да се е образувал от звездата, която губи материя по екватора с относително ниска скорост, а крилата - от по-бърза загуба от полюсите.

Снимката е направена през 2009 г.

Дълбоко поле

Най-скорошният такъв кадър - Extreme Deep Field на Хъбъл от 2012 г. - е доста скучен за средното око - това е безпрецедентно заснемане със скорост на затвора от два милиона секунди (~23 дни), показващо 5,5 хиляди галактики, най-тъмната от които имат яркост с десет милиарда по-малка от чувствителността на човешкото зрение.

Какво е Хъбъл?

Американският учен Едуин Пауъл Хъбъл стана широко известен с откритието си за разширяването на Вселената. Големите учени все още често го споменават в своите статии. Хъбъл е човекът, на когото е кръстен радиотелескопът и благодарение на когото всички асоциации и стереотипи са напълно заменени.

Телескопът Хъбъл е един от най-известните обекти, които са пряко свързани с космоса. Тя може уверено да се счита за истинска автоматична орбитална обсерватория. Този космически гигант изискваше значителни финансови инвестиции (в края на краищата разходите за неземен телескоп бяха стотици пъти по-високи от цената на наземен телескоп), както и ресурси и време. Въз основа на това двете най-големи агенции в света, като НАСА и Европейската космическа агенция (ЕКА), решиха да обединят възможностите си и да направят общ проект.

Коя година е пусната в действие вече не е секретна информация. Изстрелването в околоземна орбита се състоя на 24 април 1990 г. на борда на совалката Discovery STS-31.Връщайки се към историята, заслужава да се спомене, че годината на изстрелване първоначално беше планирана да бъде различна.Очакваната дата трябваше да бъде октомври 1986 г. но през януари същата година се случи катастрофата на Challenger и всички бяха принудени да отложат планираното стартиране.С всеки месец престой цената на програмата се увеличаваше с 6 милиона долара.В крайна сметка не е толкова лесно да се поддържа обект в идеално състояние, който ще трябва да бъде изпратен в космоса.Хъбъл беше поставен в специално помещение, в което беше създадена изкуствено пречистена атмосфера, а бордовите системи работеха частично.По време на съхранението някои устройства също бяха заменени с повече модерни такива.

Когато Хъбъл беше изстрелян, всички очакваха невероятен триумф, но не всичко веднага се оказа така, както искаха. Учените се сблъскаха с проблеми още при първите снимки. Ясно беше, че има дефект в огледалото на телескопа и качеството на изображенията беше различно от очакваното. Също така не беше напълно ясно колко години ще минат от откриването на проблема до неговото решаване. В крайна сметка беше очевидно, че е невъзможно да се замени главното огледало на телескопа директно в орбита и връщането му на Земята беше изключително скъпо, така че беше решено, че е необходимо да се инсталира допълнително оборудване върху него и да се използва за компенсация за дефекта на огледалото Така още през декември 1993 г. совалката Endeavour е изпратена с необходимите конструкции. Астронавтите излязоха в открития космос пет пъти и успешно монтираха необходимите части на телескопа Хъбъл.

Какво ново видя телескопът в космоса? И какви открития е успяло да направи човечеството въз основа на снимките? Това са едни от най-честите въпроси, които учените задават. Разбира се, най-големите звезди, заснети от телескопа, не останаха незабелязани. А именно, благодарение на уникалността на телескопа, астрономите идентифицираха едновременно девет огромни звезди (в звездния куп R136), чиято маса е повече от 100 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Открити са и звезди, чиято маса надвишава масата на Слънцето 50 пъти.

Също така забележителна беше снимката на двеста безумно горещи звезди, които заедно ни дават мъглявината NGC 604. Хъбъл беше този, който успя да улови флуоресценцията на мъглявината, причинена от йонизиран водород.

Говорейки за теорията за големия взрив, която днес е една от най-широко обсъжданите и най-надеждните в историята на произхода на Вселената, си струва да си припомним космическото микровълново фоново излъчване. CMB радиацията е едно от основните му доказателства. Но друг беше космологичното червено отместване.Взети заедно, резултатът беше проявление на ефекта на Доплер. Според него тялото вижда обектите, които се приближават до него, в синьо, а ако се отдалечат, стават по-червени. Така, наблюдавайки космически обекти от телескопа Хъбъл, изместването беше червено и на тази база беше направен извод за разширяването на Вселената.

Когато гледате изображения от телескоп, едно от първите неща, които ще видите, е Далечното поле. На снимката вече няма да можете да видите звездите поотделно - те ще бъдат цели галактики.И веднага възниква въпросът на какво разстояние може да види телескопът и каква е крайната му граница? За да отговорим как вижда телескопът досега, трябва да разгледаме по-отблизо дизайна на Хъбъл.

Спецификации на телескопа

1. Габаритни размери на целия спътник: 13,3 м - дължина, тегло около 11 тона, но като се вземат предвид всички инсталирани инструменти, теглото му достига 12,5 тона, а диаметърът - 4,3 м.
2. Формата на точността на ориентация може да достигне 0,007 дъгови секунди.
3. Два двулицеви слънчеви панела са 5 kW, но има още 6 батерии с капацитет 60 ампер часа.
4. Всички двигатели работят с хидразин.
5. Антена, която може да приема всички данни със скорост от 1 kB/s и да предава при 256/512 kB/s.
6. Основното огледало, чийто диаметър е 2,4 м, както и спомагателното - 0,3 м. Материалът на основното огледало е разтопено кварцово стъкло, което не е податливо на термична деформация.
7. Колкото е увеличението, толкова е и фокусното разстояние, а именно 56,6м.
8. Честотата на циркулация е веднъж на час и половина.
9. Радиусът на сферата на Хъбъл е отношението на скоростта на светлината към константата на Хъбъл.
10. Радиационни характеристики - 1050-8000 ангстрьома.
11. Но на каква височина над повърхността на Земята се намира спътникът отдавна е известно. Това са 560 км.

Как работи телескопът Хъбъл?

Принципът на работа на телескопа е рефлектор на системата Ричи-Кретиен. Структурата на системата е главното огледало, което е вдлъбнато хиперболично, но нейното спомагателно огледало е изпъкнало хиперболично. Устройството, инсталирано в самия център на хиперболичното огледало, се нарича окуляр. Зрителното поле е около 4°.

И така, кой всъщност е участвал в създаването на този удивителен телескоп, който въпреки вековната си възраст продължава да ни радва с откритията си?

Историята на създаването му датира от далечните седемдесет години на 20 век. Няколко компании са работили по най-важните части на телескопа, а именно главното огледало. В крайна сметка изискванията бяха доста строги и резултатът беше планиран да бъде идеален. По този начин PerkinElmer иска да използва своите машини с нови технологии, за да постигне желаната форма. Но Kodak подписа договор, който включва използването на по-традиционни методи, но за резервни части. Производствената работа започва още през 1979 г., а полирането на необходимите части продължава до средата на 1981 г. Датите бяха силно изместени и възникнаха въпроси относно компетентността на компанията PerkinElmer, в резултат на което пускането на телескопа беше отложено за октомври 1984 г. Некомпетентността скоро стана по-очевидна и датата на стартиране беше отложена още няколко пъти.Историята потвърждава, че една от прогнозираните дати е септември 1986 г., докато общият бюджет на целия проект нараства до 1,175 милиарда долара.

И накрая, информация за най-интересните и значими наблюдения на телескопа Хъбъл:

1. Открити са планети, които са извън Слънчевата система.
2. Открити са огромен брой протопланетни дискове, които са разположени около звездите на мъглявината Орион.
3. Има откритие при изследване на повърхността на Плутон и Ерида. Първите карти бяха получени.
4. Не по-малко важно е частичното потвърждение на теорията за много масивни черни дупки, които се намират в центровете на галактиките.
5. Доказано е, че Млечният път и мъглявината Андромеда са доста сходни по форма, но имат значителни разлики в историята на произхода си.
6. Недвусмислено е установена точната възраст на нашата Вселена. Възрастта му е 13,7 милиарда години.
7. Хипотезите относно изотропията също са правилни.
8. През 1998 г. проучвания и наблюдения от наземни телескопи и Хъбъл бяха комбинирани и беше установено, че тъмната енергия съдържа ¾ от общата енергийна плътност на Вселената.

Космическите изследвания продължават...

Предистория, концепции, ранни проекти

Първото споменаване на концепцията за орбитален телескоп се намира в книгата „Ракета в междупланетното пространство“ на Херман Оберт. „Die Rakete zu den Planetenraumen“ ).

През 1946 г. американският астрофизик Лиман Спицър публикува статията „Астрономическите предимства на една извънземна обсерватория“. Астрономически предимства на извънземна обсерватория ). Статията подчертава две основни предимства на такъв телескоп. Първо, неговата ъглова разделителна способност ще бъде ограничена само от дифракция, а не от турбулентни потоци в атмосферата; по това време разделителната способност на наземните телескопи беше от 0,5 до 1,0 дъгова секунда, докато теоретичната граница на разделителна способност на дифракция за телескоп с 2,5-метрово огледало е около 0,1 секунда. Второ, космическият телескоп може да наблюдава в инфрачервения и ултравиолетовия диапазон, в които поглъщането на радиация от земната атмосфера е много значително.

Spitzer посвети значителна част от научната си кариера на напредъка на проекта. През 1962 г. доклад, публикуван от Националната академия на науките на САЩ, препоръчва разработването на орбитален телескоп да бъде включено в космическата програма, а през 1965 г. Спицър е назначен за ръководител на комитет, натоварен с определянето на научните цели за голям космически телескоп.

Космическата астрономия започва да се развива след края на Втората световна война. През 1946 г. за първи път е получен ултравиолетовият спектър на Слънцето. Орбитален телескоп за слънчеви изследвания беше изстрелян от Обединеното кралство през 1962 г. като част от програмата Ариел, а през 1966 г. НАСА изстреля първата орбитална обсерватория OAO-1 в космоса. Орбитална астрономическа обсерватория ). Мисията беше неуспешна поради повреда на батерията три дни след изстрелването. През 1968 г. е изстрелян OAO-2, който извършва наблюдения на ултравиолетовото лъчение от звезди и галактики до 1972 г., значително надвишавайки своя проектен живот от 1 година.

Мисиите OAO предоставиха ясна демонстрация на ролята, която могат да играят орбиталните телескопи и през 1968 г. НАСА одобри планове за изграждане на отразяващ телескоп с огледало с диаметър 3 метра.Проектът беше с кодово име LST. Голям космически телескоп). Изстрелването е планирано за 1972 г. В програмата се подчертава необходимостта от редовни пилотирани експедиции за поддръжка на телескопа, за да се осигури дългосрочна работа на скъпия инструмент. Програмата Space Shuttle, която се развиваше паралелно, даде надежда за получаване на съответните възможности.

Борбата за финансиране на проекта

Поради успеха на програмата JSC, има консенсус в астрономическата общност, че изграждането на голям орбитален телескоп трябва да бъде приоритет. През 1970 г. НАСА създава два комитета, единият за проучване и планиране на технически аспекти, а вторият за разработване на програма за научни изследвания. Следващата голяма пречка беше финансирането на проекта, чиито разходи се очакваше да надвишат цената на всеки наземен телескоп. Конгресът на САЩ постави под въпрос много от предложените оценки и значително намали бюджетните кредити, които първоначално включваха широкомащабни изследвания на инструментите и дизайна на обсерваторията. През 1974 г., като част от програма за бюджетни съкращения, инициирана от президента Форд, Конгресът напълно отменя финансирането на проекта.

В отговор астрономите започнаха широка лобистка кампания. Много учени се срещнаха лично със сенатори и конгресмени, а също така бяха извършени няколко големи изпращания на писма в подкрепа на проекта. Националната академия на науките публикува доклад, в който се подчертава значението на изграждането на голям орбитален телескоп и в резултат на това Сенатът се съгласи да разпредели половината от бюджета, първоначално одобрен от Конгреса.

Финансовите проблеми доведоха до съкращения, главното сред които решението да се намали диаметърът на огледалото от 3 на 2,4 метра, за да се намалят разходите и да се постигне по-компактен дизайн. Проектът за телескоп с огледало от един и половина метра, който трябваше да бъде изстрелян с цел тестване и тестване на системите, също беше отменен и беше взето решение за сътрудничество с Европейската космическа агенция. ESA се съгласи да участва във финансирането, както и да предостави редица инструменти и слънчеви панели за обсерваторията, в замяна на това европейските астрономи да запазят поне 15% от времето за наблюдение. През 1978 г. Конгресът одобри 36 милиона долара финансиране и веднага след това започна пълномащабна работа по проектиране. Датата на стартиране е планирана за 1983 г. В началото на 80-те години телескопът е кръстен на Едуин Хъбъл.

Организация на проектирането и строителството

Работата по създаването на космическия телескоп беше разделена между много компании и институции. Космическият център Маршал отговаря за разработването, проектирането и изграждането на телескопа, Центърът за космически полети Годард отговаря за цялостното управление на разработването на научни инструменти и е избран за наземен контролен център. Центърът Маршал сключи договор с Perkin-Elmer за проектиране и производство на оптичната система на телескопа. Сглобка на оптичен телескоп, OTA ) и сензори за прецизно насочване. Lockheed Corporation получи договор за изграждане на космически кораб за телескопа.

Производство на оптична система

Полиране на основното огледало на телескопа, лаборатория Perkin-Elmer, май 1979 г.

Огледалото и оптичната система като цяло бяха най-важните части от конструкцията на телескопа и към тях бяха поставени особено строги изисквания. Обикновено огледалата на телескопите са направени с толеранс от около една десета от дължината на вълната на видимата светлина, но тъй като космическият телескоп е предназначен да наблюдава в ултравиолетовия до близкия инфрачервен диапазон, разделителната способност трябва да бъде десет пъти по-висока от тази на наземни инструменти, толерансът за неговото производство. Главното огледало беше настроено на 1/20 от дължината на вълната на видимата светлина или приблизително 30 nm.

Компанията Perkin-Elmer възнамерява да използва нови компютърни машини с цифрово управление, за да произведе огледало с дадена форма. Kodak беше договорен да произведе резервно огледало, използвайки традиционни методи за полиране в случай на непредвидени проблеми с недоказани технологии (произведеното от Kodak огледало в момента е изложено в музея). Работата по главното огледало започва през 1979 г., като се използва стъкло със свръхнисък коефициент на разширение. За да се намали теглото, огледалото се състоеше от две повърхности - долна и горна, свързани с решетъчна структура от структура на пчелна пита.

Резервно огледало на телескоп, Музей на въздуха и космоса Смитсониън, Вашингтон.

Работата по полирането на огледалото продължава до май 1981 г., но първоначалните срокове са пропуснати и бюджетът е значително надвишен. Докладите на НАСА от този период изразяват съмнения относно компетентността на ръководството на Perkin-Elmer и способността му да завърши успешно проект с такава важност и сложност. За да спести пари, НАСА отмени поръчката за резервно огледало и премести датата на изстрелване за октомври 1984 г. Работата е окончателно завършена в края на 1981 г. след нанасяне на отразяващо покритие от алуминий с дебелина 75 nm и защитно покритие от магнезиев флуорид с дебелина 25 nm.

Въпреки това, съмненията относно компетентността на Perkin-Elmer остават, тъй като датата за завършване на останалите компоненти на оптичната система постоянно се отлага и бюджетът на проекта нараства. НАСА описа графика на компанията като "несигурен и променящ се ежедневно" и отложи изстрелването на телескопа до април 1985 г. Сроковете обаче продължават да се пропускат, закъснението нараства средно с по един месец на всяко тримесечие, а на финалния етап нараства с по един ден всеки ден. НАСА беше принудена да отложи изстрелването още два пъти, първо за март и след това за септември 1986 г. По това време общият бюджет на проекта е нараснал до 1,175 милиарда долара.

Космически кораб

Началните етапи на работа по космическия кораб, 1980 г.

Друг труден инженерен проблем беше създаването на космически кораб за телескопа и други инструменти. Основните изисквания бяха защита на оборудването от постоянни температурни промени при нагряване от пряка слънчева светлина и охлаждане в земната сянка и особено прецизна ориентация на телескопа. Телескопът е монтиран в лека алуминиева капсула, която е покрита с многослойна топлоизолация, за да се осигури стабилна температура. Твърдостта на капсулата и монтирането на инструментите се осигурява от вътрешна пространствена рамка от въглеродни влакна.

Въпреки че космическият кораб беше по-успешен от оптичната система, Lockheed също изостана малко от графика и надхвърли бюджета. До май 1985 г. преразходите възлизат на около 30% от първоначалния обем, а изоставането от плана е 3 месеца. В доклад, изготвен от космическия център Маршал, се отбелязва, че компанията не е проявила инициатива при извършване на работа, предпочитайки да разчита на инструкции от НАСА.

Координация на изследванията и управление на полета

През 1983 г., след известна конфронтация между НАСА и научната общност, той е създаден. Институтът се управлява от Асоциацията на университетите за астрономически изследвания. Асоциация на университетите за изследване на астрономията ) (Английски) АУРА) и се намира в кампуса на университета Джон Хопкинс в Балтимор, Мериленд. Hopkins University е един от 32 американски университета и чуждестранни институции, които членуват в асоциацията. Научният институт за космически телескоп е отговорен за организирането на научната работа и предоставянето на данни на астрономите, функции, които НАСА искаше да запази под собствен контрол, но учените избраха да възложат на академични институции.

Европейският координационен център за космически телескопи е основан през 1984 г. в Гархинг, Германия, за да предостави подобни съоръжения на европейските астрономи.

Контролът на полета беше поверен на Центъра за космически полети Годард. Център за космически полети Годард), който се намира в Грийнбелт, Мериленд, на 48 километра от Научния институт за космически телескопи. Работата на телескопа се следи денонощно на смени от четири групи специалисти.

Техническата поддръжка се предоставя от НАСА и компаниите-договорници чрез Goddard Center.

Стартиране и започване

Изстрелването на совалката "Дискавъри" с телескопа "Хъбъл" на борда.

Първоначално телескопът трябваше да бъде изстрелян в орбита през октомври 1986 г., но катастрофата на Challenger на 28 януари спря програмата Space Shuttle за няколко години и изстрелването трябваше да бъде отложено.

Принудителното забавяне позволи да се направят редица подобрения: слънчевите панели бяха заменени с по-ефективни, бордовият компютърен комплекс и комуникационните системи бяха модернизирани, а дизайнът на задния защитен корпус беше променен, за да се улесни обслужването на телескопа. в орбита.

През цялото това време части от телескопа се съхраняваха в помещения с изкуствено пречистена атмосфера, което допълнително оскъпи проекта.

След възобновяването на полетите на совалките през 1988 г., изстрелването най-накрая беше насрочено за 1990 г. Преди стартирането прахът, натрупан върху огледалото, беше отстранен с помощта на сгъстен азот и всички системи бяха щателно тествани.

Устройства, инсталирани по време на стартиране

По време на изстрелването на борда бяха инсталирани пет научни инструмента:

• Широкоъгълна и планетарна камера Широкообхватна и планетарна камера ) (Английски) Широкообхватна и планетарна камера, WFPC ). Камерата е конструирана в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА. Той беше оборудван с набор от 48 светлинни филтъра за подчертаване на области от спектъра, които са от особен интерес за астрофизични наблюдения. Устройството имаше 8 CCD матрици, разделени между две камери, всяка от които използваше по 4 матрици. Широкоъгълната камера имаше по-голямо зрително поле, докато планетарната камера имаше по-голямо фокусно разстояние и следователно осигуряваше по-голямо увеличение.

• Камера за снимане на тъмни обекти Камера за бледи обекти) (Английски) Камера за слаби обекти, FOC). Инструментът е разработен от ESA. Камерата е предназначена за заснемане на обекти в ултравиолетовия диапазон с висока резолюция до 0.05 сек.

• Спектрограф на тъмни обекти Спектрограф на слаби обекти) (Английски) Спектрограф на слаби обекти, FOS ). Предназначен за изследване на особено тъмни обекти в ултравиолетовия диапазон.

• Високоскоростен фотометър Високоскоростен фотометър) (Английски) Високоскоростен фотометър, HSP). Разработен в Университета на Уисконсин, той е предназначен за наблюдение на променливи звезди и други обекти с различна яркост. Може да отнеме до 10 000 измервания в секунда с грешка от около 2%.

Основен дефект на огледалото

Още в първите седмици след началото на работата, получените изображения демонстрираха сериозен проблем в оптичната система на телескопа. Въпреки че качеството на изображението беше по-добро от това на наземните телескопи, Хъбъл не можа да постигне желаната острота и разделителната способност на изображенията беше значително по-лоша от очакваната. Изображенията имаха радиус над една плътна секунда, вместо да се фокусират в кръг с диаметър 0,1 секунда, според спецификацията.

Анализът на изображението показа, че източникът на проблема е неправилната форма на основното огледало. Въпреки че това беше може би най-прецизно изчисленото огледало, правено някога, с толеранс не повече от 1/20 от дължината на вълната на видимата светлина, то беше произведено твърде плоско по ръбовете. Отклонението от зададената форма на повърхността беше само 2 микрона, но резултатът беше катастрофален - силна сферична аберация, оптичен дефект, при който светлината, отразена от краищата на огледалото, се фокусира в точка, различна от тази, в която се отразява светлината от огледалото. центърът на огледалото е фокусиран.

Ефектът на дефекта върху астрономическите изследвания зависеше от конкретния тип наблюдение - характеристиките на разсейване бяха достатъчни, за да се получат уникални наблюдения с висока разделителна способност на ярки обекти, а спектроскопията също до голяма степен не беше засегната. Въпреки това, загубата на значителна част от светлинния поток поради разфокусиране значително намали пригодността на телескопа за наблюдение на тъмни обекти и получаване на изображения с висок контраст. Това означаваше, че почти всички космологични програми станаха просто невъзможни, тъй като изискваха наблюдения на особено тъмни обекти.

Причини за дефекта

Анализирайки изображения на точкови източници на светлина, астрономите установиха, че коничната константа на огледалото е −1,0139, вместо изискваната −1,00229. Същият брой е получен чрез тестване на нулеви коректори (инструменти, които позволяват високо прецизно измерване на кривината на полирана повърхност), използвани от Perkin-Elmer, както и от анализиране на интерферограми, получени по време на наземно тестване на огледалото.

Комисията, ръководена от Лю Алън Лю Алън), директор на Лабораторията за реактивни двигатели, установи, че дефектът е възникнал в резултат на грешка при инсталирането на основния нулев коректор, полевата леща на който е изместена с 1,3 mm спрямо правилната позиция. Разместването е станало по вина на техника, който е монтирал устройството. Той допуснал грешка при работа с лазерен метър, използван за прецизно поставяне на оптичните елементи на устройството, и когато след завършване на монтажа забелязал неочаквана празнина между лещата и носещата я конструкция, той просто вкарал обикновена метална шайба.

По време на полирането на огледалото повърхността му беше проверена с помощта на два други нулеви коректора, всеки от които правилно показва наличието на сферична аберация. Тези проверки са специално предназначени да изключат сериозни оптични дефекти. Въпреки ясните инструкции за контрол на качеството, компанията пренебрегна резултатите от измерването, предпочитайки да вярва, че двата нулеви коректора са по-малко точни от основния, чиито показания показват идеалната форма на огледалото.

Комисията хвърли вината за случилото се преди всичко на изпълнителката. Отношенията между оптичната компания и НАСА се влошиха значително по време на работата по телескопа поради постоянни пропуски в графика и надхвърляне на разходите. НАСА установи, че компанията не третира работата с огледалото като основна част от своя бизнес и смята, че поръчката не може да бъде прехвърлена на друг изпълнител, след като работата започне. Въпреки че комисията остро критикува компанията, НАСА също носи известна отговорност, най-вече за неоткриването на сериозни проблеми с контрола на качеството и нарушения на процедурите от страна на изпълнителя.

Търся решение

Тъй като дизайнът на телескопа първоначално включваше обслужване на орбита, учените веднага започнаха да търсят потенциално решение, което може да бъде приложено по време на първата техническа мисия, планирана за 1993 г. Въпреки че Kodak беше завършил резервно огледало за телескопа, замяната му в космоса не беше възможна и премахването на телескопа от орбита, за да се замени огледалото на Земята, би било твърде времеемко и скъпо. Фактът, че огледалото беше прецизно полирано до неправилна форма, доведе до идеята за разработване на нов оптичен компонент, който да извърши трансформация, еквивалентна на грешката, но с обратен знак. Новото устройство ще работи като очила за телескоп, коригирайки сферичната аберация.

Поради разликата в дизайна на инструмента, беше необходимо да се разработят две различни коригиращи устройства. Едната беше предназначена за широкоформатната и планетарна камера, която имаше специални огледала, които пренасочваха светлината към нейните сензори, и корекцията можеше да се извърши чрез използването на огледала със специална форма, които напълно компенсираха аберацията. Съответна промяна беше включена в дизайна на новата планетарна камера. Други инструменти нямаха междинни отразяващи повърхности и следователно изискваха външно коригиращо устройство.

Система за оптична корекция (COSTAR)

Системата, предназначена да коригира сферичната аберация, се нарича COSTAR. COSTAR) и се състоеше от две огледала, едното от които компенсира дефекта. За да инсталирате COSTAR на телескопа, беше необходимо да демонтирате един от инструментите и учените решиха да пожертват високоскоростен фотометър.

През първите три години на работа, преди инсталирането на коригиращи устройства, телескопът направи голям брой наблюдения. По-специално, дефектът не е имал голям ефект върху спектроскопските измервания. Въпреки че експериментите бяха отменени поради дефекта, бяха постигнати много важни научни резултати, включително нови алгоритми за подобряване на качеството на изображението чрез деконволюция.

Поддръжка на телескоп

Хъбъл се обслужва по време на космически разходки от космически кораби за многократна употреба като космическата совалка.

Бяха проведени общо четири експедиции за обслужване на телескопа Хъбъл:

Първа експедиция

Работа по телескопа по време на първата експедиция.

Поради откриването на дефект в огледалото, важността на първата експедиция за поддръжка беше особено голяма, тъй като трябваше да инсталира коригираща оптика на телескопа. Полетът Endeavour STS-61 се проведе от 2 до 13 декември 1993 г. и работата по телескопа продължи десет дни. Експедицията беше една от най-трудните в историята, включваше пет дълги излизания в открития космос.

Високоскоростният фотометър е заменен със система за оптична корекция, широкоъгълната и планетарната камери са заменени с нов модел (WFPC2). Широкообхватна и планетарна камера 2 )) с вътрешна система за оптична корекция. Камерата имаше три квадратни CCD, свързани в ъгъла, и по-малък "планетарен" сензор с по-висока разделителна способност в четвъртия ъгъл. Следователно изображенията от камерата имат характерната форма на нащърбен квадрат.

STIS има работен диапазон от 115-1000 nm и позволява двуизмерна спектрография, тоест получаване на спектъра на няколко обекта едновременно в зрителното поле.

Подменен е и полетният запис, ремонтирана е топлоизолацията, коригирана е орбитата.

Трета експедиция (A)

Експедиция 3А („Дискавъри“ STS-103) се проведе на 19-27 декември 1999 г., след като беше взето решение за предсрочно изпълнение на част от третата програма за обслужване. Това е причинено от повреда на три от шестте жироскопа на системата за насочване. Четвъртият жироскоп се повреди няколко седмици преди полета, което направи телескопа неподходящ за наблюдения. Експедицията подмени всичките шест жироскопа, сензора за прецизно насочване и бордовия компютър. Новият компютър използва специална версия на процесора Intel 80486 - с повишена устойчивост на радиация. Това даде възможност да се извършат някои от изчисленията, извършени преди това на земята с помощта на бордовия комплекс.

Трета експедиция (B)

Хъбъл в товарния отсек на совалката, преди да се върне в орбита, като Земята се издига на заден план. Експедиция STS-109.

Експедиция 3B (четвърта мисия) извършена 1-12 март 2002 г., полет на Columbia STS-109. По време на експедицията камерата за слаби обекти беше заменена с усъвършенствана камера за проучване. Разширена камера за проучвания) (Английски) Разширена камера за проучвания, ACS ) и функционирането на близката инфрачервена камера и спектрометър, чиято охладителна система изчерпа течния азот през 1999 г., беше възстановена.

ACS се състои от три камери, едната от които работи в далечна ултравиолетова светлина, а останалите дублират и подобряват възможностите на WFPC2. Частично неработеща от 29 януари 2007 г.

Соларните панели са сменени за втори път. Новите панели бяха с една трета по-малка площ, което значително намали загубите от триене в атмосферата, но в същото време генерираше 30% повече енергия, което направи възможно едновременната работа с всички инструменти, инсталирани на борда на обсерваторията. Енергоразпределителният блок също беше подменен, което наложи пълно спиране на захранването на борда за първи път от изстрелването.

Извършената работа значително разшири възможностите на телескопа. Два инструмента, пуснати в експлоатация по време на работата - ACS и NICMOS - направиха възможно получаването на изображения на дълбокия космос.

Четвърта експедиция

Следващата мисия за поддръжка за подмяна на батерии и жироскопи, както и инсталиране на нови и подобрени инструменти беше планирана за февруари 2005 г., но след катастрофата на космическата совалка Колумбия на 1 март 2003 г. тя беше отложена за неопределено време, което застраши по-нататъшната работа. Хъбъл". Дори след подновяването на полетите на совалките, мисията беше отменена, тъй като беше решено всяка совалка, изпратена в космоса, да може да достигне МКС, ако бъдат открити неизправности, а поради голямата разлика в наклона и надморската височина на орбитите совалката може не акостира на станцията след посещения с телескоп.

След тази мисия телескопът Хъбъл ще трябва да продължи да работи в орбита поне до 2014 г.

постижения

За 15 години работа в околоземна орбита Хъбъл получи 700 хиляди изображения на 22 хиляди небесни обекта - звезди, мъглявини, галактики, планети. Потокът от данни, който генерира ежедневно по време на процеса на наблюдение, е около 15 GB. Общият им обем, натрупан за цялата работа на телескопа, надхвърля 20 терабайта. Повече от 3900 астрономи са имали възможността да го използват за наблюдения, а около 4000 статии са публикувани в научни списания. Установено е, че средно индексът на цитиране на астрономически статии, базирани на данни от телескоп, е два пъти по-висок от този на статии, базирани на други данни. Всяка година в списъка на 200-те най-цитирани статии най-малко 10% са произведения, базирани на материали на Хъбъл. Около 30% от произведенията по астрономия като цяло имат нулев индекс на цитиране и само 2% от произведенията, извършени с помощта на космически телескоп.

Въпреки това, цената, която трябва да се плати за постиженията на Хъбъл, е много висока: специално проучване, посветено на изучаването на влиянието на различни видове телескопи върху развитието на астрономията, установи, че въпреки че работата, извършена с помощта на орбиталния телескоп, има общ индекс на цитиране от 15 пъти повече от наземния рефлектор с 4-метрово огледало, разходите за поддръжка на космически телескоп са 100 пъти или повече по-високи.

Най-значимите наблюдения

Достъп до телескоп

Всяко лице или организация може да кандидатства за работа с телескопа - няма национални или академични ограничения. Конкуренцията за време за наблюдение е много висока; обикновено общото заявено време е 6-9 пъти по-голямо от действително наличното време.

Покана за кандидатстване за наблюдение се обявява приблизително веднъж годишно. Приложенията са разделени на няколко категории:

• Общи наблюдения Общ наблюдател). Повечето приложения, които изискват рутинна процедура и продължителност на наблюдение, попадат в тази категория.
• Блиц наблюдения Моментни наблюдения), наблюдения, изискващи не повече от 45 минути, включително времето за насочване на телескопа, правят възможно запълването на празнините между общите наблюдения.
• Спешни наблюдения Целта на възможността), за изучаване на явления, които могат да бъдат наблюдавани през ограничен, предварително известен период от време.

Освен това 10% от времето за наблюдение остава в така наречения „резерв на директора“. Астрономите могат да кандидатстват за използване на резервата по всяко време и той обикновено се използва за наблюдения на непланирани краткосрочни събития като експлозии на свръхнови. Заснемането на дълбокия космос по програмите Hubble Deep Field и Hubble Ultra Deep Field също беше извършено за сметка на режисьорския резерв.

През първите няколко години част от резервното време беше отделено на любители астрономи. Кандидатурите им бяха прегледани от комисия, състояща се също от най-видните непрофесионални астрономи. Основните изисквания за кандидатстване бяха оригиналност на изследването и несъответствие между темата и подадените заявки на професионални астрономи. Общо между 1997 и 1997 г. са направени 13 наблюдения с помощта на програми, предложени от любители астрономи. Впоследствие, поради съкращаване на бюджета в института, предоставянето на време на непрофесионалисти беше преустановено.

Планиране на наблюдения

Планирането на наблюдения е изключително сложна задача, тъй като е необходимо да се вземе предвид влиянието на много фактори:

• Тъй като телескопът е в ниска орбита, което е необходимо за предоставяне на услуги, значителна част от астрономическите обекти са закрити от Земята за малко по-малко от половината от орбиталното време. Има така наречената "зона на дълга видимост" приблизително 90° спрямо орбиталната равнина, но поради орбиталната прецесия точната посока се променя за период от осем седмици.
• Поради повишените нива на радиация, наблюденията не са възможни, когато телескопът лети над Южноатлантическата аномалия.
• Минималното отклонение от Слънцето е 45°, за да се предотврати навлизането на пряка слънчева светлина в оптичната система, което по-специално прави невъзможни наблюденията на Меркурий, а директните наблюдения на Луната и Земята са допустими при деактивирани сензори за прецизно насочване.
• Тъй като телескопът обикаля в горните слоеве на атмосферата, чиято плътност варира с течение на времето, е невъзможно да се предвиди точно местоположението на телескопа. Грешката на шестседмична прогноза може да бъде до 4 хиляди км. В тази връзка се изготвят точни графици за наблюдение няколко дни предварително, за да се избегне ситуация, при която избраният за наблюдение обект да не бъде видим в уречения час.

Предаване, съхранение и обработка на данни от телескопи

Предаване на Земята

Данните на Hubble за първи път се съхраняват в бордови устройства за съхранение; по време на пускането на пазара в това качество са използвани ролкови магнетофони; по време на Експедиции 2 и 3A те са заменени от твърдотелни устройства. След това чрез комуникационната сателитна система (TDRSS). TDRSS)), разположен в ниска орбита, данните се предават на Центъра Годард.

Архивиране и достъп до данни

През първата година от датата на получаване данните се предоставят само на главния изследовател (кандидат за наблюдение), след което се поставят в архив със свободен достъп. Изследователят може да подаде искане до директора на института за намаляване или увеличаване на този срок.

Наблюденията, направени с използване на време от резерва на директора, незабавно стават публично достояние, както и поддържащите и технически данни.

Данните в архива се съхраняват в инструментален формат и трябва да претърпят редица трансформации, преди да станат подходящи за анализ. Институтът за космически телескопи разработи софтуерен пакет за автоматично преобразуване и калибриране на данни. Конверсиите се извършват автоматично, когато данните бъдат поискани. Поради голямото количество информация и сложността на алгоритмите, обработката може да отнеме ден или повече.

Астрономите могат също така да вземат необработените данни и сами да извършат тази процедура, което е полезно, когато процесът на преобразуване се различава от стандартния.

Данните могат да се обработват с помощта на различни програми, но Telescope Institute предоставя пакет STSDAS(Система за анализ на научни данни за космически телескоп, английски. Система за анализ на научни данни за космически телескоп ). Пакетът съдържа всички необходими програми за обработка на данни, оптимизирани за работа с информация от Hubble. Пакетът работи като модул на популярната астрономическа програма IRAF.

Връзки с обществеността

Винаги е било важно проектът за космически телескоп да привлече вниманието и въображението на широката общественост и особено на американския данъкоплатец, който е направил най-значимия принос за финансирането на Хъбъл.

Един от най-важните за връзките с обществеността е проектът "Наследство на Хъбъл". Наследството на Хъбъл). Мисията му е да публикува най-визуално и естетически впечатляващите изображения, получени от телескопа. Галериите на проекта съдържат не само оригинални снимки, но и създадени от тях колажи и рисунки. На проекта беше отделено малко време за наблюдение, за да се получат пълноцветни изображения на обекти, чието фотографиране във видимата част на спектъра не беше необходимо за изследване.

Освен това Институтът за космически телескопи поддържа няколко уебсайта с изображения и изчерпателна информация за телескопа.

През 2000 г. е създадено Бюро за връзки с обществеността, което да координира усилията на различни отдели. Служба за работа с обществеността).

В Европа от 1999 г. Европейският информационен център се занимава с връзки с обществеността. Информационен център на Европейската космическа агенция Хъбъл ) (Английски) Информационен център на Европейската космическа агенция Хъбъл, HEIC ), създаден в Европейския координационен център за космически телескопи. Центърът отговаря и за образователните програми на ESA, свързани с телескопа.

Бъдещето на Хъбъл

Очаква се след ремонтните дейности, извършени от четвъртата експедиция, Хъбъл да работи в орбита до 2014 г., когато ще бъде заменен от космическия телескоп Джеймс Уеб.

Технически данни

Общ изглед на телескопа.

Параметри на орбитата

• Наклон: 28.469°.
• Апогей: 571 км.
• Перигей: 565 км.
• Орбитален период: 96,2 мин.

Космически кораб

• Дължината на космическия кораб е 13,3 м, диаметърът е 4,3 м, обхватът на слънчевите панели е 12,0 м, масата е 11 000 кг (с инсталирани инструменти около 12 500 кг).
• Телескопът е рефлектор на Ричи-Кретиен с диаметър на огледалото 2,4 m, позволяващ оптична разделителна способност от порядъка на 0,1 дъгова секунда.

устройства

Телескопът има модулна структура и съдържа пет отделения за оптични инструменти. Едно от отделенията дълго време (1993-2009 г.) беше заето от коригираща оптична система. Коригираща оптика Аксиална подмяна на космически телескоп ) (COSTAR), инсталиран по време на първата сервизна мисия през 1993 г., за да компенсира производствените неточности в основното огледало. Тъй като всички инструменти, инсталирани след изстрелването на телескопа, имат вградени системи за коригиране на дефекти, по време на последната експедиция стана възможно да се демонтира системата COSTAR и да се използва отделението за инсталиране на ултравиолетов спектрограф.

Хронология на инсталиране на инструменти на борда на космическия телескоп (новоинсталираните инструменти са в курсив):

Както беше отбелязано по-горе, системата за насочване се използва и за научни цели.

Бележки

1. Исторически преглед на официалния уебсайт, част 2 (на английски)
2. Лиман С. Шпицер. (1979) История на космическия телескоп // Тримесечен вестник на Кралското астрономическо общество. Т. 20. С. 29
3. Глава 12. Космически телескоп Хъбъл // Dunar A.J., Waring S.P. (1999) Power To Explore-History of Marshall Space Flight Center 1960-1990. НАС. Правителствена печатница, ISBN 0-16-058992-4
4. Информация на сайта на НАСА (на английски)
5. Исторически преглед на официалния уебсайт, част 3 (на английски)
6. Европейската начална страница за космическия телескоп Хъбъл на НАСА/ЕСА - често задавани въпроси. Посетен на 10 януари 2007.
7. Brandt JC et al (1994). Спектрографът с висока разделителна способност на Годард: Инструмент, цели и научни резултати // Публикации на Астрономическото общество на Тихия океан. Т. 106., стр. 890-908
8. Г. Фриц Бенедикт, Барбара Е. МакАртър. (2005) Високопрецизни звездни паралакси от сензори за фино насочване на космическия телескоп Хъбъл. Транзити на Венера: Нови възгледи за Слънчевата система и Галактиката. Сборник на IAU Colloquium #196, Ed. Д. У. Курц. Cambridge University Press. С. 333-346
9. Burrows C. J. и др. (1991) Ефективността на изображенията на космическия телескоп Хъбъл // Astrophysical Journal. V. 369. P. 21
10. Сравнение на реални и изчислени графики за показване на точкови обекти (английски)
11. Доклад на комисията на Алън (на английски език) Докладът за отказ на оптичните системи на космическия телескоп Хъбъл, 1990 г., Лю Алън, председател, Технически доклад на НАСА NASA-TM-103443
12. Избрани документи от историята на САЩ Гражданска космическа програма, том V: Изследване на космоса / Джон М. Логсдън, редактор. 2001 г
13. Jedrzejewski R. I., Hartig G., Jakobsen P., Crocker J. H., Ford H. C. (1994) Ефективност в орбита на COSTAR-коригирана камера за слаби обекти // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L7-L10
14. Глобулите на Текери в IC 2944. Наследство на Хъбъл. Посетен на 25 януари 2009.
15. Trauger J.T., Ballester G.E., Burrows C.J., Casertano S., Clarke J.T., Crisp D. (1994) Ефективността на WFPC2 на орбита // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L3-L6
16. STSci NICMOS страници
17. Гай Гулиота. Номинираният подкрепя преразглеждането на решението на НАСА за Хъбъл, Вашингтон пост(12 април 2005 г.). Посетен на 10 януари 2007. (bg език)
18. НАСА одобрява мисията и назначава екипажа за връщане на Хъбъл (на английски) НАСА, 31 октомври 2006 г.
19. НАСА обявява нови дати за изстрелване на мишена, статусна новинарска конференция (на английски). НАСА (24 септември 2008 г.). Посетен на 22 октомври 2008.
20. (Английски) . НАСА
21. Кратка информация за четвъртата експедиция (на английски). НАСА (24 септември 2008 г.). Посетен на 30 май 2009.
22. STSCi бюлетин. Т. 20. Брой 2. Пролет 2003 г
23. Benn C. R., Sánchez S. F. (2001) Научно въздействие на големите телескопи // Публикации на Астрономическото дружество на Тихия океан. Т. 113. С. 385