Unde este Hubble acum? Cele mai recente fotografii de la telescopul Hubble. Cele mai semnificative descoperiri ale telescopului Hubble

Detalii:

Pe 11 august 2008, telescopul orbital Hubble și-a încheiat cea de-a 100.000-a orbită în jurul globului. Dispozitivul a fost lansat pe orbita joasă a Pământului pe 24 aprilie 1990. Peste 18 ani, cu ajutorul lui, s-au făcut o mulțime de descoperiri, dintre care multe au devenit o adevărată revoluție în astronomie. Și o misiune de service este planificată pentru octombrie 2008, care ar trebui să prelungească durata de viață a telescopului și să-i îmbunătățească capacitățile.

Pe 11 mai 2009, naveta spațială Atlantis s-a lansat de pe locul de lansare din Cape Canaveral cu șapte membri ai echipajului la bord. Aceasta este cea mai recentă misiune de reparare a telescopului orbital Hubble deteriorat. Planul de zbor de 11 zile al echipajului Atlantis include cinci plimbări în spațiu pentru a repara Hubble, folosind instrumente științifice de ultimă generație special concepute pentru a repara și îmbunătăți telescopul, prelungindu-i durata de viață cu cel puțin încă un an. până în 2014.

În aprilie 2015, legendarul telescop, numit după Edwin Hubble (1889-1953), și-a sărbătorit cea de-a douăzeci și cincia aniversare pe orbita Pământului.

PROIECT DE TELESCOP SPATIAL HUBBLE

În secolul al XX-lea, astronomii au făcut mulți pași în studierea universului. Acești pași nu ar fi fost posibili fără utilizarea unor telescoape mari și complexe situate în laboratoare de mare altitudine și operate de un număr mare de specialiști calificați. Odată cu lansarea telescopului spațial HUBBLE (HST), astronomia a făcut un salt uriaș înainte. Fiind situat în afara atmosferei terestre, HST poate înregistra obiecte și fenomene care nu pot fi înregistrate de instrumentele de pe sol.

Proiectul HST a fost dezvoltat de NASA cu participarea Agenției Spațiale Europene (ESA). Acest telescop reflectorizant, cu un diametru de 2,4 m (94,5 inchi), este lansat pe o orbită joasă (610 kilometri sau 330 mile marine) de către NAVETA SPATIALĂ SUA. Proiectul presupune întreținerea periodică și înlocuirea echipamentelor de la bordul telescopului. Durata de viață a telescopului este de 15 ani sau mai mult.

INSTITUTUL DE CERCETARI SPATIALE CU TELESCOPUL

NASA a fondat Institutul de Știință al Telescopului Spațial (STScI) pentru a efectua o gamă largă de cercetări științifice globale folosind Telescopul Hubble. STScI este un centru mare de cercetare unde specialiști cu experiență monitorizează constant funcționarea telescopului. Acești specialiști îi ajută și pe astronomi să creeze planuri de observare. Misiunea STScI include, de asemenea, furnizarea astronomilor cu software-ul și hardware-ul necesar pentru observații.

Pentru a face observațiile Hubble cât mai eficiente posibil, STSiC și-a îmbunătățit sistemele de observare la sol. O mare parte din procesul de planificare a observațiilor a fost automatizat folosind hardware și software inteligent. STSiC a catalogat peste 20 de milioane de stele pentru a facilita găsirea obiectelor de observat și a dezvoltat, de asemenea, un pachet software pentru a ajuta astronomii să proceseze datele de la HST. În fiecare zi, STSiC primește, prelucrează și stochează o cantitate imensă de informații care provin de la HST și, de asemenea, le trimite clienților săi.

STSiC este afiliată Asociației Universităților pentru Cercetare în Astronomie ( Asociația Universităților pentru Cercetare în Astronomie, Inc - AURA). Institutul în sine este situat în campusul Homewood al Universității Johns Hopkins din Baltimore.

CINE FOLOSEȘTE TELESCOPUL EI. HUBBLA?

Spre deosebire de alte proiecte științifice, HST nu este utilizat exclusiv de echipa individuală care a dezvoltat telescopul sau de un grup de astronomi dintr-un singur laborator sau institut; în principiu, oricine poate face o observație folosind HST.

Pentru a efectua observații folosind HST, un astronom trebuie să trimită o solicitare către STSiC în care să prezinte justificarea științifică a imposibilității efectuării acestei observații în condiții terestre și o descriere a programului de observare propus. Solicitarea se depune la una dintre comisiile de la STSiC pentru diverse secții de astronomie. În fiecare an, aceste comisii trimit liste clasificate cu propuneri de observație Comitetului de alocare a timpului de cercetare a telescopului ( Comitetul de alocare a telescopului - TAC). Sarcina comitetului este de a elabora un program echilibrat de observare pentru HST. Șeful STScI are ultimul cuvânt în aprobarea acestui program.

La fiecare etapă de analiză, proiectul este evaluat în funcție de diferite criterii. Care este valoarea științifică a cunoștințelor care vor fi obținute în urma cercetării și câți bani și timp trebuie cheltuiți pentru aceasta? Au fost atinse limitele în studiul acestui obiect cu instrumente de la sol? Cât de probabil este succesul cercetării? Pe lângă aspectele pur științifice, se verifică și capacitatea fizică a HST de a observa un anumit obiect/fenomen, timpul și alte cerințe pentru telescop și resursele sale.

OBSERVAȚII COMPUTERIZATE ÎN ERA SPAȚIALĂ

Toate observațiile care utilizează HST trebuie planificate cu atenție și precis în prealabil, deoarece toate observațiile sunt efectuate automat folosind computerele de la bordul telescopului. După ce toate comenzile sunt primite la bordul HST, telescopul funcționează în mod automat, fără comunicare cu Pământul. Căutarea unui obiect, reglarea instrumentelor, autoobservarea etc. sunt efectuate exclusiv de computere de bord. Deoarece HST orbitează Pământul o dată la 95 de minute, obiectele apar și dispar prea repede pentru a permite controlul de la distanță de pe Pământ fără a pierde viteza și eficiența observațiilor. Pentru a crește eficiența, sesiunile de observație din diferite programe alternează între ele. Astfel, marea majoritate a programelor necesită mai mult de o iterație pentru a fi finalizate.

CAPACITATILE TELESCOPULUI

La bordul HST există: două camere, două spectrografe, un fotometru și senzori astro. Datorită faptului că telescopul este situat în afara atmosferei, aceste instrumente permit:

1) Capturați imagini ale obiectelor cu rezoluție foarte mare. Telescoapele de la sol oferă rareori rezoluție mai mare de o secundă de arc. În toate condițiile, HST oferă o rezoluție de o zecime dintr-o secundă de arc.
2) Detectează obiecte cu luminozitate scăzută. Cele mai mari telescoape de la sol detectează rareori obiecte mai slabe decât magnitudinea 25. HST poate detecta obiecte la magnitudinea 28, care este de aproape 20 de ori mai mică.
3) Observați obiectele din partea ultravioletă a spectrului. Gama ultravioletă reprezintă cea mai importantă parte a spectrului de stele fierbinți, nebuloase și alte surse puternice de radiație. Atmosfera Pământului absoarbe cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete și, prin urmare, nu este disponibilă pentru observare (HST poate observa și obiecte din partea infraroșie a spectrului, dar sensibilitatea în această parte a spectrului este încă scăzută. Odată cu instalarea de noi instrumente la câțiva ani de la lansare, va crește brusc).
4) Înregistrați modificări rapide ale intensității luminii, ceea ce este imposibil în condiții terestre din cauza modificărilor transparenței atmosferei la momentul observațiilor.

DISPOZITIVE ȘI SISTEME OPTICE

HST are la bord o oglindă Ritchey-Chrétien cu diametrul de 94,5 inchi (2,4 m). Senzorii optici detectează radiații în intervalul de la 1160 Angstromi (radiație ultravioletă) la 11000 Angstromi (radiație infraroșie). Toate instrumentele de observare ale telescopului pot detecta radiațiile în domeniul ultravioletei. Toate instrumentele, cu excepția spectrografului de înaltă rezoluție, pot detecta radiații în partea vizibilă a spectrului. Instrumentele primare de la bordul telescopului nu pot detecta radiații în domeniul infraroșu (deși camera planetară detectează radiații în domeniul infraroșu apropiat). Toate echipamentele de la bord ale telescopului primesc energie de la două panouri solare sau de la baterii (în timp ce se află în umbra Pământului).

CE NU POATE TELESCOPUL SPATIAL HUBBLE

1) HST nu poate observa obiecte și fenomene de pe Pământ, deoarece sistemul său de căutare a obiectelor și sensibilitatea instrumentelor sunt concepute doar pentru observarea obiectelor spațiale.
2) HST nu poate observa Soarele și partea iluminată a Lunii deoarece sunt prea strălucitoare.

Specialiștii care monitorizează implementarea unui program de cercetare științifică nu ar trebui să facă observații care ar putea „orbi” telescopul. În cazul unei erori computerizate sau umane, atunci când apare o astfel de amenințare, HST închide automat orificiul de observare cu o ușă specială și oprește toate dispozitivele de observare. Folosind HST, eclipsele de Lună pot fi observate cu măsurile de precauție necesare. Eclipsele de Soare de către Pământ fac posibilă observarea lui Venus, Mercur și alte obiecte cu o distanță unghiulară mică față de Soare în câteva minute. Restrictiile de mai sus nu pot fi luate in considerare de catre client la intocmirea proiectului sau de program de observare, deoarece toate acestea sunt luate în considerare automat de computer la alcătuirea programului general de observare pentru HST.

Dragi vizitatori!

De când a început munca, a crescut o întreagă generație de oameni care iau Hubble de la sine înțeles, așa că este ușor să uiți cât de revoluționar a fost acest dispozitiv. Momentan încă funcționează, poate că va mai dura cinci ani. Telescopul transmite aproximativ 120 de gigaocteți de date științifice pe săptămână; în timpul funcționării sale, imaginile au acumulat peste 10 mii de articole științifice.

Succesorul lui Hubble va fi telescopul spațial James Webb. Proiectul celui din urmă a suferit depășiri semnificative de buget și termene nerespectate de mai bine de 5 ani. Cu Hubble, totul s-a întâmplat exact la fel, chiar mai rău - s-au suprapus probleme cu finanțarea și dezastrul Challenger, și mai târziu Columbia. În 1972, se credea că programul va costa 300 de milioane de dolari (ținând cont de inflație, aceasta este de aproximativ 590 de milioane). Până când telescopul a ajuns în sfârșit pe rampa de lansare, prețul a crescut de câteva ori la aproximativ 2,5 miliarde de dolari. Până în 2006, s-a estimat că Hubble a costat 9 miliarde (10,75 miliarde cu inflație), plus cinci zboruri de navete spațiale pentru întreținere și reparații, fiecare lansare costând aproximativ 500 de milioane.

Partea principală a telescopului este o oglindă cu un diametru de 2,4 metri. În general, a fost planificat un telescop cu diametrul oglinzii de 3 metri și au vrut să-l lanseze în 1979. Însă în 1974 programul a fost scos din buget și doar datorită lobby-ului astronomii au reușit să primească o sumă jumătate din cât se solicitau inițial. Prin urmare, a trebuit să ne frânăm ardoarea și să reducem sfera viitorului proiect.

Din punct de vedere optic, Hubble este o implementare a sistemului Ritchie-Chrétien cu două oglinzi, comune între telescoapele științifice. Vă permite să obțineți un unghi de vizualizare bun și o calitate excelentă a imaginii, dar oglinzile au o formă greu de fabricat și testat. Sistemele optice și oglinda trebuie să fie fabricate la toleranțe minime. Oglinzile telescopului convențional sunt lustruite până la o toleranță de aproximativ o zecime din lungimea de undă a luminii vizibile, dar Hubble a fost obligat să observe ultraviolete, lumina cu lungime de undă mai scurtă. Prin urmare, oglinda a fost lustruită până la o toleranță de 10 nanometri, 1/65 din lungimea de undă a luminii roșii. Apropo, oglinzile sunt încălzite la o temperatură de 15 grade, ceea ce limitează performanța în domeniul infraroșu - o altă limită a spectrului vizibil.

O oglindă a fost făcută de Kodak, cealaltă de Itek Corporation. Primul este situat la Muzeul Național al Aerului și Spațiului, al doilea este folosit la Observatorul Magdalena Ridge. Acestea erau oglinzi de rezervă, iar ceea ce se află în Hubble a fost produs de compania Perkin-Elmer folosind mașini CNC sofisticate, ceea ce a dus la o nouă nerespectare a termenelor limită. Lucrările de lustruire a semifabricatului de la Corning (același care face Gorilla Glass) au început abia în 1979. Condițiile de microgravitație au fost simulate prin plasarea unei oglinzi pe 130 de tije, a căror rezistență de susținere a variat. Procesul a continuat până în mai 1981. Sticla a fost spălată cu 9.100 litri de apă fierbinte demineralizată și s-au aplicat două straturi: un strat reflectorizant de 65 nanometri de aluminiu și un protector de fluorură de magneziu de 25 nanometri.

Iar datele de lansare au continuat să fie amânate: mai întâi până în octombrie 1984, apoi până în aprilie 1985, până în martie 1986, până în septembrie. Fiecare sfert din munca lui Perkin-Elmer a dus la o schimbare de o lună a termenelor limită și, în anumite momente, fiecare zi de muncă a împins lansarea cu o zi înapoi. Programele de lucru ale companiei nu au satisfăcut NASA pentru că erau vagi și incerti. Costul proiectului a crescut deja la 1.175 de milioane de dolari.

Corpul ambarcațiunii era o altă durere de cap; trebuia să poată rezista atât la lumina directă a soarelui, cât și la întunericul umbrei Pământului. Și aceste creșteri de temperatură au amenințat sistemele precise ale unui telescop științific. Pereții lui Hubble constau din mai multe straturi de izolație termică, care sunt înconjurate de o carcasă ușoară din aluminiu. În interior, echipamentul este găzduit într-un cadru din grafit-epoxi. Pentru a evita absorbția apei de către compușii higroscopici de grafit și gheața care pătrunde în dispozitive, azotul a fost pompat în interior înainte de lansare. Deși producția navei spațiale a fost mult mai stabilă decât sistemele optice ale telescopului, au existat și aici probleme de organizare. Până în vara anului 1985, Lockheed Corporation, care lucra la dispozitiv, a depășit cu 30% bugetul și cu trei luni în urmă programului.

Hubble avea cinci instrumente științifice la lansare, toate fiind înlocuite ulterior în timpul întreținerii pe orbită. Camerele cu unghi larg și planetare au efectuat observații optice. Instrumentul avea 48 de filtre de linii spectrale pentru a izola elemente specifice. Opt CCD-uri au fost împărțite între două camere, câte patru pentru fiecare. Fiecare matrice avea o rezoluție de 0,64 megapixeli. Camera cu unghi larg avea un câmp vizual mai mare, în timp ce camera planetară avea o distanță focală mai mare și, prin urmare, asigura o mărire mai mare.

Spectrograful de înaltă rezoluție al Centrului de Zbor Spațial Goddard a funcționat în domeniul ultraviolet. De asemenea, în UV au fost observate Faint Object Camera dezvoltată de Agenția Spațială Europeană și Faint Object Spectrograph de la Universitatea din California și Martin Marietta Corporation. Universitatea din Wisconsin-Madison a creat un fotometru de mare viteză pentru a observa lumina vizibilă și lumina ultravioletă de la stele și alte obiecte astronomice care variază în luminozitate. Poate face până la 100 de mii de măsurători pe secundă cu o precizie fotometrică de 2% sau mai bună. În cele din urmă, senzorii de orientare ai telescopului ar putea fi folosiți ca instrument științific și au permis o astrometrie foarte precisă.

Pe Pământ, cercetarea Hubble este gestionată de Institutul de Cercetare a Telescopului Spațial, care a fost creat special în 1981. Formarea sa nu s-a produs fără luptă: NASA a vrut să controleze dispozitivul în sine, dar comunitatea științifică nu a fost de acord.

Orbita lui Hubble a fost aleasă astfel încât telescopul să poată fi abordat și efectuată întreținere. Observațiile pe jumătate de orbită sunt îngreunate de Pământ, Soarele și Luna nu ar trebui să fie în cale, iar procesul științific este îngreunat și de anomalia magnetică braziliană, la zborul peste care nivelul radiațiilor crește brusc. Hubble este situat la o altitudine de 569 de kilometri, înclinarea orbitei sale este de 28,5°. Datorită prezenței atmosferei superioare, poziția telescopului se poate schimba în mod imprevizibil, ceea ce face imposibilă prezicerea cu precizie a poziției pe perioade lungi de timp. Programul de lucru este de obicei aprobat cu doar câteva zile înainte de începere, deoarece nu este clar dacă obiectul dorit va fi posibil de respectat până la acel moment.

La începutul lui 1986, o lansare în octombrie a început să se profileze, dar dezastrul Challenger a împins întreaga cronologie. Naveta spațială - similară cu cea care trebuia să transporte pe orbită un telescop unic de un miliard de dolari - a explodat într-un cer fără nori la 73 de secunde de zbor, ucigând șapte oameni. Până în 1988, întreaga flotă de navete a fost blocată în timp ce incidentul era investigat. Apropo, așteptarea a fost și costisitoare: Hubble a fost ținut într-o cameră curată, inundată cu azot. În fiecare lună costă aproximativ 6 milioane de dolari. Nu a fost pierdut timp; bateria nesigură a dispozitivului a fost înlocuită și au fost aduse câteva alte îmbunătățiri. În 1986, nu exista niciun software pentru sistemele de control la sol, iar software-ul abia era gata de lansare în 1990.

Pe 24 aprilie 1990, acum 25 de ani, telescopul a fost în sfârșit lansat pe orbită de mai multe ori peste buget. Dar acesta a fost doar începutul dificultăților.

STS-31, telescopul părăsește compartimentul de marfă al navetei Discovery

În câteva săptămâni a devenit clar că sistemul optic avea un defect grav. Da, primele imagini au fost mai clare decât cele de la telescoapele de la sol, dar Hubble nu și-a putut atinge caracteristicile declarate. Sursele punctuale au apărut ca cercuri de 1 secundă de arc în loc de un cerc de 0,1 secunde de arc. După cum s-a dovedit, NASA nu a fost în zadar îngrijorat de competența lui Perkin-Elmer - oglinda avea o abatere de formă la marginile de aproximativ 2200 de nanometri. Defectul a fost catastrofal deoarece a dus la o aberație sferică severă, adică lumina reflectată de marginile oglinzii a fost focalizată într-un punct diferit de cel în care era focalizată lumina reflectată din centru. Din această cauză, spectroscopia nu a fost foarte afectată, dar observarea obiectelor slabe a fost dificilă, ceea ce a pus capăt majorității programelor cosmologice.

Deși a produs unele observații posibile prin tehnici sofisticate de imagistică pe Pământ, Hubble a fost considerat un proiect eșuat, iar reputația NASA a fost serios afectată. Au început să glumească despre telescop, de exemplu, în filmul „The Naked Gun 2½: The Smell of Fear”, nava spațială este comparată cu Titanic, mașina eșuată Edsel și cea mai faimoasă cădere a unui dirijabil - accidentul Hindenburg.

O fotografie alb-negru a unui telescop este prezentă într-una dintre picturi

Se crede că cauza defectului a fost o eroare în timpul instalării corectorului de nul principal, un dispozitiv care ajută la atingerea parametrului de curbură a suprafeței dorit. Una dintre lentilele dispozitivului a fost deplasată cu 1,3 milimetri. În timpul lucrărilor, Perkin-Elmer a analizat suprafața folosind doi corectori de nul, apoi a folosit un corector de nul special conceput pentru toleranțe foarte strânse pentru etapa finală. Drept urmare, oglinda s-a dovedit a fi foarte precisă, dar avea o formă greșită. Eroarea a fost descoperită mai târziu - doi corectori convenționali nul au indicat prezența aberației sferice, dar compania a ales să ignore măsurătorile lor. Perkin-Elmer și NASA au început să rezolve lucrurile. Agenția spațială din SUA a considerat că compania nu a monitorizat în mod corespunzător procesul de fabricație și nu și-a folosit cei mai buni lucrători în procesul de producție și control al calității. Cu toate acestea, era clar că o parte din vina era a NASA.

Vestea bună a fost că proiectarea telescopului a necesitat întreținere - prima deja în 1993, așa că a început căutarea unei soluții la problemă. A existat o oglindă de rezervă de la Kodak pe Pământ, dar era imposibil să o schimbi pe orbită, iar coborârea dispozitivului pe navetă ar fi fost prea costisitoare și consumatoare de timp. Oglinda a fost realizată cu precizie, dar avea o formă greșită, așa că s-a propus adăugarea de noi componente optice pentru a compensa eroarea. Analizând sursele de lumină punctuale, s-a determinat că constanta conică a oglinzii a fost -1,01390±0,0002 în loc de -1,00230 necesar. Aceeași cifră a fost obținută prin prelucrarea datelor de eroare de la corectorul nul Perkin-Elmer și analiza interferogramelor de testare.

Corectarea erorilor a fost adăugată la matricele CCD ale celei de-a doua versiuni a camerelor cu unghi larg și planetare, dar acest lucru a fost imposibil pentru alte instrumente. Au avut nevoie de un alt dispozitiv extern de corecție optică, care a fost numit Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). În linii mari, au fost făcuți ochelari pentru telescop. Nu era suficient spațiu pentru COSTAR, așa că fotometrul de mare viteză a trebuit să fie abandonat.

Primul zbor de întreținere a fost efectuat în decembrie 1993. Prima misiune a fost cea mai importantă. Au fost cinci în total, în timpul fiecărei navetei spațiale s-a apropiat de telescop, apoi instrumentele și dispozitivele defecte au fost înlocuite cu ajutorul unui manipulator. Mai multe plimbări în spațiu au fost efectuate pe parcursul uneia sau două săptămâni, iar după aceea orbita telescopului a fost ajustată - a fost coborâtă constant datorită influenței straturilor superioare ale atmosferei. În acest fel, a fost posibilă modernizarea echipamentelor vechiului Hubble la cele mai moderne.

Prima operațiune de întreținere a fost efectuată de la Inedeavour și a durat 10 zile. Fotometrul de mare viteză a fost înlocuit cu optica de corecție COSTAR, iar prima versiune a camerelor cu unghi larg și planetare a fost înlocuită cu a doua. Au fost înlocuite panourile solare și electronicele lor, patru giroscoape pentru sistemul de ghidare al telescopului, două magnetometre, computere de bord și diverse sisteme electrice. Zborul a fost considerat reușit.

Fotografie a galaxiei M 100 înainte și după instalarea sistemelor de corecție

A doua operațiune de întreținere a fost efectuată în februarie 1997 de la naveta spațială Discovery. Un spectrograf de înaltă rezoluție și un spectrograf de obiect slab au fost scoase din telescop. Acestea au fost înlocuite cu STIS (Space Telescope Recording Spectrograph) și NICMOS (Near-Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer). NICMOS a fost răcit cu azot lichid pentru a reduce zgomotul, dar ca urmare a expansiunii neașteptate a pieselor și a ratei crescute de încălzire, durata de viață a scăzut de la 4,5 ani la 2. Unitatea de date Hubble a fost inițial o unitate de bandă, dar a fost înlocuită cu o unitate solidă. -declară unul. Izolarea termică a dispozitivului a fost, de asemenea, îmbunătățită.

Au existat cinci zboruri de serviciu, dar sunt numărate în ordinea 1, 2, 3A, 3B și 4 și, în ciuda asemănării numelor, 3A și 3B nu au fost zburate în succesiune imediată, așa cum ar fi de așteptat. Al treilea zbor a avut loc în decembrie 1999 pe naveta Discovery și a fost cauzat de defecțiunea a patru dintre cele șase giroscoape ale telescopului. Toate cele șase giroscoape, senzorii de ghidare și computerul de bord au fost înlocuite - acum exista un procesor Intel 80486 cu o frecvență de 25 MHz. Anterior, Hubble folosea un DF-224 cu un procesor principal de 1,25 MHz și două dintre aceleași procesoare de rezervă, o unitate cu fir magnetic de șase bănci cu cuvinte de 8K pe 24 de biți și patru bănci puteau funcționa simultan.

Această fotografie a fost făcută în timpul celei de-a treia lucrări de întreținere făcut Scott Kelly. Astăzi, el se află pe ISS ca parte a unui experiment pentru a studia efectele biologice ale zborului spațial pe termen lung asupra corpului uman.

Al patrulea zbor (sau 3B) a fost efectuat pe Columbia în martie 2002. Ultimul dispozitiv original, camera cu obiecte slabe, a fost înlocuită cu o cameră de vedere generală îmbunătățită. A doua oară când au fost înlocuite panourile solare, cele noi au fost cu 30% mai puternice. NICMOS a reușit să funcționeze în continuare datorită instalării criorăcirii experimentale.

Din acel moment, toate instrumentele Hubble au avut corecție a erorilor în oglindă, iar COSTAR nu a mai fost necesar. Dar a fost îndepărtat doar pe ultimul zbor de întreținere, care a avut loc după dezastrul Columbia. În timpul zborului următor Hubble, naveta sa prăbușit la întoarcerea pe Pământ - acest lucru a fost cauzat de o încălcare a stratului de protecție împotriva căldurii. Moartea a șapte persoane a amânat data inițială din februarie 2005 pentru o perioadă nedeterminată. Cert este că acum toate zborurile navetei trebuiau efectuate pe o orbită care să le permită să ajungă la Stația Spațială Internațională în cazul unor probleme neprevăzute. Dar nici o singură navetă nu a putut ajunge atât pe orbita Hubble, cât și pe ISS într-un singur zbor - nu era suficient combustibil. Telescopul James Webb nu era programat să se lanseze până în 2018, lăsând un gol după sfârșitul lui Hubble. Mulți astronomi au venit cu ideea că cea mai recentă întreținere merită riscul vieților umane.

Sub presiunea Congresului, administrația NASA a anunțat în ianuarie 2004 că decizia de anulare va fi reconsiderată. În august, Goddard Space Flight Center a început să pregătească propuneri pentru un zbor complet controlat de la distanță, dar planurile au fost ulterior anulate după ce au fost considerate imposibil de fezabil. În aprilie 2005, noul administrator al NASA, Michael Griffin, a permis posibilitatea unui zbor cu echipaj către Hubble. În octombrie 2006, intențiile au fost în cele din urmă confirmate, iar zborul de 11 zile a fost programat pentru septembrie 2008.

Zborul a fost amânat ulterior până în mai 2009. Reparațiile la STIS și la Camera de supraveghere avansată de la Atlantis au fost finalizate. Două baterii noi nichel-hidrogen au fost instalate pe Hubble, iar senzorii de ghidare și alte sisteme au fost înlocuite. În loc de COSTAR, pe telescop a fost instalat un spectrograf cu ultraviolete și a fost adăugat un sistem pentru capturarea și eliminarea viitoare a telescopului, fie prin lansare cu echipaj, fie complet automată. A doua versiune a camerei cu unghi larg a fost înlocuită cu a treia. Ca urmare a tuturor lucrărilor efectuate, telescopul.

Telescopul a făcut posibilă clarificarea constantei Hubble, a confirmat ipoteza izotropiei Universului, a descoperit satelitul Neptun și a făcut multe alte cercetări științifice. Dar pentru omul obișnuit, Hubble este important în primul rând pentru numărul său imens de fotografii colorate. Unele publicații tehnice cred că aceste culori nu există de fapt, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Culoarea este o reprezentare în creierul uman, iar imaginile sunt colorate prin analiza radiației de diferite lungimi de undă. Un electron, care se deplasează de la al doilea la al treilea nivel al structurii atomului de hidrogen, emite lumină cu o lungime de undă de 656 nanometri, iar noi îl numim roșu. Ochii noștri se adaptează la luminozitate diferită, așa că nu este întotdeauna posibilă crearea unei reflectări precise a culorilor. Unele telescoape pot înregistra spectre de radiații ultraviolete sau infraroșii invizibile pentru ochiul uman, iar datele lor trebuie, de asemenea, reflectate cumva în fotografii.

Astronomia folosește formatul FITS, Flexible Image Transport System. În ea, toate datele sunt prezentate sub formă de text, acesta este un fel de analog al formatului RAW. Pentru a obține ceva, trebuie să îl procesați. De exemplu, ochii percep lumina pe o scară logaritmică, dar un fișier o poate reprezenta pe o scară liniară. Fără reglarea luminozității, imaginea poate părea prea întunecată.

Înainte și după corectarea contrastului și a luminozității

Cele mai multe camere disponibile în comerț au grupuri de pixeli care captează roșu, verde sau albastru, iar combinația acestor pixeli produce o fotografie color. Conurile din ochiul uman percep culoarea aproape în același mod. Dezavantajul acestei abordări este că fiecare tip de senzor detectează doar o fracțiune îngustă de lumină, astfel încât echipamentele astronomice detectează game mari de lungimi de undă, iar filtrele sunt folosite pentru a evidenția culorile. Ca rezultat, datele brute din astronomie sunt adesea alb-negru.

Hubble a capturat M 57 la 658 nm (roșu), 503 nm (verde) și 469 nm (albastru), Starts With A Bang!

Apoi, folosind filtre, se obțin imagini color. Cu cunoașterea procesului este posibil să se creeze o imagine care să se potrivească cât mai bine cu realitatea, deși adesea culorile nu sunt în întregime reale, uneori acest lucru se face în mod intenționat. Acesta se numește „efectul National Geographic”. La sfârșitul anilor șaptezeci, programul Voyager a zburat pe lângă Jupiter și a fotografiat pentru prima dată în istorie această planetă. Reviste precum National Geographic au dedicat fotografii uluitoare, manipulate cu diferite efecte de culoare, iar ceea ce a fost publicat nu a fost pe deplin fidel realității.

Cea mai faimoasă fotografie realizată de Telescopul Hubble este „Stâlpii Creației” realizată la 1 aprilie 1995. A înregistrat nașterea de noi stele în Nebuloasa Vultur și lumina stelelor tinere din apropierea norilor de gaz și praf. Obiectele fotografiate sunt situate la 7.000 de ani lumină de Pământ. Structura din stânga are aproximativ 4 ani lumină. Proeminențele de pe „stâlpi” sunt mai mari decât sistemul nostru solar. Culoarea verde a fotografiei este responsabilă pentru hidrogen, roșu pentru sulful ionizat simplu și albastru pentru oxigenul dublu ionizat.

De ce ea și multe alte fotografii Hubble sunt aranjate într-o „scără”? Acest lucru se datorează configurației celei de-a doua versiuni a camerelor cu unghi larg și planetare. Ulterior au fost înlocuite și astăzi sunt expuse la Muzeul Național al Aerului și Spațiului.

Pentru a marca cea de-a 25-a aniversare a telescopului, a fost refăcută o fotografie făcută în 2014 și publicată în ianuarie a acestui an. A fost produs de a treia versiune a camerei cu unghi larg, care vă permite să comparați calitatea echipamentului.

Iată câteva dintre cele mai faimoase fotografii de la telescopul Hubble. Pe măsură ce calitatea lor crește, este ușor să observați zborurile de întreținere.

1990, supernova 1987A

1991, Galaxy M 59

1992, Nebuloasa Orion

1993, Nebuloasa Voal

1994, Galaxy M 100

1996, Hubble Deep Field. Aproape toate cele 3.000 de obiecte sunt galaxii și aproximativ 1/28.000.000 din sfera cerească a fost capturată.

1997, „semnătura” găurii negre M 84

Există trei obiecte pe orbita Pământului despre care știu chiar și oamenii departe de astronomie și cosmonautică: Luna, Stația Spațială Internațională și Telescopul Spațial Hubble. Acesta din urmă este cu opt ani mai vechi decât ISS și includea și Stația Orbitală Mir. Mulți oameni o consideră doar o cameră mare în spațiu. Realitatea este Puțin Mai complicat, nu degeaba oamenii care lucrează cu acest dispozitiv unic îl numesc respectuos un observator ceresc.

Multe poze!

Istoria construcției lui Hubble este una a dificultăților constante de depășire, a luptei pentru finanțare și a căutării soluțiilor la situații neprevăzute. Rolul lui Hubble în știință este neprețuit. Este imposibil să alcătuiești o listă completă de descoperiri în astronomie și domenii conexe realizate datorită imaginilor telescopului, așa că multe lucrări se referă la informațiile obținute de acesta. Cu toate acestea, statisticile oficiale indică aproape 15 mii de publicații.

Poveste

În anii șaizeci, a fost posibil să se efectueze mai multe lansări de succes și să livreze dispozitive mai simple pe orbită, iar în ’68, NASA a dat undă verde predecesorului lui Hubble - aparatul LST, Telescopul Spațial Mare, cu un diametru oglindă mai mare - 3 metri față de 2.4 lui Hubble - și o sarcină ambițioasă de a-l lansa deja în 1972, cu ajutorul navetei spațiale aflate atunci în curs de dezvoltare. Dar estimarea estimată a proiectului s-a dovedit a fi prea scumpă, au apărut dificultăți cu banii, iar în 1974 finanțarea a fost anulată complet. Lobby-ul activ al proiectului de către astronomi, implicarea Agenției Spațiale Europene și simplificarea caracteristicilor aproximativ față de cele ale lui Hubble au făcut posibilă în 1978 să se primească finanțare de la Congres în valoare de ridicol de 36 de milioane de dolari în ceea ce privește costurile totale, care astăzi este egal cu aproximativ 137 de milioane.

În același timp, viitorul telescop a fost numit în onoarea lui Edwin Hubble, un astronom și cosmolog care a confirmat existența altor galaxii, a creat teoria expansiunii Universului și și-a dat numele nu numai telescopului, ci și o lege științifică și o cantitate.

Telescopul a fost dezvoltat de mai multe companii responsabile de diferite elemente, dintre care cele mai complexe au fost sistemul optic, care a fost dezvoltat de Perkin-Elmer, și nava spațială, care a fost creată de Lockheed. Bugetul a crescut deja la 400 de milioane de dolari.

Lockheed a amânat crearea dispozitivului cu trei luni și și-a depășit bugetul cu 30%. Dacă vă uitați la istoria construcției de dispozitive de complexitate similară, aceasta este o situație normală. Pentru Perkin-Elmer, lucrurile au stat mult mai rău. Compania a șlefuit oglinda folosind tehnologie inovatoare până la sfârșitul anului 1981, depășind cu mult bugetul și stricând relațiile cu NASA. Este interesant că golul oglinzii a fost realizat de compania Corning, care astăzi produce Gorilla Glass, care este utilizat în mod activ în telefoane. Apropo, Kodak a fost contractat să realizeze o oglindă de schimb folosind metode tradiționale de lustruire, dacă au existat probleme la lustruirea oglinzii principale. Întârzierile în crearea altor componente au încetinit atât de mult procesul încât un citat de la NASA despre programele de lucru care au fost „nesigur și în schimbare zilnic.”

Lansarea a devenit posibilă abia în 1986, dar din cauza dezastrului Challenger, lansările navetei au fost suspendate pe durata modificărilor.

Hubble a fost depozitat bucată cu bucată în camere speciale spălate cu azot, la un cost de șase milioane de dolari pe lună.

Drept urmare, pe 24 aprilie 1990, naveta Discovery s-a lansat pe orbită cu telescopul. În acest moment, 2,5 miliarde de dolari au fost cheltuite pe Hubble. Costurile totale se apropie astăzi de zece miliarde.

De la lansare, au avut loc mai multe evenimente dramatice care au implicat Hubble, dar principalul s-a întâmplat chiar de la început.

Când, după ce a fost lansat pe orbită, telescopul și-a început activitatea, s-a dovedit că claritatea sa era cu un ordin de mărime mai mică decât cea calculată. În loc de o zecime de secundă de arc, a fost o secundă întreagă. După mai multe verificări, s-a dovedit că oglinda telescopului era prea plată la margini: nu coincidea nici cu doi micrometri cu cea calculată. Aberația rezultată din acest defect literalmente microscopic a făcut imposibile majoritatea studiilor planificate.

S-a adunat o comisie, ai cărei membri au găsit motivul: oglinda incredibil de precis calculată fusese lustruită incorect. Mai mult, chiar înainte de lansare, aceleași abateri au fost arătate de perechea de corectori de nul utilizat în teste - dispozitive care erau responsabile pentru curbura dorită a suprafeței. Dar apoi nu au avut încredere în aceste citiri, bazându-se pe citirile corectorului principal de zero, care au arătat rezultatele corecte și conform cărora a fost efectuată șlefuirea. Și una dintre lentilele cărora, după cum sa dovedit, a fost instalată incorect.

Factorul uman.

Din punct de vedere tehnic, a fost imposibil să instalați o nouă oglindă direct pe orbită, iar coborârea telescopului și apoi ridicarea lui din nou era prea costisitoare. S-a găsit o soluție elegantă.

Da, oglinda a fost făcută incorect. Dar a fost făcut incorect cu o precizie foarte mare. Distorsiunea era cunoscută și nu mai rămânea decât să o compenseze, pentru care au dezvoltat un sistem special de corecție COSTAR. S-a decis instalarea acestuia ca parte a primei expediții de deservire a telescopului. O astfel de expediție este o operațiune complexă de zece zile cu astronauți care merg în spațiul cosmic. Este imposibil să ne imaginăm un loc de muncă mai futurist și este doar întreținere. Au fost patru expediții în total în timpul funcționării telescopului, cu două zboruri ca parte a celui de-al treilea.

Pe 2 decembrie 1993, naveta spațială Endeavour, pentru care acesta a fost al cincilea zbor, a livrat astronauții la telescop. Au instalat Costar și au înlocuit camera.

Costar a corectat aberația sferică a oglinzii, jucând rolul celor mai scumpi ochelari din istorie. Sistemul de corecție optică și-a îndeplinit sarcina până în 2009, când necesitatea acestuia a dispărut din cauza utilizării propriei optici corective în toate dispozitivele noi. A cedat spațiu prețios din telescop în favoarea spectrografului și a ocupat locul de mândrie în Muzeul Național al Aerului și Astronautică, după ce a fost demontat ca parte a celei de-a patra expediții de service Hubble în 2009.

Control

La MCC, ziua este împărțită în trei ture, fiecăruia fiind repartizată o echipă separată de trei până la cinci persoane. În timpul expedițiilor la telescop în sine, personalul crește la câteva zeci.

Apropo, există un site separat dezvoltat de Chris Peet, unde puteți urmări poziția observatorului ceresc. Există și date despre alte obiecte orbitale artificiale:
www.heavens-above.com

Hubble este un telescop ocupat, dar chiar și programul său încărcat îi permite să ajute absolut pe oricine, chiar și un astronom neprofesionist. În fiecare an primim mii de cereri pentru rezervarea timpului de la astronomi din diferite țări. Aproximativ 20% din aplicații primesc aprobarea unei comisii de experți și, potrivit NASA, datorită solicitărilor internaționale, se efectuează anual în plus sau în minus 20 de mii de observații. Toate aceste solicitări sunt conectate, programate și trimise către Hubble din același centru din Maryland.

Optica

Setul actual de instrumente:

NICMOS
Cameră cu infraroșu apropiat și spectrometru cu mai multe obiecte
Cameră în infraroșu apropiat și spectrometru cu mai multe obiecte

ACS
Cameră avansată pentru sondaje
Cameră avansată de vedere generală

WFC3
Cameră cu câmp larg 3
Cameră cu unghi larg 3

COS
Spectrograful Originilor Cosmice
Spectrograf cu ultraviolete

STIS
Spectrograf de imagini ale telescopului spațial
Spectrograful de înregistrare al unui telescop spațial

FGS
Senzor de ghidare fină
Sistem de ghidare

Astfel de telescoape folosesc un sistem de oglinzi, nu lentile, ca în camerele de luat vederi. Există multe motive pentru aceasta: diferențe de temperatură, toleranțe de lustruire, dimensiuni generale și lipsa pierderii fasciculului în cadrul lentilei în sine.

Optica de bază de pe Hubble nu s-a schimbat de la început. Iar setul de diverse instrumente care îl folosesc a fost complet schimbat în mai multe expediții de întreținere. Hubble a fost actualizat cu instrumente și în timpul existenței sale au lucrat acolo treisprezece instrumente diferite. Astăzi poartă șase, dintre care unul este în hibernare.

Camerele cu unghi larg și planetare din prima și a doua generație și camera cu unghi larg din a treia acum, au fost responsabile pentru fotografiile din domeniul optic.

Potențialul primului WFPC nu a fost niciodată realizat din cauza problemelor cu oglinda. Și expediția din 1993, după ce a instalat Kostar, a înlocuit-o în același timp cu a doua versiune.

Camera WFPC2 avea patru senzori pătrați, imaginile din care formau un pătrat mare. Aproape. O matrice - doar una „planeară” - a primit o imagine cu o mărire mai mare, iar când scara a fost restabilită, această parte a imaginii a capturat mai puțin de o șaisprezecea parte din pătratul total în loc de un sfert, dar la o rezoluție mai mare. Celelalte trei matrici au fost responsabile pentru „unghi larg”. Acesta este motivul pentru care fotografiile complete ale camerei arată ca un pătrat cu 3 blocuri îndepărtate dintr-un colț, și nu din cauza problemelor de încărcare a fișierelor sau a altor probleme.

WFPC2 a fost înlocuit cu WFC3 în 2009. Diferența dintre ele este bine ilustrată de Pillars of Creation re-împușcați, despre care mai târziu.

Pe lângă gama optică și infraroșu apropiat cu o cameră cu unghi larg, Hubble vede:

• utilizarea spectrografului STIS în ultraviolete apropiate și îndepărtate, precum și din vizibil în infraroșu apropiat;
• în același loc, folosind unul dintre canalele ACS, ale căror canale acoperă o gamă uriașă de frecvență de la infraroșu la ultraviolet;
• surse de puncte slabe în domeniul ultraviolet cu spectrograful COS.

Poze

Sunt o mulțime de fotografii, vă voi spune doar câteva dintre cele mai interesante. Toate fotografiile au propriul lor ID, care poate fi găsit cu ușurință pe site-ul Hubble spacetelescope.org sau direct pe Google. Multe dintre poze sunt pe site la rezoluție mare, dar aici vă las versiuni cu dimensiunea ecranului.

Hubble a făcut cea mai faimoasă fotografie a sa pe 1 aprilie 1995, fără a fi distras de la munca sa inteligentă de Ziua Păcălelii. Aceștia sunt Stâlpii Creației, numiți așa pentru că stelele sunt formate din aceste acumulări de gaz și pentru că le seamănă ca formă. Imaginea prezintă o mică bucată din partea centrală a Nebuloasei Vulturului. Această nebuloasă este interesantă pentru că stelele mari din centrul ei au risipit-o parțial și chiar doar din partea Pământului. Un astfel de noroc vă permite să priviți chiar în centrul nebuloasei și, de exemplu, să faceți celebra fotografie expresivă.

Alte telescoape au fotografiat, de asemenea, această regiune în diferite game, dar în optică Stâlpii ies cel mai expresiv: ionizat chiar de stelele care au risipit o parte a nebuloasei, gazul strălucește în albastru, verde și roșu, creând irizații frumoase.

În 2014, Pillars au fost re-împușcați cu echipamente Hubble actualizate: prima versiune a fost filmată de camera WFPC2, iar a doua de WFC3.

Trandafir format din galaxii

Obiectul Arp 273 este un exemplu frumos de comunicare între galaxii care sunt aproape una de alta. Forma asimetrică a celei superioare este o consecință a așa-numitelor interacțiuni de maree cu cea inferioară. Împreună formează o floare grandioasă, prezentată omenirii în 2011.

Magic Galaxy Sombrero

Messier 104 este o galaxie maiestuoasă care pare a fi inventată și pictată la Hollywood. Dar nu, frumoasa o sută a patra este situată la marginea de sud a constelației Fecioarei. Și este atât de strălucitor încât este vizibil chiar și prin telescoapele de acasă. Această frumusețe a pozat pentru Hubble în 2004.

Nouă vedere în infraroșu a Nebuloasei Cap de Cal - imaginea a 23-a aniversare Hubble

În 2013, Hubble a reimaginat Barnard 33 în spectrul infraroșu. Iar nebuloasa mohorâtă Cap de cal din constelația Orion, aproape opac și neagră în intervalul vizibil, a apărut într-o lumină nouă. Adică intervalul.

Înainte de aceasta, Hubble o fotografiase deja în 2001:

Hubble captează regiunea de formare a stelelor S106

S106 este o regiune de formare a stelelor din constelația Cygnus. Structura frumoasă se datorează ejectei unei stele tinere, care este învăluită în praf în formă de gogoși în centru. Această perdea de praf are goluri în partea de sus și de jos, prin care materialul stelei iese mai activ, formând o formă care amintește de celebra iluzie optică. Fotografia a fost făcută la sfârșitul anului 2011.

Cassiopeia A: consecințele colorate ale morții unei stele

Probabil ați auzit despre exploziile supernovei. Și această imagine arată clar unul dintre scenariile pentru soarta viitoare a unor astfel de obiecte.

Fotografia din 2006 arată consecințele exploziei stelei Cassiopeia A, care a avut loc chiar în galaxia noastră. Un val de materie care se împrăștie din epicentru, cu o structură complexă și detaliată, este clar vizibil.

Imaginea Hubble a lui Arp 142

Și din nou, o imagine care demonstrează consecințele interacțiunii a două galaxii care s-au găsit aproape una de alta în timpul călătoriei lor ecumenice.

NGC 2936 și 2937 s-au ciocnit și s-au influențat reciproc. Acesta este un eveniment interesant în sine, dar în acest caz s-a adăugat un alt aspect: forma actuală a galaxiilor seamănă cu un pinguin cu ou, ceea ce funcționează ca un mare plus pentru popularitatea acestor galaxii.

Într-o poză drăguță din 2013, puteți vedea urme ale coliziunii care a avut loc: de exemplu, ochiul pinguinului este format, în cea mai mare parte, din corpuri din galaxia ouă.

Cunoscând vârsta ambelor galaxii, putem în sfârșit să răspundem la ce a fost mai întâi: un ou sau un pinguin.

Un fluture care iese din rămășițele unei stele din nebuloasa planetară NGC 6302

Uneori, fluxurile de gaz încălzite la 20 de mii de grade, care zboară cu o viteză de aproape un milion de km/h arată ca aripile unui fluture fragil, trebuie doar să găsești unghiul potrivit. Hubble nu a trebuit să se uite, nebuloasa NGC 6302 - numită și nebuloasa Fluture sau Beetle - sa întors spre noi în direcția corectă.

Aceste aripi sunt create de steaua pe moarte a galaxiei noastre din constelația Skopio. Fluxurile de gaz capătă din nou forma aripii datorită inelului de praf din jurul stelei. Același praf acoperă steaua însăși de la noi. Este posibil ca inelul să fi fost format de steaua care a pierdut materie de-a lungul ecuatorului la o rată relativ scăzută, iar aripile printr-o pierdere mai rapidă de la poli.

Fotografia a fost făcută în 2009.

Câmp adânc

Cel mai recent astfel de cadru - Câmpul Hubble Extreme Deep Field din 2012 - este destul de plictisitor pentru ochiul mediu - aceasta este o fotografiere fără precedent, cu o viteză a obturatorului de două milioane de secunde (~23 de zile), arătând 5,5 mii de galaxii, dintre care cea mai slabă. au o strălucire cu zece miliarde mai mică decât sensibilitatea vederii umane.

Ce este Hubble?

Omul de știință american Edwin Powell Hubble a devenit cunoscut pentru descoperirea expansiunii Universului. Marii oameni de știință încă îl menționează adesea în articolele lor. Hubble este omul după care a fost numit radiotelescopul și datorită căruia toate asociațiile și stereotipurile au fost complet înlocuite.

Telescopul Hubble este unul dintre cele mai faimoase dintre obiectele care sunt direct legate de spațiu. Poate fi considerat cu încredere un adevărat observator orbital automat. Acest gigant spațial a necesitat o investiție financiară considerabilă (la urma urmei, costurile unui telescop nepământesc erau de sute de ori mai mari decât costul unui telescop de la sol), precum și resurse și timp. Pe baza acestui fapt, cele mai mari două agenții din lume, precum NASA și Agenția Spațială Europeană (ESA), au decis să-și combine capacitățile și să realizeze un proiect comun.

În ce an a fost lansată nu mai este o informație secretă. Lansarea pe orbita terestră a avut loc pe 24 aprilie 1990 la bordul navetei Discovery STS-31.Revenind la istorie, merită menționat că anul de lansare a fost planificat inițial a fi diferit.Data estimată trebuia să fie octombrie 1986, dar în ianuarie a aceluiași an, a avut loc dezastrul The Challenger și toată lumea a fost nevoită să amâne lansarea planificată.Cu fiecare lună de pauză, costul programului a crescut cu 6 milioane de dolari.La urma urmei, nu este atât de ușor să păstrezi un obiect în stare perfectă care va trebui trimis în spațiu.Hubble a fost plasat într-o încăpere specială, în care s-a creat o atmosferă purificată artificial, iar sistemele de bord funcționau parțial.În timpul depozitării, unele dispozitive au fost înlocuite și cu mai multe cele moderne.

Când a fost lansat Hubble, toată lumea se aștepta la un triumf incredibil, dar nu totul a ieșit imediat așa cum și-au dorit. Oamenii de știință au întâmpinat probleme încă de la primele imagini. Era clar că a existat un defect în oglinda telescopului, iar calitatea imaginilor era diferită de ceea ce era de așteptat. De asemenea, nu era complet clar câți ani vor trece de la descoperirea problemei până la rezolvarea acesteia. La urma urmei, era evident că era imposibil să se înlocuiască oglinda principală a telescopului direct pe orbită, iar returnarea acesteia pe Pământ a fost extrem de costisitoare, așa că s-a decis că este necesar să se instaleze echipamente suplimentare pe ea și să-l folosească pentru a compensa. pentru defectul oglinzii.Deci deja in decembrie 1993 a fost trimisa naveta Endeavour cu structurile necesare. Astronauții au mers în spațiul cosmic de cinci ori și au instalat cu succes piesele necesare pe telescopul Hubble.

Ce nou a văzut telescopul în spațiu? Și ce descoperiri a putut face omenirea pe baza fotografiilor? Acestea sunt unele dintre cele mai frecvente întrebări pe care le pun vreodată oamenii de știință. Desigur, cele mai mari stele capturate de telescop nu au trecut neobservate. Și anume, datorită unicității telescopului, astronomii au identificat simultan nouă stele uriașe (în clusterul stelar R136), a căror masă este de peste 100 de ori masa Soarelui. Au fost descoperite și stele a căror masă depășește masa Soarelui de 50 de ori.

De asemenea, notabilă a fost fotografia a două sute de stele nebun de fierbinți care împreună ne oferă nebuloasa NGC 604. Hubble a fost cel care a reușit să capteze fluorescența nebuloasei, care a fost cauzată de hidrogenul ionizat.

Vorbind despre teoria Big Bang, care astăzi este una dintre cele mai discutate și mai de încredere din istoria originii Universului, merită să ne amintim radiația cosmică de fond cu microunde. Radiația CMB este una dintre dovezile sale fundamentale. Dar un altul a fost deplasarea cosmologică spre roșu. Luate împreună, rezultatul a fost o manifestare a efectului Doppler. Potrivit acesteia, corpul vede obiectele care se apropie de el în albastru, iar dacă se îndepărtează, devin mai roșii. Astfel, observând obiecte spațiale de la telescopul Hubble, deplasarea a fost roșie și pe această bază s-a făcut o concluzie despre expansiunea Universului.

Când vă uitați la imaginile telescopului, unul dintre primele lucruri pe care le veți vedea este Câmpul îndepărtat. În fotografie nu veți mai putea vedea stelele individual - vor fi galaxii întregi.Și imediat apare întrebarea: la ce distanță poate vedea telescopul și care este limita sa extremă? Pentru a răspunde la modul în care telescopul vede până acum, trebuie să aruncăm o privire mai atentă asupra designului Hubble.

Specificațiile telescopului

1. Dimensiunile totale ale întregului satelit: 13,3 m - lungime, greutate aproximativ 11 tone, dar ținând cont de toate instrumentele instalate, greutatea acestuia ajunge la 12,5 tone și diametrul - 4,3 m.
2. Forma preciziei orientării poate ajunge la 0,007 secunde de arc.
3. Două panouri solare bifaciale au 5 kW, dar există încă 6 baterii care au o capacitate de 60 amperi oră.
4. Toate motoarele funcționează cu hidrazină.
5. O antenă care este capabilă să primească toate datele cu o viteză de 1 kB/s și să transmită la 256/512 kB/s.
6. Oglinda principală, al cărei diametru este de 2,4 m, precum și cea auxiliară - 0,3 m. Materialul oglinzii principale este sticlă de cuarț topită, care nu este susceptibilă la deformare termică.
7. Care este mărirea, la fel și distanța focală, și anume 56,6 m.
8. Frecvența circulației este o dată la oră și jumătate.
9. Raza sferei Hubble este raportul dintre viteza luminii și constanta Hubble.
10. Caracteristicile radiațiilor - 1050-8000 angstromi.
11. Dar la ce înălțime deasupra suprafeței Pământului se află satelitul este cunoscută de mult timp. Aceasta este 560 km.

Cum funcționează telescopul Hubble?

Principiul de funcționare al telescopului este un reflector al sistemului Ritchie-Chretien. Structura sistemului este oglinda principală, care este concavă hiperbolic, dar oglinda sa auxiliară este hiperbolică convexă. Dispozitivul instalat chiar în centrul oglinzii hiperbolice se numește ocular. Câmpul vizual este de aproximativ 4°.

Deci, cine a luat parte de fapt la crearea acestui telescop uimitor, care, în ciuda vechimii sale venerabile, continuă să ne încânte cu descoperirile sale?

Istoria creării sale datează din anii șaptezeci ai secolului XX. Mai multe companii au lucrat la cele mai importante părți ale telescopului, și anume oglinda principală. La urma urmei, cerințele au fost destul de stricte, iar rezultatul a fost planificat să fie ideal. Astfel, PerkinElmer a dorit să-și folosească mașinile cu tehnologii noi pentru a obține forma dorită. Dar Kodak a semnat un contract care presupunea folosirea unor metode mai tradiționale, dar pentru piese de schimb. Lucrările de producție au început în 1979, iar lustruirea pieselor necesare a continuat până la jumătatea anului 1981. Datele au fost mult schimbate și au apărut întrebări cu privire la competența companiei PerkinElmer; ca urmare, lansarea telescopului a fost amânată pentru octombrie 1984. Incompetența a devenit curând mai evidentă, iar data de lansare a fost amânată de mai multe ori.Istoria confirmă că una dintre datele proiectate a fost septembrie 1986, în timp ce bugetul total pentru întregul proiect a crescut la 1,175 miliarde de dolari.

Și, în sfârșit, informații despre cele mai interesante și semnificative observații ale telescopului Hubble:

1. Au fost descoperite planete care se află în afara sistemului solar.
2. Au fost găsite un număr mare de discuri protoplanetare care sunt situate în jurul stelelor Nebuloasei Orion.
3. A existat o descoperire în studiul suprafeței lui Pluto și Eris. Au fost primite primele carduri.
4. De o importanță nu mică este confirmarea parțială a teoriei despre găurile negre foarte masive care sunt situate în centrele galaxiilor.
5. S-a demonstrat că Calea Lactee și Nebuloasa Andromeda sunt destul de asemănătoare ca formă, dar au diferențe semnificative în istoria lor de origine.
6. Vârsta exactă a Universului nostru a fost stabilită fără ambiguitate. Are 13,7 miliarde de ani.
7. Ipotezele referitoare la izotropie sunt de asemenea corecte.
8. În 1998, studiile și observațiile de la telescoape de la sol și Hubble au fost combinate și s-a descoperit că energia întunecată conține ¾ din densitatea totală de energie a Universului.

Explorările spațiale continuă...

Context, concepte, proiecte timpurii

Prima mențiune despre conceptul de telescop orbital se găsește în cartea „Racheta în spațiul interplanetar” de Hermann Oberth. „Die Rakete zu den Planetenraumen” ).

În 1946, astrofizicianul american Lyman Spitzer a publicat articolul „The Astronomical Advantages of an Extraterrestrial Observatory”. Avantajele astronomice ale unui observator extraterestre ). Articolul evidențiază două avantaje principale ale unui astfel de telescop. În primul rând, rezoluția sa unghiulară va fi limitată doar de difracție, și nu de fluxurile turbulente din atmosferă; la acea vreme, rezoluția telescoapelor de la sol era de 0,5 până la 1,0 secundă de arc, în timp ce limita teoretică de rezoluție a difracției pentru un telescop cu o oglindă de 2,5 metri este de aproximativ 0,1 secunde. În al doilea rând, telescopul spațial a putut observa în intervalele infraroșu și ultraviolete, în care absorbția radiațiilor de către atmosfera terestră este foarte semnificativă.

Spitzer și-a dedicat o parte semnificativă a carierei sale științifice pentru promovarea proiectului. În 1962, un raport publicat de Academia Națională de Științe din SUA a recomandat ca dezvoltarea unui telescop orbitant să fie inclusă în programul spațial, iar în 1965 Spitzer a fost numit șef al unui comitet însărcinat cu definirea obiectivelor științifice pentru un mare telescop spațial.

Astronomia spațială a început să se dezvolte după sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial. În 1946, spectrul ultraviolet al Soarelui a fost obținut pentru prima dată. Un telescop orbitant pentru cercetarea solară a fost lansat de Regatul Unit în 1962, ca parte a programului Ariel, iar în 1966 NASA a lansat primul observator orbital OAO-1 în spațiu. Observatorul Astronomic în Orbită ). Misiunea a eșuat din cauza defecțiunii bateriei la trei zile după lansare. În 1968, a fost lansat OAO-2, care a făcut observații ale radiațiilor ultraviolete de la stele și galaxii până în 1972, depășind semnificativ durata de viață de 1 an.

Misiunile OAO au oferit o demonstrație clară a rolului pe care l-ar putea juca telescoapele orbitale, iar în 1968 NASA a aprobat planurile de a construi un telescop reflectorizant cu o oglindă cu diametrul de 3 metri.Proiectul a primit numele de cod LST. Telescop spațial mare). Lansarea a fost planificată pentru 1972. Programul a subliniat necesitatea unor expediții regulate cu echipaj pentru întreținerea telescopului pentru a asigura funcționarea pe termen lung a instrumentului scump. Programul navetei spațiale, care se dezvolta în paralel, dădea speranță pentru obținerea oportunităților corespunzătoare.

Lupta pentru finanțarea proiectului

Datorită succesului programului JSC, există un consens în comunitatea astronomică că construirea unui telescop orbital mare ar trebui să fie o prioritate. În 1970, NASA a înființat două comitete, unul pentru studierea și planificarea aspectelor tehnice, al doilea pentru dezvoltarea unui program de cercetare științifică. Următorul obstacol major a fost finanțarea proiectului, ale cărui costuri erau de așteptat să depășească costul oricărui telescop de la sol. Congresul SUA a pus sub semnul întrebării multe dintre estimările propuse și a redus semnificativ creditele, ceea ce a implicat inițial cercetări pe scară largă asupra instrumentelor și proiectării observatorului. În 1974, ca parte a unui program de reduceri bugetare inițiat de președintele Ford, Congresul a anulat complet finanțarea proiectului.

Ca răspuns, astronomii au lansat o amplă campanie de lobby. Mulți oameni de știință s-au întâlnit personal cu senatori și congresmeni și au fost, de asemenea, efectuate mai multe trimiteri mari de scrisori în sprijinul proiectului. Academia Națională de Științe a publicat un raport care sublinia importanța construirii unui telescop orbital mare și, ca urmare, Senatul a fost de acord să aloce jumătate din bugetul aprobat inițial de Congres.

Problemele financiare au dus la reduceri, printre acestea principale fiind decizia de a reduce diametrul oglinzii de la 3 la 2,4 metri pentru a reduce costurile și a obține un design mai compact. Proiectul unui telescop cu oglindă de un metru și jumătate, care ar fi trebuit să fie lansat în scopul testării și testării sistemelor, a fost și el anulat și s-a luat decizia de a coopera cu Agenția Spațială Europeană. ESA a fost de acord să participe la finanțare, precum și să furnizeze un număr de instrumente și panouri solare pentru observator, în schimbul ca astronomii europeni să rezerve cel puțin 15% din timpul de observare. În 1978, Congresul a aprobat o finanțare de 36 de milioane de dolari, iar lucrările de proiectare la scară largă au început imediat după aceea. Data lansării a fost planificată pentru 1983. La începutul anilor 1980, telescopul a fost numit după Edwin Hubble.

Organizarea proiectarii si constructiei

Munca de creare a telescopului spațial a fost împărțită între multe companii și instituții. Centrul spațial Marshall a fost responsabil de dezvoltarea, proiectarea și construcția telescopului, Centrul de zbor spațial Goddard a fost responsabil de managementul general al dezvoltării instrumentelor științifice și a fost ales ca centru de control la sol. Marshall Center a încheiat un contract cu Perkin-Elmer pentru proiectarea și fabricarea sistemului optic al telescopului. Ansamblu telescop optic, OTA ) și senzori de ghidare de precizie. Lockheed Corporation a primit un contract pentru construirea navei spațiale pentru telescop.

Fabricarea sistemului optic

Lustruirea oglinzii primare a telescopului, Laboratorul Perkin-Elmer, mai 1979.

Oglinda și sistemul optic în ansamblu au fost cele mai importante părți ale designului telescopului și au fost impuse cerințe deosebit de stricte. De obicei, oglinzile telescopului sunt realizate la o toleranță de aproximativ o zecime din lungimea de undă a luminii vizibile, dar din moment ce telescopul spațial a fost destinat să observe în intervalul ultraviolet până la infraroșu apropiat, iar rezoluția trebuia să fie de zece ori mai mare decât cea a instrumente de la sol, toleranța pentru fabricarea sa Oglinda principală a fost setată la 1/20 din lungimea de undă a luminii vizibile, sau aproximativ 30 nm.

Compania Perkin-Elmer intenționa să folosească noi mașini computerizate cu control numeric pentru a produce o oglindă cu o formă dată. Kodak a fost contractată să producă o oglindă de schimb folosind metode tradiționale de lustruire în cazul unor probleme neprevăzute cu tehnologii nedovedite (oglinda produsă de Kodak este în prezent expusă la muzeu). Lucrările la oglinda principală au început în 1979, folosind sticlă cu un coeficient de dilatare ultra-scăzut. Pentru a reduce greutatea, oglinda a constat din două suprafețe - inferioară și superioară, conectate printr-o structură de zăbrele a unei structuri de fagure.

Oglindă de rezervă pentru telescop, Muzeul Aerului și Spațial Smithsonian, Washington.

Lucrările la lustruirea oglinzii au continuat până în mai 1981, dar termenele inițiale au fost depășite și bugetul a fost depășit semnificativ. Rapoartele NASA din acea perioadă exprimau îndoieli cu privire la competența conducerii lui Perkin-Elmer și capacitatea acestuia de a finaliza cu succes un proiect de o asemenea importanță și complexitate. Pentru a economisi bani, NASA a anulat comanda oglinzii de rezervă și a mutat data lansării în octombrie 1984. Lucrările au fost în cele din urmă finalizate până la sfârșitul anului 1981, după aplicarea unui strat reflectorizant de aluminiu de 75 nm grosime și a unui strat protector de fluorură de magneziu de 25 nm grosime.

În ciuda acestui fapt, îndoielile cu privire la competența lui Perkin-Elmer au rămas, deoarece data de finalizare a componentelor rămase ale sistemului optic a fost în mod constant amânată și bugetul proiectului a crescut. NASA a descris programul companiei drept „incert și în schimbare zilnic” și a amânat lansarea telescopului până în aprilie 1985. Cu toate acestea, termenele au continuat să fie ratate, întârzierea a crescut în medie cu o lună în fiecare trimestru, iar în etapa finală a crescut cu o zi în fiecare zi. NASA a fost nevoită să mai amâne lansarea de două ori, mai întâi în martie și apoi în septembrie 1986. Până la acel moment, bugetul total al proiectului a crescut la 1,175 miliarde USD.

Nave spațiale

Etapele inițiale ale lucrărilor la navă spațială, 1980.

O altă problemă dificilă de inginerie a fost crearea unei nave spațiale pentru telescop și alte instrumente. Principalele cerințe au fost protecția echipamentului de schimbările constante de temperatură în timpul încălzirii de la lumina directă a soarelui și răcirea în umbra Pământului și orientarea deosebit de precisă a telescopului. Telescopul este montat în interiorul unei capsule ușoare din aluminiu, care este acoperită cu izolație termică multistrat pentru a asigura o temperatură stabilă. Rigiditatea capsulei și montarea instrumentelor este asigurată de un cadru spațial intern din fibră de carbon.

Deși nava spațială a avut mai mult succes decât sistemul optic, Lockheed a rulat, de asemenea, cu puțin întârziere și peste buget. Până în mai 1985, depășirile de costuri s-au ridicat la aproximativ 30% din volumul inițial, iar întârzierea în urma planului a fost de 3 luni. Un raport întocmit de Centrul Spațial Marshall a remarcat că compania nu a dat dovadă de inițiativă în realizarea lucrărilor, preferând să se bazeze pe instrucțiunile NASA.

Coordonarea cercetării și controlul zborului

În 1983, după o confruntare între NASA și comunitatea științifică, a fost înființată. Institutul este condus de Asociația Universităților pentru Cercetare Astronomică. Asociația Universităților pentru Cercetare în Astronomie ) (Engleză) AURĂ) și este situat în campusul Universității Johns Hopkins din Baltimore, Maryland. Universitatea Hopkins este una dintre cele 32 de universități americane și instituții străine care sunt membre ale asociației. Institutul de Știință al Telescopului Spațial este responsabil pentru organizarea activității științifice și punerea la dispoziția astronomilor a datelor, funcții pe care NASA dorea să le păstreze sub controlul său, dar oamenii de știință au ales să le externalizeze către instituții academice.

Centrul European de Coordonare a Telescopului Spațial a fost înființat în 1984 în Garching, Germania, pentru a oferi facilități similare astronomilor europeni.

Controlul zborului a fost încredințat Centrului de Zbor Spațial Goddard. Centrul de zbor spațial Goddard), care este situat în Greenbelt, Maryland, la 48 de kilometri de Institutul de Știință al Telescopului Spațial. Funcționarea telescopului este monitorizată non-stop, în schimburi, de patru grupuri de specialiști.

Suportul tehnic este oferit de NASA și companiile contractante prin Centrul Goddard.

Lansați și începeți

Lansarea navetei Discovery cu telescopul Hubble la bord.

Telescopul era programat inițial să se lanseze pe orbită în octombrie 1986, dar dezastrul Challenger din 28 ianuarie a oprit programul navetei spațiale pentru câțiva ani, iar lansarea a trebuit să fie amânată.

Întârzierea forțată a permis efectuarea unei serii de îmbunătățiri: panourile solare au fost înlocuite cu altele mai eficiente, complexul de calculatoare de bord și sistemele de comunicații au fost modernizate, iar designul carcasei de protecție din pupa a fost modificat pentru a facilita întreținerea telescopului. pe orbita.

În tot acest timp, părți ale telescopului au fost depozitate în încăperi cu atmosferă purificată artificial, ceea ce a crescut și mai mult costurile proiectului.

După reluarea zborurilor navetei în 1988, lansarea a fost în sfârșit programată pentru 1990. Înainte de lansare, praful acumulat pe oglindă a fost îndepărtat folosind azot comprimat și toate sistemele au fost testate temeinic.

Dispozitive instalate la momentul lansării

La momentul lansării, cinci instrumente științifice au fost instalate la bord:

• Cameră cu unghi larg și planetară Cameră cu câmp larg și cameră planetară ) (Engleză) Cameră cu câmp larg și cameră planetară, WFPC ). Camera a fost construită la Jet Propulsion Laboratory al NASA. A fost echipat cu un set de 48 de filtre de lumină pentru a evidenția zonele din spectru care prezintă un interes deosebit pentru observațiile astrofizice. Dispozitivul avea 8 matrici CCD, împărțite între două camere, fiecare dintre ele folosea 4 matrice. Camera cu unghi larg avea un câmp vizual mai mare, în timp ce camera planetară avea o distanță focală mai mare și, prin urmare, asigura o mărire mai mare.

• Cameră pentru fotografierea obiectelor slabe Cameră cu obiecte slabe) (Engleză) Cameră pentru obiecte slabe, FOC). Instrumentul a fost dezvoltat de ESA. Camera a fost destinată fotografierii de obiecte în domeniul ultravioletei cu rezoluție înaltă de până la 0,05 sec.

• Spectrograful obiectelor slabe Spectrograf de obiecte slabe) (Engleză) Spectrograf de obiecte slabe, FOS ). Destinat studierii obiectelor deosebit de slabe din domeniul ultraviolet.

• Fotometru de mare viteză Fotometru de mare viteză) (Engleză) Fotometru de mare viteză, HSP). Dezvoltat la Universitatea din Wisconsin, acesta a fost destinat pentru observarea stelelor variabile și a altor obiecte cu luminozitate variabilă. Ar putea dura până la 10.000 de măsurători pe secundă cu o eroare de aproximativ 2%.

Defect oglinda principala

Deja în primele săptămâni după începerea lucrărilor, imaginile rezultate au demonstrat o problemă serioasă în sistemul optic al telescopului. Deși calitatea imaginii a fost mai bună decât cea a telescoapelor de la sol, Hubble nu a putut atinge claritatea dorită, iar rezoluția imaginilor a fost semnificativ mai slabă decât se aștepta. Imaginile au avut o rază de peste o secundă solidă în loc să se concentreze într-un cerc cu diametrul de 0,1 secunde, conform specificației.

Analiza imaginii a arătat că sursa problemei a fost forma incorectă a oglinzii primare. Chiar dacă a fost poate cea mai precis calculată oglindă realizată vreodată, cu o toleranță de nu mai mult de 1/20 din lungimea de undă a luminii vizibile, a fost fabricată prea plat în jurul marginilor. Abaterea de la forma specificată a suprafeței a fost de numai 2 microni, dar rezultatul a fost catastrofal - aberație sferică puternică, un defect optic în care lumina reflectată de marginile oglinzii este focalizată într-un punct diferit de cel în care lumina reflectată de la oglindă. centrul oglinzii este focalizat.

Efectul defectului asupra cercetării astronomice depindea de tipul specific de observație - caracteristicile de împrăștiere au fost suficiente pentru a obține observații unice de înaltă rezoluție ale obiectelor luminoase, iar spectroscopia a fost, de asemenea, în mare măsură neafectată. Cu toate acestea, pierderea unei părți semnificative a ieșirii luminii din cauza defocalizării a redus semnificativ adecvarea telescopului pentru observarea obiectelor slabe și obținerea de imagini cu contrast ridicat. Aceasta a însemnat că aproape toate programele cosmologice au devenit pur și simplu imposibile, deoarece necesitau observații ale obiectelor deosebit de slabe.

Cauzele defectului

Analizând imagini ale surselor de lumină punctiforme, astronomii au descoperit că constanta conică a oglinzii era -1,0139, în loc de -1,00229 necesar. Același număr a fost obținut prin testarea corectoarelor nule (instrumente care permit măsurarea de înaltă precizie a curburii unei suprafețe lustruite) utilizate de Perkin-Elmer, precum și din analiza interferogramelor obținute în timpul testării la sol a oglinzii.

Comisia condusă de Liu Allen Lew Allen), director al Laboratorului de propulsie cu reacție, a constatat că defectul a apărut ca urmare a unei erori în timpul instalării corectorului principal de nulitate, a cărui lentilă de câmp a fost deplasată cu 1,3 mm față de poziția corectă. Schimbarea s-a produs din vina tehnicianului care a asamblat dispozitivul. A greșit când a lucrat cu un contor laser, care a fost folosit pentru a plasa cu precizie elementele optice ale dispozitivului, iar când, după finalizarea instalării, a observat un decalaj neașteptat între lentilă și structura care o susține, a introdus pur și simplu o saiba metalica obisnuita.

În timpul lustruirii oglinzii, suprafața acesteia a fost verificată folosind alți doi corectori nuli, fiecare dintre care indică corect prezența aberației sferice. Aceste verificări au fost concepute special pentru a exclude defecte optice grave. În ciuda instrucțiunilor clare de control al calității, compania a ignorat rezultatele măsurătorilor, preferând să creadă că cei doi corectori nuli erau mai puțin precisi decât cel principal, ale cărui citiri indicau forma ideală a oglinzii.

Comisia a dat vina pentru ceea ce s-a întâmplat în primul rând pe interpret. Relația dintre compania optică și NASA s-a deteriorat semnificativ în timpul lucrărilor la telescop din cauza derapajelor constante de program și a depășirilor de costuri. NASA a stabilit că compania nu a tratat munca în oglindă ca pe o parte esențială a activității sale și a considerat că comanda nu poate fi transferată unui alt antreprenor odată ce lucrările au început. Deși comisia a criticat sever compania, NASA a purtat și o anumită responsabilitate, în primul rând pentru eșecul de a detecta probleme grave de control al calității și încălcări ale procedurilor din partea contractantului.

Caut o solutie

Deoarece designul telescopului a inclus inițial service-ul pe orbită, oamenii de știință au început imediat să caute o soluție potențială care ar putea fi aplicată în timpul primei misiuni tehnice, planificată pentru 1993. Deși Kodak finalizase o oglindă de înlocuire pentru telescop, înlocuirea acesteia în spațiu nu a fost posibilă, iar scoaterea telescopului de pe orbită pentru a înlocui oglinda de pe Pământ ar fi fost prea consumatoare de timp și costisitoare. Faptul că oglinda a fost lustruită cu precizie până la o formă neregulată a condus la ideea dezvoltării unei noi componente optice care să realizeze o transformare echivalentă cu eroarea, dar cu semnul opus. Noul dispozitiv ar funcționa ca ochelarii telescopului, corectând aberația sferică.

Datorită diferenței de proiectare a instrumentelor, a fost necesar să se dezvolte două dispozitive de corecție diferite. Unul era destinat camerei cu format larg și camerei planetare, care avea oglinzi speciale care redirecționau lumina către senzorii săi, iar corectarea putea fi efectuată prin utilizarea unor oglinzi cu forme speciale care să compenseze complet aberația. O schimbare corespunzătoare a fost inclusă în proiectarea noii Camere Planetare. Alte instrumente nu aveau suprafețe reflectorizante intermediare și, prin urmare, necesitau un dispozitiv de corecție extern.

Sistem de corecție optică (COSTAR)

Sistemul conceput pentru a corecta aberația sferică se numește COSTAR. COSTAR) și a constat din două oglinzi, dintre care una a compensat defectul. Pentru a instala COSTAR pe telescop, a fost necesar să se demonteze unul dintre instrumente, iar oamenii de știință au decis să sacrifice un fotometru de mare viteză.

În primii trei ani de funcționare, înainte de instalarea dispozitivelor de corectare, telescopul a făcut un număr mare de observații. În special, defectul nu a avut un efect mare asupra măsurătorilor spectroscopice. În ciuda faptului că experimentele au fost anulate din cauza defectului, s-au obținut multe rezultate științifice importante, inclusiv noi algoritmi pentru îmbunătățirea calității imaginii folosind deconvoluția.

Întreținerea telescopului

Hubble este deservit în timpul plimbărilor în spațiu de la nave spațiale reutilizabile, cum ar fi naveta spațială.

Au fost efectuate în total patru expediții pentru deservirea telescopului Hubble:

Prima expediție

Lucru la telescop în timpul primei expediții.

Datorită descoperirii unui defect în oglindă, importanța primei expediții de întreținere a fost deosebit de mare, deoarece a trebuit să instaleze optice corective pe telescop. Zborul Endeavour STS-61 a avut loc în perioada 2-13 decembrie 1993, iar lucrările la telescop au continuat timp de zece zile. Expediția a fost una dintre cele mai dificile din istorie; a inclus cinci lungi plimbări în spațiu.

Fotometrul de mare viteză a fost înlocuit cu un sistem de corecție optică, camerele cu unghi larg și planetare au fost înlocuite cu un nou model (WFPC2). Cameră cu câmp larg și cameră planetară 2 )) cu sistem intern de corecție optică. Camera avea trei CCD-uri pătrate conectate la un colț și un senzor „planetar” mai mic, de rezoluție mai mare, la al patrulea colț. Prin urmare, imaginile camerei au forma caracteristică a unui pătrat ciobit.

STIS are un interval de lucru de 115-1000 nm și permite spectrografia bidimensională, adică obținerea spectrului mai multor obiecte simultan în câmpul vizual.

A fost înlocuit și înregistrarea de zbor, s-a reparat izolația termică, iar orbita a fost corectată.

A treia expediție (A)

Expediția 3A („Descoperirea” STS-103) a avut loc în perioada 19-27 decembrie 1999, după ce a fost luată decizia de a efectua o parte a celui de-al treilea program de service înainte de termen. Acest lucru a fost cauzat de defecțiunea a trei dintre cele șase giroscopice ale sistemului de ghidare. Al patrulea giroscop a eșuat cu câteva săptămâni înainte de zbor, făcând telescopul inadecvat pentru observații. Expediția a înlocuit toate cele șase giroscoape, senzorul de ghidare de precizie și computerul de bord. Noul computer a folosit o versiune specială a procesorului Intel 80486 - cu rezistență crescută la radiații. Acest lucru a făcut posibilă efectuarea unor calcule efectuate anterior la sol folosind complexul de bord.

A treia expediție (B)

Hubble în compartimentul de marfă al navetei înainte de a reveni pe orbită, cu Pământul ridicându-se în fundal. Expediția STS-109.

Expediția 3B (a patra misiune) efectuată în perioada 1-12 martie 2002, zborul Columbia STS-109. În timpul expediției, Faint Object Camera a fost înlocuită cu Advanced Survey Camera. Cameră avansată pentru sondaje) (Engleză) Cameră avansată pentru sondaje, ACS ) și a fost restabilită funcționarea Camerei și spectrometrului în infraroșu apropiat, al cărui sistem de răcire a rămas fără azot lichid în 1999.

ACS este format din trei camere, dintre care una funcționează în ultraviolete îndepărtate, iar celelalte dublează și îmbunătățesc capacitățile WFPC2. Parțial inoperant din 29 ianuarie 2007.

Panourile solare au fost înlocuite pentru a doua oară. Noile panouri erau cu o treime mai mici ca suprafață, ceea ce a redus semnificativ pierderile din cauza frecării în atmosferă, dar în același timp a generat cu 30% mai multă energie, făcând posibilă funcționarea simultană cu toate instrumentele instalate la bordul observatorului. Unitatea de distribuție a energiei a fost, de asemenea, înlocuită, ceea ce a necesitat o oprire completă a alimentării la bord pentru prima dată de la lansare.

Lucrările efectuate au extins semnificativ capacitățile telescopului. Două instrumente comandate în timpul lucrării - ACS și NICMOS - au făcut posibilă obținerea de imagini ale spațiului adânc.

A patra expediție

Următoarea misiune de întreținere pentru înlocuirea bateriilor și giroscoapelor, precum și instalarea instrumentelor noi și îmbunătățite, a fost programată pentru februarie 2005, dar după dezastrul navetei spațiale Columbia din 1 martie 2003, a fost amânată pe termen nelimitat, ceea ce a pus în pericol lucrările ulterioare. Hubble”. Chiar și după reluarea zborurilor navetei, misiunea a fost anulată pentru că s-a decis ca fiecare navetă trimisă în spațiu să poată ajunge la ISS dacă sunt detectate disfuncționalități, iar datorită diferenței mari de înclinare și altitudine a orbitelor, naveta ar putea nu acostează la stație după vizitele la telescop.

După această misiune, telescopul Hubble va trebui să continue să funcționeze pe orbită până cel puțin în 2014.

Realizări

Peste 15 ani de funcționare pe orbita joasă a Pământului, Hubble a primit 700 de mii de imagini cu 22 de mii de obiecte cerești - stele, nebuloase, galaxii, planete. Fluxul de date pe care îl generează zilnic în timpul procesului de observare este de aproximativ 15 GB. Volumul total al acestora, acumulat pe întreaga funcționare a telescopului, depășește 20 de terabytes. Peste 3.900 de astronomi au avut ocazia să-l folosească pentru observații, iar aproximativ 4.000 de articole au fost publicate în reviste științifice. S-a constatat că, în medie, indicele de citare al articolelor astronomice bazate pe datele telescopului este de două ori mai mare decât cel al articolelor bazate pe alte date. În fiecare an, în lista celor mai citate 200 de articole, cel puțin 10% sunt lucrări bazate pe materiale Hubble. Aproximativ 30% dintre lucrările de astronomie în general au un indice de citare zero, iar doar 2% dintre lucrările efectuate cu ajutorul unui telescop spațial.

Cu toate acestea, prețul care trebuie plătit pentru realizările lui Hubble este foarte mare: un studiu special dedicat studierii impactului diferitelor tipuri de telescoape asupra dezvoltării astronomiei a constatat că, deși lucrările efectuate cu ajutorul telescopului orbital au un indice total de citare de 15. de ori mai mult decât un reflector de la sol cu ​​o oglindă de 4 metri, costul întreținerii unui telescop spațial este de 100 de ori sau mai mult.

Cele mai semnificative observații

Acces telescop

Orice persoană sau organizație poate aplica pentru a lucra cu telescopul - nu există restricții naționale sau academice. Concurența pentru timpul de observare este foarte mare; de ​​obicei timpul total solicitat este de 6-9 ori mai mare decât timpul efectiv disponibil.

Aproximativ o dată pe an este anunțat un apel pentru aplicații pentru observare. Aplicațiile sunt împărțite în mai multe categorii:

• Observatii generale Observator general). Majoritatea aplicațiilor care necesită o procedură de rutină și durata de observație se încadrează în această categorie.
• Observații Blitz Observații instantanee), observațiile care nu necesită mai mult de 45 de minute, inclusiv timpul de orientare a telescopului, fac posibilă completarea golurilor dintre observațiile generale.
• Observatii urgente Ținta Oportunității), pentru a studia fenomene care pot fi observate într-o perioadă de timp limitată, cunoscută anterior.

În plus, 10% din timpul de observare rămâne în așa-numita „rezervă a directorului”. Astronomii pot solicita să folosească rezerva în orice moment și este de obicei folosită pentru observarea evenimentelor neprogramate pe termen scurt, cum ar fi exploziile de supernove. Filmările în spațiu adânc în cadrul programelor Hubble Deep Field și Hubble Ultra Deep Field au fost, de asemenea, efectuate pe cheltuiala rezervei regizorului.

În primii câțiva ani, o parte din timpul de rezervă a fost alocată astronomilor amatori. Aplicațiile lor au fost analizate de un comitet format și din cei mai importanți astronomi laici. Principalele cerințe pentru cerere au fost originalitatea cercetării și discrepanța dintre subiect și solicitările depuse de astronomi profesioniști. În total, între 1997 și 1997, s-au făcut 13 observații folosind programe propuse de astronomii amatori. Ulterior, din cauza reducerilor bugetare la institut, acordarea de timp neprofesioniştilor a fost întreruptă.

Observații de planificare

Planificarea observațiilor este o sarcină extrem de complexă, deoarece este necesar să se țină cont de influența multor factori:

• Deoarece telescopul se află pe orbită joasă, ceea ce este necesar pentru a furniza servicii, o parte semnificativă a obiectelor astronomice sunt ascunse de Pământ pentru puțin mai puțin de jumătate din timpul orbital. Există o așa-numită „zonă de vizibilitate lungă” la aproximativ 90° față de planul orbital, dar datorită precesiei orbitale, direcția exactă se schimbă pe o perioadă de opt săptămâni.
• Datorită nivelului crescut de radiație, observațiile nu sunt posibile atunci când telescopul zboară peste Anomalia Atlanticului de Sud.
• Abaterea minimă de la Soare este de 45° pentru a împiedica pătrunderea luminii directe a soarelui în sistemul optic, ceea ce, în special, face imposibilă observarea lui Mercur, iar observațiile directe ale Lunii și Pământului sunt permise cu senzorii de ghidare de precizie dezactivați.
• Deoarece telescopul orbitează în atmosfera superioară, a cărei densitate variază în timp, este imposibil să se prezică cu exactitate locația telescopului. Eroarea unei predicții de șase săptămâni poate fi de până la 4 mii de km. În acest sens, se întocmesc grafice precise de observare cu doar câteva zile înainte pentru a se evita situația în care obiectul ales pentru observare nu va fi vizibil la ora stabilită.

Transmiterea, stocarea și prelucrarea datelor telescopului

Transmiterea pe Pământ

Datele Hubble sunt stocate pentru prima dată în dispozitive de stocare la bord; la momentul lansării, reportofoarele bobină la bobină au fost folosite în această capacitate; în timpul Expedițiilor 2 și 3A au fost înlocuite cu unități SSD. Apoi, prin sistemul de comunicații prin satelit (TDRSS). TDRSS)), situat pe orbită joasă, datele sunt transmise către Centrul Goddard.

Arhivare și acces la date

Pe parcursul primului an de la data primirii, datele sunt furnizate numai investigatorului principal (solicitantul de observare), iar apoi plasate într-o arhivă liber accesibilă. Cercetătorul poate depune o cerere către directorul institutului de reducere sau mărire a acestei perioade.

Observațiile făcute folosind timpul din rezerva directorului devin imediat domeniul public, la fel ca și datele tehnice și suport.

Datele din arhivă sunt stocate în format instrument și trebuie să sufere o serie de transformări înainte de a deveni adecvate pentru analiză. Institutul Telescopului Spațial a dezvoltat un pachet software pentru conversia și calibrarea automată a datelor. Conversiile sunt efectuate automat atunci când datele sunt solicitate. Datorită cantității mari de informații și a complexității algoritmilor, procesarea poate dura o zi sau mai mult.

Astronomii pot lua, de asemenea, datele brute și pot efectua ei înșiși această procedură, ceea ce este util atunci când procesul de conversie diferă de cel standard.

Datele pot fi procesate folosind diverse programe, dar Institutul Telescopului oferă un pachet STSDAS(Sistem de analiză a datelor științifice ale telescopului spațial, engleză. Sistemul de analiză a datelor științifice ale telescopului spațial ). Pachetul conține toate programele necesare procesării datelor, optimizate pentru lucrul cu informațiile Hubble. Pachetul funcționează ca un modul al popularului program de astronomie IRAF.

Relații publice

Întotdeauna a fost important ca proiectul telescopului spațial să capteze atenția și imaginația publicului larg, și în special a contribuabilului american, care a adus cea mai semnificativă contribuție la finanțarea Hubble.

Unul dintre cele mai importante pentru relațiile publice este Proiectul Hubble Legacy. Moștenirea Hubble). Misiunea sa este de a publica cele mai impresionante imagini vizuale si estetice obtinute de telescop. Galeriile de proiecte conțin nu numai fotografii originale, ci și colaje și desene create din acestea. Proiectului i s-a alocat o cantitate mică de timp de observare pentru a obține imagini pline color ale obiectelor a căror fotografiere în partea vizibilă a spectrului nu a fost necesară pentru cercetare.

În plus, Institutul Telescopului Spațial menține mai multe site-uri web cu imagini și informații complete despre telescop.

În anul 2000, a fost creat un Birou de Relații Publice pentru a coordona eforturile diferitelor departamente. Biroul de informare publică).

În Europa, din 1999, Centrul European de Informare este implicat în relații publice. Centrul de informare al Agenției Spațiale Europene Hubble ) (Engleză) Centrul de informare al Agenției Spațiale Europene Hubble, HEIC ), stabilit la Centrul European de Coordonare a Telescopului Spațial. Centrul este, de asemenea, responsabil pentru programele educaționale ale ESA legate de telescop.

Viitorul lui Hubble

Este de așteptat ca după lucrările de reparații efectuate de cea de-a patra expediție, Hubble să funcționeze pe orbită până în 2014, când va fi înlocuit de telescopul spațial James Webb.

Date tehnice

Vedere generală a telescopului.

Parametrii orbitei

• Înclinare: 28.469°.
• Apogeu: 571 km.
• Perigeu: 565 km.
• Perioada orbitală: 96,2 min.

Nave spațiale

• Lungimea navei spațiale este de 13,3 m, diametrul este de 4,3 m, deschiderea panourilor solare este de 12,0 m, masa este de 11.000 kg (cu instrumentele instalate aproximativ 12.500 kg).
• Telescopul este un reflector Ritchie-Chrétien cu un diametru al oglinzii de 2,4 m, permițând o rezoluție optică de ordinul a 0,1 secundă de arc.

Dispozitive

Telescopul are o structură modulară și conține cinci compartimente pentru instrumente optice. Unul dintre compartimente a fost ocupat mult timp de un sistem optic corector (1993-2009). Înlocuirea axială a telescopului spațial cu optică corectivă ) (COSTAR), instalat în timpul primei misiuni de service în 1993 pentru a compensa inexactitățile de fabricație din oglinda primară. Deoarece toate instrumentele instalate după lansarea telescopului au sisteme de corectare a defectelor încorporate, în timpul ultimei expediții a devenit posibilă demontarea sistemului COSTAR și utilizarea compartimentului pentru a instala un spectrograf cu ultraviolete.

Cronologia instalării instrumentelor la bordul telescopului spațial (instrumentele nou instalate sunt cu caractere cursive):

După cum sa menționat mai sus, sistemul de ghidare este utilizat și în scopuri științifice.

Note

1. Revizuire istorică pe site-ul oficial, partea 2 (engleză)
2. Lyman S. Spitzer. (1979) History of the Space Telescope // Jurnal trimestrial al Societății Regale de Astronomie. V. 20. P. 29
3. Capitolul 12. Telescopul spațial Hubble // Dunar A. J., Waring S. P. (1999) Power To Explore-History of Marshall Space Flight Center 1960-1990. NE. Imprimeria Guvernului, ISBN 0-16-058992-4
4. Informații pe site-ul NASA (engleză)
5. Revizuire istorică pe site-ul oficial, partea 3 (engleză)
6. Pagina de pornire europeană pentru telescopul spațial Hubble NASA/ESA - Întrebări frecvente. Preluat la 10 ianuarie 2007.
7. Brandt J. C. şi colab. (1994). Spectrograful de înaltă rezoluție Goddard: instrument, obiective și rezultate științifice // Publicații ale Societății Astronomice din Pacific. V. 106., p. 890-908
8. G. Fritz Benedict, Barbara E. McArthur. (2005) Paralaxele stelare de înaltă precizie de la senzorii de ghidare fină a telescopului spațial Hubble. Tranzitele lui Venus: noi vederi ale sistemului solar și ale galaxiei. Proceedings of IAU Colocvium #196, Ed. D. W. Kurtz. Cambridge University Press. P. 333-346
9. Burrows C. J. și colaboratorii (1991) The imaging performance of the Hubble Space Telescope // Astrophysical Journal. V. 369. P. 21
10. Comparație dintre grafice reale și calculate pentru afișarea obiectelor punctuale (engleză)
11. Raportul Comisiei Allen (engleză) The Hubble Space Telescope Optical System Failure Report, 1990, Lew Allen, Președinte, NASA Technical Report NASA-TM-103443
12. Documente selectate din istoria S.U.A. Civil Space Program Volumul V: Exploring the Cosmos / John M. Logsdon, editor. 2001
13. Jedrzejewski R. I., Hartig G., Jakobsen P., Crocker J. H., Ford H. C. (1994) Performanța în orbită a camerei cu obiecte slabe corectate de COSTAR // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L7-L10
14. Globulii lui Thackeray în IC 2944. Moștenirea Hubble. Preluat la 25 ianuarie 2009.
15. Trauger J. T., Ballester G. E., Burrows C. J., Casertano S., Clarke J. T., Crisp D. (1994) The on-orbit performance of WFPC2 // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L3-L6
16. Paginile STSci NICMOS
17. Guy Gugliotta. Candidatul susține o revizuire a deciziei Hubble a NASA, Washington Post(12 aprilie 2005). Preluat la 10 ianuarie 2007. (limba ro)
18. NASA aprobă misiunea și numește echipajul pentru întoarcerea la Hubble (engleză) NASA, 31 octombrie 2006
19. NASA anunță noi date țintă de lansare, conferință de știri privind starea (engleză). NASA (24 septembrie 2008). Consultat la 22 octombrie 2008.
20. (Engleză) . NASA
21. Scurte informații despre a patra expediție (engleză). NASA (24 septembrie 2008). Preluat la 30 mai 2009.
22. Buletinul informativ STSCi. V. 20. Numărul 2. Primăvara 2003
23. Benn C. R., Sánchez S. F. (2001) Impactul științific al telescoapelor mari // Publicații ale Societății Astronomice din Pacific. V. 113. P. 385