Es gibt drei Objekte in der Erdumlaufbahn, die sogar Menschen fern von Astronomie und Astronautik kennen: der Mond, die Internationale Raumstation und das Hubble-Weltraumteleskop.

Es gibt drei Objekte in der Erdumlaufbahn, die sogar Menschen fernab von Astronomie und Raumfahrt bekannt sind: der Mond, die Internationale Raumstation und das Hubble-Weltraumteleskop.

Letztere ist acht Jahre älter als die ISS und hat mehr gefunden Orbitalstation"Welt". Viele halten es nur für eine große Kamera im Weltraum. Die Realität ist etwas komplizierter, nicht umsonst nennen die Leute, die mit diesem einzigartigen Gerät arbeiten, es respektvoll ein Himmelsobservatorium.

Die Geschichte des Baus von Hubble ist eine ständige Überwindung von Schwierigkeiten, der Kampf um die Finanzierung und die Suche nach Lösungen für unvorhergesehene Situationen. Die Rolle von Hubble in der Wissenschaft ist unbezahlbar. Kann nicht komponieren volle Liste Entdeckungen in der Astronomie und verwandten Bereichen, die dank der Bilder des Teleskops gemacht wurden, so beziehen sich viele Werke auf die von ihm erhaltenen Informationen. Dennoch, amtliche Statistiken spricht über fast 15.000 Veröffentlichungen.

Geschichte

Die Idee, ein Teleskop im Orbit zu platzieren, entstand vor fast hundert Jahren. Die wissenschaftliche Begründung für die Bedeutung des Baus eines solchen Teleskops in Form eines Artikels wurde 1946 vom Astrophysiker Lyman Spitzer veröffentlicht. 1965 wurde er Vorsitzender des Ausschusses der Akademie der Wissenschaften, der die Aufgaben eines solchen Projekts festlegte.

In den sechziger Jahren wurden mehrere erfolgreiche Starts und einfachere Geräte in den Orbit gebracht, und im 68. gab die NASA grünes Licht für Hubbles Vorläufer – das LST-Gerät, das Large Space Telescope, mit einem größeren Spiegeldurchmesser – 3 Meter gegenüber Hubbles 2,4 – und eine ehrgeizige Aufgabe, es bereits im 72. Jahr mit Hilfe des damals in Entwicklung befindlichen Space Shuttles zu starten. Doch die veranschlagte Projektschätzung erwies sich als zu teuer, es gab Geldschwierigkeiten, und im 74. Jahr wurde die Förderung komplett gestrichen.

Die aktive Lobbyarbeit des Projekts durch Astronomen, die Beteiligung der Europäischen Weltraumorganisation und die Vereinfachung der Eigenschaften auf etwa Hubble-Eigenschaften ermöglichten es 78, vom Kongress eine Finanzierung in Höhe von lächerlichen Gesamtkosten von 36 Millionen Dollar zu erhalten, die heute gelten entspricht etwa 137 Millionen.

Gleichzeitig wurde das zukünftige Teleskop nach Edwin Hubble benannt, einem Astronomen und Kosmologen, der die Existenz anderer Galaxien bestätigte, die Theorie der Expansion des Universums aufstellte und nicht nur dem Teleskop, sondern auch seinem Namen gab Wissenschaftliches Recht und Größe.

Das Teleskop wurde von mehreren verantwortlichen Firmen entwickelt verschiedene Elemente, von denen die komplexesten: das optische System, das von Perkin-Elmer behandelt wurde, und das Raumschiff, das von Lockheed entwickelt wurde. Das Budget ist bereits auf 400 Millionen Dollar angewachsen.

Lockheed verzögerte die Erstellung des Apparats um drei Monate und überschritt sein Budget um 30 %. Wenn Sie sich die Baugeschichte ähnlich komplexer Geräte ansehen, dann ist dies eine normale Situation. Bei Perkin-Elmer war es noch viel schlimmer. Das Unternehmen polierte den Spiegel entsprechend innovative Technologie bis Ende 1981, das Budget stark überschritten und die Beziehungen zur NASA ruiniert. Interessanterweise wurde der Spiegelrohling von der Firma Corning hergestellt, die heute Gorilla-Glas herstellt, das aktiv in Telefonen verwendet wird.

Übrigens wurde Kodak beauftragt, einen Ersatzspiegel mit traditionellen Poliermethoden herzustellen, falls es Probleme beim Polieren des Hauptspiegels geben sollte. Verzögerungen bei der Erstellung der verbleibenden Komponenten verlangsamten den Prozess so sehr, dass er wurde berühmtes Zitat aus der Charakterisierung von Arbeitsplänen durch die NASA, die „unsicher waren und sich täglich änderten“.

Der Start wurde erst im Jahr 86 möglich, aber aufgrund der Challenger-Katastrophe wurden Shuttle-Starts für die Dauer der Verbesserungen ausgesetzt.

Hubble wurde stückweise in speziellen, mit Stickstoff gespülten Kammern zu einem Preis von sechs Millionen Dollar im Monat gelagert.

Infolgedessen startete am 24. April 1990 das Discovery-Shuttle mit einem Teleskop in die Umlaufbahn. Zu diesem Zeitpunkt waren 2,5 Milliarden Dollar für Hubble ausgegeben worden. Die Gesamtkosten nähern sich heute der Zehn-Milliarden-Marke.

Seit dem Start gab es mehrere dramatische Ereignisse im Zusammenhang mit Hubble, aber das Wichtigste geschah ganz am Anfang.

Als das Teleskop nach dem Start in die Umlaufbahn seine Arbeit aufnahm, stellte sich heraus, dass seine Schärfe um eine Größenordnung geringer war als die berechnete. Statt einer Zehntelbogensekunde wurde eine ganze Sekunde erhalten. Nach mehreren Kontrollen stellte sich heraus, dass der Teleskopspiegel an den Rändern zu flach war: Er stimmte um bis zu zwei Mikrometer nicht mit dem berechneten überein. Aberration als Folge davon buchstäblich Der mikroskopische Defekt machte die meisten geplanten Studien unmöglich.

Eine Kommission wurde zusammengestellt, deren Mitglieder den Grund fanden: Ein unglaublich genau berechneter Spiegel war falsch poliert. Die gleichen Abweichungen zeigten zudem bereits vor dem Launch ein Paar Nullkorrektoren, die in den Tests verwendet wurden – Geräte, die hier für die gewünschte Oberflächenkrümmung verantwortlich waren.

Aber dann vertrauten sie diesen Angaben nicht und verließen sich auf die Angaben des Hauptnullkorrektors, der die richtigen Ergebnisse zeigte und nach denen poliert wurde. Und eines der Objektive war, wie sich herausstellte, falsch installiert.

Menschlicher Faktor

Einen neuen Spiegel direkt im Orbit zu installieren, war technisch unmöglich, und das Teleskop abzusenken und wieder herauszubringen, war zu teuer. Die Lösung war elegant.

Ja, der Spiegel wurde falsch gemacht. Aber es wurde falsch mit sehr hoher Präzision gemacht. Die Verzerrung war bekannt und musste nur kompensiert werden, wofür ein spezielles COSTAR-Korrektursystem entwickelt wurde. Es wurde beschlossen, es als Teil der ersten Expedition zur Wartung des Teleskops zu installieren.

Eine solche Expedition ist eine komplexe zehntägige Operation mit Astronauten Weltraum. Eine futuristischere Arbeit kann man sich nicht vorstellen, und das ist nur Wartung. Insgesamt fanden während des Betriebs des Teleskops vier Expeditionen statt, mit zwei Abfahrten im Rahmen der dritten.

Am 2. Dezember 1993 brachte das Space Shuttle Endeavour, für das es der fünfte Flug war, die Astronauten zum Teleskop. Sie installierten Kostar und ersetzten die Kamera.

Costar korrigierte die sphärische Aberration des Spiegels und spielte die Rolle der teuersten Brille der Geschichte. System optische Korrektur erfüllte seine Aufgabe bis 2009, als die Notwendigkeit dafür aufgrund der Verwendung einer eigenen Korrekturoptik in allen neuen Geräten verschwand. Sie machte dem Spektrographen einen wertvollen Platz im Teleskop und nahm darin einen Ehrenplatz ein Nationalmuseum Luft- und Raumfahrt, nachdem es im Rahmen der vierten Hubble-Wartungsexpedition im Jahr 2009 abgebaut wurde.

Kontrolle

Das Teleskop wird rund um die Uhr in Echtzeit von einem Kontrollzentrum in Greenbelt, Maryland, gesteuert und überwacht. Die Aufgaben des Zentrums sind in zwei Arten unterteilt: technische (Instandhaltung, Verwaltung und Zustandsüberwachung) und wissenschaftliche (Auswahl von Objekten, Vorbereitung von Aufgaben und direkte Datenerhebung). Jede Woche erhält Hubble mehr als 100.000 verschiedene Befehle von der Erde: Dies sind Anweisungen zur Korrektur der Umlaufbahn und Aufgaben zum Aufnehmen von Weltraumobjekten.

Im MCC ist der Tag in drei Schichten aufgeteilt, denen jeweils ein eigenes Team von drei bis fünf Personen zugeordnet ist. Während der Expeditionen zum Teleskop selbst steigt der Mitarbeiterstab auf mehrere Dutzend an.

Hubble ist ein geschäftiges Teleskop, aber selbst sein geschäftiger Zeitplan kann absolut jedem, auch nicht professionellen Astronomen, helfen. Jedes Jahr erhält das Institut für Weltraumforschung mit Hilfe des Weltraumteleskops tausend Anträge auf Buchung von Zeit von Astronomen aus verschiedenen Ländern.

Etwa 20 % der Anträge werden von einem Expertengremium genehmigt und laut NASA werden dank internationaler Anfragen jährlich plus oder minus 20.000 Beobachtungen gemacht. Alle diese Anwendungen werden vom selben Zentrum in Maryland angedockt, programmiert und an Hubble gesendet.

Optik

Die Hauptoptik von Hubble basiert auf dem Ritchey-Chrétien-System. Es besteht aus einem runden, hyperbolisch gekrümmten Spiegel von 2,4 m Durchmesser mit einem Loch in der Mitte. Dieser Spiegel reflektiert auf einen ebenfalls hyperbolisch geformten Sekundärspiegel, der einen digitalisierbaren Strahl in das zentrale Loch des Primärspiegels reflektiert. Alle möglichen Filter werden verwendet, um unnötige Teile des Spektrums herauszufiltern und die gewünschten Bereiche hervorzuheben.

Bei solchen Teleskopen kommt das Spiegelsystem zum Einsatz und nicht wie bei Kameras Linsen. Dafür gibt es viele Gründe: Temperaturunterschiede, Poliertoleranzen, Gesamtabmessungen und das Fehlen von Strahlverlusten innerhalb der Linse selbst.

Die Hauptoptik auf Hubble hat sich seit Beginn nicht geändert. Und der Satz verschiedener Werkzeuge, die es verwenden, wurde über mehrere Service-Expeditionen hinweg komplett geändert. Hubble war eine aktualisierte Instrumentierung, und während seiner Existenz arbeiteten dort dreizehn verschiedene Instrumente. Heute trägt er sechs, von denen einer im Winterschlaf ist.

Für Aufnahmen im optischen Bereich waren die Weitwinkel- und Planetenkameras der ersten und zweiten Generation zuständig, die Weitwinkelkamera der dritten nun.

Das Potenzial des ersten WFPC wurde aufgrund von Problemen mit dem Spiegel nie realisiert. Und die Expedition von 93, die Kostar installiert hatte, ersetzte es gleichzeitig durch die zweite Version.

Die WFPC2-Kamera hatte vier quadratische Sensoren, deren Bilder ein großes Quadrat bildeten. Fast. Eine Matrix - genau der gleiche "Planetary" - erhielt ein Bild mit einer höheren Vergrößerung, und wenn der Maßstab wiederhergestellt wird, erfasst dieser Teil des Bildes weniger als ein Sechzehntel des gesamten Quadrats anstelle eines Viertels, jedoch in höherer Auflösung.

Die restlichen drei Matrizen waren für den „Weitwinkel“ zuständig. Aus diesem Grund sehen vollständige Kameraaufnahmen wie ein Quadrat aus, bei dem 3 Blöcke von einer Ecke weggefressen wurden, und nicht aufgrund von Problemen beim Hochladen von Dateien oder anderen Problemen.

WFPC2 wurde 2009 durch WFC3 ersetzt. Der Unterschied zwischen ihnen wird durch die Neuaufnahme von Pillars of Creation gut veranschaulicht, die später besprochen werden.

Neben dem optischen und nahen Infrarotbereich der Weitwinkelkamera sieht Hubble:

  • mit dem STIS-Spektrographen im nahen und fernen Ultraviolett sowie vom sichtbaren bis zum nahen Infrarot;
  • an derselben Stelle über einen der ACS-Kanäle, deren andere Kanäle einen riesigen Frequenzbereich von Infrarot bis Ultraviolett abdecken;
  • Schwachstellenquellen im ultravioletten Bereich durch den COS-Spektrographen.

Schnappschüsse

Hubble-Bilder sind keine Fotografien im üblichen Sinne. Viele Informationen sind im optischen Bereich nicht verfügbar. Viele Weltraumobjekte strahlen aktiv in anderen Bereichen. Hubble ist mit einer Vielzahl von Geräten mit einer Vielzahl von Filtern ausgestattet, mit denen Sie Daten erfassen können, die Astronomen später verarbeiten und auf ein visuelles Bild reduzieren können. Für die Farbenpracht sorgen unterschiedliche Strahlungsbereiche von Sternen und von ihnen ionisierte Teilchen sowie deren reflektiertes Licht.

Es gibt viele Fotos, ich werde Ihnen nur über einige der aufregendsten erzählen. Alle Fotos haben eine eigene ID, die leicht auf der Hubble-Website spacetelescope.org oder direkt in Google gefunden werden kann. Viele der Bilder sind in hoher Auflösung auf der Seite, aber hier belasse ich die Versionen in Bildschirmgröße.

Säulen der Schöpfung

ID: opo9544a

Ihre ganz eigene berühmter Rahmen Hubble machte den 1. April 1995, ohne am Aprilscherz von seiner intelligenten Arbeit abgelenkt zu werden. Dies sind die Säulen der Schöpfung, die so genannt werden, weil Sterne aus diesen Gasansammlungen gebildet werden und weil sie sich in ihrer Form ähneln. Das Bild zeigt ein kleines Stück des zentralen Teils des Adlernebels.

Dieser Nebel ist insofern interessant, als die großen Sterne in seiner Mitte ihn teilweise zerstreuten und sogar nur von der Seite der Erde. Ein solches Glück ermöglicht es Ihnen, in das Zentrum des Nebels zu blicken und beispielsweise das berühmte ausdrucksstarke Bild aufzunehmen.

Auch andere Teleskope fotografierten diese Region in unterschiedlichen Entfernungen, aber in den optischen Säulen kommen sie am ausdrucksvollsten heraus: ionisiert durch die Sterne, die einen Teil des Nebels zerstreuten, leuchtet das Gas in blauen, grünen und roten Farben und erzeugt wunderschöne Überläufe.

Im Jahr 2014 wurden die Pillars mit aktualisierter Hubble-Ausrüstung neu gedreht: Die erste Version wurde von der WFPC2-Kamera und die zweite von WFC3 gefilmt.

ID: heic1501a

Eine Rose aus Galaxien

ID: heic1107a

Objekt Arp 273 - schönes Beispiel Kommunikation zwischen nahe beieinander liegenden Galaxien. Die asymmetrische Form des Oberteils ist eine Folge der sogenannten Gezeitenwechselwirkungen mit dem Unterteil. Zusammen bilden sie eine grandiose Blume, die 2011 der Menschheit präsentiert wurde.

Magischer Galaxie-Sombrero

ID: opo0328a

Messier 104 ist eine majestätische Galaxie, die in Hollywood erfunden und gemalt zu sein scheint. Aber nein, der schöne Hundertvierte liegt am südlichen Rand des Sternbildes Jungfrau. Und es ist so hell, dass es sogar in Heimteleskopen sichtbar ist. Diese Schönheit posierte 2004 für Hubble.

Neue Infrarotansicht des Pferdekopfnebels - Bild zum 23. Jahrestag von Hubble

ID: heic1307a

Im Jahr 2013 hat Hubble Barnard 33 in Infrarot neu abgebildet. Und der düstere Pferdekopfnebel im Sternbild Orion, im sichtbaren Bereich fast undurchsichtig und schwarz, erschien in neuem Licht. Das heißt Reichweite.

Zuvor hatte Hubble es bereits 2001 fotografiert:

ID: heic0105a

Dann gewann sie eine Internet-Abstimmung für ein Erinnerungsobjekt für elf Jahre im Orbit. Interessanterweise war der Pferdekopf schon vor den Hubble-Fotografien eines der am häufigsten fotografierten Objekte.

Hubble erobert die Sternentstehungsregion S106

ID: heic1118a

S106 ist eine Sternentstehungsregion im Sternbild Cygnus. Die schöne Struktur ist dem Auswurf eines jungen Sterns zu verdanken, der in der Mitte in donutförmigen Staub gehüllt ist. Dieser Staubvorhang hat oben und unten Lücken, durch die das Material des Sterns aktiver ausbricht und eine Form bildet, die einer bekannten optischen Täuschung ähnelt. Das Bild wurde Ende 2011 aufgenommen.

Cassiopeia A: Bunte Folgen des Todes eines Sterns

ID: heic0609a

Sie haben wahrscheinlich schon von Supernova-Explosionen gehört. Und dieses Bild zeigt deutlich eines der Szenarien weiteres Schicksal solche Objekte.

Auf dem Foto von 2006 - die Folgen der Explosion des Sterns Cassiopeia A, die direkt in unserer Galaxie stattfand. Die Materiewelle, die sich vom Epizentrum ausbreitet, ist perfekt sichtbar, mit einer komplexen und detaillierten Struktur.

Hubble Arp 142 Bild

ID: heic1311a

Und wieder ein Bild, das die Folgen der Wechselwirkung zweier Galaxien zeigt, die sich während ihrer Reise ins Universum nahe beieinander befanden.

NGC 2936 und 2937 kollidierten und prallten aufeinander. Dies ist an sich schon ein interessantes Ereignis, aber in diesem Fall kam ein weiterer Aspekt hinzu: Die aktuelle Form von Galaxien ähnelt einem Pinguin mit einem Ei, was ein großes Plus für die Popularität dieser Galaxien ist.

Auf einem niedlichen Bild aus dem Jahr 2013 sieht man Spuren der Kollision: Das Auge des Pinguins zum Beispiel wird zum größten Teil von Körpern aus der Eigalaxie gebildet.

Wenn wir das Alter beider Galaxien kennen, können wir endlich beantworten, was vorher passiert ist: ein Ei oder ein Pinguin.

Ein Schmetterling, der aus den Überresten eines Sterns im planetarischen Nebel NGC 6302 auftaucht

ID: heic0910h

Manchmal sehen heiße Gasströme mit bis zu 20.000 Grad und einer Geschwindigkeit von fast einer Million km / h aus wie die Flügel eines zerbrechlichen Schmetterlings. Sie müssen nur den richtigen Winkel finden. Hubble musste nicht hinsehen, der Nebel NGC 6302 – er wird auch Schmetterlings- oder Käfernebel genannt – drehte sich selbst in eine passende Richtung zu uns.

Diese Flügel werden von einem sterbenden Stern in unserer Galaxie im Sternbild Skopio geschaffen. Die Form der Flügel der Gasströme ist wiederum auf den Staubring um den Stern zurückzuführen. Derselbe Staub verschließt den Stern selbst vor uns. Es ist möglich, dass der Ring durch den relativ langsamen Materieverlust des Sterns entlang des Äquators entstanden ist, während die Flügel durch einen schnelleren Verlust an den Polen entstanden sind.

tiefes Feld

Es gibt mehrere Hubble-Bilder, die Deep Field in ihrem Titel haben. Dies sind Bilder mit einer riesigen mehrtägigen Belichtungszeit, die einen kleinen Ausschnitt des Sternenhimmels zeigen. Um sie zu entfernen, musste ich sehr sorgfältig einen Ort auswählen, der für eine solche Exposition geeignet ist. Es sollte nicht von der Erde und dem Mond blockiert worden sein, es sollten keine hellen Objekte in der Nähe gewesen sein und so weiter. Infolgedessen sind Deep Fields zu sehr nützlichen Rahmen für Astronomen geworden, mit denen die Prozesse der Entstehung des Universums untersucht werden können.

Das jüngste derartige Bild – das Hubble Extreme Deep Field von 2012 – ist für das Auge des Laien ziemlich langweilig – dies ist eine beispiellose Aufnahme mit einer Belichtung von zwei Millionen Sekunden (~ 23 Tage), die 5,5 Tausend Galaxien zeigt, von denen die dunkelsten haben eine Helligkeit von zehn Milliarden weniger als die Empfindlichkeit des menschlichen Sehens.

ID: heic1214a

Und dieses unglaubliche Bild ist auf der Hubble-Website frei verfügbar und zeigt jedem einen winzigen Teil von 1/30.000.000 unseres Himmels, wo Tausende von Galaxien sichtbar sind.


Hubble (1990 - 203_)

Hubble wird voraussichtlich nach 2030 deorbitieren. Diese Tatsache scheint traurig, aber tatsächlich hat das Teleskop die Dauer seiner ursprünglichen Mission um viele Jahre überschritten. Das Teleskop wurde mehrmals modernisiert, die Ausrüstung wurde immer perfekter verändert, aber diese Verbesserungen betrafen nicht die Hauptoptik.

Und in den kommenden Jahren wird die Menschheit mit dem Start des James-Webb-Teleskops einen fortschrittlicheren Ersatz für den alten Jäger erhalten. Aber auch danach wird Hubble weiterarbeiten, bis es versagt. Wissenschaftler, Ingenieure, Astronauten, Menschen anderer Berufe und Gelder amerikanischer und europäischer Steuerzahler haben unglaublich viel Arbeit in das Teleskop investiert.

Als Reaktion darauf verfügt die Menschheit über eine beispiellose Basis an wissenschaftlichen Daten und Kunstobjekten, die helfen, die Struktur des Universums zu verstehen und eine Mode für die Wissenschaft zu schaffen.

Es ist schwierig, den Wert von Hubble für einen Nicht-Astronomen zu verstehen, aber für uns ist es ein wunderbares Symbol für die Errungenschaften der Menschheit. Nicht ohne Probleme, mit einer komplexen Geschichte, ist das Teleskop zu einem Erfolgsprojekt geworden, das hoffentlich mehr als zehn Jahre zum Wohle der Wissenschaft arbeiten wird. veröffentlicht

Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, stellen Sie diese an Spezialisten und Leser unseres Projekts.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Hubble wurde am 24. April 1990 vom Shuttle Discovery in die Umlaufbahn gebracht.

Diese Woche markiert den 25. Jahrestag des Starts des Hubble-Weltraumteleskops. Das Silberjubiläum wurde durch ein weiteres Bild markiert, das junge Sterne zeigt, die vor einer dicken Wolke aus Gas und Staub leuchten.

Dieser Sternhaufen - Westerlund 2 - befindet sich 20.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Carina.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Kurz nach dem Start des Teleskops wurde ein Defekt im Hauptspiegel entdeckt, der alle Bilder unscharf machte.

Die NASA-Ingenieure glauben, dass das umlaufende Teleskop noch mindestens fünf Jahre halten wird.

„Der größte Optimist hätte 1990 nicht vorhersagen können, inwieweit Hubble alle unsere Lehrbücher für Astrophysik und Planetenwissenschaften neu schreiben würde“, sagt NASA-Administrator Charlie Bolden.

Kurz nach dem Start des Teleskops wurde ein Defekt im Hauptspiegel entdeckt, der alle Bilder unscharf machte.

1993 gelang es den Astronauten, diesen Fehler zu beheben, indem sie ein speziell entwickeltes Korrekturgerät installierten.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Viele Hubble-Bilder, wie der Adlernebel, sind zu einer wissenschaftlichen Sensation geworden.

Vier weitere Wartungsbesuche später ist das Teleskop in ausgezeichnetem Zustand und technisch zu weit mehr fähig als kurz nach dem Start.

In der Vergangenheit litt Hubble unter allmählichem Verschleiß aller seiner sechs Gyroskope, die im Orientierungssystem verwendet werden.

Nach ihrem Austausch fiel jedoch im März 2014 nur einer aus. Hinter letzten Jahren Dank des Austauschs veralteter elektronischer Komponenten und des Einbaus neuer Kameras begann das Teleskop merklich besser zu funktionieren.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Dieses Bild von Jupiter und seinem Mond Ganymed ist dramatisch

Es ist schwierig, den Beitrag dieses umlaufenden Teleskops zur Wissenschaft zu überschätzen.

Zum Zeitpunkt des Starts wussten die Astronomen nichts über das Alter des Universums – Schätzungen reichten von 10 bis 20 Milliarden Jahren.

Eine Teleskopstudie von Pulsaren hat dies eingegrenzt, und derzeit wird angenommen, dass seit dem Urknall 13,8 Milliarden Jahre vergangen sind.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Hubble half bei der Bestimmung des Alters des Universums, das derzeit auf 13,8 Milliarden Jahre geschätzt wird

Hubble spielte essentielle Rolle bei der Entdeckung der Beschleunigung, mit der sich das Universum ausdehnt, und lieferte auch entscheidende Beweise für die Existenz supermassiver Schwarzer Löcher in den Zentren von Galaxien.

Die Stärke des Weltraumteleskops im Vergleich zur neuen Generation terrestrischer Teleskope bleibt seine einzigartige Fähigkeit, in die tiefe Vergangenheit des Universums einzudringen und Objekte zu beobachten, die sehr früh in seiner Geschichte entstanden sind.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung Der Krebsnebel ist 6.500 Lichtjahre entfernt und ist der Überrest einer Supernova-Explosion.

Zu den größten Errungenschaften des Teleskops gehören natürlich die Beobachtungen des "Deep Field", als es viele Tage lang Licht aufzeichnete, das aus einem dunklen Teil des Himmels zu uns kam, und die Anwesenheit von Tausenden von extrem weit entfernten und sehr schwach leuchtende Galaxien.

Derzeit ist das Teleskop im Rahmen des Frontier Fields-Programms die meiste Zeit mit solchen Beobachtungen beschäftigt. Hubble betrachtet sechs riesige Haufen alter Galaxien.

Bildrechte NASA Bildbeschreibung Jedes der leuchtenden Objekte in diesem Bild ist eine ferne Galaxie.

Durch den Effekt des Gravitationslinseneffekts ist Hubble in der Lage, in die noch weiter entfernte Vergangenheit des Universums zu blicken.

„Durch die Verzerrung des Lichts entfernter Galaxien erlaubt uns die Schwerkraft, über diese Haufen hinauszublicken“, sagt Jennifer Lotz, eine Teilnehmerin des Programms.

"Hubble" ist derzeit in der Lage, Objekte zu "sehen", deren Licht 10-50 Mal schwächer ist als bisher beobachtet.

Ziel dieser Studien ist es, die frühesten Stadien der Entstehung der ersten Generation von Sternen und Galaxien zu beobachten, die nur wenige hundert Millionen Jahre vom Urknall entfernt sind.

Bildrechte BBC-Weltdienst Bildbeschreibung "Expanding Universe": Fotografien des Hubble-Teleskops, Taschen-Verlag

Und das wird Hubbles Nachfolger, das viel größere und fortschrittlichere James-Webb-Weltraumteleskop, auf einer anderen Ebene tun.

Der Start ist für 2018 geplant. Es wurde speziell für diese Aufgabe konzipiert und gebaut. Das Fotografieren, das Tage und Wochen für das Hubble-Weltraumteleskop dauert, dauert nur Stunden.

Blick auf das Hubble von der Seite Raumschiff Atlantis STS-125

Hubble-Weltraumteleskop ( BHKW; Hubble-Weltraumteleskop, HST; Observatoriumscode "250") - im Orbit herum, benannt nach Edwin Hubble. Das Hubble-Teleskop ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation; Es ist Teil der Large Observatories der NASA.

Die Platzierung des Teleskops im Weltraum ermöglicht die Registrierung elektromagnetische Strahlung in den Bereichen, in denen die Erdatmosphäre undurchsichtig ist; zuallererst - hinein Infrarotbereich. Aufgrund des fehlenden Einflusses der Atmosphäre ist die Auflösung des Teleskops 7-10 Mal höher als die eines ähnlichen Teleskops auf der Erde.

Geschichte

Hintergründe, Konzepte, frühe Entwürfe

Die erste Erwähnung des Konzepts eines umlaufenden Teleskops findet sich in dem Buch von Hermann Oberth „Rakete im interplanetaren Raum“ ( Die Rakete zu den Planetenräumen ), erschienen 1923.

1946 veröffentlichte der amerikanische Astrophysiker Lyman Spitzer einen Artikel „The Astronomical Advantages of an Extraterrestrial Observatory“ ( Astronomische Vorteile eines außerirdischen Observatoriums ). Der Artikel weist auf zwei Hauptvorteile eines solchen Teleskops hin. Erstens wird seine Winkelauflösung nur durch Beugung und nicht durch turbulente Strömungen in der Atmosphäre begrenzt; während die Auflösung von bodengestützten Teleskopen zwischen 0,5 und 1,0 Bogensekunden lag, während die theoretische Grenze der Beugungsauflösung für ein umlaufendes Teleskop mit einem 2,5-Meter-Spiegel etwa 0,1 Sekunden beträgt. Zweitens konnte das Weltraumteleskop im infraroten und ultravioletten Bereich beobachten, in dem die Strahlung absorbiert wird der Erdatmosphäre ziemlich bedeutsam.

Spitzer widmete viel von seinem wissenschaftliche Laufbahn Projektförderung. 1962 empfahl ein von der US National Academy of Sciences veröffentlichter Bericht, die Entwicklung eines umlaufenden Teleskops in das Weltraumprogramm aufzunehmen, und 1965 wurde Spitzer zum Vorsitzenden eines Komitees ernannt, das mit der Festlegung wissenschaftlicher Ziele für ein großes Weltraumteleskop beauftragt war.

Die Entwicklung der Weltraumastronomie begann nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs. 1946 wurde das ultraviolette Spektrum erstmals erfasst, das Orbital Telescope for Solar Research wurde 1962 von Großbritannien im Rahmen des Ariel-Programms gestartet, und 1966 brachte die NASA das erste Orbitalobservatorium, OAO-1, ​​ins All Raum. Die Mission war aufgrund eines Batterieausfalls drei Tage nach dem Start erfolglos. 1968 wurde OAO-2 gestartet, das Beobachtungen von ultravioletter Strahlung machte und bis 1972 die geschätzte Lebensdauer von 1 Jahr deutlich überschritt.

Die OAO-Missionen dienten als klare Demonstration der Rolle, die umlaufende Teleskope spielen könnten, und 1968 genehmigte die NASA einen Plan zum Bau eines Spiegelteleskops mit einem Spiegel von 3 m Durchmesser. Das Projekt trug den Codenamen LST ( Großes Weltraumteleskop). Der Start war für 1972 geplant. Das Programm betonte die Notwendigkeit regelmäßiger bemannter Expeditionen zur Wartung des Teleskops, um den weiteren Betrieb eines teuren Instruments sicherzustellen. Das sich parallel entwickelnde Space-Shuttle-Programm ließ auf entsprechende Möglichkeiten hoffen.

Kampf um Projektfinanzierung

Aufgrund des Erfolgs des OAO-Programms herrscht in der astronomischen Gemeinschaft Konsens darüber, dass der Bau eines großen umlaufenden Teleskops Priorität haben sollte. 1970 richtete die NASA zwei Komitees ein, eines zum Studium und zur Planung technischer Aspekte, das zweite zur Entwicklung eines Programms wissenschaftliche Forschung. Die nächste große Hürde war die Finanzierung des Projekts, das mehr gekostet hätte als jedes bodengebundene Teleskop. Der US-Kongress stellte viele Punkte des vorgeschlagenen Budgets in Frage und kürzte die Mittel erheblich, was zunächst groß angelegte Studien der Instrumente und des Designs des Observatoriums implizierte. Im Jahr 1974 stellte der Kongress im Rahmen des Ausgabenkürzungsprogramms von Präsident Ford die Finanzierung des Projekts vollständig ein.

Als Reaktion darauf starteten Astronomen eine massive Lobbykampagne. Viele Astronomen haben sich persönlich mit Senatoren und Kongressabgeordneten getroffen, und es gab mehrere große Briefsendungen zur Unterstützung des Projekts. Die National Academy of Sciences veröffentlichte einen Bericht, in dem die Bedeutung des Baus eines großen umlaufenden Teleskops hervorgehoben wurde, und als Ergebnis stimmte der Senat zu, die Hälfte des ursprünglich vom Kongress genehmigten Budgets bereitzustellen.

Finanzielle Probleme führten zu Kürzungen, allen voran die Entscheidung, den Spiegeldurchmesser von 3 Meter auf 2,4 Meter zu reduzieren, um Kosten zu sparen und eine kompaktere Bauweise zu erreichen. Das Projekt eines Teleskops mit anderthalb Meter Spiegel, das zum Testen und Entwickeln von Systemen gestartet werden sollte, wurde ebenfalls abgebrochen und eine Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation beschlossen. Die ESA erklärte sich bereit, sich an der Finanzierung zu beteiligen sowie eine Reihe von Instrumenten für das Observatorium bereitzustellen, im Austausch für europäische Astronomen wurden mindestens 15 % der Beobachtungszeit reserviert. 1978 genehmigte der Kongress eine Finanzierung in Höhe von 36 Millionen US-Dollar, und unmittelbar danach begannen die umfassenden Designarbeiten. Der Starttermin war für 1983 geplant. In den frühen 1980er Jahren wurde das Teleskop nach Edwin Hubble benannt.

Organisation von Planung und Bau

Die Arbeiten zum Bau des Weltraumteleskops wurden auf viele Unternehmen und Institutionen aufgeteilt. Das Marshall Space Center war für Entwicklung, Design und Bau des Teleskops verantwortlich, das Goddard Space Flight Center war für die Gesamtleitung der Entwicklung wissenschaftlicher Instrumente verantwortlich und wurde als ausgewählt Boden Mitte Management. Das Marshall Center erteilte Perkin-Elmer einen Auftrag zur Konstruktion und Herstellung optisches System Fernrohr ( Optische Teleskop-Montage - OTA) und Präzisionsführungssensoren. Lockheed Corporation erhielt den Bauauftrag für das Teleskop.

Herstellung des optischen Systems

Polieren des Hauptspiegels des Teleskops, Labor der Firma "Perkin-Elmer", Mai 1979

Der Spiegel und das gesamte optische System waren die wichtigsten Teile des Teleskopdesigns, an die besonders strenge Anforderungen gestellt wurden. Normalerweise werden Teleskopspiegel mit einer Toleranz von etwa einem Zehntel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts hergestellt, aber da das Weltraumteleskop für Beobachtungen im ultravioletten bis nahen Infrarotbereich bestimmt war, musste die Auflösung zehnmal höher sein als die von Bei bodengestützten Instrumenten wurde die Herstellungstoleranz ihres Hauptspiegels auf 1/20 der Wellenlänge des sichtbaren Lichts oder ungefähr 30 nm eingestellt.

Die Firma Perkin-Elmer beabsichtigte, neue CNC-Maschinen zu verwenden, um einen Spiegel mit einer bestimmten Form herzustellen. Kodak wurde beauftragt, einen Ersatzspiegel mit traditionellen Poliermethoden herzustellen, falls unvorhergesehene Probleme mit unbewiesener Technologie auftreten sollten (ein von Kodak hergestellter Spiegel ist derzeit im Smithsonian Museum ausgestellt). Die Arbeiten am Hauptspiegel begannen 1979, wobei Glas mit einem extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet wurde. Um das Gewicht zu reduzieren, bestand der Spiegel aus zwei Oberflächen - der unteren und der oberen, die durch eine Gitterstruktur einer Wabenstruktur verbunden waren.

Teleskop-Backup-Spiegel, Smithsonian Air and Space Museum, Washington

Die Arbeiten zum Spiegelpolieren dauerten bis Mai 1981, während die ursprünglichen Fristen unterbrochen und das Budget erheblich überschritten wurden. NASA-Berichte aus dieser Zeit äußerten Zweifel an der Kompetenz des Managements von Perkin-Elmer und seiner Fähigkeit, ein Projekt von solcher Bedeutung und Komplexität erfolgreich abzuschließen. Um Geld zu sparen, stornierte die NASA die Bestellung des Backup-Spiegels und verschob das Startdatum auf Oktober 1984. Die Arbeiten wurden schließlich Ende 1981 abgeschlossen, nachdem eine 75 nm dicke Aluminium-Reflexschicht und eine 25 nm dicke Magnesiumfluorid-Schutzschicht aufgebracht worden waren.

Trotzdem blieben Zweifel an der Kompetenz von Perkin-Elmer, da die Fristen für den Abschluss der Arbeiten an den verbleibenden Komponenten des optischen Systems ständig verschoben wurden und das Projektbudget wuchs. Die von der Firma bereitgestellten Zeitpläne bezeichnete die NASA als „unsicher und ändert sich täglich“ und verschob den Start des Teleskops auf April 1985. Die Fristen wurden jedoch weiterhin versäumt, die Verzögerung wuchs durchschnittlich um einen Monat pro Quartal und in der Endphase um einen Tag täglich. Die NASA musste den Start noch zweimal verschieben, zuerst auf März und dann auf September 1986. Zu diesem Zeitpunkt war das gesamte Projektbudget auf 1,175 Milliarden US-Dollar angewachsen.

Raumfahrzeug

Die Anfangsphase der Arbeiten am Raumschiff, 1980

Ein weiteres schwieriges technisches Problem war die Schaffung einer Trägervorrichtung für das Teleskop und andere Instrumente. Die Hauptanforderungen bestanden darin, die Ausrüstung vor ständigen Temperaturänderungen zu schützen, wenn sie direkt beheizt werden Solarbeleuchtung und Abkühlung im Erdschatten und besonders präzise Ausrichtung des Teleskops. Das Teleskop ist in einer leichten Aluminiumkapsel montiert, die mit einer mehrschichtigen Wärmedämmung bedeckt ist, um eine stabile Temperatur zu gewährleisten. Die Steifigkeit der Kapsel und die Befestigung von Geräten werden durch einen internen Gitterrahmen aus Kohlefaser gewährleistet.

Obwohl die Arbeit zu erstellen Raumfahrzeug erfolgreicher waren als das optische System, war Lockheed auch leicht hinter dem Zeitplan und über dem Budget. Bis Mai 1985 betrug die Kostenüberschreitung etwa 30 % des ursprünglichen Betrags, und der Rückstand gegenüber dem Plan betrug 3 Monate. Der vom Marshall Space Center erstellte Bericht stellte fest, dass das Unternehmen bei der Durchführung der Arbeiten nicht die Initiative ergreift und sich lieber auf die Anweisungen der NASA verlässt.

Forschungskoordination und Missionskontrolle

1983 wurde nach einigen Auseinandersetzungen zwischen der NASA und der wissenschaftlichen Gemeinschaft das Space Telescope Science Institute gegründet. Das Institut wird von der Association of Universities for Astronomical Research ( Verband der Universitäten für astronomische Forschung ) (AURA) und befindet sich auf dem Campus der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. Die Hopkins University ist eine von 32 amerikanischen Universitäten und ausländischen Organisationen, die die Vereinigung bilden. Das Space Telescope Science Institute ist verantwortlich für die Organisation der wissenschaftlichen Arbeit und den Astronomen den Zugang zu den gewonnenen Daten; Die NASA wollte diese Funktionen unter ihrer Kontrolle behalten, aber die Wissenschaftler zogen es vor, sie an akademische Einrichtungen zu übertragen.

Das Europäische Weltraumteleskop-Koordinierungszentrum wurde 1984 in Garching, Deutschland, gegründet, um europäischen Astronomen ähnliche Einrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Die Flugsteuerung wurde dem Goddard Space Flight Center anvertraut, das sich in Greenbelt, Maryland, 48 Kilometer vom Space Telescope Science Institute entfernt befindet. Die Funktion des Teleskops wird rund um die Uhr im Schichtbetrieb von vier Spezialistengruppen überwacht. Technischer Support wird von der NASA und Schützfirmen über das Goddard Center bereitgestellt.

Starten und loslegen

Start des Shuttles Discovery mit dem Hubble-Teleskop an Bord

Ursprünglich war der Start des Teleskops in die Umlaufbahn für Oktober 1986 geplant, aber am 28. Januar wurde das Space-Shuttle-Programm für mehrere Jahre ausgesetzt, und der Start musste verschoben werden.

Während dieser ganzen Zeit wurde das Teleskop in einem Raum mit künstlich gereinigter Atmosphäre gelagert, seine Bordsysteme waren teilweise eingeschaltet. Die Lagerkosten beliefen sich auf etwa 6 Millionen US-Dollar pro Monat, was die Kosten des Projekts weiter erhöhte.

Die erzwungene Verzögerung ermöglichte eine Reihe von Verbesserungen: Sonnenkollektoren wurden durch effizientere ersetzt, die onboard Computerkomplex und Kommunikationssysteme sowie das Design des hinteren Schutzgehäuses geändert, um die Wartung des Teleskops im Orbit zu erleichtern. Software zur Steuerung des Teleskops war 1986 noch nicht fertig und wurde tatsächlich erst zum Zeitpunkt des Starts 1990 endgültig geschrieben.

Nach der Wiederaufnahme der Shuttleflüge im Jahr 1988 wurde der Start schließlich für 1990 geplant. Vor dem Start wurde der auf dem Spiegel angesammelte Staub mit komprimiertem Stickstoff entfernt und alle Systeme gründlich getestet.


24. April 1990 in die Erdumlaufbahn gestartet Orbitalteleskop "Hubble", der in fast einem Vierteljahrhundert seines Bestehens viele große Entdeckungen machte und Licht auf das Universum, seine Geschichte und seine Geheimnisse warf. Und heute erzählen wir Ihnen von diesem legendären Orbitalobservatorium, das zu unserer Zeit zu seinem geworden ist Geschichte, sowie ca einige wichtige Entdeckungen mit ihrer Hilfe gemacht.

Geschichte der Schöpfung

Die Idee, ein Teleskop dort aufzustellen, wo nichts seine Arbeit stören würde, tauchte bereits in den Zwischenkriegsjahren in den Werken des deutschen Ingenieurs Hermann Oberth auf, aber die theoretische Begründung dafür wurde 1946 vom amerikanischen Astrophysiker Leiman Spitzer vorgebracht . Er war so fasziniert von der Idee, dass er den größten Teil seiner wissenschaftlichen Laufbahn ihrer Umsetzung widmete.

Das erste umlaufende Teleskop wurde 1962 von Großbritannien und 1966 von den Vereinigten Staaten von Amerika auf den Markt gebracht. Der Erfolg dieser Geräte überzeugte die wissenschaftliche Weltgemeinschaft schließlich von der Notwendigkeit, ein großes Weltraumobservatorium zu bauen, das sogar in die Tiefe blicken kann des Universums.

Die Arbeit an dem Projekt, aus dem schließlich das Hubble-Teleskop wurde, begann 1970, aber lange Zeit reichte die Finanzierung nicht aus, um die Idee erfolgreich umzusetzen. Es gab Zeiten, in denen die amerikanischen Behörden die Finanzströme generell einstellten.

Die Schwebe endete 1978, als der US-Kongress 36 Millionen Dollar für den Bau eines Labors im Orbit bereitstellte. Gleichzeitig begann die aktive Arbeit an der Planung und dem Bau der Anlage, an der sich viele Forschungszentren und Technologieunternehmen beteiligten, insgesamt zweiunddreißig Institutionen auf der ganzen Welt.


Ursprünglich war geplant, das Teleskop 1983 in die Umlaufbahn zu bringen, dann wurden diese Daten auf 1986 verschoben. Aber die Katastrophe der Raumfähre Challenger am 28. Januar 1986 zwang uns, das Startdatum des Objekts noch einmal zu überdenken. Infolgedessen flog Hubble am 24. April 1990 mit dem Shuttle Discovery ins All.

Edwin Hubble

Bereits in den frühen achtziger Jahren wurde das geplante Teleskop zu Ehren von Edwin Powell Hubble benannt, dem großen amerikanischen Astronomen, der einen großen Beitrag zur Entwicklung unseres Verständnisses davon geleistet hat, was das Universum ist und was Astronomie und Astrophysik der Zukunft tun sollten so sein wie.



Es war Hubble, der bewies, dass es darüber hinaus noch andere Galaxien im Universum gibt Milchstraße, und legte auch den Grundstein für die Theorie der Expansion des Universums.

Edwin Hubble starb 1953, wurde aber einer der Gründer Amerikanische Schule Astronomie, am meisten berühmter Vertreter und ein Symbol. Nicht umsonst ist nicht nur ein Teleskop, sondern auch ein Asteroid nach diesem großen Wissenschaftler benannt.

Die bedeutendsten Entdeckungen des Hubble-Teleskops

In den neunziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts wurde das Hubble-Teleskop zu einem der berühmtesten und in der Presse am meisten erwähnten von Menschenhand geschaffenen Objekte. Die von diesem Orbitalobservatorium aufgenommenen Fotos wurden nicht nur auf den Titelseiten und Titelseiten wissenschaftlicher und populärwissenschaftlicher Zeitschriften, sondern auch der gewöhnlichen Presse, einschließlich gelber Zeitungen, abgedruckt.



Die Entdeckungen, die mit Hilfe von Hubble gemacht wurden, haben erheblich auf den Kopf gestellt und erweitert menschliche Darstellungüber das Universum und tun dies bis heute.

Das Teleskop fotografierte und schickte mehr als eine Million Bilder zur Erde hohe Auflösung, mit dem Sie in solche Tiefen des Universums blicken können, in denen es unmöglich ist, auf andere Weise zu klettern.

Einer der ersten Gründe für die Medien, über das Hubble-Teleskop zu sprechen, waren seine Bilder des Kometen Shoemaker-Levy 9, der im Juli 1994 mit Jupiter kollidierte. Ungefähr ein Jahr vor dem Fall registrierte das orbitale Observatorium bei der Beobachtung dieses Objekts seine Teilung in mehrere Dutzend Teile, die dann innerhalb einer Woche auf die Oberfläche des Riesenplaneten fielen.



Hubble-Abmessungen (Spiegeldurchmesser - 2,4 Meter) ermöglichen die Durchführung von Forschungsarbeiten in verschiedenen Bereichen der Astronomie und Astrophysik. Zum Beispiel wurde es verwendet, um Bilder von Exoplaneten (Planeten draußen Sonnensystem), beobachten Sie die Agonie alter Sterne und die Geburt neuer, finden Sie mysteriöse schwarze Löcher, erforschen Sie die Geschichte des Universums und überprüfen Sie die Strömung Wissenschaftliche Theorien sie zu bestätigen oder zu widerlegen.

Modernisierung

Trotz des Starts anderer umlaufender Teleskope ist Hubble nach wie vor das Hauptwerkzeug für Astrologen unserer Zeit und versorgt sie ständig mit neuen Informationen aus den entlegensten Winkeln des Universums.

Im Laufe der Zeit traten jedoch Probleme beim Betrieb des Hubble auf. So stellte sich beispielsweise bereits in der ersten Betriebswoche des Teleskops heraus, dass dessen Hauptspiegel einen Defekt aufwies, der es nicht erlaubte, die erwartete Bildschärfe zu erreichen. Also musste direkt im Orbit ein optisches Korrektursystem, bestehend aus zwei Außenspiegeln, am Objekt installiert werden.



Zur Reparatur und Modernisierung des Hubble Orbital Observatory wurden vier Expeditionen durchgeführt, in deren Rahmen neue Geräte am Teleskop installiert wurden - Kameras, Spiegel, Sonnenkollektoren und andere Geräte, die den Betrieb des Systems verbessern und den Umfang erweitern der Sternwarte.

Zukunft

Nach dem letzten Upgrade, das 2009 stattfand, wurde entschieden, dass das Hubble-Teleskop bis 2014 im Orbit bleiben wird, wenn es durch ein neues Weltraumobservatorium – James Webb – ersetzt wird. Aber jetzt ist bereits bekannt, dass die Lebensdauer der Anlage mindestens bis 2018 oder sogar 2020 verlängert wird.