Il y a trois objets sur l'orbite terrestre que même les personnes éloignées de l'astronomie et de la cosmonautique connaissent : la Lune, l'Internationale Station spatiale et le télescope spatial Hubble.

Il existe trois objets sur l’orbite terrestre que même les personnes éloignées de l’astronomie et de la cosmonautique connaissent : la Lune, la Station spatiale internationale et le télescope spatial Hubble.

Cette dernière a huit ans de plus que l'ISS et a vu Station orbitale"Monde". Beaucoup de gens le considèrent comme une simple grosse caméra dans l’espace. La réalité est un peu plus compliquée, ce n’est pas pour rien que les personnes qui travaillent avec cet appareil unique l’appellent respectueusement observatoire céleste.

L'histoire de la construction de Hubble est marquée par des difficultés constantes à surmonter, une lutte pour le financement et une recherche de solutions à des situations imprévues. Le rôle de Hubble dans la science est inestimable. Impossible de composer liste complète découvertes en astronomie et domaines connexes réalisées grâce aux images du télescope, tant d'ouvrages font référence aux informations reçues par lui. Néanmoins, statistiques officielles parle de près de 15 000 publications.

Histoire

L'idée de placer un télescope en orbite est née il y a près de cent ans. La justification scientifique de l’importance de construire un tel télescope a été publiée sous la forme d’un article de l’astrophysicien Lyman Spitzer en 1946. En 1965, il est nommé chef du comité de l'Académie des sciences qui détermine les objectifs d'un tel projet.

Dans les années soixante, il a été possible de réaliser plusieurs lancements réussis et de mettre en orbite des appareils plus simples, et en 68, la NASA a donné son feu vert au prédécesseur de Hubble - l'appareil LST, le Large Space Telescope, avec un plus grand diamètre de miroir - 3 mètres contre 2,4 de Hubble - et une tâche ambitieuse de le lancer dès 1972, avec l'aide de la navette spatiale alors en développement. Mais l'estimation du projet s'est avérée trop coûteuse, des difficultés d'argent sont survenues et en 1974, le financement a été complètement annulé.

Le lobbying actif du projet par les astronomes, l'implication de l'Agence spatiale européenne et la simplification des caractéristiques approximativement proches de celles de Hubble ont permis en 1978 de recevoir un financement du Congrès d'un montant ridicule de 36 millions de dollars en termes de coûts totaux, ce qui aujourd’hui, cela équivaut à environ 137 millions.

Dans le même temps, le futur télescope porte le nom d'Edwin Hubble, astronome et cosmologue qui confirma l'existence d'autres galaxies, créa la théorie de l'expansion de l'Univers et donna son nom non seulement au télescope, mais aussi droit scientifique et la taille.

Le télescope a été développé par plusieurs sociétés responsables de différents éléments, dont les plus complexes sont le système optique sur lequel travaillait Perkin-Elmer et le vaisseau spatial créé par Lockheed. Le budget s'élève déjà à 400 millions de dollars.

Lockheed a retardé de trois mois la création de l'appareil et a dépassé son budget de 30 %. Si vous regardez l’histoire de la construction d’appareils de complexité similaire, il s’agit d’une situation normale. Pour Perkin-Elmer, les choses étaient bien pires. L'entreprise a poli le miroir selon technologie innovante jusqu'à la fin de 1981, dépassant largement le budget et préjudiciable aux relations avec la NASA. Il est intéressant de noter que l'ébauche du miroir a été réalisée par Corning, qui produit aujourd'hui du Gorilla Glass, activement utilisé dans les téléphones.

À propos, Kodak a été engagé pour fabriquer un miroir de rechange en utilisant des méthodes de polissage traditionnelles en cas de problèmes lors du polissage du miroir principal. Les retards dans la création des composants restants ont tellement ralenti le processus qu'il est devenu citation célèbre de la caractérisation par la NASA des horaires de travail qui étaient « incertains et changeaient quotidiennement ».

Le lancement n'est devenu possible qu'en 1986, mais en raison de la catastrophe du Challenger, les lancements de navettes ont été suspendus pendant la durée des modifications.

Hubble était stocké pièce par pièce dans des chambres spéciales alimentées à l'azote, pour un coût de six millions de dollars par mois.

En conséquence, le 24 avril 1990, la navette Discovery s'est mise en orbite avec le télescope. À ce stade, 2,5 milliards de dollars avaient été dépensés pour Hubble. Le coût total approche aujourd'hui les dix milliards.

Depuis le lancement, plusieurs événements dramatiques impliquant Hubble se sont produits, mais le principal s'est produit au tout début.

Lorsque, après avoir été lancé en orbite, le télescope a commencé son travail, il s'est avéré que sa netteté était d'un ordre de grandeur inférieur à celui calculé. Au lieu d’un dixième de seconde d’arc, cela s’est avéré être une seconde entière. Après plusieurs contrôles, il s'est avéré que le miroir du télescope était trop plat sur les bords : il ne coïncidait pas de deux micromètres avec celui calculé. L'aberration qui en résulte dans littéralement un défaut microscopique a rendu impossible la plupart des études planifiées.

Une commission a été constituée, dont les membres ont découvert la raison : le miroir calculé avec une précision incroyable avait été mal poli. De plus, même avant le lancement, les mêmes écarts ont été montrés par la paire de correcteurs nuls utilisés dans les tests - des dispositifs responsables de la courbure de surface souhaitée.

Mais ensuite, ils n'ont pas fait confiance à ces lectures, s'appuyant sur les lectures du correcteur de zéro principal, qui ont montré les résultats corrects et selon lesquels le meulage a été effectué. Et dont l’un des objectifs s’est avéré mal installé.

Facteur humain

Il était techniquement impossible d'installer un nouveau miroir directement en orbite, et abaisser le télescope puis le rallumer était trop coûteux. Une solution élégante a été trouvée.

Oui, le miroir n'a pas été fait correctement. Mais cela a été mal fait avec une très grande précision. La distorsion était connue et il ne restait plus qu'à la compenser, pour laquelle un système de correction COSTAR spécial a été développé. Il a été décidé de l'installer dans le cadre de la première expédition de maintenance du télescope.

Une telle expédition est une opération complexe de dix jours au cours de laquelle des astronautes se rendent dans espace ouvert. Il est impossible d’imaginer un travail plus futuriste, et il ne s’agit que de maintenance. Il y a eu quatre expéditions au total pendant l'exploitation du télescope, avec deux vols dans le cadre du troisième.

Le 2 décembre 1993, la navette spatiale Endeavour, dont il s'agissait du cinquième vol, a livré les astronautes au télescope. Ils ont installé Kostar et remplacé la caméra.

Costar a corrigé l'aberration sphérique du miroir, jouant le rôle des lunettes les plus chères de l'histoire. Système correction optique a rempli sa tâche jusqu'en 2009, date à laquelle son besoin a disparu grâce à l'utilisation de sa propre optique correctrice dans tous les nouveaux appareils. Elle a cédé un espace précieux dans le télescope au spectrographe et a pris une place de choix dans Musée national Aéronautique et Astronautique, après démantèlement dans le cadre de la quatrième expédition de maintenance de Hubble en 2009.

Contrôle

Le télescope est contrôlé et surveillé en temps réel 24h/24 et 7j/7 depuis un centre de contrôle situé à Greenbelt, dans le Maryland. Les tâches du centre sont divisées en deux types : techniques (maintenance, gestion et surveillance de l'état) et scientifiques (sélection des objets, préparation des tâches et collecte directe des données). Chaque semaine, Hubble reçoit plus de 100 000 commandes différentes de la Terre : il s'agit d'instructions de correction d'orbite et de tâches pour photographier des objets spatiaux.

Au MCC, la journée est divisée en trois équipes, chacune étant affectée à une équipe distincte de trois à cinq personnes. Lors des expéditions au télescope lui-même, l'effectif s'élève à plusieurs dizaines.

Hubble est un télescope très occupé, mais même son emploi du temps chargé lui permet d'aider absolument n'importe qui, même un astronome non professionnel. Chaque année, l'Institut de recherche spatiale utilisant le télescope spatial reçoit des milliers de demandes de réservation de temps émanant d'astronomes de différents pays.

Environ 20 % des demandes reçoivent l'approbation d'une commission d'experts et, selon la NASA, grâce aux demandes internationales, plus ou moins 20 000 observations sont réalisées chaque année. Toutes ces requêtes sont connectées, programmées et envoyées à Hubble depuis le même centre du Maryland.

Optique

Les principales optiques de Hubble sont basées sur le système Ritchie-Chrétien. Il se compose d'un miroir rond à courbure hyperbolique d'un diamètre de 2,4 m avec un trou au centre. Ce miroir se réfléchit sur un miroir secondaire, également de forme hyperbolique, qui réfléchit un faisceau apte à la numérisation dans le trou central du primaire. Toutes sortes de filtres sont utilisés pour filtrer les parties inutiles du spectre et mettre en évidence les plages nécessaires.

Ces télescopes utilisent un système de miroirs et non de lentilles, comme dans les appareils photo. Il y a de nombreuses raisons à cela : les différences de température, les tolérances de polissage, les dimensions hors tout et l'absence de perte de faisceau au sein de la lentille elle-même.

L'optique de base de Hubble n'a pas changé depuis le début. Et l'ensemble des différents instruments qui l'utilisent a été complètement modifié au cours de plusieurs expéditions de maintenance. Hubble a été mis à jour avec des instruments et, au cours de son existence, treize instruments différents y ont fonctionné. Aujourd’hui, il en porte six, dont un en hibernation.

Les caméras grand angle et planétaires de la première et de la deuxième génération, ainsi que la caméra grand angle de la troisième maintenant, étaient responsables des photographies dans le domaine optique.

Le potentiel du premier WFPC n'a jamais été réalisé en raison de problèmes avec le miroir. Et l'expédition de 1993, après avoir installé Kostar, l'a en même temps remplacé par la deuxième version.

La caméra WFPC2 possédait quatre capteurs carrés dont les images formaient un grand carré. Presque. Une matrice - juste « planétaire » - a reçu une image avec un grossissement plus élevé, et lorsque l'échelle est restaurée, cette partie de l'image capture moins d'un seizième du carré total au lieu d'un quart, mais dans une résolution plus élevée.

Les trois matrices restantes étaient responsables du « grand angle ». C'est pourquoi les prises de vue complètes de la caméra ressemblent à un carré avec 3 blocs retirés d'un coin, et non à cause de problèmes de chargement de fichiers ou d'autres problèmes.

WFPC2 a été remplacé par WFC3 en 2009. La différence entre eux est bien illustrée par le re-tournage des Piliers de la Création, dont nous parlerons plus tard.

En plus de la plage optique et proche infrarouge avec une caméra grand angle, Hubble voit :

  • en utilisant le spectrographe STIS dans l'ultraviolet proche et lointain, ainsi que du visible au proche infrarouge ;
  • là, en utilisant l'un des canaux ACS, dont les autres canaux couvrent une vaste gamme de fréquences allant de l'infrarouge à l'ultraviolet ;
  • sources de points faibles dans le domaine ultraviolet avec le spectrographe COS.

Photos

Les images de Hubble ne sont pas exactement des photographies au sens habituel du terme. De nombreuses informations ne sont pas disponibles dans le domaine optique. De nombreux objets spatiaux émettent activement dans d’autres plages. Hubble est équipé de divers appareils dotés de divers filtres qui leur permettent de capturer des données que les astronomes peuvent ensuite traiter et résumer en une image visuelle. La richesse des couleurs est assurée par les différentes gammes de rayonnement des étoiles et des particules ionisées par elles, ainsi que par leur lumière réfléchie.

Il y a beaucoup de photographies, je ne vais vous parler que de quelques-unes des plus passionnantes. Toutes les photographies ont leur propre identifiant, qui peut être facilement trouvé sur le site Hubble spacetelescope.org ou directement sur Google. La plupart des images sont sur le site en haute résolution, mais je laisse ici les versions écran.

Piliers de la création

ID: opo9544a

Votre propre tir célèbre Hubble a fait le premier avril 95, sans se laisser distraire de son travail intelligent le jour du poisson d'avril. Ce sont les Piliers de la Création, ainsi nommés parce que les étoiles sont formées à partir de ces accumulations de gaz et parce qu’elles leur ressemblent par leur forme. La photo montre un petit morceau de la partie centrale de la nébuleuse de l'Aigle.

Cette nébuleuse est intéressante car les grosses étoiles en son centre la dissipent en partie, et même uniquement depuis la Terre. Une telle chance vous permet de regarder au centre même de la nébuleuse et, par exemple, de prendre la célèbre photographie expressive.

D'autres télescopes ont également photographié cette région dans différentes gammes, mais en optique, les piliers ressortent de la manière la plus expressive : ionisé par les étoiles mêmes qui ont dissipé une partie de la nébuleuse, le gaz brille en bleu, vert et rouge, créant une belle irisation.

En 2014, les piliers ont été refaits avec un équipement Hubble mis à jour : la première version a été filmée par la caméra WFPC2 et la seconde par WFC3.

ID: heic1501a

Rose faite de galaxies

ID: heic1107a

Objet Arp 273 - bel exemple communications entre galaxies proches les unes des autres. La forme asymétrique de la partie supérieure est une conséquence des interactions dites de marée avec la partie inférieure. Ensemble, ils forment une fleur grandiose, présentée à l'humanité en 2011.

Sombrero de la galaxie magique

ID: opo0328a

Messier 104 est une galaxie majestueuse qui semble avoir été inventée et peinte à Hollywood. Mais non, la belle cent quatrième est située à la périphérie sud de la constellation de la Vierge. Et il est si brillant qu'il est visible même à travers les télescopes domestiques. Cette beauté a posé pour Hubble en 2004.

Nouvelle vue infrarouge de la nébuleuse de la Tête de Cheval - Image du 23e anniversaire de Hubble

ID: heic1307a

En 2013, Hubble a réimagé Barnard 33 dans le spectre infrarouge. Et la sombre nébuleuse de la Tête de Cheval dans la constellation d'Orion, presque opaque et noire dans le domaine visible, est apparue sous un nouveau jour. C'est-à-dire la gamme.

Avant cela, Hubble l'avait déjà photographié en 2001 :

ID: heic0105a

Elle a ensuite remporté le vote en ligne pour l'objet anniversaire de onze ans en orbite. Il est intéressant de noter que même avant les photographies de Hubble, la tête de cheval était l'un des objets les plus photographiés.

Hubble capture la région de formation d'étoiles S106

ID: heic1118a

S106 est une région de formation d'étoiles dans la constellation du Cygne. La belle structure est due aux éjectas d’une jeune étoile, enveloppée de poussière en forme de beignet au centre. Ce rideau de poussière présente des interstices en haut et en bas, à travers lesquels le matériau de l'étoile s'échappe plus activement, formant une forme rappelant la célèbre illusion d'optique. La photo a été prise fin 2011.

Cassiopée A : les suites colorées de la mort d'une star

ID: heic0609a

Vous avez probablement entendu parler des explosions de supernova. Et cette image montre clairement l'un des scénarios destin futur de tels objets.

La photo de 2006 montre les conséquences de l'explosion de l'étoile Cassiopée A, survenue au cœur même de notre galaxie. Une vague de matière diffusée depuis l’épicentre, avec une structure complexe et détaillée, est clairement visible.

Image Hubble de l'Arp 142

ID: heic1311a

Et encore une image démontrant les conséquences de l’interaction de deux galaxies qui se sont retrouvées proches l’une de l’autre au cours de leur voyage œcuménique.

NGC 2936 et 2937 sont entrés en collision et se sont influencés. Il s'agit d'un événement intéressant en soi, mais dans ce cas un autre aspect a été ajouté : la forme actuelle des galaxies ressemble à un pingouin avec un œuf, ce qui constitue un gros plus pour la popularité de ces galaxies.

Sur une jolie photo de 2013, vous pouvez voir les traces de la collision qui s'est produite : par exemple, l'œil du pingouin est formé, en grande partie, par des corps de la galaxie des œufs.

Connaissant l’âge des deux galaxies, nous pouvons enfin répondre à ce qui est arrivé en premier : l’œuf ou le pingouin.

Un papillon émergeant des restes d'une étoile dans la nébuleuse planétaire NGC 6302

ID: heic0910h

Parfois, des flux de gaz chauffés à 20 000 degrés, volant à une vitesse de près d'un million de km/h, ressemblent aux ailes d'un papillon fragile, il suffit de trouver le bon angle. Hubble n’a pas eu à regarder, la nébuleuse NGC 6302 – également appelée nébuleuse du Papillon ou du Scarabée – s’est elle-même tournée vers nous dans la bonne direction.

Ces ailes sont créées par l'étoile mourante de notre galaxie dans la constellation de Skopio. Les flux de gaz retrouvent leur forme d’aile grâce à l’anneau de poussière autour de l’étoile. La même poussière recouvre l'étoile elle-même. Il est possible que l'anneau ait été formé par l'étoile perdant de la matière le long de l'équateur à un rythme relativement faible, et les ailes par une perte plus rapide des pôles.

Champ profond

Il existe plusieurs images de Hubble dont le titre contient Deep Field. Ce sont des images avec un temps d'exposition énorme de plusieurs jours, montrant un petit morceau du ciel étoilé. Pour les supprimer, j'ai dû sélectionner très soigneusement une zone adaptée à une telle exposition. Il n'aurait pas dû être bloqué par la Terre et la Lune, il n'aurait dû y avoir aucun objet brillant à proximité, etc. En conséquence, le champ profond est devenu une image très utile pour les astronomes, qui peuvent être utilisées pour étudier les processus de formation de l'univers.

L'image la plus récente de ce type - le Hubble Extreme Deep Field de 2012 - est assez ennuyeuse pour l'œil moyen - il s'agit d'une prise de vue sans précédent avec une vitesse d'obturation de deux millions de secondes (~ 23 jours), montrant 5,5 mille galaxies, dont la plus sombre ont une luminosité inférieure de dix milliards à la sensibilité de la vision humaine.

ID: heic1214a

Et cette incroyable image est disponible gratuitement sur le site Hubble, montrant à tous une infime partie de 1/30 000 000 de notre ciel, sur laquelle sont visibles des milliers de galaxies.


Hubble (1990 – 203_)

Hubble devrait quitter son orbite après 2030. Ce fait semble triste, mais en réalité, le télescope a dépassé de plusieurs années la durée de sa mission initiale. Le télescope a été modernisé à plusieurs reprises, l'équipement a été remplacé par des équipements de plus en plus avancés, mais ces améliorations n'ont pas affecté l'optique principale.

Et dans les années à venir, l’humanité recevra un remplacement plus avancé de l’ancien chasseur lors du lancement du télescope James Webb. Mais même après cela, Hubble continuera à fonctionner jusqu'à ce qu'il échoue. Des quantités incroyables de travail de la part des scientifiques, des ingénieurs, des astronautes, des personnes exerçant d'autres professions et de l'argent des contribuables américains et européens ont été investis dans le télescope.

En réponse, l’humanité dispose d’une base sans précédent de données scientifiques et d’objets d’art qui aident à comprendre la structure de l’univers et à créer une mode pour la science.

Il est difficile de comprendre la valeur de Hubble pour les non-astronomes, mais pour nous, c'est un merveilleux symbole de la réussite humaine. Non sans problèmes, avec une histoire complexe, le télescope est devenu un projet réussi qui, espérons-le, profitera à la science pendant plus de dix ans. publié

Si vous avez des questions sur ce sujet, posez-les aux experts et lecteurs de notre projet.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image Hubble a été mis en orbite par la navette spatiale Discovery le 24 avril 1990.

Cette semaine marque le 25e anniversaire du lancement du télescope spatial Hubble. Le jubilé d'argent a été marqué par une autre photographie montrant de jeunes étoiles brillant sur fond d'épais nuage de gaz et de poussière.

Cet amas d'étoiles - Westerlund 2 - est situé à 20 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Carène.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image Peu de temps après le lancement du télescope, un défaut a été découvert dans son miroir principal, ce qui rendait toutes les images floues.

Les ingénieurs de la NASA estiment que le télescope en orbite fonctionnera pendant encore au moins cinq ans.

"Personne n'aurait pu prédire en 1990 à quel point Hubble réécrirait tous nos manuels d'astrophysique et de sciences planétaires", déclare Charlie Bolden, administrateur de la NASA.

Peu de temps après le lancement du télescope, un défaut a été découvert dans son miroir principal, ce qui rendait toutes les images floues.

En 1993, les astronautes ont réussi à corriger ce défaut en installant un dispositif de correction spécialement créé.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image De nombreuses images de Hubble, comme la nébuleuse de l'Aigle, sont devenues des sensations scientifiques

Après quatre visites de maintenance supplémentaires, le télescope est en excellent état et techniquement capable de bien plus qu'il ne l'était immédiatement après le lancement.

Dans le passé, Hubble a souffert d’une détérioration progressive de ses six gyroscopes, utilisés dans son système de contrôle d’attitude.

Cependant, après leur remplacement, un seul est tombé en panne en mars 2014. Pour années passées Grâce au remplacement des composants électroniques obsolètes et à l'installation de nouvelles caméras, le télescope a commencé à fonctionner sensiblement mieux.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image Cette photo de Jupiter et de sa lune Ganymède est dramatique

Il est difficile de surestimer la contribution de ce télescope en orbite à la science.

Au moment de son lancement, les astronomes ne savaient rien de l'âge de l'Univers : les estimations variaient entre 10 et 20 milliards d'années.

Les études des pulsars au télescope ont réduit cet écart, et les idées actuelles suggèrent que 13,8 milliards d’années se sont écoulées depuis le Big Bang.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image Hubble a aidé à déterminer l'âge de l'Univers, qui, selon les idées actuelles, est de 13,8 milliards d'années.

Hubble a joué rôle vital en découvrant l'accélération de l'expansion de l'Univers et a également apporté des preuves décisives de l'existence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies.

La force du télescope spatial par rapport à la nouvelle génération de télescopes terrestres reste sa capacité unique à pénétrer dans le passé profond de l’Univers, en observant des objets qui se sont formés aux tout premiers stades de son histoire.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image La nébuleuse du Crabe est située à 6,5 mille années-lumière et est le vestige d'une explosion de supernova.

Parmi les plus grandes réalisations du télescope figurent sans aucun doute les observations en « champ profond », lorsqu'il a enregistré pendant plusieurs jours le rayonnement lumineux venant d'une partie sombre du ciel et révélé la présence de milliers de galaxies extrêmement lointaines et très faiblement lumineuses.

Actuellement, le télescope consacre la plupart de son temps à effectuer de telles observations dans le cadre du programme Frontier Fields. Hubble examine six énormes amas d'anciennes galaxies.

Droit d’auteur des illustrations NASA Légende de l'image Chacun des objets lumineux de cette image représente une galaxie lointaine

Grâce à l’effet de lentille gravitationnelle, Hubble est capable de scruter le passé encore plus lointain de l’Univers.

« La gravité, en déviant la lumière provenant de galaxies lointaines, nous permet de regarder au-delà de ces amas », explique Jennifer Lotz, participante au programme.

Hubble est actuellement capable de « voir » des objets dont la lumière est 10 à 50 fois plus faible que celle observée précédemment.

Le but de ces études est d’observer les premiers stades de la formation de la première génération d’étoiles et de galaxies, distantes du Big Bang de seulement quelques centaines de millions d’années.

Droit d’auteur des illustrations Service mondial de la BBC Légende de l'image "L'Univers en expansion" : photographies du télescope Hubble, Maison d'édition Taschen

C’est exactement ce que le successeur du télescope Hubble, le télescope spatial James Webb, beaucoup plus grand et plus avancé, fera à un niveau différent.

Son lancement est prévu pour 2018. Il a été conçu et construit spécifiquement pour cette tâche. La capture d’images qui prennent des jours et des semaines au télescope Hubble ne prendra que des heures.

Vue de Hubble depuis son bord vaisseau spatial Atlantide STS-125

Télescope spatial Hubble ( KTX; Télescope spatial Hubble, TVH; code d'observatoire "250") - en orbite autour de , du nom d'Edwin Hubble. Le télescope Hubble est un projet conjoint entre la NASA et l'Agence spatiale européenne ; c'est l'un des grands observatoires de la NASA.

Placer un télescope dans l'espace permet d'enregistrer rayonnement électromagnétique dans les zones où l'atmosphère terrestre est opaque ; tout d'abord - dans portée infrarouge. En raison de l'absence d'influence atmosphérique, la résolution du télescope est 7 à 10 fois supérieure à celle d'un télescope similaire situé sur Terre.

Histoire

Contexte, concepts, premiers projets

La première mention du concept de télescope orbital apparaît dans le livre « Rocket in Interplanetary Space » d'Hermann Oberth ( Die Rakete zu den Planetenraumen ), publié en 1923.

En 1946, l'astrophysicien américain Lyman Spitzer publie l'article « Les avantages astronomiques d'un observatoire extraterrestre » ( Avantages astronomiques d'un observatoire extraterrestre ). L’article met en évidence deux avantages principaux d’un tel télescope. Premièrement, sa résolution angulaire sera limitée uniquement par la diffraction, et non par les écoulements turbulents dans l'atmosphère ; à cette époque, la résolution des télescopes au sol était de 0,5 à 1,0 seconde d'arc, tandis que la limite théorique de résolution de diffraction pour un télescope en orbite avec un miroir de 2,5 mètres est d'environ 0,1 seconde. Deuxièmement, le télescope spatial pourrait observer dans les domaines infrarouge et ultraviolet, dans lesquels l'absorption du rayonnement l'atmosphère terrestre de manière très significative.

Spitzer a consacré une grande partie de son carrière scientifique promotion du projet. En 1962, un rapport publié par l'Académie nationale des sciences des États-Unis recommandait que le développement d'un télescope en orbite soit inclus dans le programme spatial et, en 1965, Spitzer fut nommé chef d'un comité chargé de définir les objectifs scientifiques d'un grand télescope spatial.

L'astronomie spatiale a commencé à se développer après la fin de la Seconde Guerre mondiale. En 1946, le spectre ultraviolet a été obtenu pour la première fois. Un télescope orbital pour la recherche solaire a été lancé par la Grande-Bretagne en 1962 dans le cadre du programme Ariel, et en 1966, la NASA a lancé le premier observatoire orbital OAO-1 dans l'espace. La mission a échoué en raison d'une panne de batterie trois jours après le lancement. En 1968, OAO-2 a été lancé, qui a permis d'observer le rayonnement ultraviolet jusqu'en 1972, dépassant largement sa durée de vie nominale d'un an.

Les missions OAO ont clairement démontré le rôle que les télescopes en orbite pouvaient jouer et, en 1968, la NASA a approuvé un projet de construction d'un télescope réfléchissant doté d'un miroir de 3 m de diamètre. Le projet portait le nom de code LST (. Grand télescope spatial). Le lancement était prévu pour 1972. Le programme a souligné la nécessité d'expéditions régulières pour entretenir le télescope afin d'assurer le fonctionnement à long terme de cet instrument coûteux. Le programme de la navette spatiale, qui se développait parallèlement, laissait espérer des opportunités correspondantes.

La lutte pour financer le projet

En raison du succès du programme JSC, il existe un consensus au sein de la communauté astronomique selon lequel la construction d'un grand télescope en orbite devrait être une priorité. En 1970, la NASA a créé deux comités, l'un pour étudier et planifier les aspects techniques, le second pour développer le programme. recherche scientifique. Le prochain obstacle majeur était le financement du projet, dont les coûts devaient dépasser ceux de n'importe quel télescope au sol. Le Congrès américain a remis en question bon nombre des estimations proposées et a réduit considérablement les crédits, qui impliquaient initialement des recherches à grande échelle sur les instruments et la conception de l'observatoire. En 1974, dans le cadre d’un programme de coupes budgétaires lancé par le président Ford, le Congrès annula complètement le financement du projet.

En réponse, les astronomes ont lancé une vaste campagne de lobbying. De nombreux astronomes ont rencontré personnellement des sénateurs et des membres du Congrès, et plusieurs envois massifs de lettres ont également été effectués pour soutenir le projet. L'Académie nationale des sciences a publié un rapport soulignant l'importance de construire un grand télescope en orbite et, en conséquence, le Sénat a accepté d'allouer la moitié du budget initialement approuvé par le Congrès.

Des problèmes financiers ont conduit à des réductions, notamment la décision de réduire le diamètre du miroir de 3 à 2,4 mètres pour réduire les coûts et obtenir un design plus compact. Le projet d'un télescope doté d'un miroir d'un mètre et demi, censé être lancé dans le but de tester et de tester les systèmes, a également été annulé et il a été décidé de coopérer avec l'Agence spatiale européenne. L'ESA a accepté de participer au financement et de fournir un certain nombre d'instruments pour l'observatoire, en échange que les astronomes européens réservent au moins 15 % du temps d'observation. En 1978, le Congrès a approuvé un financement de 36 millions de dollars et les travaux de conception à grande échelle ont commencé immédiatement après. La date de lancement était prévue pour 1983. Au début des années 1980, le télescope reçut le nom d'Edwin Hubble.

Organisation de la conception et de la construction

Le travail de création du télescope spatial a été réparti entre de nombreuses entreprises et institutions. Le Marshall Space Center était responsable du développement, de la conception et de la construction du télescope, le Goddard Space Flight Center était responsable de la gestion globale du développement des instruments scientifiques et a été choisi comme centre au sol gestion. Le Marshall Center a passé un contrat avec Perkin-Elmer pour concevoir et fabriquer système optique télescope ( Assemblage de télescope optique - OTA) et des capteurs de guidage de précision. Lockheed Corporation a reçu le contrat de construction du télescope.

Fabrication du système optique

Polissage du miroir primaire du télescope, Laboratoire Perkin-Elmer, mai 1979

Le miroir et le système optique dans son ensemble constituaient les éléments les plus importants de la conception du télescope et des exigences particulièrement strictes leur étaient imposées. Généralement, les miroirs des télescopes sont fabriqués avec une tolérance d'environ un dixième de la longueur d'onde de la lumière visible, mais comme le télescope spatial était destiné à observer de l'ultraviolet au proche infrarouge, et que la résolution devait être dix fois supérieure à celle du sol. instruments basés sur des instruments, la tolérance de fabrication de son miroir principal était fixée à 1/20 de la longueur d'onde de la lumière visible, soit environ 30 nm.

La société Perkin-Elmer avait l'intention d'utiliser de nouvelles machines à commande numérique pour produire un miroir d'une forme donnée. Kodak a été engagé pour fabriquer un miroir de remplacement en utilisant des méthodes de polissage traditionnelles en cas de problèmes imprévus avec des technologies non éprouvées (le miroir fabriqué par Kodak est actuellement exposé au musée de la Smithsonian Institution). Les travaux sur le miroir principal ont commencé en 1979, en utilisant du verre à très faible coefficient de dilatation thermique. Pour réduire le poids, le miroir se composait de deux surfaces - inférieure et supérieure, reliées par une structure en treillis en nid d'abeille.

Miroir de secours du télescope, Smithsonian Air and Space Museum, Washington DC

Les travaux de polissage du miroir se sont poursuivis jusqu'en mai 1981, mais les délais initiaux n'ont pas été respectés et le budget a été largement dépassé. Les rapports de la NASA de l'époque exprimaient des doutes quant à la compétence de la direction de Perkin-Elmer et à sa capacité à mener à bien un projet d'une telle importance et d'une telle complexité. Pour économiser de l'argent, la NASA a annulé la commande du miroir de sauvegarde et a déplacé la date de lancement à octobre 1984. Les travaux furent finalement achevés fin 1981, après application d'une couche réfléchissante d'aluminium de 75 nm d'épaisseur et d'une couche protectrice de fluorure de magnésium de 25 nm d'épaisseur.

Malgré cela, des doutes sur la compétence de Perkin-Elmer subsistaient car la date d'achèvement des composants restants du système optique était constamment repoussée et le budget du projet augmentait. La NASA a décrit le calendrier de l'entreprise comme « incertain et changeant quotidiennement » et a retardé le lancement du télescope jusqu'en avril 1985. Cependant, les délais ont continué à être respectés, le retard a augmenté en moyenne d'un mois chaque trimestre et, au stade final, il a augmenté d'un jour chaque jour. La NASA a été contrainte de reporter le lancement à deux reprises, d'abord en mars puis en septembre 1986. À cette époque, le budget total du projet atteignait 1,175 milliard de dollars.

Vaisseau spatial

Les premières étapes des travaux sur le vaisseau spatial, 1980

Un autre problème technique difficile était la création d'un appareil porteur pour le télescope et d'autres instruments. Les principales exigences étaient de protéger l'équipement des changements constants de température pendant le chauffage des sources directes. éclairage solaire et refroidissement dans l'ombre terrestre et orientation particulièrement précise du télescope. Le télescope est monté à l’intérieur d’une capsule légère en aluminium recouverte d’une isolation thermique multicouche garantissant une température stable. La rigidité de la capsule et la fixation des appareils sont assurées par un cadre spatial interne en fibre de carbone.

Bien que le travail de création vaisseau spatial ont eu plus de succès que la production du système optique, Lockheed a également subi quelques retards en retard et en dépassement de budget. En mai 1985, les dépassements de coûts s'élevaient à environ 30 % du volume initial et le retard par rapport au plan était de 3 mois. Un rapport préparé par le Marshall Space Center a noté que l'entreprise n'avait pas fait preuve d'initiative dans la réalisation des travaux, préférant s'appuyer sur les instructions de la NASA.

Coordination de la recherche et contrôle des vols

En 1983, après une confrontation entre la NASA et la communauté scientifique, le Space Telescope Science Institute a été créé. L'institut est géré par l'Association des Universités pour la Recherche Astronomique ( Association des universités pour la recherche en astronomie ) (AURA) et est situé sur le campus de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland. L'Université Hopkins est l'une des 32 universités américaines et institutions étrangères membres de l'association. Le Space Telescope Science Institute est chargé d'organiser le travail scientifique et de fournir aux astronomes l'accès aux données obtenues ; La NASA souhaitait garder ces fonctions sous son contrôle, mais les scientifiques préféraient les transférer aux institutions universitaires.

Le Centre européen de coordination des télescopes spatiaux a été fondé en 1984 à Garching, en Allemagne, pour fournir des installations similaires aux astronomes européens.

Le contrôle du vol a été confié au Goddard Space Flight Center, situé à Greenbelt, dans le Maryland, à 48 kilomètres du Space Telescope Science Institute. Le fonctionnement du télescope est surveillé 24 heures sur 24 par quatre groupes de spécialistes. Le support technique est fourni par la NASA et les entreprises contractantes par l'intermédiaire du Goddard Center.

Lancement et mise en route

Lancement de la navette Discovery avec à son bord le télescope Hubble

Le lancement du télescope était initialement prévu pour octobre 1986, mais le 28 janvier, le programme de la navette spatiale a été suspendu pour plusieurs années et le lancement a dû être reporté.

Pendant tout ce temps, le télescope était stocké dans une pièce à l'atmosphère artificiellement purifiée, ses systèmes embarqués étaient partiellement allumés. Les coûts de stockage s'élevaient à environ 6 millions de dollars par mois, ce qui a encore augmenté le coût du projet.

Le délai forcé a permis un certain nombre d’améliorations : panneaux solaires ont été remplacés par des plus efficaces, les complexe informatique et les systèmes de communication, et la conception du boîtier de protection arrière a été modifiée afin de faciliter le maintien du télescope en orbite. logiciel pour contrôler le télescope n'était pas prêt en 1986 et n'a en fait été finalement écrit qu'au moment du lancement en 1990.

Après la reprise des vols des navettes en 1988, le lancement est finalement prévu pour 1990. Avant le lancement, la poussière accumulée sur le miroir a été éliminée à l'aide d'azote comprimé et tous les systèmes ont été minutieusement testés.


24 avril 1990 a été lancé sur l'orbite terrestre Télescope orbital Hubble, qui, pendant près d'un quart de siècle de son existence, a fait de nombreuses grandes découvertes qui ont mis en lumière l'Univers, son histoire et ses secrets. Et aujourd'hui nous parlerons de cet observatoire orbital devenu légendaire à notre époque, son histoire, ainsi qu'environ quelques découvertes importantes réalisé avec son aide.

Histoire de la création

L'idée de placer un télescope là où rien ne gênerait son travail est apparue dans l'entre-deux-guerres dans les travaux de l'ingénieur allemand Hermann Oberth, mais la justification théorique en a été avancée en 1946 par l'astrophysicien américain Leyman Spitzer. Il fut tellement captivé par l’idée qu’il consacra l’essentiel de sa carrière scientifique à sa mise en œuvre.

Le premier télescope orbital a été lancé par la Grande-Bretagne en 1962 et par les États-Unis d'Amérique en 1966. Les succès de ces appareils ont fini par convaincre la communauté scientifique mondiale de la nécessité de construire un grand observatoire spatial capable de regarder même dans les profondeurs. de l'Univers.

Les travaux sur le projet, qui est finalement devenu le télescope Hubble, ont commencé en 1970, mais pendant longtemps, les fonds n'étaient pas suffisants pour mettre en œuvre avec succès l'idée. Il y a eu des périodes où les autorités américaines ont complètement suspendu les flux financiers.

Les limbes ont pris fin en 1978, lorsque le Congrès américain a alloué 36 millions de dollars à la création du laboratoire orbital. Dans le même temps, des travaux actifs ont commencé sur la conception et la construction de l'installation, qui ont impliqué de nombreux centres de recherche et entreprises technologiques, soit un total de trente-deux institutions dans le monde.


Initialement, il était prévu de mettre le télescope en orbite en 1983, puis ces dates furent reportées à 1986. Mais la catastrophe de la navette spatiale Challenger le 28 janvier 1986 obligea à réviser une nouvelle fois la date de lancement de l'objet. En conséquence, Hubble s'est lancé dans l'espace le 24 avril 1990 à bord de la navette Discovery.

Edwin Hubble

Déjà au début des années 80, le télescope projeté portait le nom d'Edwin Powell Hubble, le grand astronome américain qui a grandement contribué au développement de notre compréhension de ce qu'est l'Univers, ainsi que de ce que devraient être l'astronomie et l'astrophysique du futur. être comme.



C'est Hubble qui a prouvé qu'il existe d'autres galaxies dans l'Univers que Voie lactée, et a également jeté les bases de la théorie de l’expansion de l’univers.

Edwin Hubble est décédé en 1953, mais est devenu l'un des fondateurs école américaine l'astronomie, c'est le plus représentant bien connu et le symbole. Ce n'est pas pour rien que non seulement le télescope, mais aussi l'astéroïde portent le nom de ce grand scientifique.

Les découvertes les plus significatives du télescope Hubble

Dans les années 1990, le télescope Hubble est devenu l’un des objets artificiels les plus célèbres mentionnés dans la presse. Les photographies prises par cet observatoire orbital ont été imprimées en première page et en couverture non seulement de magazines scientifiques et de vulgarisation scientifique, mais également de la presse régulière, y compris des journaux jaunes.



Les découvertes faites avec l'aide de Hubble ont considérablement révolutionné et élargi performance humaine sur l'Univers et continuent de le faire jusqu'à ce jour.

Le télescope a photographié et renvoyé sur Terre plus d'un million d'images provenant de haute résolution, vous permettant de regarder dans des profondeurs de l'Univers où il est impossible d'accéder par d'autres moyens.

L’une des premières raisons pour lesquelles les médias ont commencé à parler du télescope Hubble a été ses photographies de la comète Shoemaker-Levy 9, qui est entrée en collision avec Jupiter en juillet 1994. Environ un an avant la chute, en observant cet objet, l'observatoire orbital a enregistré sa division en plusieurs dizaines de parties, qui sont ensuite tombées en une semaine sur la surface de la planète géante.



La taille de Hubble (le diamètre du miroir est de 2,4 mètres) lui permet de mener des recherches dans une grande variété de domaines de l'astronomie et de l'astrophysique. Par exemple, il servait à prendre des photos d'exoplanètes (planètes situées au-delà système solaire), observez l'agonie des vieilles étoiles et la naissance de nouvelles, trouvez de mystérieux trous noirs, explorez l'histoire de l'Univers et vérifiez également l'actualité théories scientifiques, les confirmant ou les infirmant.

Modernisation

Malgré le lancement d'autres télescopes orbitaux, Hubble continue d'être le principal instrument des astronomes de notre époque, leur fournissant constamment de nouvelles informations provenant des coins les plus reculés de l'Univers.

Cependant, au fil du temps, des problèmes ont commencé à survenir dans le fonctionnement de Hubble. Par exemple, dès la première semaine de fonctionnement du télescope, il s'est avéré que son miroir principal présentait un défaut qui ne permettait pas d'obtenir la netteté attendue des images. Il a donc fallu installer sur l'objet directement en orbite un système de correction optique, composé de deux miroirs externes.



Pour réparer et moderniser l'observatoire orbital Hubble, quatre expéditions y ont été effectuées, au cours desquelles de nouveaux équipements ont été installés sur le télescope - caméras, miroirs, panneaux solaires et autres dispositifs pour améliorer le fonctionnement du système et élargir la portée de l'observatoire. .

Avenir

Après la dernière mise à niveau en 2009, il a été décidé que le télescope Hubble resterait en orbite jusqu'en 2014, date à laquelle il serait remplacé par un nouvel observatoire spatial, le James Webb. Mais on sait déjà que la durée d'exploitation de l'installation sera prolongée au moins jusqu'en 2018, voire 2020.