Na obežnej dráhe Zeme sú tri objekty, o ktorých vedia aj ľudia ďaleko od astronómie a kozmonautiky: Mesiac, Medzinárodná Vesmírna stanica a Hubblov vesmírny teleskop.

Na obežnej dráhe Zeme sú tri objekty, o ktorých vedia aj ľudia ďaleko od astronómie a kozmonautiky: Mesiac, Medzinárodná vesmírna stanica a Hubbleov vesmírny teleskop.

Ten druhý je o osem rokov starší ako ISS a videl Orbitálna stanica"Svet". Mnoho ľudí si to predstavuje len ako veľkú kameru vo vesmíre. Realita je trochu komplikovanejšia a nie nadarmo ho ľudia, ktorí pracujú s týmto unikátnym zariadením, s úctou nazývajú nebeské observatórium.

História konštrukcie Hubbleovho teleskopu je jednou z neustáleho prekonávania ťažkostí, boja o financie a hľadania riešení nepredvídaných situácií. Úloha Hubblea vo vede je neoceniteľná. Nemožné skladať úplný zoznam objavy v astronómii a príbuzných oblastiach uskutočnené vďaka obrázkom z ďalekohľadu, takže mnohé práce sa odvolávajú na informácie, ktoré dostáva. napriek tomu oficiálne štatistiky hovorí o takmer 15 tisíc publikáciách.

Príbeh

Myšlienka umiestniť ďalekohľad na obežnú dráhu vznikla takmer pred sto rokmi. Vedecké zdôvodnenie dôležitosti stavby takéhoto teleskopu bolo publikované vo forme článku astrofyzika Lymana Spitzera v roku 1946. V roku 1965 sa stal predsedom výboru Akadémie vied, ktorý určoval ciele takéhoto projektu.

V šesťdesiatych rokoch sa podarilo uskutočniť niekoľko úspešných štartov a dopraviť na obežnú dráhu jednoduchšie zariadenia a v roku 68 dala NASA zelenú Hubblovmu predchodcovi – prístroju LST, veľkému vesmírnemu teleskopu, s väčším priemerom zrkadla – 3 metrov oproti Hubblovmu 2,4 – a ambicióznu úlohu vypustiť ho už v roku 1972 s pomocou vtedy vyvíjaného raketoplánu. Odhadovaný odhad projektu sa však ukázal byť príliš drahý, nastali problémy s peniazmi a v roku 1974 bolo financovanie úplne zrušené.

Aktívne lobovanie za projekt zo strany astronómov, zapojenie Európskej vesmírnej agentúry a zjednodušenie charakteristík približne na tie z Hubbleovho teleskopu umožnilo v roku 1978 získať od Kongresu financie vo výške smiešnych 36 miliónov dolárov v prepočte na celkové náklady, ktoré dnes sa rovná približne 137 miliónom.

Budúci teleskop bol zároveň pomenovaný na počesť Edwina Hubbla, astronóma a kozmológa, ktorý potvrdil existenciu iných galaxií, vytvoril teóriu rozpínania vesmíru a dal meno nielen teleskopu, ale aj vedecké právo a veľkosť.

Ďalekohľad bol vyvinutý niekoľkými spoločnosťami zodpovednými za rôzne prvky, z ktorých najzložitejšie sú optický systém, na ktorom pracoval Perkin-Elmer, a kozmická loď, ktorú vytvoril Lockheed. Rozpočet už narástol na 400 miliónov dolárov.

Lockheed odložil vytvorenie zariadenia o tri mesiace a prekročil svoj rozpočet o 30 %. Ak sa pozriete na históriu konštrukcie zariadení podobnej zložitosti, je to normálna situácia. Pre Perkina-Elmera to bolo oveľa horšie. Firma vyleštila zrkadlo podľa inovatívna technológia do konca roku 1981, čo výrazne prekračuje rozpočet a poškodzuje vzťahy s NASA. Zaujímavosťou je, že blank zrkadla vyrobila spoločnosť Corning, ktorá dnes vyrába sklo Gorilla Glass, ktoré sa aktívne používa v telefónoch.

Mimochodom, spoločnosť Kodak bola poverená výrobou náhradného zrkadla pomocou tradičných metód leštenia, ak sa vyskytnú problémy s leštením hlavného zrkadla. Oneskorenie pri vytváraní zostávajúcich komponentov spomalilo proces natoľko, že sa stal slávny citát z charakterizácie pracovných plánov NASA, ktoré boli „neisté a denne sa meniace“.

Štart bol možný až v roku 1986, ale kvôli katastrofe Challengera boli štarty raketoplánov pozastavené na dobu trvania úprav.

Hubbleov teleskop bol skladovaný kus po kuse v špeciálnych komorách prepláchnutých dusíkom za cenu šesť miliónov dolárov mesačne.

Výsledkom bolo, že 24. apríla 1990 raketoplán Discovery vyštartoval na obežnú dráhu s teleskopom. V tomto momente sa na Hubbleov vesmír minulo 2,5 miliardy dolárov. Celkové náklady sa dnes blížia k desiatim miliardám.

Od štartu sa udialo niekoľko dramatických udalostí týkajúcich sa Hubbleovho teleskopu, ale tá hlavná sa stala na samom začiatku.

Keď po vypustení na obežnú dráhu teleskop začal svoju prácu, ukázalo sa, že jeho ostrosť bola rádovo nižšia, ako sa vypočítalo. Namiesto desatiny oblúkovej sekundy to bola celá sekunda. Po niekoľkých kontrolách sa ukázalo, že zrkadlo ďalekohľadu je na okrajoch príliš ploché: nezhodovalo sa ani o dva mikrometre s vypočítaným. Výsledná aberácia v doslova mikroskopický defekt znemožnil väčšinu plánovaných štúdií.

Bola zostavená komisia, ktorej členovia našli dôvod: neuveriteľne presne vypočítané zrkadlo bolo nesprávne vyleštené. Rovnaké odchýlky navyše ešte pred spustením vykazovala pri testoch použitá dvojica nulových korektorov – zariadení, ktoré boli zodpovedné za požadované zakrivenie povrchu.

Potom však týmto údajom neverili a spoliehali sa na údaje hlavného nulového korektora, ktorý ukázal správne výsledky a podľa ktorého sa brúsenie vykonávalo. A jedna z šošoviek, ako sa ukázalo, bola nesprávne nainštalovaná.

Ľudský faktor

Inštalovať nové zrkadlo priamo na obežnú dráhu bolo technicky nemožné a spustenie teleskopu a jeho opätovné vynesenie bolo príliš drahé. Našlo sa elegantné riešenie.

Áno, zrkadlo bolo vyrobené nesprávne. Bolo to však urobené nesprávne s veľmi vysokou presnosťou. Skreslenie bolo známe a zostávalo ho len kompenzovať, na čo bol vyvinutý špeciálny korekčný systém COSTAR. Bolo rozhodnuté nainštalovať ho ako súčasť prvej expedície na servis ďalekohľadu.

Takáto expedícia je zložitá desaťdňová operácia s astronautmi otvorený priestor. Nie je možné si predstaviť futuristickejšiu prácu a je to len údržba. Počas prevádzky teleskopu boli celkovo štyri expedície, pričom v rámci tretej boli dva lety.

2. decembra 1993 raketoplán Endeavour, pre ktorý to bol piaty let, dopravil astronautov k ďalekohľadu. Namontovali Kostar a vymenili kameru.

Costar opravil sférickú aberáciu zrkadla, čím zohral úlohu najdrahších okuliarov v histórii. Systém optická korekcia svoju úlohu plnila až do roku 2009, kedy sa jej potreba vytratila z dôvodu používania vlastnej korekčnej optiky vo všetkých nových zariadeniach. Prenechala vzácny priestor v ďalekohľade spektrografu a zaujala čestné miesto v národné múzeum Aeronautika a astronautika po demontáži v rámci štvrtej servisnej expedície Hubbleovho teleskopu v roku 2009.

Kontrola

Teleskop je riadený a monitorovaný v reálnom čase 24 hodín denne, 7 dní v týždni z riadiaceho centra v Greenbelt, Maryland. Úlohy centra sú rozdelené do dvoch typov: technické (údržba, riadenie a monitorovanie stavu) a vedecké (výber objektov, príprava úloh a priamy zber dát). Hubbleov teleskop každý týždeň dostáva zo Zeme viac ako 100 000 rôznych príkazov: sú to pokyny na korekciu obežnej dráhy a úlohy na fotografovanie vesmírnych objektov.

V MKC je deň rozdelený na tri zmeny, z ktorých každá má pridelený samostatný tím troch až piatich ľudí. Pri expedíciách k samotnému teleskopu sa osadenstvo zvyšuje na niekoľko desiatok.

Hubbleov teleskop je zaneprázdnený ďalekohľad, ale aj jeho nabitý program mu umožňuje pomôcť úplne každému, dokonca aj neprofesionálnemu astronómovi. Každý rok dostane Inštitút pre výskum vesmíru pomocou vesmírneho teleskopu tisíce žiadostí o rezerváciu času od astronómov z rôznych krajín.

Asi 20 % žiadostí dostane súhlas od odbornej komisie a podľa NASA sa vďaka medzinárodným požiadavkám ročne uskutoční plus mínus 20 tisíc pozorovaní. Všetky tieto požiadavky sú prepojené, naprogramované a odoslané do Hubbleovho teleskopu z rovnakého centra v Marylande.

Optika

Hlavná optika HST je založená na systéme Ritchie-Chrétien. Pozostáva z okrúhleho, hyperbolicky zakriveného zrkadla s priemerom 2,4 m s otvorom v strede. Toto zrkadlo sa odráža na sekundárne zrkadlo tiež hyperbolického tvaru, ktoré odráža lúč vhodný na digitalizáciu do centrálneho otvoru primárneho. Na odfiltrovanie nepotrebných častí spektra a zvýraznenie potrebných rozsahov sa používajú všetky druhy filtrov.

Takéto teleskopy používajú systém zrkadiel, nie šošovky, ako vo fotoaparátoch. Existuje na to veľa dôvodov: teplotné rozdiely, tolerancie leštenia, celkové rozmery a nedostatok straty lúča v samotnej šošovke.

Základná optika na HST sa od začiatku nezmenila. A súbor rôznych nástrojov, ktoré ho používajú, sa počas niekoľkých expedícií údržby úplne zmenil. Hubbleov teleskop bol aktualizovaný prístrojmi a počas jeho existencie tam pracovalo trinásť rôznych prístrojov. Dnes ich nosí šesť, z toho jeden je v zimnom spánku.

Širokouhlé a planetárne fotoaparáty prvej a druhej generácie a teraz širokouhlý fotoaparát tretej generácie boli zodpovedné za fotografie v optickom rozsahu.

Potenciál prvého WFPC nebol nikdy realizovaný kvôli problémom so zrkadlom. A expedícia z roku 1993, ktorá nainštalovala Kostar, ju zároveň nahradila druhou verziou.

Kamera WFPC2 mala štyri štvorcové snímače, z ktorých snímky tvorili veľký štvorec. Takmer. Jedna matica – len „planetárna“ – dostala obrázok s väčším zväčšením a po obnovení mierky táto časť obrázka zachytila ​​namiesto štvrtiny menej ako šestnástinu celkového štvorca, ale vo vyššom rozlíšení.

Zvyšné tri matice boli zodpovedné za „širokouhlé“. To je dôvod, prečo zábery z celej kamery vyzerajú ako štvorec s 3 blokmi odstránenými z jedného rohu, a nie kvôli problémom s načítaním súborov alebo iným problémom.

WFPC2 bol nahradený WFC3 v roku 2009. Rozdiel medzi nimi dobre ilustruje nanovo natočený Pillars of Creation, o ktorom neskôr.

Okrem optického a blízkeho infračerveného rozsahu so širokouhlou kamerou Hubble vidí:

  • použitie STIS spektrografu v blízkej a vzdialenej ultrafialovej oblasti, ako aj od viditeľného po blízke infračervené;
  • tam pomocou jedného z kanálov ACS, ktorého ostatné kanály pokrývajú obrovský frekvenčný rozsah od infračerveného po ultrafialové;
  • zdroje slabého miesta v ultrafialovej oblasti pomocou COS spektrografu.

Obrázky

Hubbleove snímky nie sú presne fotografiami v obvyklom zmysle. V optickom rozsahu nie je k dispozícii veľa informácií. Mnohé vesmírne objekty aktívne vyžarujú v iných rozsahoch. Hubbleov teleskop je vybavený mnohými zariadeniami s rôznymi filtrami, ktoré im umožňujú zachytiť údaje, ktoré astronómovia neskôr spracujú a môžu ich zhrnúť do vizuálneho obrazu. Bohatosť farieb zabezpečujú rôzne rozsahy žiarenia hviezd a nimi ionizovaných častíc, ako aj ich odrazené svetlo.

Fotografií je veľa, poviem vám len niekoľko z tých najzaujímavejších. Všetky fotografie majú svoje vlastné ID, ktoré možno ľahko nájsť na stránke Hubbleovho teleskopu spacetelescope.org alebo priamo na Googli. Mnohé z obrázkov sú na stránke vo vysokom rozlíšení, ale tu ponechávam verzie s veľkosťou obrazovky.

Piliere stvorenia

ID: opo9544a

Svoj vlastný famózna strela Hubble urobil prvého apríla 95, bez toho, aby bol vyrušený z inteligentnej práce na prvého apríla. Toto sú Stĺpy Stvorenia, ktoré sú tak pomenované, pretože hviezdy vznikajú z týchto nahromadených plynov a pretože sa im podobajú tvarom. Na obrázku je malý kúsok centrálnej časti Orlej hmloviny.

Táto hmlovina je zaujímavá tým, že veľké hviezdy v jej strede ju čiastočne rozptýli, a to dokonca len zo strany Zeme. Takéto šťastie vám umožňuje nahliadnuť do samotného stredu hmloviny a urobiť napríklad slávnu expresívnu fotografiu.

Iné teleskopy tiež fotografovali túto oblasť v rôznych rozsahoch, ale v optickej oblasti sú stĺpy najvýraznejšie: ionizované samotnými hviezdami, ktoré rozptýli časť hmloviny, plyn žiari modrou, zelenou a červenou farbou a vytvára nádhernú dúhovú farbu.

V roku 2014 boli Pillars prefotené s aktualizovaným Hubbleovým zariadením: prvá verzia bola natočená kamerou WFPC2 a druhá WFC3.

ID: heic1501a

Ruža z galaxií

ID: heic1107a

Objekt Arp 273 - pekný príklad komunikácie medzi galaxiami, ktoré sú blízko seba. Asymetrický tvar hornej je dôsledkom takzvaných slapových interakcií so spodnou. Spolu tvoria grandiózny kvet predstavený ľudstvu v roku 2011.

Magická galaxia Sombrero

ID: opo0328a

Messier 104 je majestátna galaxia, ktorá vyzerá, ako keby bola vynájdená a namaľovaná v Hollywoode. Ale nie, krásna stoštvrtá sa nachádza na južnom okraji súhvezdia Panny. A je taký jasný, že je viditeľný aj cez domáce teleskopy. Táto kráska pózovala pre Hubbleov teleskop v roku 2004.

Nový infračervený pohľad na hmlovinu Konská hlava – snímka Hubbleovho teleskopu k 23. výročiu

ID: heic1307a

V roku 2013 Hubble znovu zobrazil Barnard 33 v infračervenom spektre. A ponurá hmlovina Konská hlava v súhvezdí Orion, takmer nepriehľadná a čierna vo viditeľnom rozsahu, sa objavila v novom svetle. Teda rozsah.

Predtým ho už v roku 2001 odfotografoval Hubble:

ID: heic0105a

Potom vyhrala online hlasovanie o objekt výročia jedenásť rokov na obežnej dráhe. Zaujímavé je, že ešte pred fotografiami z Hubblea bola Konská hlava jedným z najfotografovanejších objektov.

Hubbleov teleskop zachytáva oblasť tvorby hviezd S106

ID: heic1118a

S106 je oblasť tvorby hviezd v súhvezdí Labuť. Krásna štruktúra je spôsobená vyvrhnutím mladej hviezdy, ktorá je v strede zahalená prachom v tvare šišky. Táto prachová clona má v hornej a spodnej časti medzery, ktorými materiál hviezdy aktívnejšie preráža a vytvára tvar pripomínajúci známy optický klam. Fotografia bola urobená koncom roka 2011.

Cassiopeia A: farebné následky smrti hviezdy

ID: heic0609a

Určite ste už počuli o výbuchoch supernov. A tento obrázok jasne ukazuje jeden zo scenárov budúci osud takéto predmety.

Fotografia z roku 2006 ukazuje následky výbuchu hviezdy Cassiopeia A, ktorý sa stal priamo v našej galaxii. Jasne viditeľná je vlna hmoty rozptyľujúcej sa z epicentra so zložitou a detailnou štruktúrou.

Hubbleov obraz Arp 142

ID: heic1311a

A opäť obrázok demonštrujúci dôsledky interakcie dvoch galaxií, ktoré sa počas svojej ekumenickej cesty ocitli blízko seba.

NGC 2936 a 2937 sa zrazili a navzájom sa ovplyvňovali. To je samo o sebe zaujímavá udalosť, no v tomto prípade pribudol ďalší aspekt: ​​súčasný tvar galaxií pripomína tučniaka s vajcom, čo funguje ako veľké plus pre obľúbenosť týchto galaxií.

Na roztomilej snímke z roku 2013 môžete vidieť stopy po zrážke, ku ktorej došlo: napríklad oko tučniaka tvoria z väčšej časti telesá z galaxie vajíčka.

Keď poznáme vek oboch galaxií, môžeme konečne odpovedať, čo bolo prvé: vajce alebo tučniak.

Motýľ vychádzajúci zo zvyškov hviezdy v planetárnej hmlovine NGC 6302

ID: heic0910h

Niekedy prúdy plynu zohriate na 20-tisíc stupňov, letiace rýchlosťou takmer milión km/h vyzerajú ako krídla krehkého motýľa, len treba nájsť ten správny uhol. Hubbleov teleskop sa nemusel pozerať, hmlovina NGC 6302 - nazývaná aj hmlovina Butterfly alebo Beetle - sa k nám sama otočila správnym smerom.

Tieto krídla vytvorila umierajúca hviezda našej galaxie v súhvezdí Skopio. Prúdy plynu opäť získajú tvar krídel vďaka prstencu prachu okolo hviezdy. Rovnaký prach od nás pokrýva aj samotnú hviezdu. Je možné, že prstenec vznikol tak, že hviezda strácala hmotu pozdĺž rovníka relatívne nízkou rýchlosťou a krídla rýchlejšie strácali od pólov.

Deep Field

Existuje niekoľko obrázkov z Hubbleovho teleskopu, ktoré majú v názve Deep Field. Ide o snímky s obrovským viacdňovým expozičným časom, zobrazujúce malý kúsok hviezdnej oblohy. Aby som ich odstránil, musel som veľmi starostlivo vybrať oblasť vhodnú na takúto expozíciu. Nemala byť blokovaná Zemou a Mesiacom, nemali byť v blízkosti žiadne svetlé objekty a podobne. Vďaka tomu sa z Deep Field stali pre astronómov veľmi užitočné zábery, z ktorých môžu študovať procesy formovania vesmíru.

Najnovšia takáto snímka – Hubbleov extrémne hlboké pole z roku 2012 – je pre bežné oko dosť nudná – ide o bezprecedentnú snímku s rýchlosťou uzávierky dva milióny sekúnd (~23 dní), ktorá zobrazuje 5,5 tisíc galaxií, z ktorých najtmavšia majú jas o desať miliárd nižší ako je citlivosť ľudského zraku.

ID: heic1214a

A tento neuveriteľný obrázok je voľne dostupný na webovej stránke Hubbleovho teleskopu a každému ukazuje malú časť 1/30 000 000 našej oblohy, na ktorej sú viditeľné tisíce galaxií.


Hubbleov teleskop (1990 – 203_)

Hubbleov teleskop by mal opustiť obežnú dráhu po roku 2030. Táto skutočnosť sa zdá byť smutná, no v skutočnosti ďalekohľad prekročil trvanie svojej pôvodnej misie o mnoho rokov. Ďalekohľad bol niekoľkokrát modernizovaný, vybavenie sa menilo na stále vyspelejšie, ale tieto vylepšenia sa nedotkli hlavnej optiky.

A v najbližších rokoch dostane ľudstvo po vypustení teleskopu Jamesa Webba pokročilejšiu náhradu za starú stíhačku. Ale aj potom bude HST pokračovať v práci, kým nezlyhá. Do teleskopu sa investovalo neskutočné množstvo práce vedcov, inžinierov, astronautov, ľudí z iných profesií a peňazí amerických a európskych daňových poplatníkov.

V reakcii na to má ľudstvo bezprecedentnú základňu vedeckých údajov a umeleckých predmetov, ktoré pomáhajú pochopiť štruktúru vesmíru a vytvárajú módu pre vedu.

Je ťažké pochopiť hodnotu HST pre neastronómov, ale pre nás je to úžasný symbol ľudského úspechu. Nie bez problémov, so zložitou históriou, sa teleskop stal úspešným projektom, ktorý, dúfajme, bude fungovať v prospech vedy viac ako desať rokov. publikovaný

Ak máte nejaké otázky na túto tému, opýtajte sa ich na odborníkov a čitateľov nášho projektu.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Hubbleov teleskop bol vynesený na obežnú dráhu raketoplánom Discovery 24. apríla 1990.

Tento týždeň si pripomíname 25. výročie vypustenia Hubbleovho vesmírneho teleskopu. Strieborné jubileum bolo poznačené ďalšou fotografiou zobrazujúcou mladé hviezdy žiariace na pozadí hustého oblaku plynu a prachu.

Táto hviezdokopa - Westerlund 2 - sa nachádza 20 tisíc svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Carina.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Krátko po spustení teleskopu bola objavená chyba v jeho hlavnom zrkadle, v dôsledku čoho boli všetky obrázky rozmazané

Inžinieri NASA veria, že teleskop na obežnej dráhe bude fungovať najmenej ďalších päť rokov.

„Najväčší optimista nemohol v roku 1990 predpovedať, do akej miery Hubble prepíše všetky naše učebnice astrofyziky a planetárnej vedy,“ hovorí správca NASA Charlie Bolden.

Krátko po spustení teleskopu bola objavená chyba v jeho hlavnom zrkadle, v dôsledku čoho boli všetky obrázky rozmazané.

V roku 1993 sa astronautom podarilo túto chybu napraviť inštaláciou špeciálne vytvoreného korekčného zariadenia.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Mnohé snímky z Hubbleovho teleskopu, ako napríklad Orlia hmlovina, sa stali vedeckými senzáciami

Po štyroch ďalších údržbárskych návštevách je ďalekohľad vo výbornom stave a technicky schopný oveľa viac, ako bol bezprostredne po štarte.

Hubbleov teleskop v minulosti trpel postupným zhoršovaním stavu všetkých šiestich jeho gyroskopov, ktoré sa používajú v jeho systéme riadenia polohy.

Po ich výmene však v marci 2014 zlyhal iba jeden. vzadu minulé roky Vďaka výmene zastaraných elektronických komponentov a inštalácii nových kamier začal teleskop fungovať citeľne lepšie.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Tento záber Jupitera a jeho mesiaca Ganymede je dramatický

Prínos tohto orbitálneho teleskopu pre vedu je ťažké preceňovať.

V čase jeho štartu astronómovia nevedeli nič o veku vesmíru - odhady sa pohybovali od 10 do 20 miliárd rokov.

Teleskopické štúdie pulzarov zúžili toto rozšírenie a súčasné myslenie naznačuje, že od Veľkého tresku uplynulo 13,8 miliardy rokov.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Hubbleov teleskop pomohol určiť vek vesmíru, ktorý je podľa súčasných predstáv 13,8 miliardy rokov

Hubble hral Dôležitá rola pri objavovaní zrýchlenia, ktorým sa vesmír rozpína, a priniesol aj rozhodujúci dôkaz o existencii supermasívnych čiernych dier v centrách galaxií.

Sila vesmírneho teleskopu v porovnaní s novou generáciou pozemských ďalekohľadov zostáva jeho jedinečná schopnosť preniknúť do hlbokej minulosti vesmíru, pozorovať objekty, ktoré sa formovali vo veľmi raných fázach jeho histórie.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku Krabia hmlovina sa nachádza 6,5 ​​tisíc svetelných rokov ďaleko a je pozostatkom výbuchu supernovy.

Medzi najväčšie úspechy teleskopu nepochybne patria pozorovania „deep field“, keď dlhé dni zaznamenával svetelné žiarenie prichádzajúce k nám z tmavej časti oblohy a odhalil prítomnosť tisícok extrémne vzdialených a veľmi slabo svietiacich galaxií.

V súčasnosti trávi teleskop väčšinu času takýmito pozorovaniami v rámci programu Frontier Fields. Hubbleov teleskop sa pozerá na šesť obrovských zhlukov starovekých galaxií.

Autorské práva na ilustráciu NASA Popis obrázku Každý zo žiariacich objektov na tomto obrázku predstavuje vzdialenú galaxiu

Pomocou účinku gravitačnej šošovky je Hubbleov teleskop schopný nahliadnuť do ešte vzdialenejšej minulosti vesmíru.

„Gravitácia ohýbaním svetla prichádzajúceho zo vzdialených galaxií nám umožňuje pozerať sa za tieto zhluky,“ hovorí Jennifer Lotz, účastníčka programu.

Hubbleov teleskop je v súčasnosti schopný „vidieť“ objekty, ktorých svetlo je 10 až 50-krát slabšie ako predtým pozorované.

Cieľom týchto štúdií je pozorovať najskoršie štádiá formovania prvej generácie hviezd a galaxií, vzdialených od Veľkého tresku len niekoľko stoviek miliónov rokov.

Autorské práva na ilustráciu Svetová služba BBC Popis obrázku "Rozširujúci sa vesmír": fotografie z Hubblovho teleskopu, vydavateľstvo Taschen

To je presne to, čo nástupca Hubbleovho teleskopu, oveľa väčší a pokročilejší vesmírny teleskop Jamesa Webba, urobí na inej úrovni.

Jeho spustenie je naplánované na rok 2018. Bol navrhnutý a vyrobený špeciálne pre túto úlohu. Zachytenie snímok, ktorých zachytenie trvá Hubblovmu teleskopu dni a týždne, bude trvať len hodiny.

Pohľad na Hubbleov teleskop z paluby vesmírna loď Atlantis STS-125

Hubbleov vesmírny teleskop ( KTX; Hubblov vesmírny teleskop, HST; kód observatória "250") - na obežnej dráhe okolo , pomenované po Edwinovi Hubbleovi. Hubbleov teleskop je spoločný projekt medzi NASA a Európskou vesmírnou agentúrou; je to jedno z veľkých observatórií NASA.

Umiestnenie teleskopu v priestore umožňuje zaznamenávať elektromagnetická radiácia v oblastiach, v ktorých je zemská atmosféra nepriehľadná; v prvom rade - v infračervený rozsah. V dôsledku absencie atmosférického vplyvu je rozlíšenie ďalekohľadu 7-10 krát väčšie ako rozlíšenie podobného ďalekohľadu umiestneného na Zemi.

Príbeh

Pozadie, koncepty, prvé projekty

Prvá zmienka o koncepte orbitálneho teleskopu sa vyskytuje v knihe „Raketa v medziplanetárnom priestore“ od Hermanna Obertha ( Rakete zu den Planetenraumen ), publikované v roku 1923.

V roku 1946 publikoval americký astrofyzik Lyman Spitzer článok „The Astronomical Advantages of an Extraterrestrial Observatory“ ( Astronomické výhody mimozemského observatória ). Článok poukazuje na dve hlavné výhody takéhoto teleskopu. Po prvé, jeho uhlové rozlíšenie bude obmedzené iba difrakciou, a nie turbulentným prúdením v atmosfére; v tom čase bolo rozlíšenie pozemných ďalekohľadov medzi 0,5 a 1,0 oblúkových sekúnd, zatiaľ čo teoretický limit rozlíšenia difrakcie pre teleskop na obežnej dráhe s 2,5-metrovým zrkadlom je asi 0,1 sekundy. Po druhé, vesmírny teleskop mohol pozorovať v infračervenej a ultrafialovej oblasti, v ktorej dochádza k absorpcii žiarenia zemskú atmosféru veľmi výrazne.

Spitzer venoval veľkú časť svojho vedeckej kariéry propagácia projektu. V roku 1962 správa publikovaná americkou Národnou akadémiou vied odporučila, aby bol vývoj orbitálneho teleskopu zahrnutý do vesmírneho programu a v roku 1965 bol Spitzer vymenovaný za šéfa výboru, ktorý mal za úlohu definovať vedecké ciele pre veľký vesmírny teleskop.

Vesmírna astronómia sa začala rozvíjať po skončení druhej svetovej vojny. V roku 1946 sa prvýkrát podarilo získať ultrafialové spektrum.V roku 1962 vypustila Veľká Británia v rámci programu Ariel orbitálny teleskop pre výskum Slnka a v roku 1966 NASA vypustila do vesmíru prvé orbitálne observatórium OAO-1. Misia bola neúspešná kvôli poruche batérie tri dni po štarte. V roku 1968 bol vypustený OAO-2, ktorý vykonával pozorovania ultrafialového žiarenia až do roku 1972, čím výrazne prekročil jeho projektovanú životnosť 1 rok.

Misie OAO slúžili ako jasná demonštrácia úlohy, ktorú môžu zohrať teleskopy na obežnej dráhe a v roku 1968 NASA schválila plán na vybudovanie odrazového teleskopu so zrkadlom s priemerom 3 m. Projekt dostal kódové označenie LST ( Veľký vesmírny ďalekohľad). Spustenie bolo plánované na rok 1972. Program zdôraznil potrebu pravidelných expedícií s posádkou na údržbu teleskopu, aby sa zabezpečila dlhodobá prevádzka drahého prístroja. Paralelne sa rozvíjajúci program Space Shuttle dával nádej na získanie zodpovedajúcich príležitostí.

Boj o financovanie projektu

Vzhľadom na úspech programu JSC existuje v astronomickej komunite konsenzus, že vybudovanie veľkého teleskopu na obežnej dráhe by malo byť prioritou. V roku 1970 NASA zriadila dva výbory, jeden na štúdium a plánovanie technických aspektov, druhý na vývoj programu vedecký výskum. Ďalšou veľkou prekážkou bolo financovanie projektu, ktorého náklady podľa očakávania prevýšia náklady na akýkoľvek pozemný ďalekohľad. Americký kongres spochybnil mnohé z navrhovaných odhadov a výrazne znížil rozpočtové prostriedky, čo spočiatku zahŕňalo rozsiahly výskum nástrojov a dizajnu observatória. V roku 1974, ako súčasť programu rozpočtových škrtov iniciovaného prezidentom Fordom, Kongres úplne zrušil financovanie projektu.

V reakcii na to astronómovia spustili širokú lobingovú kampaň. Mnohí astronómovia sa osobne stretli so senátormi a kongresmanmi a na podporu projektu sa uskutočnilo aj niekoľko veľkých listov. Národná akadémia vied zverejnila správu, v ktorej zdôraznila dôležitosť vybudovania veľkého teleskopu na obežnej dráhe a v dôsledku toho Senát súhlasil s vyčlenením polovice rozpočtu pôvodne schváleného Kongresom.

Finančné problémy viedli k škrtom, medzi nimi hlavné rozhodnutie zmenšiť priemer zrkadla z 3 na 2,4 metra, aby sa znížili náklady a dosiahol kompaktnejší dizajn. Zrušený bol aj projekt ďalekohľadu s jeden a pol metrovým zrkadlom, ktorý mal byť spustený za účelom testovania a testovania systémov, a padlo rozhodnutie o spolupráci s Európskou vesmírnou agentúrou. ESA súhlasila s účasťou na financovaní, ako aj s poskytnutím množstva prístrojov pre observatórium, výmenou za to, aby si európski astronómovia vyhradili aspoň 15 % pozorovacieho času. V roku 1978 Kongres schválil financovanie vo výške 36 miliónov dolárov a hneď potom sa začali projektové práce v plnom rozsahu. Dátum spustenia bol plánovaný na rok 1983. Začiatkom osemdesiatych rokov dostal teleskop meno Edwin Hubble.

Organizácia projektovania a výstavby

Práca na vytvorení vesmírneho teleskopu bola rozdelená medzi mnoho spoločností a inštitúcií. Marshallovo vesmírne stredisko bolo zodpovedné za vývoj, dizajn a konštrukciu ďalekohľadu, Goddard Space Flight Center bolo zodpovedné za celkové riadenie vývoja vedeckých prístrojov a bolo vybrané ako pozemné centrum zvládanie. Marshallovo centrum uzavrelo zmluvu s Perkin-Elmer na návrh a výrobu optický systémďalekohľad ( Zostava optického teleskopu - OTA) a snímače presného navádzania. Spoločnosť Lockheed Corporation získala kontrakt na výstavbu ďalekohľadu.

Výroba optického systému

Leštenie primárneho zrkadla ďalekohľadu, Perkin-Elmer Laboratory, máj 1979

Zrkadlo a optický systém ako celok boli najdôležitejšími časťami konštrukcie ďalekohľadu a boli na ne kladené obzvlášť prísne požiadavky. Zrkadlá teleskopov sa zvyčajne vyrábajú s toleranciou asi jednej desatiny vlnovej dĺžky viditeľného svetla, ale keďže vesmírny teleskop bol určený na pozorovanie od ultrafialového po blízke infračervené a rozlíšenie muselo byť desaťkrát vyššie ako rozlíšenie zeme- prístrojov na báze, výrobná tolerancia jeho primárneho zrkadla bola nastavená na 1/20 vlnovej dĺžky viditeľného svetla alebo približne 30 nm.

Spoločnosť Perkin-Elmer zamýšľala použiť na výrobu zrkadla daného tvaru nové stroje na počítačové numerické riadenie. Spoločnosť Kodak získala zmluvu na výrobu náhradného zrkadla pomocou tradičných metód leštenia v prípade nepredvídaných problémov s neoverenými technológiami (zrkadlo vyrobené spoločnosťou Kodak je v súčasnosti vystavené v múzeu Smithsonian Institution). Práce na hlavnom zrkadle sa začali v roku 1979 s použitím skla s ultranízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti. Pre zníženie hmotnosti sa zrkadlo skladalo z dvoch plôch – spodnej a hornej, spojených mriežkovou štruktúrou voštinovej štruktúry.

Záložné zrkadlo ďalekohľadu, Smithsonian Air and Space Museum, Washington DC

Práce na leštení zrkadla pokračovali až do mája 1981, pôvodné termíny sa však minuli a rozpočet bol výrazne prekročený. Správy NASA z tohto obdobia vyjadrovali pochybnosti o kompetencii manažmentu Perkin-Elmer a jeho schopnosti úspešne dokončiť projekt takého významu a komplexnosti. Aby ušetrila peniaze, NASA zrušila objednávku záložného zrkadla a posunula dátum štartu na október 1984. Práce boli nakoniec ukončené koncom roka 1981 po nanesení reflexného povlaku z hliníka s hrúbkou 75 nm a ochranného povlaku z fluoridu horečnatého s hrúbkou 25 nm.

Napriek tomu ostali pochybnosti o kompetencii Perkin-Elmer, pretože termín dokončenia zostávajúcich komponentov optického systému sa neustále posúval a rozpočet projektu rástol. NASA opísala plán spoločnosti ako „neistý a denne sa meniaci“ a odložila spustenie teleskopu až do apríla 1985. Termíny sa však naďalej zmeškali, meškanie narastalo v priemere o mesiac každý štvrťrok a v konečnej fáze narastalo každý deň o jeden deň. NASA bola nútená odložiť štart ešte dvakrát, najskôr na marec a potom na september 1986. V tom čase celkový rozpočet projektu vzrástol na 1,175 miliardy dolárov.

Kozmická loď

Počiatočné fázy práce na kozmickej lodi, 1980

Ďalším zložitým inžinierskym problémom bolo vytvorenie nosnej aparatúry pre ďalekohľad a ďalšie prístroje. Hlavnými požiadavkami bola ochrana zariadenia pred neustálymi zmenami teploty počas ohrevu pred priamym solárne osvetlenie a chladenie v tieni Zeme a obzvlášť presná orientácia ďalekohľadu. Teleskop je upevnený vo vnútri ľahkej hliníkovej kapsuly, ktorá je pokrytá viacvrstvovou tepelnou izoláciou, zaisťujúcou stabilnú teplotu. Tuhosť kapsuly a upevnenie prístrojov zabezpečuje vnútorný priestorový rám vyrobený z uhlíkových vlákien.

Aj keď tvorba funguje kozmická loď boli úspešnejšie ako výroba optického systému, spoločnosť Lockheed tiež utrpela určité oneskorenia oproti plánu a prekročila rozpočet. Do mája 1985 prekročenie nákladov predstavovalo približne 30 % pôvodného objemu a oneskorenie za plánom bolo 3 mesiace. V správe, ktorú pripravilo Marshall Space Center, sa uvádza, že spoločnosť neprejavila iniciatívu pri vykonávaní práce a radšej sa spoliehala na pokyny NASA.

Koordinácia výskumu a riadenie letu

V roku 1983, po určitej konfrontácii medzi NASA a vedeckou komunitou, bol založený Space Telescope Science Institute. Ústav riadi Asociácia univerzít pre astronomický výskum ( Asociácia univerzít pre výskum astronómie ) (AURA) a nachádza sa v areáli Univerzity Johnsa Hopkinsa v Baltimore v štáte Maryland. Hopkins University je jednou z 32 amerických univerzít a zahraničných inštitúcií, ktoré sú členmi asociácie. Space Telescope Science Institute je zodpovedný za organizáciu vedeckej práce a poskytovanie prístupu astronómom k získaným údajom; NASA si tieto funkcie chcela ponechať pod kontrolou, no vedci ich radšej preniesli na akademické inštitúcie.

Európske koordinačné centrum pre vesmírny teleskop bolo založené v roku 1984 v nemeckom Garchingu, aby poskytovalo podobné zariadenia európskym astronómom.

Riadenie letu bolo zverené Goddard Space Flight Center, ktoré sa nachádza v Greenbelte v štáte Maryland, 48 kilometrov od Space Telescope Science Institute. Fungovanie ďalekohľadu je nepretržite monitorované v zmenách štyrmi skupinami špecialistov. Technickú podporu poskytuje NASA a zmluvné spoločnosti prostredníctvom Goddard Center.

Spustiť a začať

Štart raketoplánu Discovery s Hubblovým teleskopom na palube

Pôvodne mal byť teleskop vypustený na obežnú dráhu v októbri 1986, no 28. januára bol program Space Shuttle na niekoľko rokov pozastavený a štart musel byť odložený.

Celý ten čas bol ďalekohľad uložený v miestnosti s umelo vyčistenou atmosférou, jeho palubné systémy boli čiastočne zapnuté. Náklady na skladovanie boli približne 6 miliónov dolárov mesačne, čo ešte viac zvýšilo náklady na projekt.

Nútené oneskorenie umožnilo niekoľko vylepšení: solárne panely boli nahradené efektívnejšími, palubnými výpočtový komplex a komunikačné systémy a zmenila sa konštrukcia zadného ochranného krytu, aby sa uľahčila údržba teleskopu na obežnej dráhe. softvér na ovládanie ďalekohľadu nebol pripravený v roku 1986 a v skutočnosti bol konečne napísaný až v čase štartu v roku 1990.

Po obnovení letov raketoplánov v roku 1988 bol štart nakoniec naplánovaný na rok 1990. Pred štartom bol prach nahromadený na zrkadle odstránený pomocou stlačeného dusíka a všetky systémy boli dôkladne otestované.


24. apríla 1990 bol vypustený na obežnú dráhu Zeme Hubbleov orbitálny ďalekohľad, ktorý za takmer štvrťstoročie svojej existencie urobil mnoho veľkých objavov, ktoré osvetľujú Vesmír, jeho históriu a tajomstvá. A dnes budeme hovoriť o tomto orbitálnom observatóriu, ktoré sa v našej dobe stalo legendárnym, jeho histórie, ako aj o niektoré dôležité objavy vyrobené s jeho pomocou.

História stvorenia

Myšlienka umiestniť ďalekohľad tam, kde by nič neprekážalo jeho práci, sa objavila v medzivojnových rokoch v práci nemeckého inžiniera Hermanna Obertha, ale teoretické odôvodnenie pre to predložil v roku 1946 americký astrofyzik Leyman Spitzer. Myšlienka ho natoľko uchvátila, že jej realizácii venoval väčšinu svojej vedeckej kariéry.

Prvý orbitálny teleskop vypustili Veľká Británia v roku 1962 a Spojené štáty americké v roku 1966. Úspechy týchto zariadení napokon presvedčili svetovú vedeckú komunitu o potrebe vybudovať veľké vesmírne observatórium schopné nahliadnuť aj do najhlbších hlbín. vesmíru.

Práce na projekte, z ktorého sa nakoniec stal Hubbleov teleskop, sa začali v roku 1970, no dlho nebolo dostatok financií na úspešnú realizáciu myšlienky. Boli obdobia, keď americké úrady úplne pozastavili finančné toky.

Limbo sa skončilo v roku 1978, keď Kongres USA vyčlenil 36 miliónov dolárov na vytvorenie orbitálneho laboratória. Zároveň sa začala aktívna práca na návrhu a výstavbe zariadenia, na ktorej sa podieľali mnohé výskumné centrá a technologické spoločnosti, celkovo tridsaťdva inštitúcií po celom svete.


Pôvodne sa plánovalo vypustenie teleskopu na obežnú dráhu v roku 1983, potom sa tieto dátumy posunuli na rok 1986. No katastrofa raketoplánu Challenger 28. januára 1986 nás prinútila ešte raz prehodnotiť dátum štartu objektu. Výsledkom bolo, že 24. apríla 1990 odštartoval Hubble do vesmíru raketoplánom Discovery.

Edwin Hubble

Už začiatkom osemdesiatych rokov bol projektovaný ďalekohľad pomenovaný na počesť Edwina Powella Hubbla, veľkého amerického astronóma, ktorý výrazne prispel k rozvoju nášho chápania toho, čo je vesmír, ako aj toho, čo by mala astronómia a astrofyzika budúcnosti byť ako.



Bol to Hubble, ktorý dokázal, že okrem toho existujú vo vesmíre aj iné galaxie mliečna dráha, a tiež položil základ pre teóriu expanzie vesmíru.

Edwin Hubble zomrel v roku 1953, no stal sa jedným zo zakladateľov Americká škola astronómia, jej najviac známy predstaviteľ a symbol. Nie nadarmo je po tomto veľkom vedcovi pomenovaný nielen ďalekohľad, ale aj asteroid.

Najvýznamnejšie objavy Hubblovho teleskopu

V deväťdesiatych rokoch dvadsiateho storočia sa Hubblov teleskop stal jedným z najznámejších umelých predmetov spomínaných v tlači. Fotografie zhotovené týmto orbitálnym observatóriom boli vytlačené na titulných stranách a obálkach nielen vedeckých a populárno-vedeckých časopisov, ale aj bežnej tlače, vrátane žltých novín.



Objavy uskutočnené s pomocou Hubbleovho teleskopu výrazne priniesli revolúciu a rozšírili sa ľudský výkon o Vesmíre a pokračujú v tom dodnes.

Ďalekohľad odfotografoval a poslal späť na Zem viac ako milión obrázkov s vysokým rozlíšením, umožňujúci nahliadnuť do takých hlbín Vesmíru, kam sa iným spôsobom dostať nedá.

Jedným z prvých dôvodov, prečo médiá začali hovoriť o Hubblovom teleskope, boli jeho fotografie kométy Shoemaker-Levy 9, ktorá sa v júli 1994 zrazila s Jupiterom. Približne rok pred pádom orbitálne observatórium pri pozorovaní tohto objektu zaznamenalo jeho rozdelenie na niekoľko desiatok častí, ktoré potom v priebehu týždňa dopadli na povrch obrej planéty.



Veľkosť HST (priemer zrkadla je 2,4 metra) mu umožňuje vykonávať výskum v širokej škále oblastí astronómie a astrofyziky. Používal sa napríklad na fotografovanie exoplanét (planét nachádzajúcich sa za nimi slnečná sústava), sledujte agóniu starých hviezd a zrod nových hviezd, nájdite tajomné čierne diery, preskúmajte históriu vesmíru a tiež skontrolujte aktuálne vedeckých teórií, ich potvrdenie alebo vyvrátenie.

Modernizácia

Napriek vypusteniu iných orbitálnych teleskopov je Hubble naďalej hlavným nástrojom pozorovateľov hviezd našej doby, ktorý im neustále dodáva nové informácie z najvzdialenejších kútov vesmíru.

Postupom času sa však pri prevádzke Hubbleovho teleskopu začali objavovať problémy. Napríklad už v prvom týždni prevádzky teleskopu sa ukázalo, že jeho hlavné zrkadlo má poruchu, ktorá neumožňuje dosiahnuť očakávanú ostrosť snímok. Museli sme teda na objekt priamo na obežnej dráhe nainštalovať optický korekčný systém pozostávajúci z dvoch vonkajších zrkadiel.



Na opravu a modernizáciu Hubblovho orbitálneho observatória sa naň uskutočnili štyri expedície, počas ktorých bolo na ďalekohľad inštalované nové vybavenie - kamery, zrkadlá, solárne panely a ďalšie zariadenia na zlepšenie fungovania systému a rozšírenie záberu observatória. .

Budúcnosť

Po poslednej modernizácii v roku 2009 sa rozhodlo, že Hubblov teleskop zostane na obežnej dráhe až do roku 2014, kedy ho nahradí nové vesmírne observatórium James Webb. Už teraz je však známe, že prevádzková životnosť zariadenia sa predĺži minimálne do roku 2018, prípadne až do roku 2020.