В орбитата на Земята има три обекта, за които знаят дори хора, далеч от астрономията и космонавтиката: Луната, Международната Космическа станцияи космическия телескоп Хъбъл.
В орбитата на Земята има три обекта, за които знаят дори хора, далеч от астрономията и космонавтиката: Луната, Международната космическа станция и космическият телескоп Хъбъл.
Последният е с осем години по-стар от МКС и е виждал Орбитална станция"Свят". Много хора го смятат просто за голяма камера в космоса. Реалността е малко по-сложна и не напразно хората, които работят с това уникално устройство, почтително го наричат небесна обсерватория.
Историята на изграждането на Хъбъл е постоянно преодоляване на трудности, борба за финансиране и търсене на решения в Неочаквани ситуации. Ролята на Хъбъл в науката е безценна. Невъзможно е да се състави пълен списък на откритията в астрономията и свързаните с нея области, направени благодарение на изображенията на телескопа, така че много работи се позовават на информацията, получена от него. Официалната статистика обаче сочи почти 15 хиляди публикации.
История
Идеята за поставяне на телескоп в орбита възниква преди почти сто години. Научна основаЗначението на изграждането на такъв телескоп е публикувано под формата на статия от астрофизика Лиман Спицер през 1946 г. През 1965 г. той е назначен за ръководител на комисията на Академията на науките, която определя целите на такъв проект.
През шейсетте години бяха извършени няколко успешни изстрелвания и по-прости устройства бяха доставени в орбита, а през 1968 г. НАСА даде зелена светлинаПредшественикът на Хъбъл, LST, Големият космически телескоп, с още голям диаметърогледала - 3 метра срещу 2,4 на Хъбъл - и амбициозната задача да бъде изстрелян още през 1972 г., използвайки космическата совалка, която тогава е в процес на разработка. Но прогнозната оценка на проекта се оказа твърде скъпа, възникнаха трудности с парите и през 1974 г. финансирането беше напълно отменено.
Активното лобиране на проекта от страна на астрономите, участието на Европейската космическа агенция и опростяването на характеристиките приблизително до тези на Хъбъл направиха възможно през 1978 г. да се получи финансиране от Конгреса в размер на смешните 36 милиона долара по отношение на общите разходи, което днес се равнява на приблизително 137 милиона.
В същото време бъдещият телескоп е кръстен в чест на Едуин Хъбъл, астроном и космолог, който потвърди съществуването на други галактики, създаде теорията за разширяването на Вселената и даде името си не само на телескопа, но и на научен закон и количество.
Телескопът е разработен от няколко компании, отговорни за различни елементи, от които най-сложните са оптичната система, върху която работи Пъркин-Елмър, и космическият кораб, създаден от Локхийд. Бюджетът вече е нараснал до 400 милиона долара.
Lockheed забави създаването на устройството с три месеца и надхвърли бюджета си с 30%. Ако погледнете историята на изграждането на устройства с подобна сложност, това е нормална ситуация. За Пъркин-Елмър нещата бяха много по-лоши. Компанията полира огледалото според иновативна технологиядо края на 1981 г., надхвърляйки значително бюджета и влошавайки отношенията с НАСА. Интересното е, че заготовката на огледалото е направена от Corning, която днес произвежда Gorilla Glass, което се използва активно в телефоните.
Между другото, Kodak получи договор за производство на резервно огледало с помощта на традиционни методиполиране, ако възникнат проблеми с полирането на главното огледало. Закъсненията в създаването на останалите компоненти забавиха процеса толкова много, че стана известен цитатот характеристиката на НАСА за работни графици, които са „несигурни и се променят ежедневно“.
Изстрелването стана възможно едва през 1986 г., но поради катастрофата на Challenger изстрелванията на совалката бяха преустановени за времето на модификациите.
Хъбъл беше съхраняван парче по парче в специални камери, продухвани с азот, на цена от шест милиона долара на месец.
В резултат на 24 април 1990 г. совалката "Дискавъри" изстреля в орбита с телескопа. Към този момент 2,5 милиарда долара са похарчени за Хъбъл. Общите разходи днес наближават десет милиарда.
След изстрелването се случиха няколко драматични събития, свързани с Хъбъл, но основното се случи в самото начало.
Когато след извеждането си в орбита телескопът започва работа, се оказва, че остротата му е с порядък по-ниска от изчислената. Вместо една десета от дъговата секунда, тя се оказа цяла секунда. След няколко проверки се оказа, че огледалото на телескопа е твърде плоско в краищата: то не съвпада с цели два микрометра с изчисленото. Аберацията в резултат на този буквално микроскопичен дефект направи повечето планирани изследвания невъзможни.
Беше събрана комисия, чиито членове намериха причината: невероятно точно изчисленото огледало е било неправилно полирано. Освен това, дори преди пускането на пазара, същите отклонения бяха показани от двойката нулеви коректори, използвани в тестовете - устройства, които отговаряха за желаната кривина на повърхността.
Но тогава те не се довериха на тези показания, разчитайки на показанията на главния нулев коректор, който показа правилни резултатии върху които е извършено смилането. И една от лещите на които, както се оказа, беше инсталирана неправилно.
Човешки фактор
Технически беше невъзможно да се инсталира ново огледало директно в орбита, а свалянето на телескопа и след това връщането му отново беше твърде скъпо. Намерено е елегантно решение.
Да, огледалото е направено неправилно. Но беше направено много грешно висока точност. Изкривяването се знаеше и оставаше само да се компенсира, за което се развиха специална система COSTAR корекции. Беше решено да се инсталира като част от първата експедиция за обслужване на телескопа.
Такава експедиция е сложна десетдневна операция с излизане на космонавти в открития космос. Невъзможно е да си представим по-футуристична работа и това е само поддръжка. По време на експлоатацията на телескопа е имало общо четири експедиции, като в рамките на третата има два полета.
На 2 декември 1993 г. космическата совалка "Индевър", за която това беше петият полет, достави астронавтите до телескопа. Инсталираха Costar и смениха камерата.
Costar коригира сферичната аберация на огледалото, играейки ролята на най-скъпите очила в историята. Системата за оптична корекция изпълни задачата си до 2009 г., когато необходимостта от нея отпадна поради използването на собствена коригираща оптика във всички нови устройства. Тя отстъпи ценно място в телескопа на спектрографа и зае почетно място Национален музейАеронавтика и астронавтика, след демонтиране като част от четвъртата обслужваща експедиция на Хъбъл през 2009 г.
контрол
Телескопът се управлява и наблюдава в реално време 24/7 от контролен център в Грийнбелт, Мериленд. Задачите на центъра са разделени на два вида: технически (поддръжка, управление и мониторинг на състоянието) и научни (подбор на обекти, подготовка на задачи и директно събиране на данни). Всяка седмица Хъбъл получава повече от 100 000 различни команди от Земята: това са инструкции за коригиране на орбитата и задачи за фотографиране на космически обекти.
В МКЦ денят е разделен на три смени, на всяка от които е назначен отделен екип от трима до петима души. По време на експедиции до самия телескоп персоналът се увеличава до няколко десетки.
Хъбъл е натоварен телескоп, но дори натовареният му график му позволява да помогне на абсолютно всеки, дори и непрофесионален астроном. Всяка година Институтът за космически изследвания с помощта на космическия телескоп получава хиляди заявки за резервиране на време от астрономи от различни страни.
Около 20% от заявленията се одобряват от експертна комисия и според НАСА, благодарение на международни заявки, се извършват плюс-минус 20 хиляди наблюдения годишно. Всички тези заявки са свързани, програмирани и изпратени до Хъбъл от същия център в Мериленд.
Оптика
Основната оптика на Хъбъл е базирана на системата Ричи-Кретиен. Състои се от кръгло, хиперболично извито огледало с диаметър 2,4 m с дупка в центъра. Това огледало се отразява върху вторично огледало, също с хиперболична форма, което отразява подходящ за дигитализиране лъч в централния отвор на основното. Всички видове филтри се използват за филтриране на ненужните части от спектъра и подчертаване на необходимите диапазони.
Такива телескопи използват система от огледала, а не лещи, както при камерите. Има много причини за това: температурни разлики, толеранси на полиране, общи размери и липса на загуба на лъч в самата леща.
Основната оптика на Хъбъл не се е променила от самото начало. И наборът от различни инструменти, които го използват, беше напълно променен по време на няколко експедиции за поддръжка. Хъбъл беше актуализиран с инструменти и по време на съществуването си там работеха тринадесет различни инструмента. Днес той носи шест, един от които е в хибернация.
Широкоъгълните и планетарни камери от първото и второто поколение и широкоъгълната камера от третото сега бяха отговорни за снимките в оптичния диапазон.
Потенциалът на първия WFPC никога не е реализиран поради проблеми с огледалото. И експедицията от 1993 г., след като инсталира Kostar, в същото време го замени с втората версия.
Камерата WFPC2 имаше четири квадратни матрици, изображенията от които образуваха голям квадрат. почти. Една матрица - просто "планетарна" - получи изображение с по-голямо увеличение и когато мащабът беше възстановен, тази част от изображението улови по-малко от шестнадесета част общ квадратвместо четвърт, но в по-висока резолюция.
Останалите три матрици бяха отговорни за „широкоъгълния“. Ето защо снимките с пълна камера изглеждат като квадрат с 3 премахнати блока от единия ъгъл, а не поради проблеми със зареждането на файлове или други проблеми.
WFPC2 беше заменен от WFC3 през 2009 г. Разликата между тях е добре илюстрирана от презаснетите Pillars of Creation, за които по-късно.
Освен оптични и близки инфрачервен обхватС широкоъгълна камера Хъбъл вижда:
- използване на STIS спектрограф в близки и далечни ултравиолетови, както и от видими до близки инфрачервени лъчи;
- там, използвайки един от каналите на ACS, чиито други канали покриват огромен честотен диапазон от инфрачервен до ултравиолетов;
- източници на слаби точки в ултравиолетовия диапазон със спектрограф COS.
Снимки
Изображенията на Хъбъл не са точно снимки в обичайния смисъл. Много информация не е налична в оптичния диапазон. Много космически обекти активно излъчват в други диапазони. Хъбъл е оборудван с много устройства с различни филтри, които им позволяват да улавят данни, които астрономите по-късно обработват и могат да обобщят във визуално изображение. Богатството на цветовете се осигурява от различни диапазони на излъчване от звезди и йонизирани от тях частици, както и отразената от тях светлина.
Има много снимки, ще ви разкажа само за някои от най-вълнуващите. Всички снимки имат собствен идентификатор, който може лесно да бъде намерен на уебсайта на Хъбъл spacetelescope.org или директно в Google. Много от снимките са на сайта с висока разделителна способност, но тук оставям версии на екрана.
Стълбове на сътворението
ID: opo9544a
Вашият собствен известен изстрелХъбъл направи първи април 95 г., без да бъде разсеян от умната работа на Първия април. Това са Стълбовете на Сътворението, наречени така, защото звездите се образуват от тези натрупвания на газ и защото ги наподобяват по форма. Картината показва малко парче от централната част на мъглявината Орел.
Тази мъглявина интересна тема, че големи звезди в центъра му са го разпръснали частично и дори само от Земята. Такъв късмет ви позволява да погледнете в самия център на мъглявината и например да направите известната изразителна снимка.
Други телескопи също са снимали този регион в различни диапазони, но оптично Стълбовете са най-изразителни: йонизиран от самите звезди, които са разпръснали част от мъглявината, газът свети в синьо, зелено и червено, създавайки красиви преливания.
През 2014 г. стълбовете бяха заснети отново с актуализирано оборудване на Хъбъл: първата версия беше заснета от камерата WFPC2, а втората от WFC3.
ID: heic1501a
Роза от галактики
ID: heic1107a
Обектът Arp 273 е красив пример за комуникация между галактики, които са близо една до друга. Асиметричната форма на горния е следствие от така наречените приливни взаимодействия с долния. Заедно те образуват грандиозно цвете, представено на човечеството през 2011 г.
Магическа галактика сомбреро
ID: opo0328a
Messier 104 е величествена галактика, която изглежда като измислена и нарисувана в Холивуд. Но не, красивата сто и четвърта е включена южните покрайнинисъзвездие Дева. И е толкова ярка, че се вижда дори през домашните телескопи. Тази красавица позира за Хъбъл през 2004 г.
Нов инфрачервен изглед на мъглявината Конска глава - изображение от 23-тата годишнина на Хъбъл
ID: heic1307a
През 2013 г. Хъбъл засне повторно Barnard 33 в инфрачервения спектър. И мрачната мъглявина Конска глава в съзвездието Орион, почти непрозрачна и черна във видимия диапазон, се появи в нова светлина. Тоест диапазонът.
Преди това Хъбъл вече го беше снимал през 2001 г.:
ID: heic0105a
Тогава тя спечели онлайн гласуването за юбилеен обект за единадесет години в орбита. Интересното е, че още преди снимките на Хъбъл, Конската глава е един от най-фотографираните обекти.
Хъбъл заснема звездообразуващ регион S106
ID: heic1118a
S106 е звездообразуващ регион в съзвездието Лебед. Красивата структура се дължи на изхвърлянето на млада звезда, която е обвита в прах във формата на поничка в центъра. Тази прахова завеса има празнини отгоре и отдолу, през които материалът на звездата избива по-активно, образувайки форма, напомняща добре познатата оптична илюзия. Снимката е направена в края на 2011 г.
Касиопея A: цветните последици от смъртта на една звезда
ID: heic0609a
Вероятно сте чували за експлозиите Свръхнови. И тази снимка ясно показва един от сценариите бъдеща съдбатакива обекти.
Снимката от 2006 г. показва последствията от експлозията на звездата Касиопея А, случила се точно в нашата галактика. Ясно се вижда вълна от материя, разпръскваща се от епицентъра, със сложна и детайлна структура.
Изображение от Хъбъл на Arp 142
ID: heic1311a
И отново снимка, демонстрираща последствията от взаимодействието на две галактики, които се оказаха близо една до друга по време на тяхното Вселенско пътуване.
NGC 2936 и 2937 се сблъскаха и повлияха една на друга. Това вече е само по себе си интересно събитие, но в този случай е добавен още един аспект: настоящата форма на галактиките прилича на пингвин с яйце, което работи като голям плюс за популярността на тези галактики.
В сладка снимка от 2013 г. можете да видите следи от настъпилия сблъсък: например окото на пингвина е образувано в по-голямата си част от тела от галактиката с яйца.
Знаейки възрастта на двете галактики, най-накрая можем да отговорим какво е било първо: яйце или пингвин.
Пеперуда, излизаща от останките на звезда в планетарна мъглявина NGC 6302
ID: heic0910h
Понякога газовите потоци, нагрети до 20 хиляди градуса, летящи със скорост почти милион км/ч, изглеждат като крила на крехка пеперуда, просто трябва да намерите правилния ъгъл. Хъбъл не трябваше да гледа, мъглявината NGC 6302 - наричана още мъглявината Пеперуда или Бръмбар - сама се обърна към нас в правилната посока.
Създава тези крила умираща звездана нашата галактика в съзвездието Скопио. Газовите потоци отново придобиват формата на крилата си поради пръстена от прах около звездата. Същият прах покрива самата звезда от нас. Възможно е пръстенът да се е образувал от звездата, която губи материя по екватора с относително ниска скорост, а крилата - от по-бърза загуба от полюсите.
Дълбоко поле
Има няколко изображения на Хъбъл, които имат Deep Field в заглавието. Това са кадри с огромно многодневно време на експозиция, показващи малка част от звездното небе. За да ги премахна, трябваше много внимателно да подбера зона, подходяща за такава експозиция. Не трябваше да е блокиран от Земята и Луната, да няма ярки обекти наблизо и т.н. В резултат на това Deep Field стана много полезен материал за астрономите, от който те могат да изучават процесите на формиране на Вселената.
Най-скорошният такъв кадър - Extreme Deep Field на Хъбъл от 2012 г. - е доста скучен за средното око - това е безпрецедентно заснемане със скорост на затвора от два милиона секунди (~23 дни), показващо 5,5 хиляди галактики, най-тъмната от които имат яркост с десет милиарда по-малка от чувствителността на човешкото зрение.
ID: heic1214a
И тази невероятна снимка е свободно достъпна на уебсайта на Хъбъл, показвайки на всички малка част от 1/30 000 000 от нашето небе, на което се виждат хиляди галактики.
Хъбъл (1990 – 203_)
Хъбъл трябва да напусне орбита след 2030 г. Този факт изглежда тъжен, но всъщност телескопът е надхвърлил продължителността на първоначалната си мисия с много години. Телескопът беше модернизиран няколко пъти, оборудването беше променено на все по-модерно, но тези подобрения не засегнаха основната оптика.
И през следващите години човечеството ще получи по-усъвършенстван заместител на стария изтребител, когато бъде изстрелян телескопът Джеймс Уеб. Но дори и след това Хъбъл ще продължи да работи, докато се провали. В телескопа са инвестирани невероятни количества труд на учени, инженери, астронавти, хора с други професии и пари на американски и европейски данъкоплатци.
В отговор човечеството разполага с безпрецедентна база от научни данни и предмети на изкуството, които помагат да се разбере структурата на Вселената и създават мода за науката.
Трудно е да се разбере стойността на Хъбъл за неастроном, но за нас е така красив символпостиженията на човечеството. Не е безпроблемно, с сложна история, телескопът се превърна в успешен проект, който, надяваме се, ще продължи да работи в полза на науката повече от десет години. публикувани
Ако имате въпроси по тази тема, задайте ги на експертите и читателите на нашия проект.
24 април 1990 гбеше изстрелян в околоземна орбита Орбитален телескоп Хъбъл, който за почти четвърт век от своето съществуване направи много велики открития, които хвърлят светлина върху Вселената, нейната история и тайни. И днес ще говорим за тази орбитална обсерватория, станала легендарна в наше време, нейната история, както и около някои важни открития
направени с негова помощ.
История на създаването
Идеята за поставяне на телескоп там, където нищо няма да пречи на работата му, се появява в междувоенните години в работата на немския инженер Херман Оберт, но теоретичната обосновка за това е представена през 1946 г. от американския астрофизик Лейман Спицер. Той бил толкова пленен от идеята, че се отдал на нейното осъществяване. повечетоот научната му кариера.Първият орбитален телескоп е изстрелян от Великобритания през 1962 г. и от Съединените американски щати през 1966 г. Успехите на тези устройства най-накрая убедиха световната научна общност в необходимостта от изграждането на голяма космическа обсерватория, способна да гледа дори в самите дълбини на Вселената.
Работата по проекта, който в крайна сметка се превърна в телескоп Хъбъл, започна през 1970 г., но дълго време нямаше достатъчно финансиране за успешно изпълнениеидеи. Имаше периоди, когато американските власти спираха изцяло финансовите потоци.
Неопределеността приключи през 1978 г., когато Конгресът на САЩ отпусна 36 милиона долара за създаването на орбиталната лаборатория. В същото време започва активна работа по проектирането и изграждането на съоръжението, в което участват много изследователски центрове и технологични компании, общо тридесет и две институции по целия свят.
Първоначално беше планирано телескопът да бъде изведен в орбита през 1983 г., след което тези дати бяха отложени за 1986 г. Но катастрофата на космическата совалка Challenger на 28 януари 1986 г. ни принуди отново да преразгледаме датата на изстрелване на обекта. В резултат на това Хъбъл изстреля в космоса на 24 април 1990 г. със совалката Дискавъри.
Едуин Хъбъл
Още в началото на осемдесетте години, проектираният телескоп е кръстен в чест на Едуин Пауъл Хъбъл, великият американски астроном, който има огромен принос за развитието на нашето разбиране за това какво представлява Вселената, както и какво трябва да представляват астрономията и астрофизиката на бъдещето Бъди като.
Хъбъл беше този, който доказа, че във Вселената има и други галактики освен Млечния път, и също така постави основите на теорията за разширяването на Вселената.
Едуин Хъбъл умира през 1953 г., но става един от основателите американско училищеастрономията, нейният най-известен представител и символ. Не е за нищо, че не само телескопът, но и астероидът е кръстен на този велик учен.
Най-значимите открития на телескопа Хъбъл
През деветдесетте години на двадесети век телескопът Хъбъл се превърна в един от най-известните обекти, създадени от човека, споменати в пресата. Снимките, направени от тази орбитална обсерватория, бяха отпечатани на първите страници и корици не само на научни и научнопопулярни списания, но и на обикновената преса, включително жълти вестници.
Откритията, направени с помощта на Хъбъл, значително революционизираха и разшириха човешкото разбиране за Вселената и продължават да го правят и до днес.
Телескопът снима и изпрати обратно на Земята повече от милион изображения с висока разделителна способност, което позволява на човек да надникне в дълбините на Вселената, които иначе биха били невъзможни за достигане.
Една от първите причини медиите да започнат да говорят за телескопа Хъбъл бяха неговите снимки на кометата Шумейкър-Леви 9, която се сблъска с Юпитер през юли 1994 г. Около година преди падането, докато наблюдаваха този обект, орбиталната обсерватория регистрира разделянето му на няколко десетки части, които след това паднаха в продължение на седмица върху повърхността на гигантската планета.
Размерът на Хъбъл (диаметърът на огледалото е 2,4 метра) му позволява да провежда изследвания в голямо разнообразие от области на астрономията и астрофизиката. Например, той е използван за правене на снимки на екзопланети (планети, разположени отвъд слънчева система), гледайте агонията на стари звезди и раждането на нови, открийте мистериозни черни дупки, изследвайте историята на Вселената и също така проверете текущата научни теории, като ги потвърждава или опровергава.
Модернизация
Въпреки изстрелването на други орбитални телескопи, Хъбъл продължава да бъде основният инструмент на звездобройците на нашето време, като непрекъснато ги снабдява с нова информацияот най-отдалечените кътчета на Вселената.С течение на времето обаче започнаха да възникват проблеми в работата на Хъбъл. Така например още през първата седмица на работа на телескопа се оказа, че главното му огледало има дефект, който не позволява постигане на очакваната острота на изображенията. Така че трябваше да инсталираме система за оптична корекция на обекта директно в орбита, състояща се от две външни огледала.
За ремонт и модернизиране на орбиталната обсерватория Хъбъл бяха проведени четири експедиции до нея, по време на които на телескопа беше инсталирано ново оборудване - камери, огледала, слънчеви панели и други устройства за подобряване на работата на системата и разширяване на обхвата на обсерваторията .
Бъдеще
След последна модернизация, което се случи през 2009 г., беше решено телескопът Хъбъл да остане в орбита до 2014 г., когато ще бъде заменен от нова космическа обсерватория, Джеймс Уеб. Но сега вече е известно, че експлоатационният живот на съоръжението ще бъде удължен поне до 2018 г. или дори до 2020 г.Има три предимства на аналозите: качеството на изображението не се влияе поради по-малкото разсейване на светлината, разположените обекти и обхвата на електромагнитните вълни от инфрачервени до ултравиолетови. Всички тези предимства се използват напълно благодарение на сложния дизайн на телескопа Хъбъл.
Основното огледало на телескопа е с диаметър 2,4 m, а второстепенното огледало е с диаметър 0,34 m. Разстоянието между тях е строго проверено и възлиза на 4,9 m (дори най-много най-добрите телескопина Земята кръгът на дисперсия е по-голям от 0,5 инча). Разделителната способност на телескопа Хъбъл е 7-10 пъти по-голяма от тази на аналозите му на Земята.
При такава експозиция е много необходимо висока степенстабилизация и точност на насочване. Това беше основната трудност при проектирането - в резултат на това се получи сложна комбинация от сензори, жироскопи и звездни водачиви позволява да поддържате фокус в рамките на 0,007 инча за дълго време (точността на насочване е най-малко 0,01 инча).
На борда са инсталирани шест основни научни инструменти, които са постижения научна мисълв момента на изстрелване на совалката. Това са висок Goddard за работа в ултравиолетовия диапазон, камера и спектрограф за снимане на тъмни обекти, планетарна и широкоъгълна камера, високоскоростен фотометър за наблюдение на обекти с различна яркост и прецизни сензори за насочване.
За да се гарантира, че системата е самодостатъчна и не изисква източници на енергия, тя е оборудвана с мощни слънчеви панели, които от своя страна зареждат шест водородно-никелови батерии. Всички компютри, батерии, телеметрия и други системи са разположени така, че да могат лесно да се сменят при необходимост.
Видео по темата
Оптичните инструменти са известни от древни времена. Архимед използва лещи, за да фокусира светлината и да унищожи вражеските дървени кораби. Но телескопите се появяват много по-късно и причината за това е неизвестна.
Произход
Системата от учения за оптиката е създадена от гръцките учени Евклид и Аристотел. По същество оптиката е резултат от изучаването на структурата на човешкото око, а неразвитостта на анатомията в древността не позволява развитието на оптиката в сериозна наука.През 13 век се появяват първите очила, основани на познанията за праволинейните лъчи. Те служеха за утилитарни цели - помагаха на занаятчиите да изследват малки детайли. Малко вероятно е това изобретение да е резултат от дълги изследвания - може да е било чист късмет, откритието, че шлифованото стъкло може да има ефект на уголемяване на обект, когато се приближи до окото.
Английският натуралист Бейкън пише за арабски инструменти, които на теория биха могли да дадат увеличение, така че звездите да могат да се видят на в близост. Геният на Да Винчи достига такива висоти, че той конструира собствени машини за стъкло и пише трактати по фотометрия. Телескопът с една леща или по-точно неговите чертежи и техническа документация са обмислени до най-малкия детайл от Леонардо, а самият гений твърди, че по този начин може да се постигне увеличение от 50 пъти. Малко вероятно е такава конструкция да има право на живот, но фактът е факт - първият камък е положен в основата на ново направление в науката.
Първата зрителна тръба е направена в Холандия през края на XVI - началото на XVII ввек (мненията за точната дата днес се различават) от З. Янсен в Миделбург по подобие на известен италиански телескоп. Това събитие беше официално документирано. Холандците показаха значителни умения в производството на зрителни тръби. Мециус, Липершей - техните имена са запазени в хрониките, а продуктите им са представяни на двора на херцози и крале, за което занаятчиите са възнаграждавани с големи суми пари. Кой е първият, не се знае и до днес. Инструментите са направени от евтини материали, но на практическа, а не на теоретична основа, както беше преди.
Галилео Галилей получава професорска длъжност в университета в Падуа за представянето на своя прототип на телескоп на дожа на Венеция. Неговото авторство не оставя съмнение, тъй като продуктите все още се съхраняват във флорентински музеи. Неговите телескопи позволяват да се постигне увеличение от 30 пъти, докато други майстори правят телескопи с увеличение от 3 пъти. Той допринесе и с практическа основа за доктрината за хелиоцентричната същност на Слънчевата система, лично наблюдавайки планетите и звездите.
Великият астроном Йоханес Кеплер, след като се запознал с изобретението на Галилей, съставил подробна
От самото начало на астрономията, от времето на Галилей, астрономите преследват едно обща цел: виж повече, виж по-далеч, виж по-дълбоко. И космическият телескоп Хъбъл, изстрелян през 1990 г., е огромна стъпка в тази посока. Телескопът е в земна орбита над атмосферата, което може да изкриви и блокира радиацията, идваща от космически обекти. Благодарение на липсата му, астрономите получават изображения с най-високо качество с помощта на Хъбъл. Почти невъзможно е да се надцени ролята на телескопа за развитието на астрономията - Хъбъл е един от най-успешните и дългосрочни проекти на космическата агенция НАСА. Той изпрати стотици хиляди снимки на Земята, хвърляйки светлина върху много от мистериите на астрономията. Той помогна да се определи възрастта на Вселената, да се идентифицират квазарите, да се докаже, че масивните черни дупки са разположени в центъра на галактиките, и дори да проведе експерименти за откриване на тъмна материя.
Откритията промениха начина, по който астрономите гледаха на Вселената. Способността да се виждат много детайли е помогнала за трансформирането на някои астрономически хипотезивъв факти. Много теории бяха отхвърлени, за да се върви в една правилна посока. Сред постиженията на Хъбъл едно от основните е решителността възраст на Вселената, която днес учените оценяват на 13 - 14 милиарда години. Това несъмнено е по-точно от предишни данни от 10 - 20 милиарда години. Хъбъл също изигра ключова роля в откриването на тъмната енергия, мистериозната сила, която кара Вселената да се разширява с все по-голяма скорост. Благодарение на Хъбъл астрономите успяха да видят галактиките на всички етапи от тяхното развитие, като се започне от образуването, което се случи в младата Вселена, което помогна на учените да разберат как е станало тяхното раждане. С помощта на телескопа бяха открити протопланетни дискове, натрупвания на газ и прах около млади звезди, около които скоро ще се появят нови (по астрономически стандарти, разбира се) планетарни системи. Той успя да открие източниците на гама-лъчи - странни, невероятно мощни изблици на енергия - в далечни галактики по време на колапса на свръхмасивни звезди. И това е само част от откритията на уникален астрономически инструмент, но те вече доказват, че 2,5 милиарда долара, похарчени за създаването, извеждането в орбита и поддръжката, са най-доходоносната инвестиция в мащаба на цялото човечество.
Космически телескоп Хъбъл
Хъбъл има невероятно представяне. Цялата астрономическа общност се възползва от способността му да вижда в дълбините на Вселената. Всеки астроном може да изпрати заявка до определено времеизползва услугите му, а група специалисти решава дали това може да стане. След едно наблюдение обикновено отнема една година, преди астрономическата общност да получи резултатите от изследването. Тъй като данните, получени с помощта на телескопа, са достъпни за всеки, всеки астроном може да проведе своите изследвания, като координира данните с обсерваториите по целия свят. Тази политика прави изследванията отворени и следователно по-ефективни. Въпреки това, уникалните възможности на телескопа означават и най-високото ниво на търсене за него - астрономите по целия свят се борят за правото да използват услугите на Хъбъл в свободното си време от основните мисии. Всяка година се получават повече от хиляда заявления, сред които се избират най-добрите според експертите, но според статистиката само 200 са удовлетворени - само една пета от общия брой кандидати провеждат своите изследвания с помощта на Хъбъл.
Защо беше необходимо телескопът да бъде изстрелян в околоземното пространство и защо устройството е толкова търсено сред астрономите? Факт е, че телескопът Хъбъл успя да реши два проблема на наземните телескопи наведнъж. Първо, размазване на сигнала земна атмосфераограничава възможностите на наземните телескопи, независимо от тяхното техническо съвършенство. Атмосферното замъгляване ни позволява да видим блещукащи звезди, когато гледаме към небето. На второ място, атмосферата поглъща радиация с определена дължина на вълната, най-силно ултравиолетова, рентгенова и гама радиация. И този сериозен проблем, тъй като изследването на космическите обекти е толкова по-ефективно, колкото по-голям е енергийният обхват.
И именно за да се избегне негативното влияние на атмосферата върху качеството на получените изображения, телескопът е разположен над нея, на разстояние 569 километра над повърхността. В същото време телескопът прави един оборот около Земята за 97 минути, движейки се със скорост 8 километра в секунда.
Оптична система на телескоп Хъбъл
Телескопът Хъбъл е система на Ричи-Кретиен или подобрена версия на системата на Касегрен, при която светлината първоначално удря основно огледало, отразява се и удря вторично огледало, което фокусира светлината и я насочва към системата от научни инструменти на телескопа през малък отвор в основното огледало. Хората често погрешно вярват, че телескопът увеличава изображението. Всъщност той само колекционира максимална сумасветлина от обекта. Съответно, колкото по-голямо е основното огледало, толкова повече светлинаще се събере и толкова по-ясно ще бъде изображението. Второто огледало само фокусира радиацията. Диаметърът на основното огледало на Хъбъл е 2,4 метра. Изглежда малко, като се има предвид, че диаметърът на огледалата на наземните телескопи достига 10 метра или повече, но липсата на атмосфера все още е огромно предимство на комичната версия.
За наблюдение космически обектиТелескопът разполага с редица научни инструменти, работещи заедно или поотделно. Всеки от тях е уникален по свой начин.
Разширена камера за проучвания (ACS). Най-новият видим инструмент за наблюдение, предназначен за изследване на ранната Вселена, инсталиран през 2002 г. Тази камера помогна да се картографира разпределението на черната материя, да се открият най-отдалечените обекти и да се проучи еволюцията на галактическите купове.
Близка инфрачервена камера и многообектен спектрометър (NICMOS). Инфрачервен сензор, открива топлина, когато обектите са скрити междузвезден прахили газ, както например в региони на активно звездообразуване.
Близка инфрачервена камера и многообектен спектрометър (Space Telescope Imaging Spectrograph - STIS). Действа като призма, разлагаща светлината. От получения спектър може да се получи информация за температурата, химическия състав, плътността и движението на изследваните обекти. STIS преустанови работа на 3 август 2004 г. поради технически проблеми, но телескопът ще бъде обновен по време на планирана поддръжка през 2008 г.
Широкообхватна и планетарна камера 2 (WFPC2). Универсален инструмент, с който са направени повечето от познатите на всички снимки. Благодарение на 48 филтъра ви позволява да виждате обекти в доста широк диапазон от дължини на вълните.
Сензори за фино насочване (FGS). Те отговарят не само за управлението и ориентацията на телескопа в пространството – те ориентират телескопа спрямо звездите и не му позволяват да се отклони от курса, но също така извършват прецизни измервания на разстоянията между звездите и записват относителните движение.
Както при много космически кораби в околоземна орбита, източникът на енергия на телескопа Хъбъл е слънчева радиация, фиксирани от два дванадесетметрови слънчеви панела и акумулирани за непрекъсната работа при преминаване през сенчеста странаЗемята. Дизайнът на системата за насочване към желаната цел - обект във Вселената - също е много интересен - в крайна сметка успешното фотографиране на далечна галактика или квазар със скорост от 8 километра в секунда е много трудна задача. Системата за ориентация на телескопа включва следните компоненти: вече споменатите сензори за прецизно насочване, които маркират позицията на апарата спрямо двете „водещи” звезди; Сензорите за позиция спрямо Слънцето са не само спомагателни инструменти за ориентиране на телескопа, но и необходими инструментида се определи необходимостта от затваряне/отваряне на вратата на отвора, за да се предотврати „изгарянето“ на оборудването, когато е изложено на фокусирана слънчева светлина; магнитни сензори, които ориентират космическия кораб спрямо магнитно полеЗемя; система от жироскопи, които проследяват движението на телескопа; и електрооптичен детектор, който следи позицията на телескопа спрямо избраната звезда. Всичко това осигурява не само възможност за управление на телескопа и „насочване“ към желания космически обект, но също така предотвратява повредата на ценно оборудване, което не може бързо да бъде заменено с функционално.
Работата на Хъбъл обаче би била безсмислена без възможността за прехвърляне на получените данни за изследване в лаборатории на земята. И за да се реши този проблем, на Хъбъл бяха инсталирани четири антени, които обменят информация с екипа за полети в Центъра за космически полети Годард в Грийнбелт. Сателитите, разположени в околоземна орбита, се използват за комуникация с телескопа и задаване на координати; Хъбъл има два компютъра и няколко по-малко сложни подсистеми. Един от компютрите контролира навигацията на телескопа, всички останали системи са отговорни за работата на инструментите и комуникацията със спътниците.
Схема за предаване на информация от орбита към земята
Данни от земята изследователска групапристигане в Центъра за космически полети Годард, след което към Изследователски институтНаучен институт за космически телескопи, където група специалисти обработват данни и ги записват на магнитооптични носители. Всяка седмица телескопът изпраща обратно на Земята достатъчно информация, за да запълни повече от двадесет DVD-та, а достъпът до това огромно количество ценна информация е отворен за всеки. По-голямата част от данните се съхраняват в дигитален FITS формат, който е много удобен за анализ, но изключително неподходящ за публикуване в медиите. Ето защо най-интересните изображения за широката публика се публикуват в по-разпространените графични формати - TIFF и JPEG. Така телескопът Хъбъл се превърна не просто в уникален научен инструмент, но и в една от малкото възможности за всеки да се вгледа в красотата на Космоса – професионалист, любител и дори незапознат с астрономията. За известно съжаление трябва да кажем, че достъпът до телескопа за любители астрономи вече е затворен поради намаляване на финансирането на проекта.
Орбитален телескопХъбъл
Миналото на телескопа Хъбъл е не по-малко интересно от настоящето му. За първи път идеята за създаване подобна инсталациявъзниква през 1923 г. с Херман Оберт, основател ракетна техникаГермания. Той беше първият, който каза за възможността за доставяне на телескоп на около земна орбитаизползвайки ракета, въпреки че дори самите ракети все още не са съществували. Тази идея е развита през 1946 г. в публикациите му за необходимостта от създаване на космическа обсерватория от американския астрофизик Лиман Спицър. Той прогнозира възможността за получаване уникални снимки, които са просто невъзможни за извършване в наземни условия. През следващите петдесет години астрофизикът активно пропагандира тази идея до началото на нейното реално приложение.
Spitzer беше лидер в разработването на няколко проекта за орбитални обсерватории, включително сателита Коперник и Орбиталната астрономическа обсерватория. Благодарение на него проектът за Големия космически телескоп беше одобрен през 1969 г.; за съжаление, поради липса на финансиране, размерите и оборудването на телескопа бяха донякъде намалени, включително размерите на огледалата и броя на инструментите.
През 1974 г. беше предложено да се направят взаимозаменяеми инструменти с разделителна способност от 0,1 дъгова секунда и работни дължини на вълните от ултравиолетови до видими и инфрачервени лъчи. Совалката трябваше да достави телескопа в орбита и да го върне на Земята за поддръжка и ремонт, които бяха възможни и в космоса.
През 1975 г. НАСА и Европейската космическа агенция (ESA) започват работа по телескопа Хъбъл. През 1977 г. Конгресът одобри финансирането на телескопа.
След това решение започна да се съставя списък с научни инструменти за телескопа и бяха избрани петима победители в конкурса за създаване на оборудване. Предстоеше огромна работа. Те решават да кръстят телескопа в чест на астронома, който показа, че малките „отломки“, видими през телескопа, са далечни галактики и доказа, че Вселената се разширява.
След различни закъснения изстрелването е насрочено за октомври 1986 г., но на 28 януари 1986 г. космическата совалка Чалънджър експлодира една минута след излитане. Тестването на совалките продължи повече от две години, което означава, че извеждането на телескопа Хъбъл в орбита беше отложено с четири години. През това време телескопът е усъвършенстван и на 24 април 1990 г. уникалният апарат се издига в орбитата му.
Изстрелване на совалката с телескопа Хъбъл на борда
През декември 1993 г. космическата совалка Endeavour със седемчленен екипаж беше изведена в орбита, за да извърши поддръжка на телескопа. Сменени са две камери, както и слънчеви панели. През 1994 г. са направени първите снимки от телескопа, чието качество шокира астрономите. Хъбъл напълно се оправда.
Поддръжка, модернизация и подмяна на камери, соларни панели, проверка на топлоизолационни облицовки, както и Поддръжкасе провеждат още три пъти: през 1997, 1999 и 2002 г.
Модернизация на телескопа Хъбъл, 2002 г
Следващият полет трябваше да се състои през 2006 г., но на 1 февруари 2003 г. поради проблеми с кожата космическата совалка Колумбия изгоря в атмосферата по време на завръщането си. В резултат на това възниква необходимостта от провеждане допълнителни изследваниявъзможността за по-нататъшно използване на совалките, която приключи едва на 31 октомври 2006 г. Това доведе до отлагането на следващата планирана поддръжка на телескопа за септември 2008 г.
Днес телескопът работи нормално, предавайки 120 GB информация седмично. Наследникът на Хъбъл, космическият телескоп Webb, също се разработва, който ще изследва обекти с високо червено отместване в ранната Вселена. Той ще бъде на височина 1,5 милиона километра, изстрелването е планирано за 2013 г.
Разбира се, Хъбъл не съществува вечно. Следващият ремонт е предвиден за 2008 г., но въпреки това телескопът постепенно се износва и излиза от строя. Това ще стане около 2013 г. Когато това се случи, телескопът ще остане в орбита, докато не се деградира. След това по спирала Хъбъл ще започне да пада на Земята и или ще последва станцията Мир, или ще бъде безопасно доставен на Земята и ще се превърне в музеен експонат с уникална история. Но все пак наследството на телескопа Хъбъл: неговите открития, неговият пример за почти безупречна работа и снимките, известни на всички, ще останат. Можем да бъдем сигурни, че неговите постижения ще продължат да помагат за разкриването на мистериите на Вселената още дълго време, като триумф на удивително богатия живот на телескопа Хъбъл.
В края на септември 2008 г. в телескопа на името на. Устройството Хъбъл, което отговаря за предаването на информация на Земята, се провали. Мисията за ремонт на телескопа беше пренасрочена за февруари 2009 г.
Технически характеристики на телескопа на името на. Хъбъл:
Стартиране: 24 април 1990 г. 12:33 UT
Размери: 13,1 х 4,3 м
Тегло: 11,110 кг
Оптичен дизайн: Ritchie-Chretien
Винетиране: 14%
Зрително поле: 18" (за научни цели), 28" (за насочване)
Ъглова разделителна способност: 0,1" при 632,8 nm
Спектрален обхват: 115 nm - 1 mm
Точност на стабилизиране: 0,007" за 24 часа
Проектна орбита на космическия кораб: надморска височина - 693 km, наклон - 28,5°
Орбитален период около Zesli: между 96 и 97 минути
Планирано време за експлоатация: 20 години (с поддръжка)
Цената на телескопа и космическия кораб: 1,5 милиарда долара (в долари от 1989 г.)
Основно огледало: Диаметър 2400 мм; Радиус на кривина 11 040 mm; Квадрат на ексцентричност 1.0022985
Вторично огледало: Диаметър 310 мм; Радиус на кривина 1.358 mm; Квадрат на ексцентрицитет 1,49686
Разстояния: Междуогледални центрове 4906.071 mm; От второстепенно огледало до фокус 6406.200 mm
Какво е Хъбъл?
Американският учен Едуин Пауъл Хъбъл стана широко известен с откритието си за разширяването на Вселената. Големите учени все още често го споменават в своите статии. Хъбъл е човекът, на когото е кръстен радиотелескопът и благодарение на когото всички асоциации и стереотипи са напълно заменени.
Телескопът Хъбъл е един от най-известните обекти, които са пряко свързани с космоса. Тя може уверено да се счита за истинска автоматична орбитална обсерватория. Това космически гигантизискваше значителна финансова инвестиция (в края на краищата цената на един неземен телескоп беше стотици пъти по-висока от цената на наземен телескоп), както и ресурси и време. Въз основа на това двете най-големи агенции в света, като НАСА и Европейската космическа агенция (ЕКА), решиха да обединят възможностите си и да направят общ проект.
Коя година е пусната вече не се знае класифицирана информация. Изстрелването в околоземна орбита се състоя на 24 април 1990 г. на борда на совалката Discovery STS-31. Връщайки се към историята, заслужава да се спомене, че първоначално планираната дата на изстрелване е трябвало да бъде октомври 1986 г. но през януари същата година се случи катастрофа на Challenger и всички бяха принудени да отложат планираното стартиране. С всеки месец престой цената на програмата се увеличава с 6 милиона долара Обектът, който ще трябва да бъде изпратен в космоса, е поставен в специално помещение, в което е създадена изкуствено пречистена атмосфера, а бордовите системи са работели частично с по-модерни.
Когато Хъбъл беше изстрелян, всички очакваха невероятен триумф, но не всичко веднага се оказа така, както искаха. Учените се сблъскаха с проблеми още при първите снимки. Ясно беше, че има дефект в огледалото на телескопа и качеството на изображенията беше различно от очакваното. Също така не беше напълно ясно колко ще минат годиниот момента на откриване на проблема до неговото разрешаване. В крайна сметка беше очевидно, че е невъзможно да се замени главното огледало на телескопа директно в орбита и връщането му на Земята беше изключително скъпо, така че беше решено, че е необходимо да се инсталира допълнително оборудване върху него и да се използва за компенсация за дефекта на огледалото, така че още през декември 1993 г. совалката Endeavour е изпратена с необходимите конструкции. Астронавтите излязоха в открития космос пет пъти и успешно монтираха необходимите части на телескопа Хъбъл.
Какво ново видя телескопът в космоса? И какви открития е успяло да направи човечеството въз основа на снимките? Това са едни от най-честите въпроси, които учените задават. Разбира се, най-големите звезди заснет с телескопне остана незабелязано. А именно, благодарение на уникалността на телескопа, астрономите идентифицираха едновременно девет огромни звезди (в звезден куп R136), чиято маса е повече от 100 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Открити са и звезди, чиято маса надвишава масата на Слънцето 50 пъти.
Също така забележителна беше снимката на двеста безумно горещи звезди, които заедно ни дават мъглявината NGC 604. Хъбъл беше този, който успя да улови флуоресценцията на мъглявината, причинена от йонизиран водород.
Говорейки за теория голям взрив, който днес е един от най-обсъжданите и най-достоверните в историята на произхода на Вселената, си струва да си припомним космическото микровълново фоново излъчване. CMB радиацията е едно от основните му доказателства. Но друго беше космологичното червено отместване, взето заедно, резултатът беше проява на ефекта на Доплер. Според него тялото вижда предметите, които се приближават до него в синьо, а ако се отдалечат, стават по-червени. Така, наблюдавайки космически обекти от телескопа Хъбъл, изместването беше червено и на тази база беше направен извод за разширяването на Вселената.
Когато гледате изображения от телескоп, едно от първите неща, които ще видите, е Далечното поле. На снимката вече няма да можете да видите звездите поотделно - те ще бъдат цели галактики и веднага възниква въпросът: на какво разстояние може да види телескопът и каква е крайната му граница? За да отговорим как вижда телескопът досега, трябва да разгледаме по-отблизо дизайна на Хъбъл.
Спецификации на телескопа
- Габаритни размери на целия сателит: 13,3 м - дължина, тегло около 11 тона, но като се вземат предвид всички инсталирани инструменти, теглото му достига 12,5 тона, а диаметърът - 4,3 м.
- Формата на точността на ориентация може да достигне 0,007 дъгови секунди.
- Два двулицеви слънчеви панела са 5 kW, но има още 6 батерии с капацитет 60 ампер часа.
- Всички двигатели работят с хидразин.
- Антена, която е способна да приема всички данни със скорост от 1 kB/s и да предава при 256/512 kB/s.
- Основното огледало, чийто диаметър е 2,4 м, както и спомагателното - 0,3 м, е разтопено кварцово стъкло, което не е податливо на термична деформация.
- Колкото е увеличението, толкова е и фокусното разстояние, а именно 56,6м.
- Честотата на циркулация е веднъж на час и половина.
- Радиусът на сферата на Хъбъл е отношението на скоростта на светлината към константата на Хъбъл.
- Радиационни характеристики - 1050-8000 ангстрьома.
- Но на каква височина над повърхността на Земята се намира спътникът е известно отдавна. Това са 560 км.
Как работи телескопът Хъбъл?
Принципът на работа на телескопа е рефлектор на системата Ричи-Кретиен. Структурата на системата е главното огледало, което е хиперболично вдлъбнато, но нейното спомагателно огледало е хиперболично изпъкнало. Устройството, инсталирано в самия център на хиперболичното огледало, се нарича окуляр. Зрителното поле е около 4°.
И така, кой всъщност е участвал в създаването на този удивителен телескоп, който въпреки вековната си възраст продължава да ни радва с откритията си?
Историята на създаването му датира от далечните седемдесет години на 20 век. Няколко компании са работили по най-важните части на телескопа, а именно главното огледало. В крайна сметка изискванията бяха доста строги и резултатът беше планиран да бъде идеален. По този начин PerkinElmer иска да използва своите машини с нови технологии, за да постигне желаната форма. Но Kodak подписа договор, който включва използването на по-традиционни методи, но за резервни части. Производствената работа започва още през 1979 г., а полирането на необходимите части продължава до средата на 1981 г. Датите бяха силно изместени и възникнаха въпроси относно компетентността на компанията PerkinElmer, в резултат на което пускането на телескопа беше отложено за октомври 1984 г. Некомпетентността скоро стана по-очевидна и датата на стартиране беше отложена още няколко пъти. Историята потвърждава, че една от предложените дати е септември 1986 г общ бюджетцелият проект нарасна до 1,175 милиарда долара.
И накрая, информация за най-интересното и значими наблюденияТелескоп Хъбъл:
- Открити са планети, които са извън Слънчевата система.
- Открити са огромен брой протопланетни дискове, които са разположени около звездите на мъглявината Орион.
- Има откритие при изследване на повърхността на Плутон и Ерида. Първите карти бяха получени.
- Не по-малко важно е частичното потвърждение на теорията за много масивни черни дупки, които се намират в центровете на галактиките.
- Доказано е, че те са доста сходни по форма млечен пъти мъглявината Андромеда имат значителни разлики в историята на произхода си.
- Недвусмислено е установена точната възраст на нашата Вселена. Възрастта му е 13,7 милиарда години.
- Хипотезите относно изотропията също са правилни.
- През 1998 г. проучвания и наблюдения от наземни телескопи и Хъбъл бяха комбинирани и беше установено, че тъмната енергия съдържа ¾ от общата енергийна плътност на Вселената.
Изучаване космическо пространствопродължава...