Teleskop Hubble'a wystrzelony w tym roku. To tutaj znajduje się słynny teleskop Hubble'a

Analogi mają trzy zalety: nie ma to wpływu na jakość obrazu ze względu na mniejsze rozproszenie światła, zlokalizowane obiekty i zasięg fale elektromagnetyczne od podczerwieni do ultrafioletu. Wszystkie te korzyści są w pełni wykorzystywane dzięki złożony projekt Teleskop Hubble'a.

Zwierciadło główne teleskopu ma średnicę 2,4 m, a zwierciadło wtórne 0,34 m. Odległość między nimi jest ściśle weryfikowana i wynosi 4,9 m. Układ optyczny pozwala zebrać światło w wiązkę o średnicy 0,05 cala (nawet najlepsze teleskopy na Ziemi mają okrąg dyspersji większy niż 0,5 cala). Rozdzielczość teleskopu Hubble'a jest 7-10 razy większa niż jego analogów na Ziemi.

Przy takiej ekspozycji jest to bardzo potrzebne wysoki stopień stabilizacja i dokładność celowania. To była główna trudność w projektowaniu - w rezultacie złożona kombinacja czujników, żyroskopów i przewodnicy gwiazd pozwala przez długi czas utrzymać ostrość w granicach 0,007 cala (dokładność wskazywania to co najmniej 0,01 cala).

Na pokładzie zainstalowano sześć głównych instrumentów naukowych, które są osiągnięciami myśl naukowa w momencie startu wahadłowca. Są to: wysoki Goddard do pracy w zakresie ultrafioletu, kamera i spektrograf do fotografowania słabych obiektów, kamera planetarna i szerokokątna, szybki fotometr do obserwacji obiektów o zmiennej jasności oraz precyzyjne czujniki celownicze.

Aby system był samowystarczalny i nie wymagał źródeł zasilania, wyposażono go w mocne panele słoneczne, które z kolei ładują sześć akumulatorów wodorowo-niklowych. Wszystkie komputery, akumulatory, telemetria i inne systemy są rozmieszczone tak, aby w razie potrzeby można je było łatwo wymienić.

Wideo na ten temat

Instrumenty optyczne znane są od czasów starożytnych. Archimedes używał soczewek do skupiania światła i niszczenia drewnianych statków wroga. Ale teleskopy pojawiły się znacznie później, a przyczyna tego jest nieznana.

Początki

System nauk o optyce został stworzony przez greckich naukowców Euklidesa i Arystotelesa. Zasadniczo optyka jest wynikiem badania struktury ludzkiego oka, a niedorozwój anatomii w starożytności nie pozwolił na rozwój optyki w poważną naukę.

W XIII wieku pojawiły się pierwsze okulary oparte na wiedzy o promieniach prostoliniowych. Pełniły funkcje użytkowe – pomagały rzemieślnikom w badaniu drobnych szczegółów. Jest mało prawdopodobne, aby ten wynalazek był efektem długich badań - mógł to być czysty przypadek, odkrycie, że szlifowane szkło może powodować powiększenie przedmiotu zbliżającego się do oka.

Angielski przyrodnik Bacon pisał o arabskich instrumentach, które teoretycznie mogłyby zapewniać powiększenie umożliwiające oglądanie gwiazd z bliskiej odległości. Geniusz Da Vinci osiągnął taki poziom, że zaprojektował własne maszyny szklarskie i napisał traktaty o fotometrii. Teleskop jednoobiektywowy, a dokładniej jego rysunki i dokumentacja techniczna, zostały przemyślane w najdrobniejszych szczegółach przez Leonarda, a sam geniusz twierdził, że można w ten sposób osiągnąć 50-krotne powiększenie. Mało prawdopodobne, aby taka konstrukcja miała prawo do życia, ale fakt jest faktem – położono pierwszy kamień pod fundamenty nowego kierunku w nauce.

Pierwsza luneta została wyprodukowana w Holandii w r koniec XVI - początek XVII stulecie (opinie o dokładna data dziś się rozchodzą) autorstwa Z. Jansena w Middelburgu na podobieństwo pewnego włoskiego teleskopu. Wydarzenie to zostało oficjalnie udokumentowane. Holendrzy wykazali się sporymi umiejętnościami w produkcji lunet celowniczych. Metzius, Lippershey – ich nazwiska zachowały się w kronikach, a ich wyroby przedstawiano dworowi książąt i królów, za co rzemieślnicy byli nagradzani duże sumy pieniądze. Kto był pierwszy, do dziś nie wiadomo. Narzędzia robiono z tanich materiałów, ale nie ze względów praktycznych podstawy teoretyczne, tak jak było wcześniej.

Galileo Galilei otrzymał stanowisko profesora na Uniwersytecie w Padwie za zaprezentowanie swojego prototypowego teleskopu Dożowi Weneckiemu. Jego autorstwo nie pozostawia wątpliwości, gdyż wyroby te do dziś znajdują się w muzeach florenckich. Jego teleskopy umożliwiły osiągnięcie 30-krotnego powiększenia, podczas gdy inni mistrzowie wykonali teleskopy o 3-krotnym powiększeniu. Wniósł także praktyczne podstawy do doktryny o heliocentrycznej istocie Układu Słonecznego, osobiście obserwując planety i gwiazdy.

Wielki astronom Johannes Kepler, po zapoznaniu się z wynalazkiem Galileusza, sporządził szczegółowy

24 kwietnia 1990 został wystrzelony na orbitę okołoziemską Teleskop orbitalny Hubble'a, który przez prawie ćwierć wieku swojego istnienia dokonał wielu wspaniałych odkryć, które rzuciły światło na Wszechświat, jego historię i tajemnice. A dzisiaj porozmawiamy o tym obserwatorium orbitalnym, które w naszych czasach stało się legendarne historia, a także o kilka ważnych odkryć wykonane z jego pomocą.

Historia stworzenia

Pomysł umieszczenia teleskopu tam, gdzie nic nie zakłócałoby jego pracy, pojawił się w latach międzywojennych w pracach niemieckiego inżyniera Hermanna Obertha, jednak podstawy teoretyczne Zostało to zaproponowane w 1946 roku przez amerykańskiego astrofizyka Leymana Spitzera. Pomysł tak go urzekł, że poświęcił się jego realizacji. bardzo swojej kariery naukowej.

Pierwszy teleskop orbitalny wystrzeliła Wielka Brytania w 1962 r., a Stany Zjednoczone Ameryki w 1966 r. Sukcesy tych urządzeń ostatecznie przekonały światową społeczność naukową o konieczności zbudowania dużego obserwatorium kosmicznego zdolnego zajrzeć nawet w głąb Wszechświata.

Prace nad projektem, który ostatecznie stał się Teleskopem Hubble'a, rozpoczęły się w 1970 roku, ale przez długi czas nie było wystarczających środków, aby udana realizacja pomysły. Były okresy, gdy władze amerykańskie całkowicie zawieszały przepływy finansowe.

Zawieszenie zakończyło się w 1978 r., kiedy Kongres USA przeznaczył 36 milionów dolarów na utworzenie laboratorium orbitalnego. Wtedy to się zaczęło aktywna praca w sprawie projektu i budowy obiektu, do którego przystąpiło wielu ośrodków naukowych i technologiczne, łącznie dla trzydziestu dwóch instytucji na całym świecie.

Początkowo planowano wyniesienie teleskopu na orbitę w 1983 r., następnie daty te przesunięto na 1986 r. Jednak katastrofa promu kosmicznego Challenger w dniu 28 stycznia 1986 r. zmusiła nas do ponownego zweryfikowania daty wystrzelenia obiektu. W rezultacie Hubble wyleciał w przestrzeń kosmiczną 24 kwietnia 1990 roku na pokładzie wahadłowca Discovery.

Edwina Hubble’a

Już na początku lat osiemdziesiątych projektowany teleskop został nazwany na cześć Edwina Powella Hubble'a, wielkiego amerykańskiego astronoma, który wniósł ogromny wkład w rozwój naszego zrozumienia tego, czym jest Wszechświat, a także jaka powinna być astronomia i astrofizyka przyszłości być jak.

To Hubble udowodnił, że oprócz Drogi Mlecznej we Wszechświecie istnieją inne galaktyki, a także położył podwaliny pod teorię ekspansji Wszechświata.

Edwin Hubble zmarł w 1953 roku, ale stał się jednym z założycieli amerykańskiej szkoły astronomii, jej najsłynniejszym przedstawicielem i symbolem. Nie bez powodu nie tylko teleskop, ale także asteroida nosi imię tego wielkiego naukowca.

Najważniejsze odkrycia teleskopu Hubble'a

W latach dziewięćdziesiątych XX wieku teleskop Hubble'a stał się jednym z najsłynniejszych obiektów stworzonych przez człowieka, o których wspomina prasa. Zdjęcia wykonane przez to orbitalne obserwatorium trafiały na pierwsze strony i okładki nie tylko magazynów naukowych i popularnonaukowych, ale także prasy zwykłej, w tym także gazet żółtych.

Odkrycia dokonane za pomocą Hubble'a znacząco zrewolucjonizowały i poszerzyły ludzkie rozumienie Wszechświata i czynią to do dziś.

Teleskop sfotografował i przesłał na Ziemię ponad milion zdjęć w wysokiej rozdzielczości, co pozwoliło zajrzeć w głąb Wszechświata, do którego w innym przypadku byłoby niemożliwe.

Jednym z pierwszych powodów, dla których media zaczęły mówić o teleskopie Hubble'a, były zdjęcia komety Shoemaker-Levy 9, która zderzyła się z Jowiszem w lipcu 1994 roku. Około rok przed upadkiem, obserwując ten obiekt, obserwatorium orbitalne zarejestrowało jego podział na kilkadziesiąt części, które następnie w ciągu tygodnia spadły na powierzchnię gigantycznej planety.

Wymiary Hubble'a (średnica lustra to 2,4 metra) pozwalają mu jak najbardziej na prowadzenie badań różne obszary astronomia i astrofizyka. Służył np. do robienia zdjęć egzoplanet (planet znajdujących się poza Układem Słonecznym), obserwacji agonii starych gwiazd i narodzin nowych, odnajdywania tajemniczych czarnych dziur, zgłębiania historii Wszechświata, a także testowania aktualnych osiągnięć naukowych teorie, potwierdzając je lub obalając.

Modernizacja

Pomimo wypuszczenia na rynek innych teleskopów orbitalnych, Hubble w dalszym ciągu pozostaje głównym instrumentem obserwatorów gwiazd naszych czasów, stale dostarczając im Nowa informacja z najodleglejszych zakątków Wszechświata.

Jednak z biegiem czasu zaczęły pojawiać się problemy w działaniu Hubble'a. Przykładowo już w pierwszym tygodniu pracy teleskopu okazało się, że jego zwierciadło główne ma wadę, która nie pozwala na osiągnięcie oczekiwanej ostrości obrazów. Musieliśmy więc zainstalować na obiekcie znajdującym się bezpośrednio na orbicie system korekcji optycznej, składający się z dwóch zewnętrznych zwierciadeł.

W celu naprawy i modernizacji obserwatorium orbitalnego Hubble'a przeprowadzono do niego cztery wyprawy, podczas których na teleskopie zainstalowano nowy sprzęt - kamery, zwierciadła, panele słoneczne i inne urządzenia usprawniające działanie systemu i rozszerzające zakres obserwatorium .

Przyszły

Po ostatniej modernizacji w 2009 roku zdecydowano, że teleskop Hubble'a pozostanie na orbicie do 2014 roku, kiedy to zostanie zastąpiony nowym. obserwatorium kosmiczne– „Jamesa Webba”. Ale teraz już wiadomo, że żywotność obiektu zostanie przedłużona co najmniej do 2018, a nawet 2020 roku.

Tło, koncepcje, wczesne projekty

Pierwsza wzmianka o koncepcji teleskopu orbitalnego znajduje się w książce „Rocket in Interplanetary Space” Hermanna Obertha. „Die Rakete zu den Planetenraumen” ).

W 1946 roku amerykański astrofizyk Lyman Spitzer opublikował artykuł „Astronomiczne zalety obserwatorium pozaziemskiego”. Astronomiczne zalety obserwatorium pozaziemskiego ). W artykule zwrócono uwagę na dwie główne zalety takiego teleskopu. Po pierwsze, jego rozdzielczość kątowa będzie ograniczona jedynie przez dyfrakcję, a nie przez turbulentne przepływy w atmosferze; w tamtym czasie rozdzielczość teleskopów naziemnych wynosiła od 0,5 do 1,0 sekundy łukowej, podczas gdy teoretyczna granica rozdzielczości dyfrakcyjnej dla teleskopu z 2,5-metrowym zwierciadłem wynosiła około 0,1 sekundy. Po drugie, teleskop kosmiczny mógł prowadzić obserwacje w zakresie podczerwieni i ultrafioletu, w których absorpcja promieniowania przez atmosferę ziemską jest bardzo znacząca.

Spitzer poświęcił znaczną część swojej kariery naukowej na rozwój projektu. W 1962 roku raport opublikowany przez Narodową Akademię Nauk Stanów Zjednoczonych zalecał włączenie rozwoju teleskopu na orbicie do listy program kosmiczny, a w 1965 r. Spitzer został mianowany szefem komisji, której zadaniem było ustalenie zadania naukowe dla dużych teleskop kosmiczny.

Astronomia kosmiczna zaczęła się rozwijać po zakończeniu II wojny światowej. W 1946 roku po raz pierwszy uzyskano widmo ultrafioletowe Słońca. Teleskop orbitalny do badań Słońca została wystrzelona przez Wielką Brytanię w 1962 roku w ramach programu Ariel, a w 1966 roku NASA wystrzeliła w przestrzeń kosmiczną pierwsze obserwatorium orbitalne OAO-1. Orbitalne Obserwatorium Astronomiczne ). Misja zakończyła się niepowodzeniem z powodu awarii baterii trzy dni po starcie. W 1968 roku wystrzelono sondę OAO-2, która prowadziła obserwacje promieniowania ultrafioletowego gwiazd i galaktyk do 1972 roku, znacznie przekraczając projektowany czas życia wynoszący 1 rok.

Obsługiwane misje OAO wyraźna demonstracja jaką rolę mogą odegrać teleskopy na orbicie, a w 1968 roku NASA zatwierdziła plan budowy teleskopu zwierciadlanego ze zwierciadłem o średnicy 3 m. Projekt otrzymał kryptonim LST. Duży Teleskop Kosmiczny). Start zaplanowano na rok 1972. W programie podkreślono potrzebę regularnych wypraw załogowych w celu konserwacji teleskopu, aby zapewnić długotrwałe działanie drogiego instrumentu. Rozwijający się równolegle program promów kosmicznych dawał nadzieję na uzyskanie odpowiednich możliwości.

Walka o finansowanie projektu

W związku z sukcesem programu JSC w środowisku astronomicznym panuje zgoda co do tego, że priorytetem powinna być budowa dużego teleskopu na orbicie. W 1970 roku NASA powołała dwa komitety, jeden do spraw badań i planowania aspekty techniczne drugim zadaniem było opracowanie programu badania naukowe. Kolejną poważną przeszkodą było finansowanie projektu, którego koszty miały przewyższyć koszt dowolnego teleskopu naziemnego. Kongres Stanów Zjednoczonych zakwestionował wiele proponowanych szacunków i znacznie obciął środki, które początkowo obejmowały badania na dużą skalę nad instrumentami i projektem obserwatorium. W 1974 roku, w ramach programu cięć budżetowych zainicjowanego przez prezydenta Forda, Kongres całkowicie anulował finansowanie projektu.

W odpowiedzi astronomowie rozpoczęli szeroką kampanię lobbingową. Wielu naukowców spotkało się osobiście z senatorami i kongresmenami, wysłano także kilka dużych przesyłek listowych w celu wsparcia projektu. Akademia Narodowa Nauka opublikowała raport podkreślający znaczenie budowy dużego teleskopu na orbicie, w wyniku czego Senat zgodził się przeznaczyć na ten cel połowę budżetu pierwotnie zatwierdzonego przez Kongres.

Problemy finansowe doprowadziły do cięć, a wśród nich najważniejsza była decyzja o zmniejszeniu średnicy lustra z 3 do 2,4 metra w celu zmniejszenia kosztów i uzyskania bardziej zwartej konstrukcji. Projekt teleskopu z półtorametrowym zwierciadłem, który miał zostać wystrzelony w celu testowania i testowania systemów, również został odwołany i podjęto decyzję o współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną. ESA zgodziła się wziąć udział w finansowaniu oraz dostarczyć do obserwatorium szereg instrumentów i paneli słonecznych w zamian za zarezerwowanie przez europejskich astronomów co najmniej 15% czasu obserwacyjnego. W 1978 roku Kongres zatwierdził dofinansowanie w wysokości 36 milionów dolarów i natychmiast potem rozpoczęły się prace projektowe na pełną skalę. Datę premiery zaplanowano na rok 1983. Na początku lat 80. teleskop otrzymał imię Edwina Hubble'a.

Organizacja projektowania i budowy

Prace nad stworzeniem teleskopu kosmicznego zostały podzielone pomiędzy wiele firm i instytucji. Za rozwój, projektowanie i budowę teleskopu odpowiedzialne było Centrum Kosmiczne Marshalla loty kosmiczne Goddard był zaangażowany w ogólne zarządzanie rozwojem instrumentów naukowych i został wybrany na naziemne centrum kontroli. Centrum Marshalla zleciło firmie Perkin-Elmer zaprojektowanie i wyprodukowanie układu optycznego teleskopu. Zespół teleskopu optycznego, OTA ) i precyzyjne czujniki prowadzenia. Lockheed Corporation przyznała kontrakt na budowę statek kosmiczny dla teleskopu.

Produkcja układu optycznego

Polerowanie głównego zwierciadła teleskopu, Laboratorium Perkin-Elmer, maj 1979.

Lustro i system optyczny ogólnie rzecz biorąc, były to najważniejsze elementy konstrukcji teleskopu i stawiano im szczególnie rygorystyczne wymagania. Zazwyczaj zwierciadła teleskopów są wykonane z tolerancją około jednej dziesiątej długości fali widzialne światło, ale ponieważ teleskop kosmiczny miał prowadzić obserwacje w zakresie od ultrafioletu do bliskiej podczerwieni, a rozdzielczość musiała być dziesięciokrotnie wyższa niż w przypadku instrumentów naziemnych, tolerancję produkcyjną jego zwierciadła głównego ustalono na 1/20 długość fali światła widzialnego, czyli około 30 nm.

Firma Perkin-Elmer zamierzała zastosować nowe komputerowe maszyny sterowane numerycznie do wytworzenia lustra o zadanym kształcie. Kodak otrzymał kontrakt na produkcję zamiennego lustra przy użyciu tradycyjne metody polerowanie, w przypadku nieprzewidzianych problemów przy niesprawdzonych technologiach (w muzeum znajduje się obecnie lustro firmy Kodak). Prace nad zwierciadłem głównym rozpoczęły się w 1979 roku, wykorzystując szkło o ultraniskim współczynniku rozszerzalności. Aby zmniejszyć wagę, lustro składało się z dwóch powierzchni - dolnej i górnej, połączonych kratową strukturą o strukturze plastra miodu.

Lustro zapasowe teleskopu, Smithsonian Air and Space Museum, Waszyngton.

Prace nad polerowaniem lustra trwały do maja 1981 roku, jednak nie dotrzymano pierwotnych terminów i znacznie przekroczono budżet. Raporty NASA z tamtego okresu wyrażały wątpliwości co do kompetencji kierownictwa Perkina-Elmera i jego zdolności do pomyślnej realizacji tak ważnego i złożonego projektu. Aby zaoszczędzić pieniądze, NASA anulowała zamówienie na lusterko zapasowe i przesunęła datę premiery na październik 1984 r. Prace zakończono ostatecznie pod koniec 1981 roku po nałożeniu powłoki odblaskowej z aluminium o grubości 75 nm i powłoki ochronnej z fluorku magnezu o grubości 25 nm.

Mimo to wątpliwości co do kompetencji firmy Perkin-Elmer pozostały, gdyż termin realizacji pozostałych elementów układu optycznego stale się przesuwał, a budżet projektu wzrastał. NASA określiła harmonogram firmy jako „niepewny i zmieniający się z dnia na dzień” i opóźniła wystrzelenie teleskopu do kwietnia 1985 roku. Terminów jednak nadal nie dotrzymywano, opóźnienia rosły średnio co kwartał o miesiąc, a w końcowym etapie rosły o jeden dzień każdego dnia. NASA była zmuszona jeszcze dwukrotnie przełożyć start, najpierw na marzec, a następnie na wrzesień 1986 roku. W tamtym czasie, w tamtym momencie cały budżet projekt urósł do 1,175 miliarda dolarów.

Statek kosmiczny

Początkowe etapy prac nad statkiem kosmicznym, 1980 rok.

Kolejnym trudnym problemem inżynierskim było stworzenie statku kosmicznego dla teleskopu i innych instrumentów. Głównymi wymaganiami była ochrona sprzętu przed stałymi zmianami temperatury podczas ogrzewania od bezpośredniego oświetlenie słoneczne i ochłodzenie w cieniu Ziemi oraz szczególnie precyzyjna orientacja teleskopu. Teleskop zamontowany jest wewnątrz lekkiej aluminiowej kapsuły, która pokryta jest wielowarstwową izolacją termiczną zapewniającą stabilną temperaturę. Sztywność kapsuły i mocowanie instrumentów zapewnia wewnętrzna rama przestrzenna z włókna węglowego.

Chociaż statek kosmiczny okazał się skuteczniejszy niż układ optyczny, Lockheed również wypadł nieco z opóźnieniem i przekroczył budżet. Do maja 1985 r. przekroczenie kosztów wyniosło około 30% pierwotnej wielkości, a opóźnienie w realizacji planu wyniosło 3 miesiące. W przygotowanym raporcie Centrum Kosmiczne Marshalla zauważono, że podczas wykonywania prac firma nie wykazuje inicjatywy, woląc polegać na instrukcjach NASA.

Koordynacja badań i kontrola lotu

Powstał w 1983 roku, po konfrontacji między NASA a środowiskiem naukowym. Instytut prowadzony jest przez Stowarzyszenie Uniwersytetów Badań Astronomicznych. Stowarzyszenie Uniwersytetów Badań Astronomicznych ) (Język angielski) AURA) i znajduje się na terenie kampusu Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w Baltimore w stanie Maryland. Uniwersytet Hopkinsa jest jednym z 32 amerykańskich uniwersytetów i organizacje zagraniczne członkowie stowarzyszenia. Za organizację odpowiada Instytut Naukowy Teleskopu Kosmicznego prace naukowe oraz zapewnienie astronomom dostępu do uzyskanych danych, czyli funkcji, które NASA chciała zachować pod swoją kontrolą, ale naukowcy woleli przekazać instytucjom akademickim.

Centrum Koordynacyjne Europejskiego Teleskopu Kosmicznego zostało założone w 1984 roku w Garching w Niemczech w celu zapewnienia podobnych obiektów europejskim astronomom.

Sterowanie lotem powierzono Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda. Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda), który znajduje się w Greenbelt w stanie Maryland, 48 kilometrów od Instytut Naukowy teleskop kosmiczny. Funkcjonowanie teleskopu monitorowane jest całodobowo w systemie zmianowym przez cztery grupy specjalistów.

Wsparcie techniczne zapewnia NASA i firmy kontraktujące za pośrednictwem Goddard Center.

Uruchom i rozpocznij pracę

Wystrzelenie wahadłowca Discovery z teleskopem Hubble'a na pokładzie.

Pierwotnie teleskop miał zostać wystrzelony na orbitę w październiku 1986 r., ale katastrofa Challengera, która miała miejsce 28 stycznia, wstrzymała program promu kosmicznego na kilka lat, a start musiał zostać przełożony.

Wymuszone opóźnienie pozwoliło na wprowadzenie szeregu ulepszeń: wymianę paneli słonecznych na wydajniejsze, unowocześnienie kompleksu komputera pokładowego i systemów łączności, zmianę konstrukcji rufowej osłony ochronnej w celu ułatwienia serwisowania teleskopu na orbicie.

Przez cały ten czas części teleskopu przechowywane były w pomieszczeniach ze sztucznie oczyszczoną atmosferą, co dodatkowo podniosło koszty projektu.

Po wznowieniu lotów wahadłowych w 1988 r., start ostatecznie zaplanowano na 1990 r. Przed startem kurz zgromadzony na lustrze został usunięty za pomocą sprężonego azotu, a wszystkie systemy zostały dokładnie przetestowane.

Urządzenia zainstalowane w momencie uruchomienia

W momencie startu na pokładzie zainstalowano pięć instrumentów naukowych:

Kamera szerokokątna i planetarna Kamera szerokokątna i planetarna ) (Język angielski) Kamera szerokokątna i planetarna, WFPC ). Kamera została skonstruowana w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA. Wyposażony został w zestaw 48 filtrów świetlnych pozwalających uwydatnić obszary widma szczególnie interesujące dla obserwacji astrofizycznych. Urządzenie posiadało 8 matryc CCD, podzielonych pomiędzy dwie kamery, z których każda wykorzystywała 4 matryce. Kamera szerokokątna miała większe pole widzenia, natomiast kamera planetarna miała dłuższą ogniskową i dlatego zapewniała większe powiększenie.

Aparat do fotografowania ciemnych obiektów Kamera do słabych obiektów) (Język angielski) Kamera do słabych obiektów, FOC). Instrument został opracowany przez ESA. Kamera przeznaczona była do fotografowania obiektów w zakresie ultrafioletu z dużą rozdzielczością do 0,05 sek.

Spektrograf słabych obiektów Spektrograf słabych obiektów) (Język angielski) Spektrograf słabych obiektów, FOS ). Przeznaczony do badania szczególnie słabych obiektów w zakresie ultrafioletu.

Fotometr o dużej prędkości Szybki fotometr) (Język angielski) Szybki fotometr, HSP). Opracowany na Uniwersytecie Wisconsin, przeznaczony był do obserwacji gwiazd zmiennych i innych obiektów o zmiennej jasności. Może wykonać do 10 000 pomiarów na sekundę z błędem około 2%.

Główna wada lustra

Już w pierwszych tygodniach od rozpoczęcia prac powstałe zdjęcia wykazały poważny problem w układzie optycznym teleskopu. Choć jakość obrazu była lepsza niż z teleskopów naziemnych, Hubble nie był w stanie osiągnąć pożądanej ostrości, a rozdzielczość zdjęć była znacznie gorsza od oczekiwanej. Zgodnie ze specyfikacją obrazy miały promień ponad jednej sekundy zamiast skupiać się na okręgu o średnicy 0,1 sekundy.

Analiza obrazu wykazała, że źródłem problemu był nieprawidłowy kształt zwierciadła głównego. Chociaż było to prawdopodobnie najdokładniej obliczone lustro, jakie kiedykolwiek wyprodukowano, z tolerancją nie większą niż 1/20 długości fali światła widzialnego, zostało wyprodukowane zbyt płasko na krawędziach. Odchylenie od zadanego kształtu powierzchni wyniosło zaledwie 2 mikrony, ale efekt był katastrofalny – silna aberracja sferyczna, czyli wada optyczna polegająca na tym, że światło odbite od krawędzi lustra skupia się w innym punkcie niż ten, w którym światło odbite od środek lustra jest skupiony.

Wpływ wady na badania astronomiczne zależała od konkretnego rodzaju obserwacji - charakterystyka rozpraszania była wystarczająca do uzyskania unikalnych obserwacji jasnych obiektów w wysokiej rozdzielczości, a spektroskopia również w dużej mierze nie uległa zmianie. Jednak utrata znacznej części strumienia świetlnego na skutek rozogniskowania znacznie zmniejszyła przydatność teleskopu do obserwacji słabych obiektów i uzyskiwania obrazów o wysokim kontraście. Oznaczało to, że prawie wszystkie programy kosmologiczne stały się po prostu niemożliwe, ponieważ wymagały obserwacji szczególnie słabych obiektów.

Przyczyny wady

Analizując obrazy punktowych źródeł światła, astronomowie odkryli, że stała stożkowa zwierciadła wynosi -1,0139 zamiast wymaganego -1,00229. Tę samą liczbę uzyskano sprawdzając korektory zerowe (urządzenia umożliwiające pomiar za pomocą wysoka celność krzywizny polerowanej powierzchni) stosowanej przez Perkina-Elmera, a także z analizy interferogramów uzyskanych podczas badań naziemnych zwierciadła.

Komisja, na której czele stoi Liu Allen Lew Allen), dyrektor Laboratorium Napędów Odrzutowych, stwierdził, że wada powstała w wyniku błędu podczas montażu głównego korektora zerowego, którego soczewka polowa została przesunięta o 1,3 mm w stosunku do prawidłowego położenia. Przesunięcie nastąpiło z winy technika montującego urządzenie. Popełnił błąd pracując z miernikiem laserowym, który służył do dokładnego umiejscowienia elementów optycznych urządzenia, a gdy po zakończeniu montażu zauważył nieoczekiwaną szczelinę pomiędzy soczewką a podtrzymującą ją konstrukcją, po prostu włożył zwykła metalowa podkładka.

Podczas polerowania lustra sprawdzono jego powierzchnię za pomocą dwóch innych korektorów zerowych, z których każdy prawidłowo wskazał obecność aberracji sferycznej. Kontrole te zaprojektowano specjalnie w celu wykluczenia poważnych wad optycznych. Pomimo jasnych instrukcji kontroli jakości firma zignorowała wyniki pomiarów, woląc wierzyć, że dwa korektory zerowe są mniej dokładne niż główny, którego odczyty wskazywały na idealny kształt zwierciadła.

Komisja zrzuciła winę za to, co się wydarzyło, przede wszystkim na wykonawcę. W trakcie prac nad teleskopem relacje pomiędzy firmą optyczną a NASA uległy znacznemu pogorszeniu ze względu na ciągłe przesunięcia w harmonogramie i przekroczenia kosztów. NASA ustaliła, że firma nie traktuje prac lustrzanych jako podstawowej części swojej działalności i uważa, że po rozpoczęciu prac nie będzie możliwości przeniesienia zamówienia na innego wykonawcę. Choć komisja ostro skrytykowała firmę, NASA także poniosła pewną odpowiedzialność, przede wszystkim za niewykrycie poważnych problemów z kontrolą jakości i naruszeń procedur ze strony wykonawcy.

Szukasz rozwiązania

Ponieważ projekt teleskopu początkowo zakładał obsługę na orbicie, naukowcy natychmiast rozpoczęli poszukiwania potencjalnego rozwiązania, które można by zastosować podczas pierwszej misji technicznej zaplanowanej na 1993 rok. Choć Kodak wykonał wymianę zwierciadła do teleskopu, jego wymiana w kosmosie nie była możliwa, a usunięcie teleskopu z orbity w celu wymiany zwierciadła na Ziemi byłoby zbyt czasochłonne i kosztowne. Fakt, że lustro zostało precyzyjnie wypolerowane do nieregularnego kształtu, zrodził pomysł opracowania nowego elementu optycznego, który wykonywałby transformację równoważną błędowi, ale o przeciwnym znaku. Nowe urządzenie miałoby działać jak okulary teleskopowe, korygując aberrację sferyczną.

Ze względu na różnicę w konstrukcji przyrządów konieczne było opracowanie dwóch różnych urządzeń korekcyjnych. Jedna przeznaczona była do Kamery Wielkoformatowej i Planetarnej, która posiadała specjalne zwierciadła przekierowujące światło do jej czujników, a korektę można było przeprowadzać za pomocą lusterek specjalna forma, co całkowicie kompensowałoby aberrację. Odpowiednia zmiana została uwzględniona w projekcie nowej Komory Planetarnej. Inne instrumenty nie miały pośrednich powierzchni odblaskowych i dlatego wymagały zewnętrznego urządzenia korekcyjnego.

System korekcji optycznej (COSTAR)

System przeznaczony do korygowania aberracji sferycznej nosi nazwę COSTAR. COSTAR) i składał się z dwóch lusterek, z których jedno kompensowało wadę. Aby zainstalować COSTAR na teleskopie, konieczne było zdemontowanie jednego z instrumentów, a naukowcy postanowili poświęcić szybki fotometr.

Podczas pierwsze trzy latach eksploatacji, przed montażem urządzeń korekcyjnych, teleskop wykonał dużą liczbę obserwacji. W szczególności wada nie miała dużego wpływu na pomiary spektroskopowe. Pomimo przerwania eksperymentów z powodu wady uzyskano wiele ważnych wyników naukowych, w tym nowe algorytmy poprawiające jakość obrazu za pomocą dekonwolucji.

Konserwacja teleskopu

Hubble jest obsługiwany podczas spacerów kosmicznych ze statków kosmicznych wielokrotnego użytku, takich jak prom kosmiczny.

W sumie przeprowadzono cztery wyprawy w celu obsługi teleskopu Hubble'a:

Pierwsza wyprawa

Praca nad teleskopem podczas pierwszej wyprawy.

W związku z wykryciem wady zwierciadła znaczenie pierwszej wyprawy konserwacyjnej było szczególnie duże, gdyż wiązało się to z koniecznością zamontowania optyki korekcyjnej na teleskopie. Lot Endeavour STS-61 odbył się w dniach 2-13 grudnia 1993, a prace nad teleskopem trwały dziesięć dni. Wyprawa była jedną z najtrudniejszych w historii i obejmowała pięć długich spacerów kosmicznych.

Szybki fotometr zastąpiono układem korekcji optycznej, a kamery szerokokątne i planetarne zastąpiono nowym modelem (WFPC2). Kamera szerokokątna i planetarna 2 )) z wewnętrznym systemem korekcji optycznej. Aparat miał trzy kwadratowe matryce CCD połączone pod kątem i jeszcze mniejszą matrycę „planetarną”. wysoka rozdzielczość w czwartym rogu. Dlatego obrazy z kamer mają charakterystyczny kształt uszczerbionego kwadratu.

STIS ma zakres roboczy 115-1000 nm i pozwala na spektrografię dwuwymiarową, czyli uzyskanie widma kilku obiektów jednocześnie w polu widzenia.

Wymieniono także rejestrator lotu, naprawiono izolację termiczną i skorygowano orbitę.

Trzecia wyprawa (A)

Wyprawa 3A („Odkrycie” STS-103) odbyła się w dniach 19-27 grudnia 1999 r., po podjęciu decyzji o przedterminowym przeprowadzeniu części trzeciego programu serwisowego. Było to spowodowane awarią trzech z sześciu żyroskopów systemu naprowadzania. Czwarty żyroskop zawiódł na kilka tygodni przed lotem, przez co teleskop nie nadawał się do obserwacji. W ekspedycji wymieniono wszystkie sześć żyroskopów, precyzyjny czujnik naprowadzania i komputer pokładowy. W nowym komputerze zastosowano specjalną wersję procesora Intel 80486 - o zwiększonej odporności na promieniowanie. Umożliwiło to wykonanie części obliczeń wykonywanych wcześniej na ziemi za pomocą kompleksu pokładowego.

Trzecia wyprawa (B)

W tle Hubble w ładowni promu przed powrotem na orbitę wschodząca ziemia. Wyprawa STS-109.

Wyprawa 3B (czwarta misja) przeprowadzona w dniach 1-12 marca 2002, lot Columbia STS-109. Podczas wyprawy kamera słabych obiektów została zastąpiona kamerą Advanced Survey Camera. Zaawansowana kamera do ankiet) (Język angielski) Zaawansowana kamera do ankiet, ACS ) oraz przywrócono działanie kamery i spektrometru bliskiej podczerwieni, którego w 1999 r. w układzie chłodzenia zabrakło ciekłego azotu.

ACS składa się z trzech kamer, z których jedna działa w dalekim ultrafiolecie, a pozostałe powielają i ulepszają możliwości WFPC2. Częściowo nieczynny od 29 stycznia 2007 r.

Panele słoneczne zostały wymienione po raz drugi. Nowe panele miały o jedną trzecią mniejszą powierzchnię, co znacznie zmniejszyło straty powstałe na skutek tarcia w atmosferze, ale jednocześnie wygenerowało o 30% więcej energii, umożliwiając jednoczesną pracę ze wszystkimi instrumentami zainstalowanymi na pokładzie obserwatorium. Wymieniono także jednostkę dystrybucji mocy, co po raz pierwszy od uruchomienia wymagało całkowitego wyłączenia zasilania na pokładzie.

Wykonane prace znacząco poszerzyły możliwości teleskopu. Uruchomione w trakcie prac dwa instrumenty – ACS i NICMOS – umożliwiły uzyskanie obrazów głębokiego kosmosu.

Czwarta wyprawa

Następną wyprawę konserwacyjną w celu wymiany baterii i żyroskopów oraz montażu nowych i ulepszonych przyrządów zaplanowano na luty 2005 r., jednak po katastrofie statek kosmiczny„Columbia” 1 marca 2003 roku została przełożona na czas nieokreślony, co zagrażało dalsza praca Hubble'a. Nawet po wznowieniu lotów wahadłowców misja została odwołana, ponieważ zdecydowano, że każdy prom wysłany w przestrzeń kosmiczną powinien być w stanie dotrzeć do ISS w przypadku wykrycia usterek, a także ze względu na duża różnica ze względu na nachylenie i wysokość orbit prom nie może zadokować na stacji po wizycie w teleskopie.

Po tej misji teleskop Hubble'a będzie musiał nadal działać na orbicie co najmniej do 2014 roku.

Osiągnięcia

W ciągu 15 lat pracy na orbicie okołoziemskiej Hubble otrzymał 700 tysięcy zdjęć 22 tysięcy obiektów niebieskich - gwiazd, mgławic, galaktyk, planet. Strumień danych, który generuje codziennie podczas procesu obserwacji, wynosi około 15 GB. Ich łączna objętość, zgromadzona przez całą pracę teleskopu, przekracza 20 terabajtów. Ponad 3900 astronomów miało okazję używać go do obserwacji, w czasopiśmie tym opublikowano około 4000 artykułów czasopism naukowych. Stwierdzono, że wskaźnik cytowań artykułów astronomicznych opartych na danych teleskopowych jest średnio dwukrotnie wyższy niż artykułów opartych na innych danych. Co roku na liście 200 najczęściej cytowanych artykułów co najmniej 10% to prace oparte na materiałach Hubble'a. Około 30% prac z zakresu astronomii w ogóle ma zerowy wskaźnik cytowań, a tylko 2% prac wykonanych przy użyciu teleskopu kosmicznego.

Jednak cena, jaką trzeba zapłacić za osiągnięcia Hubble'a, jest bardzo wysoka: specjalne badanie poświęcone badaniu wpływu teleskopów na rozwój astronomii różne rodzaje odkryli, że choć praca wykonana z teleskopem na orbicie ma całkowity wskaźnik cytowań 15 razy większy niż w przypadku naziemnego reflektora z 4-metrowym zwierciadłem, to koszt utrzymania teleskopu kosmicznego jest 100 i więcej razy wyższy.

Najważniejsze obserwacje

Dostęp do teleskopu

Do pracy z teleskopem może zgłosić się każda osoba lub organizacja – nie ma żadnych ograniczeń krajowych ani akademickich. Konkurencja w zakresie czasu obserwacji jest bardzo duża; zazwyczaj całkowity wymagany czas jest 6-9 razy większy niż czas faktycznie dostępny.

Nabór wniosków na obserwację ogłaszany jest mniej więcej raz w roku. Aplikacje są podzielone na kilka kategorii:

Generalne obserwacje Generalny obserwator). Większość zastosowań wymagających rutynowej procedury i czasu obserwacji należy do tej kategorii.
Obserwacje błyskawiczne Obserwacje migawkowe), obserwacje wymagające nie więcej niż 45 minut, wliczając czas nacelowania teleskopu, pozwalają na uzupełnienie luk pomiędzy obserwacjami ogólnymi.
Pilne obserwacje Cel możliwości), aby badać zjawiska, które można zaobserwować w ograniczonym, wcześniej znanym okresie czasu.

Dodatkowo 10% czasu obserwacyjnego pozostaje w tzw. „rezerwie reżyserskiej”. Astronomowie mogą w dowolnym momencie ubiegać się o wykorzystanie rezerwatu, który zazwyczaj jest wykorzystywany do obserwacji nieplanowanych, krótkotrwałych zdarzeń, takich jak eksplozje supernowych. Filmowanie głębokiego kosmosu w ramach programów Hubble Deep Field i Hubble Ultra Deep Field odbyło się także kosztem rezerwy reżysera.

Przez pierwsze kilka lat część rezerwy czasu przeznaczona była dla astronomów-amatorów. Ich wnioski rozpatrywała komisja, w której skład wchodzili także najwybitniejsi astronomowie świeccy. Głównymi wymogami wniosku była oryginalność badań oraz rozbieżność pomiędzy tematem a zgłaszanymi prośbami zawodowych astronomów. W sumie w latach 1997-1997 wykonano 13 obserwacji przy użyciu programów zaproponowanych przez astronomów-amatorów. Następnie, ze względu na cięcia budżetowe w instytucie, zaprzestano zapewniania czasu dla nieprofesjonalistów.

Planowanie obserwacji

Planowanie obserwacji jest niezwykle wymagające zadanie, ponieważ należy wziąć pod uwagę wpływ wielu czynników:

Ponieważ teleskop znajduje się na niskiej orbicie, niezbędnej do świadczenia usług, znaczna część obiektów astronomicznych jest zasłonięta przez Ziemię przez nieco mniej niż połowę czasu orbitowania. Istnieje tak zwana „strefa długiej widoczności” znajdująca się około 90° w stosunku do płaszczyzny orbity, ale z powodu precesji orbitalnej dokładny kierunek zmienia się w ciągu ośmiu tygodni.
Z powodu wyższy poziom obserwacje promieniowania nie są możliwe, gdy teleskop przelatuje nad Anomalią Południowoatlantycką.
Minimalne odchylenie od Słońca wynosi 45°, aby zapobiec bezpośredniemu promieniowaniu światło słoneczne w układ optyczny, co w szczególności uniemożliwia obserwacje Merkurego, a bezpośrednie obserwacje Księżyca i Ziemi są dopuszczalne przy wyłączonych precyzyjnych czujnikach naprowadzających.
Ponieważ teleskop krąży w górnych warstwach atmosfery, których gęstość zmienia się w czasie, niemożliwe jest dokładne przewidzenie położenia teleskopu. Błąd sześciotygodniowej prognozy może sięgać nawet 4 tys. km. W tym zakresie dokładne harmonogramy obserwacji ustalane są już z kilkudniowym wyprzedzeniem, aby uniknąć sytuacji, w której wybrany do obserwacji obiekt nie będzie widoczny w wyznaczonym terminie.

Przesyłanie, przechowywanie i przetwarzanie danych teleskopowych

Transmisja na Ziemię

Dane Hubble'a najpierw przechowywane są na pokładowych urządzeniach magazynujących; w momencie startu używano w tej roli magnetofonów szpulowych; podczas Ekspedycji 2 i 3A zastąpiono je dyskami półprzewodnikowymi. Następnie poprzez satelitarny system łączności (TDRSS). TDRSS)), znajdującej się na niskiej orbicie, dane są przesyłane do Centrum Goddarda.

Archiwizacja i dostęp do danych

Przez pierwszy rok od dnia otrzymania dane przekazywane są wyłącznie głównemu badaczowi (wnioskującemu o obserwację), a następnie umieszczane w ogólnodostępnym archiwum. Naukowiec może wystąpić do dyrektora instytutu z wnioskiem o skrócenie lub wydłużenie tego terminu.

Obserwacje dokonane przy wykorzystaniu czasu pozostającego w rezerwie reżysera natychmiast stają się domeną publiczną, podobnie jak dane pomocnicze i techniczne.

Dane w archiwum są przechowywane w formacie instrumentu i muszą przejść szereg transformacji, zanim nadadzą się do analizy. Instytut Teleskopów Kosmicznych opracował pakiet oprogramowania do automatycznej konwersji i kalibracji danych. Konwersje są wykonywane automatycznie w momencie żądania danych. Ze względu na dużą ilość informacji i złożoność algorytmów przetwarzanie może zająć dzień lub dłużej.

Astronomowie mogą również pobrać surowe dane i sami przeprowadzić tę procedurę, co jest przydatne, gdy proces konwersji różni się od standardowego.

Dane można przetwarzać za pomocą różnych programów, ale Telescope Institute udostępnia pakiet STSDAS(System analizy danych naukowych Teleskopu Kosmicznego, angielski. System analizy danych naukowych z teleskopu kosmicznego ). Pakiet zawiera wszystkie programy niezbędne do przetwarzania danych, zoptymalizowane do pracy z informacjami Hubble'a. Pakiet działa jako moduł popularnego programu astronomicznego IRAF.

Public relations

Dla projektu teleskopu kosmicznego zawsze ważne było przyciągnięcie uwagi i wyobraźni ogółu społeczeństwa, a zwłaszcza amerykańskiego podatnika, który wniósł najbardziej znaczący wkład w finansowanie Hubble'a.

Jednym z najważniejszych dla public relations jest Projekt Dziedzictwo Hubble'a. Dziedzictwo Hubble'a). Jej misją jest publikowanie najbardziej efektownych wizualnie i estetycznie obrazów uzyskanych przez teleskop. W galeriach projektu znajdują się nie tylko oryginalne fotografie, ale także utworzone z nich kolaże i rysunki. W projekcie przeznaczono niewielką ilość czasu obserwacyjnego na uzyskanie pełnokolorowych obrazów obiektów, których fotografowanie w widzialnej części widma nie było konieczne do badań.

Ponadto Instytut Teleskopów Kosmicznych prowadzi kilka stron internetowych zawierających zdjęcia i wyczerpujące informacje o teleskopie.

W 2000 roku utworzono Biuro Public Relations, którego zadaniem jest koordynacja działań poszczególnych działów. Biuro Pomocy Społecznej).

W Europie od 1999 roku public relations zajmuje się Europejczyk Centrum Informacji(Język angielski) Centrum informacyjne Europejskiej Agencji Kosmicznej Hubble'a ) (Język angielski) Centrum Informacyjne Europejskiej Agencji Kosmicznej Hubble'a, HEIC ), utworzonego w Centrum Koordynacyjnym Europejskiego Teleskopu Kosmicznego. Centrum jest także odpowiedzialne za programy edukacyjne ESA związane z teleskopem.

Przyszłość Hubble'a

Oczekuje się, że po pracach naprawczych przeprowadzonych przez czwartą wyprawę Hubble będzie pracował na orbicie do 2014 roku, kiedy to zastąpi go Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Dane techniczne

Ogólny widok teleskopu.

Parametry orbity

Nachylenie: 28,469°.
Apogeum: 571 km.
Perygeum: 565 km.
Okres orbitalny: 96,2 min.

Statek kosmiczny

Długość statku kosmicznego wynosi 13,3 m, średnica 4,3 m, rozpiętość paneli słonecznych 12,0 m, masa 11 000 kg (z zainstalowanymi instrumentami około 12 500 kg).
Teleskop to reflektor Ritchie-Chrétien o średnicy zwierciadła 2,4 m, zapewniający rozdzielczość optyczną rzędu 0,1 sekundy łukowej.

Urządzenia

Teleskop ma budowę modułową i zawiera pięć przegródek na przyrządy optyczne. Przez długi czas (1993-2009) w jednym z przedziałów znajdował się korekcyjny układ optyczny. Wymiana osiowa teleskopu kosmicznego z optyką korekcyjną ) (COSTAR), zainstalowany podczas pierwszej misji serwisowej w 1993 r. w celu skompensowania niedokładności produkcyjnych w zwierciadle głównym. Ponieważ wszystkie instrumenty instalowane po uruchomieniu teleskopu mają wbudowane systemy korekcji defektów, podczas ostatnia wyprawa możliwe stało się zdemontowanie systemu COSTAR i wykorzystanie przedziału do zainstalowania spektrografu ultrafioletu.

Chronologia instalacji instrumentów na pokładzie teleskopu kosmicznego (nowo zainstalowane instrumenty zaznaczono kursywą):

	Przedział 1	Przedział 2	Przedział 3	Przedział 4	Przedział 5
Wystrzelenie teleskopu (1990)	Kamera szerokokątna i planetarna			Spektrograf słabych obiektów	Fotometr o dużej prędkości
Pierwsza wyprawa (1993)		Spektrograf wysokiej rozdzielczości Goddarda	Aparat do fotografowania ciemnych obiektów	Spektrograf słabych obiektów	systemu COSTAR
Druga wyprawa (1993)	Kamera szerokokątna i planetarna - 2		Aparat do fotografowania ciemnych obiektów		systemu COSTAR
Trzecia wyprawa (B) (2002)	Kamera szerokokątna i planetarna - 2	Spektrograf rejestracyjny teleskopu kosmicznego		Kamera i wieloobiektowy spektrometr bliskiej podczerwieni	systemu COSTAR
Czwarta wyprawa (2009)	Kamera szerokokątna i planetarna - 3	Spektrograf rejestracyjny teleskopu kosmicznego	Zaawansowana kamera przeglądowa	Kamera i wieloobiektowy spektrometr bliskiej podczerwieni	Spektrograf ultrafioletowy

Jak zauważono powyżej, system naprowadzania jest również wykorzystywany do celów naukowych.

Notatki

Przegląd historyczny na oficjalnej stronie internetowej, część 2 (w języku angielskim)
Lymana S. Spitzera. (1979) Historia Teleskopu Kosmicznego // Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. V. 20. S. 29
Rozdział 12. Kosmiczny teleskop Hubble'a // Dunar A. J., Waring S. P. (1999) Power To Explore - History of Marshall Space Flight Center 1960-1990. NAS. Drukarnia Rządowa, ISBN 0-16-058992-4
Informacje na stronie NASA (w języku angielskim)
Przegląd historyczny na oficjalnej stronie internetowej, część 3 (w języku angielskim)
Europejska strona internetowa Kosmicznego Teleskopu Hubble’a NASA/ESA – często zadawane pytania. Źródło 10 stycznia 2007 r.
Brandt J.C. i in. (1994). Spektrograf wysokiej rozdzielczości Goddarda: instrument, cele i wyniki naukowe // Publikacje Towarzystwa Astronomicznego Pacyfiku. V. 106., s. 890-908
G. Fritz Benedict, Barbara E. McArthur. (2005) Precyzyjne paralaksy gwiazdowe z czujników precyzyjnego naprowadzania Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Tranzyty Wenus: nowe widoki Układu Słonecznego i Galaktyki. Materiały z kolokwium IAU nr 196, wyd. D. W. Kurtz. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. s. 333-346
Burrows C. J. i wsp. (1991) Wydajność obrazowania Kosmicznego Teleskopu Hubble'a // Astrophysical Journal. V. 369. s. 21
Porównanie wykresów rzeczywistych i obliczonych do wyświetlania obiektów punktowych (angielski)
Raport Komisji Allena (angielski) Raport o awariach systemów optycznych Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, 1990, Lew Allen, przewodniczący, raport techniczny NASA NASA-TM-103443
Wybrane dokumenty z historii USA Program kosmiczny cywilny, tom V: Odkrywanie kosmosu / John M. Logsdon, wyd. 2001
Jędrzejewski R. I., Hartig G., Jakobsen P., Crocker J. H., Ford H. C. (1994) In-orbit performance of the COSTAR-correced Faint Object Camera // Astrophysical Journal Letters. V. 435. s. L7-L10
Globule Thackeraya w IC 2944. Dziedzictwo Hubble'a. Źródło 25 stycznia 2009.
Trauger J. T., Ballester G. E., Burrows C. J., Casertano S., Clarke J. T., Crisp D. (1994) The on-orbit performance of WFPC2 // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L3-L6
Strony STSci NICMOS
Guy Gugliotta. Nominowany popiera recenzję decyzji NASA dotyczącej Hubble'a, Poczta Waszyngtońska (12 kwietnia 2005). Źródło 10 stycznia 2007 r. (w języku)
NASA zatwierdza misję i wyznacza załogę na powrót na Hubble'a (angielski) NASA, 31 października 2006

W kwietniu 2015 roku legendarny teleskop, nazwany na cześć Edwina Hubble'a (1889-1953), obchodził dwudziestą piątą rocznicę swojego pobytu na orbicie okołoziemskiej. Nikt nie ukrywa, że na przestrzeni lat musieliśmy wielokrotnie „leczyć” urządzenie, odnawiać je i udoskonalać. Jednak cała praca nie poszła na marne i teraz nawet uczniowie wiedzą, gdzie to jest Teleskop Hubble'a.

Ten okrąża całą Ziemię co dziewięćdziesiąt minut na wysokości około sześciuset kilometrów nad poziomem morza. Jego głównym zadaniem jest fotografowanie wszystkiego, co pojawia się w jego polu widzenia. I mnóstwo hitów. Tak więc podczas jego pracy przesłano na Ziemię ponad 700 000 zdjęć. Trudno policzyć, ile artykułów naukowych i ile odkryć dokonano dzięki Hubble'owi!

Artysta kosmiczny

Pierwsze sukcesy urządzenia nie były imponujące. Zdjęcia wracały na Ziemię rozmazane i nie robiły wrażenia. Było to spowodowane wadą lustra, która jednak po pewnym czasie została naprawiona przez astronautów. Po pierwszym remoncie przeprowadzono kilka kolejnych. Hubble został ulepszony i wyposażony w nowy sprzęt.

Jego oko stawało się coraz ostrzejsze. A teraz, gdzie znajduje się ten słynny, nie ma bardziej dokładnego i uważnego obserwatora wszystkich zmian zachodzących we Wszechświecie.

Zdjęcia wykonane przez teleskop okazują się niezwykle piękne i artystyczne. Wszechświat, jak się okazało, ma dużo światła i koloru. Ponadto, korzystając z odcieni zarejestrowanych na zdjęciach, naukowcom udało się ustalić substancje chemiczne, zawarty w wielu formacjach, nowonarodzonych gwiazdach, galaktykach. Wewnątrz każdej galaktyki znajduje się gigantyczna czarna dziura, Wszechświat stale przyspiesza, a wszyscy wiemy o tym dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble'a wystrzelonemu w 1990 roku.

Co ciekawe, udało nam się zajrzeć na tyle daleko, że narodziny nowych gwiazd były widoczne już w odległości 6,5 tys. lat świetlnych. Proces jest uchwycony w najdrobniejszych szczegółach. Fotografie są tak oryginalne, że zachwycą każdego.

Na cześć tego zorganizowano nawet koncert symfoniczny. Tym samym teleskop w kosmosie znacznie poszerzył granice ludzkich możliwości i po raz kolejny umożliwił weryfikację naszej kruchości.

Autorzy i twórcy

To wyjątkowe urządzenie zostało opracowane przez Europejską Agencję Kosmiczną wspólnie z NASA. W sumie wydano na to już 6 miliardów dolarów. Początkowo teleskop miał zostać wystrzelony w kosmos 4 lata wcześniej, jednak katastrofa Challengera przesunęła ten termin. Program stworzenia, uruchomienia i dalszej konserwacji przewidywał naprawę urządzenia co 5 lat.

Jednak uszkodzone lustro, przez co początkowo obrazy były niejasne, zrodziło pomysł, że naprawę trzeba będzie przeprowadzić bezpośrednio na orbicie. A w 1993 roku lustro zostało poprawione, urządzenie otrzymało dodatkowe wyposażenie i zaczęło działać jeszcze lepiej.

W obecnej sytuacji, biorąc pod uwagę lokalizację słynnego Teleskopu Hubble'a i jego nienaganne działanie, będzie on działał przez kolejne 5 lat, a może i dłużej. Tylko jakaś katastrofa może to wyłączyć. Chociaż zamiennik Hubble'a jest już gotowy. To dokładniejsze i bardziej czułe urządzenie należące do Kosmicznego Teleskopu Webba.

Asystent eksploracji kosmosu

Hubble rozwiązał problem badania promieniowania elektromagnetycznego. Rejestruje go w promieniowanie podczerwone. Teleskopy naziemne również to robią. Jednak Hubble okazał się dziesięć razy skuteczniejszy. Bo tam, gdzie znajduje się teleskop Hubble'a, możliwości jest więcej.

Hubble to dość małe urządzenie, jego średnica wynosi nieco ponad cztery metry. Panele słoneczne rozciągają się na szerokość 2 metrów. Ale długość wynosi 13 metrów. Przy tak pozornie małych gabarytach waga urządzenia robi wrażenie. Cały teleskop bez wyposażenia waży 11 tys. kilogramów, a kolejne 1,5 tys. to instrumenty.

Konserwacja teleskopu spada całkowicie na barki astronautów. Wcześniej zaplanowane naprawy wraz ze zejściem na Ziemię mogły jedynie doprowadzić do jej uszkodzenia i deformacji. W celu naprawy Hubble'a przeprowadzono w sumie 4 spacery kosmiczne.

Po prostu nie da się ocenić pracy, jaką teleskop wykonał w kosmosie. Dzięki niemu widzimy zdjęcia Plutona, jesteśmy świadkami zderzenia Jowisza z kometą Shoemaker-Levy i znamy wiek samego Wszechświata. Według naukowców jego wiek wynosi blisko czternaście miliardów lat. Ponadto eksperci śmiało deklarują jednorodność Wszechświata, przyspieszenie zachodzących w nim procesów i wiele więcej.

Co to jest Hubble?

Amerykański naukowiec Edwin Powell Hubble stał się powszechnie znany dzięki odkryciu ekspansji Wszechświata. Wielcy naukowcy nadal często wspominają o nim w swoich artykułach. Hubble to człowiek, od którego imienia nazwano radioteleskop całkowita wymiana wszelkie skojarzenia i stereotypy.

Teleskop Hubble'a to jeden z najbardziej znanych obiektów bezpośrednio związanych z kosmosem. Można go śmiało uznać za prawdziwe automatyczne obserwatorium orbitalne. Ten kosmiczny gigant wymagało znacznych inwestycji finansowych (w końcu koszty nieziemskiego teleskopu były setki razy wyższe niż koszt naziemnego), a także zasobów i czasu. Na tej podstawie dwie największe agencje na świecie, takie jak NASA i Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), postanowiły połączyć swoje możliwości i zrealizować wspólny projekt.

Nie wiadomo już, w którym roku wystartował informacje niejawne. Wyniesienie na orbitę okołoziemską odbyło się 24 kwietnia 1990 roku na pokładzie wahadłowca Discovery STS-31. Wracając do historii, warto wspomnieć, że pierwotnie planowano inny rok wyniesienia. Przewidywaną datą był październik 1986 r., ale w styczniu tego samego roku doszło do katastrofy Challengera i wszyscy byli zmuszeni przełożyć planowany start. Z każdym miesiącem przestoju koszt programu rósł o 6 milionów dolarów. Przecież nie jest łatwo utrzymać obiekt w idealnym stanie, który trzeba będzie wysłać w kosmos. Hubble został umieszczony w specjalnym pomieszczeniu, w którym stworzono sztucznie oczyszczoną atmosferę, a systemy pokładowe częściowo działały. Podczas przechowywania niektóre urządzenia zostały także wymienione na więcej nowoczesne.

Kiedy Hubble został wystrzelony, wszyscy spodziewali się niesamowitego triumfu, ale nie wszystko od razu potoczyło się tak, jak chcieli. Naukowcy napotkali problemy już od pierwszych zdjęć. Było jasne, że zwierciadło teleskopu miało wadę, a jakość obrazów odbiegała od oczekiwań. Nie było też do końca jasne, ile lat upłynie od wykrycia problemu do jego rozwiązania. Przecież było oczywiste, że wymiana głównego zwierciadła teleskopu bezpośrednio na orbicie jest niemożliwa, a powrót go na Ziemię był niezwykle kosztowny, dlatego zdecydowano, że konieczne jest zainstalowanie na nim dodatkowego sprzętu i wykorzystanie go do kompensacji z powodu wady lustra.Tak więc już w grudniu 1993 roku wysłano wahadłowiec Endeavour z niezbędnymi konstrukcjami. Astronauci pięciokrotnie udali się w przestrzeń kosmiczną i pomyślnie zainstalowali niezbędne części w teleskopie Hubble'a.

Co nowego teleskop dostrzegł w kosmosie? A jakich odkryć ludzkość dokonała na podstawie fotografii? To jedne z najczęściej zadawanych pytań przez naukowców. Oczywiście największe gwiazdy uchwycone przez teleskop nie pozostały niezauważone. Mianowicie, dzięki wyjątkowości teleskopu, astronomowie jednocześnie zidentyfikowali dziewięć ogromnych gwiazd (w gwiazdozbiór R136), którego masa jest ponad 100 razy większa od masy Słońca. Odkryto także gwiazdy, których masa przekracza masę Słońca 50 razy.

Godne uwagi było także zdjęcie dwustu niesamowicie gorących gwiazd, które razem dały nam mgławicę NGC 604. To Hubble był w stanie uchwycić fluorescencję mgławicy, spowodowaną zjonizowanym wodorem.

Mówiąc o teorii Wielkiego Wybuchu, która dziś jest jedną z najszerzej dyskutowanych i najbardziej wiarygodnych w historii powstania Wszechświata, warto pamiętać o kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła. Promieniowanie CMB jest jednym z podstawowych dowodów. Kolejnym problemem było kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni, co razem wzięte stanowiło manifestację efektu Dopplera. Według niej ciało widzi zbliżające się do niego obiekty niebieski kolor, a jeśli się odsuną, stają się bardziej czerwone. Więc oglądam obiekty kosmiczne z teleskopu Hubble'a przesunięcie było czerwone i na tej podstawie wysunięto wniosek o rozszerzaniu się Wszechświata.

Patrząc na zdjęcia teleskopowe, jedną z pierwszych rzeczy, które zobaczysz, jest Pole Odległe. Na zdjęciu nie będzie już widać gwiazd pojedynczo - będą to całe galaktyki.I od razu pojawia się pytanie: z jakiej odległości teleskop widzi i jaka jest jego skrajna granica? Aby odpowiedzieć na to, jak teleskop widzi do tej pory, musimy przyjrzeć się bliżej konstrukcji Hubble'a.

Specyfikacja teleskopu

Wymiary całkowite całego satelity: długość 13,3 m, waga około 11 ton, ale biorąc pod uwagę wszystkie zainstalowane instrumenty, jego waga sięga 12,5 tony, a średnica - 4,3 m.
Kształt dokładności orientacji może osiągnąć 0,007 sekundy łukowej.
Dwa dwustronne panele słoneczne mają moc 5 kW, ale jest jeszcze 6 akumulatorów o pojemności 60 amperogodzin.
Wszystkie silniki działają na hydrazynie.
Antena zdolna do odbioru wszelkich danych z szybkością 1 kB/s i transmisji z szybkością 256/512 kB/s.
Zwierciadło główne o średnicy 2,4 m i pomocnicze 0,3 m. Materiałem zwierciadła głównego jest topione szkło kwarcowe, które nie jest podatne na odkształcenia termiczne.
Jakie jest powiększenie, jaka jest ogniskowa, czyli 56,6 m.
Częstotliwość kursowania wynosi raz na półtorej godziny.
Promień kuli Hubble'a to stosunek prędkości światła do stałej Hubble'a.
Charakterystyka promieniowania - 1050-8000 angstremów.
Ale na jakiej wysokości nad powierzchnią Ziemi znajduje się satelita, od dawna wiadomo. To 560 kilometrów.

Jak działa teleskop Hubble'a?

Zasada działania teleskopu to reflektor układu Ritchie-Chretien. Strukturę układu stanowi zwierciadło główne, które jest wklęsłe hiperbolicznie, natomiast jego zwierciadło pomocnicze jest wypukłe hiperbolicznie. Urządzenie umieszczone w samym środku zwierciadła hiperbolicznego nazywa się okularem. Pole widzenia wynosi około 4°.

Kto więc faktycznie brał udział w powstaniu tego niesamowitego teleskopu, który pomimo swojego czcigodnego wieku nadal zachwyca nas swoimi odkryciami?

Historia jego powstania sięga odległych lat siedemdziesiątych XX wieku. Nad najważniejszymi częściami teleskopu, czyli zwierciadłem głównym, pracowało kilka firm. W końcu wymagania były dość surowe, a wynik miał być idealny. Dlatego firma PerkinElmer chciała wykorzystać swoje maszyny w celu osiągnięcia nowych technologii pożądany kształt. Jednak Kodak podpisał umowę, która obejmowała zastosowanie bardziej tradycyjnych metod, ale dotyczyła części zamiennych. Prace produkcyjne rozpoczęły się w 1979 roku, a polerowanie niezbędnych części trwało do połowy 1981 roku. Daty uległy znacznemu przesunięciu, pojawiły się pytania o kompetencje firmy PerkinElmer, w związku z czym uruchomienie teleskopu przesunięto na październik 1984 roku. Niekompetencja szybko wyszła na jaw, a datę premiery przesuwano jeszcze kilkukrotnie.Historia potwierdza, że jedną z przewidywanych dat był wrzesień 1986 r., a całkowity budżet całego projektu wzrósł do 1,175 miliarda dolarów.

I na koniec informacja o najciekawszych i najbardziej znaczących obserwacjach teleskopu Hubble'a:

Odkryto planety znajdujące się poza Układem Słonecznym.
Odkryto ogromną liczbę dysków protoplanetarnych znajdujących się wokół gwiazd Mgławicy Oriona.
Podczas badań powierzchni Plutona i Eris dokonano odkrycia. Otrzymano pierwsze kartki.
Niemałe znaczenie ma częściowe potwierdzenie teorii o bardzo masywnych czarnych dziurach, które znajdują się w centrach galaktyk.
Wykazano, że mają one dość podobny kształt droga Mleczna i Mgławica Andromeda mają znaczące różnice w historii pochodzenia.
Zostało jasno ustalone dokładny wiek naszego Wszechświata. Ma 13,7 miliardów lat.
Hipotezy dotyczące izotropii są również trafne.
W 1998 roku połączono badania i obserwacje z teleskopów naziemnych i Hubble'a i odkryto, że ciemna energia zawiera 3/4 całkowitej gęstości energii Wszechświata.

Eksploracja kosmosu trwa...