Kaip informacija perduodama iš Hablo. Fonas, koncepcijos, ankstyvieji projektai

Fonas, koncepcijos, ankstyvieji projektai

Pirmą kartą orbitinio teleskopo koncepcija paminėta Hermanno Obertho (vokiečių kalba) knygoje „Raketa tarpplanetinėje erdvėje“. „Die Rakete zu den Planetenraumen“ ).

1946 m. ​​amerikiečių astrofizikas Lymanas Spitzeris paskelbė straipsnį „Nežemiškos observatorijos astronominiai pranašumai“. Astronominiai nežemiškos observatorijos pranašumai ). Straipsnyje pabrėžiami du pagrindiniai tokio teleskopo pranašumai. Pirma, jo kampinę skiriamąją gebą ribos tik difrakcija, o ne turbulentiški srautai atmosferoje; tuo metu antžeminių teleskopų skiriamoji geba buvo 0,5–1,0 lanko sekundės, o teorinė difrakcijos raiškos riba teleskopui su 2,5 metro veidrodžiu yra apie 0,1 sekundės. Antra, kosminis teleskopas galėjo stebėti infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių diapazonus, kuriuose žemės atmosferos spinduliuotės sugertis yra labai reikšminga.

Spitzeris didelę savo mokslinės karjeros dalį skyrė projekto pažangai. 1962 m. JAV nacionalinės mokslų akademijos paskelbtoje ataskaitoje rekomendavo į kosmoso programą įtraukti orbitinio teleskopo kūrimą, o 1965 m. Spitzeris buvo paskirtas komiteto, kuriam pavesta apibrėžti mokslinius didelio kosminio teleskopo tikslus, vadovu.

Kosmoso astronomija pradėjo vystytis pasibaigus Antrajam pasauliniam karui. 1946 metais pirmą kartą buvo gautas ultravioletinis Saulės spektras. Orbitinis teleskopas saulės tyrimams JK buvo paleistas 1962 m. kaip Ariel programos dalis, o 1966 m. NASA paleido pirmąją orbitinę observatoriją OAO-1 į kosmosą. Orbitinė astronomijos observatorija ). Misija buvo nesėkminga dėl akumuliatoriaus gedimo praėjus trims dienoms po paleidimo. 1968 m. buvo paleistas OAO-2, kuris stebėjo žvaigždžių ir galaktikų ultravioletinę spinduliuotę iki 1972 m., žymiai ilgiau nei numatytas 1 metų eksploatavimo laikas.

OAO misijos aiškiai parodė, kokį vaidmenį gali atlikti orbitiniai teleskopai, ir 1968 m. NASA patvirtino planus sukurti atspindintį teleskopą su 3 m skersmens veidrodžiu. Projektas buvo pavadintas LST. Didelis kosminis teleskopas). Paleidimas buvo numatytas 1972 m. Programoje buvo pabrėžtas nuolatinių pilotuojamų ekspedicijų poreikis teleskopui prižiūrėti, kad būtų užtikrintas ilgalaikis brangaus instrumento veikimas. Lygiagrečiai besivystanti „Space Shuttle“ programa suteikė vilčių gauti atitinkamų galimybių.

Kova dėl projekto finansavimo

Dėl JSC programos sėkmės astronomijos bendruomenė sutaria, kad didelio orbitinio teleskopo kūrimas turėtų būti prioritetas. 1970 m. NASA įsteigė du komitetus – vieną tirti ir planuoti techninius aspektus, antrąjį – parengti mokslinių tyrimų programą. Kita didelė kliūtis buvo projekto finansavimas, kurio išlaidos, kaip tikimasi, viršys bet kurio antžeminio teleskopo kainą. JAV Kongresas suabejojo ​​daugeliu siūlomų sąmatų ir gerokai sumažino asignavimus, kurie iš pradžių buvo susiję su didelio masto observatorijos instrumentų ir dizaino tyrimais. 1974 m., vykdydamas prezidento Fordo inicijuotą biudžeto mažinimo programą, Kongresas visiškai atšaukė projekto finansavimą.

Atsakydami į tai, astronomai pradėjo plačią lobizmo kampaniją. Daugelis mokslininkų asmeniškai susitiko su senatoriais ir kongresmenais, taip pat buvo išsiųsti keli dideli laiškai, remiantys projektą. Nacionalinė mokslų akademija paskelbė ataskaitą, kurioje pabrėžė didelio orbitinio teleskopo statybos svarbą, todėl Senatas sutiko skirti pusę Kongreso iš pradžių patvirtinto biudžeto.

Finansinės problemos paskatino sumažinti išlaidas, tarp jų – sprendimas sumažinti veidrodžio skersmenį nuo 3 iki 2,4 metro, siekiant sumažinti išlaidas ir pasiekti kompaktiškesnį dizainą. Taip pat buvo atšauktas turėjęs startuoti teleskopo su pusantro metro veidrodžiu projektas, skirtas sistemoms išbandyti ir išbandyti, nuspręsta bendradarbiauti su Europos kosmoso agentūra. ESA sutiko prisidėti prie finansavimo, taip pat tiekti daugybę prietaisų ir saulės baterijų observatorijai mainais už tai, kad Europos astronomai rezervuotų bent 15% stebėjimo laiko. 1978 m. Kongresas patvirtino 36 milijonų dolerių finansavimą, o plataus masto projektavimo darbai prasidėjo iškart po to. Paleidimo data buvo numatyta 1983 m. Devintojo dešimtmečio pradžioje teleskopas buvo pavadintas Edvino Hablo vardu.

Projektavimo ir statybos organizavimas

Darbas kuriant kosminį teleskopą buvo padalintas daugeliui įmonių ir institucijų. Maršalo kosminis centras buvo atsakingas už teleskopo kūrimą, projektavimą ir konstravimą, Goddardo kosminių skrydžių centras buvo atsakingas už bendrą mokslinių instrumentų kūrimo valdymą ir buvo pasirinktas kaip antžeminis valdymo centras. Maršalo centras sudarė sutartį su Perkin-Elmer, kad sukurtų ir pagamintų teleskopo optinę sistemą. Optinio teleskopo mazgas, OTA ) ir tikslūs valdymo jutikliai. „Lockheed Corporation“ gavo sutartį sukurti erdvėlaivį teleskopui.

Optinės sistemos gamyba

Teleskopo pagrindinio veidrodžio poliravimas, Perkin-Elmer laboratorija, 1979 m. gegužės mėn.

Veidrodis ir visa optinė sistema buvo svarbiausios teleskopo konstrukcijos dalys, todėl jiems buvo keliami ypač griežti reikalavimai. Paprastai teleskopo veidrodžiai gaminami su maždaug dešimtadaliu matomos šviesos bangos ilgio, tačiau kadangi kosminis teleskopas buvo skirtas stebėti nuo ultravioletinių iki artimųjų infraraudonųjų spindulių, o skiriamoji geba turėjo būti dešimt kartų didesnė nei žemės, remiantis prietaisais, jo gamybos tolerancija Pagrindinis veidrodis buvo nustatytas į 1/20 matomos šviesos bangos ilgio arba maždaug 30 nm.

Perkin-Elmer kompanija ketino panaudoti naujas kompiuterines skaitmeninio valdymo mašinas tam tikros formos veidrodžiui gaminti. „Kodak“ buvo sudaryta sutartis dėl pakaitinio veidrodžio pagaminimo naudojant tradicinius poliravimo metodus, jei kiltų nenumatytų problemų, susijusių su nepatikrinta technologijomis (šiuo metu muziejuje eksponuojamas „Kodak“ pagamintas veidrodis). Pagrindinis veidrodis pradėtas kurti 1979 m., naudojant stiklą su itin mažu plėtimosi koeficientu. Siekiant sumažinti svorį, veidrodis susidėjo iš dviejų paviršių – apatinio ir viršutinio, sujungtų korio struktūros grotelių struktūra.

Teleskopo atsarginis veidrodis, Smithsonian oro ir kosmoso muziejus, Vašingtonas.

Veidrodžio poliravimo darbai tęsėsi iki 1981 metų gegužės, tačiau pradiniai terminai buvo praleisti ir biudžetas buvo gerokai viršytas. NASA ataskaitos išreiškė abejones dėl Perkin-Elmer vadovybės kompetencijos ir jos gebėjimo sėkmingai užbaigti tokios svarbos ir sudėtingumo projektą. Siekdama sutaupyti pinigų, NASA atšaukė atsarginio veidrodžio užsakymą ir perkėlė paleidimo datą į 1984 m. spalį. Galiausiai darbas buvo baigtas 1981 m. pabaigoje, padengus atspindinčią 75 nm storio aliuminio dangą ir 25 nm storio apsauginę magnio fluorido dangą.

Nepaisant to, abejonės dėl Perkin-Elmer kompetencijos išliko, nes likusių optinės sistemos komponentų užbaigimo terminas buvo nuolat tolinamas ir projekto biudžetas augo. NASA apibūdino bendrovės tvarkaraštį kaip „neaiškų ir kasdien kintantį“ ir atidėjo teleskopo paleidimą iki 1985 m. balandžio mėn. Tačiau terminai ir toliau buvo praleisti, vėlavimas kas ketvirtį didėjo vidutiniškai mėnesiu, o paskutiniame etape – kasdien po vieną dieną. NASA buvo priversta atidėti startą dar du kartus – iš pradžių į 1986 m. kovo mėnesį, o paskui į rugsėjį. Iki to laiko bendras projekto biudžetas išaugo iki 1,175 mlrd.

Erdvėlaivis

Pradiniai darbo su erdvėlaiviu etapai, 1980 m.

Kita sudėtinga inžinerinė problema buvo sukurti erdvėlaivį teleskopui ir kitiems instrumentams. Pagrindiniai reikalavimai buvo įrangos apsauga nuo nuolatinių temperatūrų kaitos kaitinant nuo tiesioginių saulės spindulių ir vėsinant Žemės šešėlyje bei ypač tiksli teleskopo orientacija. Teleskopas sumontuotas lengvos aliuminio kapsulės viduje, kuri yra padengta daugiasluoksne šilumos izoliacija, užtikrinančia stabilią temperatūrą. Kapsulės tvirtumą ir instrumentų tvirtinimą užtikrina vidinis anglies pluošto erdvinis rėmas.

Nors erdvėlaivis buvo sėkmingesnis nei optinė sistema, „Lockheed“ taip pat šiek tiek atsiliko nuo grafiko ir viršijo biudžetą. Iki 1985 m. gegužės mėn. išlaidų viršijimas sudarė apie 30% pradinės apimties, o nuo plano atsiliko 3 mėnesiai. Maršalo kosmoso centro parengtoje ataskaitoje pažymėta, kad bendrovė nerodė iniciatyvos vykdydama darbus, o pirmenybę teikė NASA nurodymams.

Tyrimų koordinavimas ir skrydžių valdymas

1983 m., po tam tikro NASA ir mokslo bendruomenės konfrontacijos, ji buvo įkurta. Institutui vadovauja universitetų astronominių tyrimų asociacija. Astronomijos tyrimų universitetų asociacija ) (anglų kalba) AURA) ir yra Johns Hopkins universiteto miestelyje Baltimorėje, Merilando valstijoje. Hopkinso universitetas yra vienas iš 32 Amerikos universitetų ir užsienio institucijų, kurios yra asociacijos nariai. Kosminio teleskopo mokslo institutas yra atsakingas už mokslinio darbo organizavimą ir duomenų teikimą astronomams – funkcijas, kurias NASA norėjo išlaikyti savo kontrolėje, tačiau mokslininkai nusprendė perduoti akademinėms institucijoms.

Europos kosminių teleskopų koordinavimo centras buvo įkurtas 1984 m. Garching mieste, Vokietijoje, siekiant suteikti panašias patalpas Europos astronomams.

Skrydžių valdymas buvo patikėtas Goddardo kosminių skrydžių centrui. Goddardo kosminių skrydžių centras), kuris yra Greenbelt mieste, Merilando valstijoje, 48 km nuo Kosminio teleskopo mokslo instituto. Teleskopo veikimą visą parą pamainomis stebi keturios specialistų grupės.

Techninę pagalbą teikia NASA ir sutarčių bendrovės per Goddard centrą.

Paleisti ir pradėti

„Discovery“ šaudyklės paleidimas su Hablo teleskopu.

Iš pradžių teleskopas į orbitą turėjo pakilti 1986 m. spalį, tačiau sausio 28 d. įvykusi „Challenger“ katastrofa keleriems metams sustabdė „Space Shuttle“ programą, todėl paleidimas turėjo būti atidėtas.

Priverstinis delsimas leido atlikti nemažai patobulinimų: pakeisti saulės kolektoriai į efektyvesnius, modernizuoti borto kompiuterių kompleksas, ryšių sistemos, pakeista užpakalinio apsauginio korpuso konstrukcija, kad būtų lengviau aptarnauti teleskopą. orbitoje.

Visą tą laiką teleskopo dalys buvo laikomos patalpose su dirbtinai išvalyta atmosfera, o tai dar labiau padidino projekto išlaidas.

1988 m. atnaujinus maršrutinius skrydžius, paleidimas pagaliau buvo numatytas 1990 m. Prieš paleidimą ant veidrodžio susikaupusios dulkės buvo pašalintos suslėgtu azotu, o visos sistemos buvo kruopščiai išbandytos.

Įrenginiai įdiegti paleidimo metu

Paleidimo metu laive buvo sumontuoti penki moksliniai instrumentai:

• Plataus kampo ir planetinė kamera Plataus lauko ir planetų kamera ) (anglų kalba) Plataus lauko ir planetų kamera, WFPC ). Kamera buvo sukonstruota NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijoje. Jame buvo 48 šviesos filtrai, skirti pabrėžti spektro sritis, kurios yra ypač svarbios astrofiziniams stebėjimams. Įrenginys turėjo 8 CCD matricas, padalintas tarp dviejų kamerų, kurių kiekviena naudojo 4 matricas. Plataus kampo kamera turėjo didesnį matymo lauką, o planetinė kamera turėjo didesnį židinio nuotolį ir todėl suteikė didesnį padidinimą.

• Fotoaparatas blankiems objektams fotografuoti Silpno objekto kamera) (anglų kalba) Silpno objekto kamera, FOC). Prietaisą sukūrė ESA. Kamera buvo skirta fotografuoti objektus ultravioletinių spindulių diapazone su didele raiška iki 0,05 sek.

• Neryškių objektų spektrografas Silpno objekto spektrografas) (anglų kalba) Silpno objekto spektrografas, FOS ). Skirtas tirti ypač blankius objektus ultravioletinių spindulių diapazone.

• Didelio greičio fotometras Didelio greičio fotometras) (anglų kalba) Didelio greičio fotometras, HSP). Sukurtas Viskonsino universitete, jis buvo skirtas stebėti kintamąsias žvaigždes ir kitus įvairaus ryškumo objektus. Tai gali užtrukti iki 10 000 matavimų per sekundę su maždaug 2% paklaida.

Pagrindinis veidrodžio defektas

Jau pirmosiomis savaitėmis po darbo pradžios gauti vaizdai parodė rimtą teleskopo optinės sistemos problemą. Nors vaizdo kokybė buvo geresnė nei antžeminių teleskopų, Hubble nepavyko pasiekti norimo ryškumo, o vaizdų skiriamoji geba buvo žymiai prastesnė nei tikėtasi. Pagal specifikaciją vaizdų spindulys buvo didesnis nei viena kieta sekundė, o ne fokusavo į 0,1 sekundės skersmens apskritimą.

Vaizdo analizė parodė, kad problemos šaltinis buvo neteisinga pirminio veidrodžio forma. Nors tai buvo bene tiksliausiai apskaičiuotas kada nors pagamintas veidrodis, kurio tolerancija ne didesnė kaip 1/20 matomos šviesos bangos ilgio, jis buvo pagamintas per plokščias kraštais. Nukrypimas nuo nurodytos paviršiaus formos buvo tik 2 mikronai, tačiau rezultatas buvo katastrofiškas – stipri sferinė aberacija, optinis defektas, kai šviesa, atsispindėjusi nuo veidrodžio kraštų, sufokusuojama į kitą tašką, nei nuo veidrodžio atsispindėjusi šviesa. sufokusuotas veidrodžio centras.

Defekto įtaka astronominiams tyrimams priklausė nuo konkretaus stebėjimo tipo – sklaidos charakteristikos buvo pakankamos, kad būtų gauti unikalūs didelės raiškos ryškių objektų stebėjimai, o spektroskopija taip pat iš esmės nebuvo paveikta. Tačiau praradus didelę šviesos srauto dalį dėl defokusavimo, teleskopas buvo tinkamas stebėti blankius objektus ir gauti didelio kontrasto vaizdus. Tai reiškė, kad beveik visos kosmologinės programos tapo tiesiog neįmanomos, nes reikėjo stebėti ypač blankius objektus.

Defekto priežastys

Analizuodami taškinių šviesos šaltinių vaizdus, ​​astronomai nustatė, kad veidrodžio kūginė konstanta buvo –1,0139, o ne reikalaujama –1,00229. Tas pats skaičius buvo gautas išbandant Perkin-Elmer naudotus nulinius korektorius (prietaisus, leidžiančius labai tiksliai išmatuoti poliruoto paviršiaus kreivumą), taip pat analizuojant interferogramas, gautas atliekant veidrodžio žemės bandymą.

Liu Alleno vadovaujama komisija Lew Allenas), Reaktyvinio judėjimo laboratorijos direktorius, nustatė, kad defektas atsirado dėl klaidos montuojant pagrindinį nulinį korektorių, kurio lauko objektyvas teisingos padėties atžvilgiu buvo pasislinkęs 1,3 mm. Poslinkis įvyko dėl prietaisą surinkusio techniko kaltės. Jis suklydo dirbdamas su lazeriniu matuokliu, kuriuo buvo tiksliai išdėstyti įrenginio optiniai elementai, o baigus montavimą pastebėjęs netikėtą tarpą tarp objektyvo ir jį laikančios konstrukcijos, tiesiog įkišo paprasta metalinė poveržlė.

Poliruojant veidrodį, jo paviršius buvo patikrintas naudojant du kitus nulinius korektorius, kurių kiekvienas teisingai nurodė sferinę aberaciją. Šie patikrinimai buvo specialiai sukurti siekiant pašalinti rimtus optinius defektus. Nepaisant aiškių kokybės kontrolės nurodymų, įmonė nepaisė matavimo rezultatų, mieliau manydama, kad du nuliniai korektoriai buvo ne tokie tikslūs nei pagrindinis, kurio parodymai rodė tobulą veidrodžio formą.

Komisija kaltę dėl incidento pirmiausia suvertė atlikėjui. Santykiai tarp optikos įmonės ir NASA labai pablogėjo dirbant su teleskopu dėl nuolatinių grafikų nukrypimų ir išlaidų viršijimo. NASA nustatė, kad bendrovė veidrodžio darbo nelaikė pagrindine savo verslo dalimi ir manė, kad pradėjus darbus užsakymas negalės būti perduotas kitam rangovui. Nors komisija griežtai kritikavo įmonę, NASA taip pat prisiėmė tam tikrą atsakomybę, visų pirma už tai, kad ji nenustatė rimtų kokybės kontrolės problemų ir rangovo procedūrų pažeidimų.

Ieškau sprendimo

Kadangi iš pradžių teleskopo konstrukcija apėmė aptarnavimą orbitoje, mokslininkai iš karto pradėjo ieškoti galimo sprendimo, kurį būtų galima pritaikyti per pirmąją techninę misiją, planuojamą 1993 m. Nors „Kodak“ buvo baigęs pakeisti teleskopo veidrodį, jo pakeisti kosmose nebuvo įmanoma, o teleskopo pašalinimas iš orbitos, kad būtų pakeistas veidrodis Žemėje, būtų buvę per daug laiko ir brangu. Tai, kad veidrodis buvo tiksliai nupoliruotas iki netaisyklingos formos, paskatino idėją sukurti naują optinį komponentą, kuris atliktų transformaciją, lygiavertę klaidai, bet su priešingu ženklu. Naujasis prietaisas veiktų kaip teleskopiniai stiklai, ištaisydami sferinę aberaciją.

Dėl instrumentų konstrukcijos skirtumo reikėjo sukurti du skirtingus korekcijos įrenginius. Vienas buvo skirtas plačiaformačiai ir planetinei kamerai, kuri turėjo specialius veidrodžius, nukreipusius šviesą į jutiklius, o korekciją buvo galima atlikti naudojant specialios formos veidrodžius, kurie visiškai kompensuotų aberaciją. Atitinkamas pakeitimas buvo įtrauktas į naujos Planetos kameros dizainą. Kiti instrumentai neturėjo tarpinių atspindinčių paviršių, todėl jiems reikėjo išorinio korekcijos įtaiso.

Optinė korekcijos sistema (COSTAR)

Sistema, skirta sferinei aberacijai ištaisyti, vadinama COSTAR. COSTAR) ir susideda iš dviejų veidrodžių, kurių vienas kompensavo defektą. Norint ant teleskopo sumontuoti COSTAR, reikėjo išmontuoti vieną iš instrumentų, o mokslininkai nusprendė paaukoti greitaeigį fotometrą.

Per pirmuosius trejus eksploatavimo metus, prieš įrengiant korekcinius prietaisus, teleskopas atliko daug stebėjimų. Visų pirma, defektas neturėjo didelės įtakos spektroskopiniams matavimams. Nepaisant to, kad eksperimentai buvo atšaukti dėl defekto, buvo pasiekta daug svarbių mokslinių rezultatų, įskaitant naujus algoritmus vaizdo kokybei pagerinti naudojant dekonvoliuciją.

Teleskopo priežiūra

Hablas yra aptarnaujamas per kosmosą iš daugkartinio naudojimo erdvėlaivių, tokių kaip „Space Shuttle“.

Iš viso Hablo teleskopui aptarnauti buvo surengtos keturios ekspedicijos:

Pirmoji ekspedicija

Pirmosios ekspedicijos metu dirbkite su teleskopu.

Dėl aptikto veidrodžio defekto pirmosios techninės priežiūros ekspedicijos svarba buvo ypač didelė, nes ant teleskopo reikėjo sumontuoti korekcinę optiką. „Endeavour STS-61“ skrydis vyko 1993 m. gruodžio 2–13 dienomis, o darbas su teleskopu tęsėsi dešimt dienų. Ekspedicija buvo viena iš sunkiausių istorijoje.

Didelės spartos fotometras pakeistas optine korekcijos sistema, plačiakampės ir planetinės kameros pakeistos nauju modeliu (WFPC2). Plataus lauko ir planetų fotoaparatas 2 )) su vidine optinės korekcijos sistema. Kamera turėjo tris kvadratinius CCD, sujungtus kampe, ir mažesnį, didesnės raiškos „planetinį“ jutiklį ketvirtame kampe. Todėl fotoaparato vaizdai turi būdingą nuskelto kvadrato formą.

STIS veikimo diapazonas yra 115–1000 nm ir leidžia atlikti dvimatę spektrografiją, ty gauti kelių objektų spektrą vienu metu matymo lauke.

Taip pat buvo pakeistas skrydžio registratorius, suremontuota šilumos izoliacija, pakoreguota orbita.

Trečioji ekspedicija (A)

3A ekspedicija („Discovery“ STS-103) įvyko 1999 m. gruodžio 19–27 d., kai buvo nuspręsta dalį trečiosios techninės priežiūros programos atlikti anksčiau laiko. Tai sukėlė trys iš šešių valdymo sistemos giroskopų gedimai. Ketvirtasis giroskopas sugedo likus kelioms savaitėms iki skrydžio, todėl teleskopas buvo netinkamas stebėjimams. Ekspedicija pakeitė visus šešis giroskopus, tikslaus orientavimo jutiklį ir borto kompiuterį. Naujajame kompiuteryje buvo naudojama speciali Intel 80486 procesoriaus versija – su padidintu atsparumu radiacijai. Tai leido atlikti kai kuriuos anksčiau žemėje atliktus skaičiavimus naudojant laivo kompleksą.

Trečioji ekspedicija (B)

Prieš grįždamas į orbitą, su Žeme kylančia fone, Hablas šaudyklės krovinių skyriuje. Ekspedicija STS-109.

Ekspedicija 3B (ketvirtoji misija) atlikta 2002 m. kovo 1-12 d., Kolumbijos skrydis STS-109. Ekspedicijos metu silpnų objektų kamera buvo pakeista pažangia apžvalgos kamera. Pažangi kamera, skirta apklausoms) (anglų kalba) Pažangi kamera, skirta apklausoms, ACS ) ir buvo atkurtas artimųjų infraraudonųjų spindulių kameros ir spektrometro, kurių aušinimo sistemoje 1999 m. baigėsi skystas azotas, veikimas.

ACS sudaro trys kameros, iš kurių viena veikia tolimoje ultravioletinėje šviesoje, o kitos dubliuoja ir pagerina WFPC2 galimybes. Iš dalies neveikia nuo 2007-01-29.

Saulės baterijos buvo pakeistos antrą kartą. Naujosios plokštės buvo trečdaliu mažesnio ploto, o tai ženkliai sumažino nuostolius dėl trinties atmosferoje, tačiau kartu generavo 30% daugiau energijos, todėl buvo galima vienu metu veikti su visais observatorijoje sumontuotais prietaisais. Taip pat buvo pakeistas elektros paskirstymo blokas, todėl pirmą kartą nuo paleidimo reikėjo visiškai išjungti maitinimą laive.

Atlikti darbai gerokai išplėtė teleskopo galimybes. Darbo metu panaudoti du instrumentai – ACS ir NICMOS – leido gauti gilios erdvės vaizdus.

Ketvirtoji ekspedicija

Kita techninės priežiūros misija, skirta pakeisti baterijas ir giroskopus, taip pat įdiegti naujus ir patobulintus instrumentus, buvo numatyta 2005 metų vasarį, tačiau po kosminio laivo „Columbia“ katastrofos 2003 m. kovo 1 d. ji buvo atidėta neribotam laikui, o tai sukėlė pavojų tolesniam darbui. Hablas". Net ir atnaujinus šaudyklinius skrydžius, misija buvo atšaukta, nes buvo nuspręsta, kad kiekvienas į kosmosą siunčiamas šaudyklės turi turėti galimybę pasiekti TKS, jei būtų aptikti gedimai, o dėl didelio orbitų polinkio ir aukščio skirtumo šaulys galėtų po teleskopo vizitų neprisiriškite prie stoties.

Po šios misijos Hablo teleskopas turės toliau veikti orbitoje bent iki 2014 m.

Pasiekimai

Per 15 veiklos metų žemoje Žemės orbitoje Hablas gavo 700 tūkstančių vaizdų iš 22 tūkstančių dangaus objektų – žvaigždžių, ūkų, galaktikų, planetų. Duomenų srautas, kurį jis generuoja kasdien stebėjimo proceso metu, yra apie 15 GB. Bendras jų tūris, sukauptas per visą teleskopo veikimą, viršija 20 terabaitų. Daugiau nei 3900 astronomų turėjo galimybę pasinaudoti juo stebėjimams, o apie 4000 straipsnių paskelbta moksliniuose žurnaluose. Nustatyta, kad astronominių straipsnių, pagrįstų teleskopo duomenimis, citavimo indeksas vidutiniškai yra du kartus didesnis nei straipsnių, pagrįstų kitais duomenimis. Kiekvienais metais 200 dažniausiai cituojamų straipsnių sąraše mažiausiai 10 % yra kūrinių, pagrįstų Hablo medžiaga. Apie 30 % darbų, susijusių su astronomija apskritai, citavimo indeksas yra nulinis, o tik 2 % darbų, atliekamų naudojant kosminį teleskopą.

Tačiau kaina, kurią reikia sumokėti už Hablo pasiekimus, yra labai didelė: specialus tyrimas, skirtas įvairių tipų teleskopų poveikiui astronomijos vystymuisi tirti, parodė, kad nors darbas, atliktas naudojant orbitinį teleskopą, bendras citavimo indeksas yra 15. kartų daugiau nei antžeminis atšvaitas su 4 metrų veidrodžiu, kosminio teleskopo išlaikymo kaina yra 100 ar daugiau kartų didesnė.

Svarbiausi pastebėjimai

Prieiga prie teleskopo

Bet kuris asmuo ar organizacija gali kreiptis dėl darbo su teleskopu – nėra jokių nacionalinių ar akademinių apribojimų. Konkurencija dėl stebėjimo laiko paprastai yra 6-9 kartus didesnė už faktiškai turimą laiką.

Kvietimas teikti paraiškas stebėjimui skelbiamas maždaug kartą per metus. Paraiškos skirstomos į kelias kategorijas:

• Bendrieji pastebėjimai Bendras stebėtojas). Dauguma programų, kurioms reikalinga įprastinė procedūra ir stebėjimo trukmė, patenka į šią kategoriją.
• Blitz pastebėjimai Momentiniai stebėjimai), stebėjimai, kuriems reikia ne daugiau kaip 45 minučių, įskaitant teleskopo nukreipimo laiką, leidžia užpildyti tarpus tarp bendrųjų stebėjimų.
• Skubūs pastebėjimai Galimybės tikslas), tirti reiškinius, kurie gali būti stebimi per ribotą, anksčiau žinomą laikotarpį.

Be to, 10% stebėjimo laiko lieka vadinamajame „direktoriaus rezerve“. Astronomai gali bet kada kreiptis dėl naudojimosi rezervatu ir paprastai jis naudojamas nenumatytų trumpalaikių įvykių, tokių kaip supernovos sprogimai, stebėjimams. Giluminio kosmoso filmavimas pagal programas „Hubble Deep Field“ ir „Hubble Ultra Deep Field“ taip pat buvo vykdomas režisieriaus rezervo lėšomis.

Pirmuosius kelerius metus dalis rezervinio laiko buvo skirta astronomams mėgėjams. Jų paraiškas peržiūrėjo komitetas, sudarytas iš žymiausių pasauliečių astronomų. Pagrindiniai reikalavimai paraiškai buvo tyrimo originalumas ir neatitikimas tarp temos ir pateiktų profesionalių astronomų užklausų. Iš viso 1997–1997 metais astronomų mėgėjų pasiūlytomis programomis buvo atlikta 13 stebėjimų. Vėliau dėl instituto biudžeto mažinimo buvo nutrauktas laiko skyrimas neprofesionalams.

Planavimo stebėjimai

Stebėjimų planavimas yra labai sudėtinga užduotis, nes būtina atsižvelgti į daugelio veiksnių įtaką:

• Kadangi teleskopas yra žemoje orbitoje, o tai būtina paslaugoms teikti, nemažą dalį astronominių objektų Žemė užstoja kiek mažiau nei pusę orbitos laiko. Maždaug 90° kampu į orbitos plokštumą yra vadinamoji „ilgo matomumo zona“, tačiau dėl orbitinės precesijos tiksli kryptis pasikeičia per aštuonių savaičių laikotarpį.
• Dėl padidėjusio radiacijos lygio stebėjimai neįmanomi, kai teleskopas skrenda virš Pietų Atlanto anomalijos.
• Minimalus nuokrypis nuo Saulės yra 45°, kad į optinę sistemą nepatektų tiesioginiai saulės spinduliai, dėl kurių neįmanoma stebėti Merkurijaus, o tiesioginiai Mėnulio ir Žemės stebėjimai yra leistini, kai tikslūs nukreipimo jutikliai yra išjungti.
• Kadangi teleskopas skrieja viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kurių tankis laikui bėgant kinta, neįmanoma tiksliai numatyti teleskopo buvimo vietos. Šešių savaičių prognozės paklaida gali būti iki 4 tūkstančių km. Šiuo atžvilgiu tikslūs stebėjimo grafikai sudaromi vos prieš kelias dienas, kad būtų išvengta situacijos, kai nustatytu laiku stebėjimui pasirinkto objekto nebus matoma.

Teleskopo duomenų perdavimas, saugojimas ir apdorojimas

Perdavimas į Žemę

„Hubble“ duomenys pirmiausia saugomi įtaisytuose saugojimo įrenginiuose. Tada per ryšių palydovinę sistemą (TDRSS). TDRSS)), esantis žemoje orbitoje, duomenys perduodami į Goddard centrą.

Archyvavimas ir prieiga prie duomenų

Pirmuosius metus nuo gavimo datos duomenys pateikiami tik pagrindiniam tyrėjui (pareiškėjui dėl stebėjimo), o vėliau patalpinami į laisvai prieinamą archyvą. Mokslininkas gali pateikti instituto direktoriui prašymą sutrumpinti arba padidinti šį laikotarpį.

Stebėjimai, atlikti naudojant laiką iš direktoriaus rezervo, iš karto tampa vieša, kaip ir pagalbiniai bei techniniai duomenys.

Archyve esantys duomenys saugomi instrumentų formatu ir turi būti daug transformuojami, kad taptų tinkami analizei. Kosminio teleskopo institutas sukūrė programinės įrangos paketą automatiniam duomenų konvertavimui ir kalibravimui. Konversijos atliekamos automatiškai, kai prašoma duomenų. Dėl didelio informacijos kiekio ir algoritmų sudėtingumo apdorojimas gali užtrukti dieną ar ilgiau.

Astronomai taip pat gali paimti neapdorotus duomenis ir patys atlikti šią procedūrą, o tai naudinga, kai konversijos procesas skiriasi nuo standartinio.

Duomenys gali būti apdorojami naudojant įvairias programas, tačiau Teleskopo institutas pateikia paketą STSDAS(Kosminio teleskopo mokslinės duomenų analizės sistema, anglų k. Kosminio teleskopo mokslo duomenų analizės sistema ). Pakete yra visos duomenų apdorojimui reikalingos programos, optimizuotos darbui su Hablo informacija. Paketas veikia kaip populiarios astronomijos programos IRAF modulis.

Ryšiai su visuomene

Visada buvo svarbu, kad kosminio teleskopo projektas patrauktų plačiosios visuomenės dėmesį ir vaizduotę, o ypač Amerikos mokesčių mokėtoją, kuris reikšmingiausiai prisidėjo prie Hablo finansavimo.

Vienas svarbiausių viešiesiems ryšiams yra Hablo palikimo projektas. Hablo paveldas). Jo misija – publikuoti vizualiai ir estetiškai įspūdingiausius teleskopu gautus vaizdus. Projektų galerijose yra ne tik originalios fotografijos, bet ir iš jų sukurti koliažai, piešiniai. Projektui buvo skirtas nedidelis stebėjimo laikas, norint gauti spalvotus objektų vaizdus, ​​kurių fotografavimas matomoje spektro dalyje nebuvo būtinas tyrimams.

Be to, Kosminio teleskopo institutas turi keletą svetainių su vaizdais ir išsamia informacija apie teleskopą.

2000 m. buvo įkurtas Viešųjų ryšių biuras, koordinuojantis įvairių skyrių pastangas. Visuomenės informavimo biuras).

Europoje nuo 1999 m. Europos informacijos centras užsiima viešaisiais ryšiais. Hablo Europos kosmoso agentūros informacijos centras ) (anglų kalba) Hablo Europos kosmoso agentūros informacijos centras, HEIC ), įsteigtas Europos kosminio teleskopo koordinavimo centre. Centras taip pat atsakingas už ESA edukacines programas, susijusias su teleskopu.

Hablo ateitis

Tikimasi, kad po ketvirtosios ekspedicijos atliktų remonto darbų Hablas orbitoje dirbs iki 2014 m., kai jį pakeis James Webb kosminis teleskopas.

Techniniai duomenys

Bendras teleskopo vaizdas.

Orbitos parametrai

• Pasvirimas: 28,469°.
• Apogėjus: 571 km.
• Perigėjus: 565 km.
• Orbitinis periodas: 96,2 min.

Erdvėlaivis

• Erdvėlaivio ilgis – 13,3 m, skersmuo – 4,3 m, saulės baterijų atstumas – 12,0 m, masė – 11 000 kg (su sumontuotais instrumentais apie 12 500 kg).
• Teleskopas yra Ritchie-Chrétien reflektorius, kurio veidrodžio skersmuo yra 2,4 m, todėl optinė skiriamoji geba yra 0,1 lanko sekundės.

Prietaisai

Teleskopas yra modulinės struktūros ir turi penkis skyrius optiniams prietaisams. Viename iš skyrių ilgą laiką (1993-2009 m.) veikė korekcinė optinė sistema. Korekcinio optinio kosminio teleskopo ašinis keitimas ) (COSTAR), įdiegta per pirmąją techninės priežiūros misiją 1993 m., siekiant kompensuoti gamybos netikslumus pirminiame veidrodyje. Kadangi visuose po teleskopo paleidimo sumontuotuose prietaisuose yra įmontuotos defektų korekcijos sistemos, paskutinės ekspedicijos metu atsirado galimybė išmontuoti COSTAR sistemą ir panaudoti skyrių ultravioletiniam spektrografui įrengti.

Instrumentų įrengimo kosminiame teleskope chronologija (naujai sumontuoti instrumentai yra kursyvu):

Kaip minėta pirmiau, orientavimo sistema taip pat naudojama moksliniais tikslais.

Pastabos

1. Istorinė apžvalga oficialioje svetainėje, 2 dalis (anglų k.)
2. Lyman S. Spitzer. (1979) Kosminio teleskopo istorija // Karališkosios astronomijos draugijos ketvirtinis žurnalas. V. 20. P. 29
3. Skyrius 12. Hablo kosminis teleskopas // Dunar A. J., Waring S. P. (1999) Power To Explore-History of Marshall Space Flight Center 1960-1990. JAV Vyriausybės spaustuvė, ISBN 0-16-058992-4
4. Informacija NASA svetainėje (anglų kalba)
5. Istorinė apžvalga oficialioje svetainėje, 3 dalis (anglų k.)
6. NASA/ESA Hablo kosminio teleskopo Europos pagrindinis puslapis – dažnai užduodami klausimai. Žiūrėta 2007 m. sausio 10 d.
7. Brandt J. C. ir kt. (1994). Goddardo didelės skiriamosios gebos spektrografas: instrumentas, tikslai ir mokslo rezultatai // Ramiojo vandenyno astronomijos draugijos leidiniai. V. 106., 890-908 p
8. G. Fritz Benedict, Barbara E. McArthur. (2005) Didelio tikslumo žvaigždžių paralaksai iš Hablo kosminio teleskopo tikslių nukreipimo jutiklių. Veneros tranzitai: nauji saulės sistemos ir galaktikos vaizdai. IAU kolokviumo Nr. 196 medžiaga, Red. D. W. Kurtzas. Kembridžo universiteto leidykla. P. 333-346
9. Burrows C. J. ir kt. (1991) Hablo kosminio teleskopo vaizdų atlikimas // Astrophysical Journal. V. 369. P. 21
10. Realių ir apskaičiuotų grafikų, skirtų taškiniams objektams rodyti, palyginimas (anglų k.)
11. Alleno komisijos ataskaita (anglų k.) Hablo kosminio teleskopo optinių sistemų gedimo ataskaita, 1990 m., Lew Allenas, NASA techninės ataskaitos NASA-TM-103443 pirmininkas
12. Atrinkti dokumentai iš JAV istorijos Civilinės erdvės programos V tomas: Kosmoso tyrinėjimas / John M. Logsdon, redaktorius. 2001 m
13. Jedrzejewski R. I., Hartig G., Jakobsen P., Crocker J. H., Ford H. C. (1994) COSTAR pakoreguotos silpnų objektų kameros veikimas orbitoje // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L7-L10
14. Thackeray rutuliukai IC 2944. Hablo paveldas. Žiūrėta 2009 m. sausio 25 d.
15. 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
16. STSci NICMOS puslapiai
17. Guy Gugliotta. Nominuotasis pritaria NASA Hablo sprendimo peržiūrai, Washington Post(2005 m. balandžio 12 d.). Žiūrėta 2007 m. sausio 10 d. (kalba)
18. NASA patvirtina misiją ir pavadino įgulą grįžimui į Hablą (anglų k.) NASA, 2006 m. spalio 31 d.

Iliustracijos autorinės teisės BBC World Service Vaizdo antraštė Hablo į orbitą kosminis laivas Discovery iškėlė 1990 metų balandžio 24 dieną.

Šią savaitę sukanka 25 metai nuo Hablo kosminio teleskopo paleidimo. Sidabrinis jubiliejus buvo pažymėtas dar viena nuotrauka, kurioje matyti jaunos žvaigždės, spindinčios tirštame dujų ir dulkių debesies fone.

Šis žvaigždžių spiečius – Westerlund 2 – yra už 20 tūkstančių šviesmečių nuo Žemės Karinos žvaigždyne.

NASA inžinieriai mano, kad orbitinis teleskopas veiks dar mažiausiai penkerius metus.

„1990 m. niekas negalėjo numatyti, kokiu mastu Hablas perrašys visus mūsų astrofizikos ir planetos mokslo vadovėlius“, – sako NASA administratorius Charlie Boldenas.

Netrukus po teleskopo paleidimo jo pagrindiniame veidrodyje buvo aptiktas defektas, dėl kurio visi vaizdai buvo neryškūs.

1993 metais astronautams pavyko ištaisyti šį trūkumą sumontavus specialiai sukurtą korekcijos įrenginį.

Po dar keturių techninės priežiūros vizitų teleskopas yra puikios būklės ir techniškai gali atlikti daug daugiau, nei buvo iš karto po paleidimo.

Anksčiau Hablas kentėjo nuo laipsniško visų šešių giroskopų, naudojamų jo padėties valdymo sistemoje, prastėjimo.

Tačiau po jų pakeitimo 2014 m. kovo mėnesį nepavyko tik vienas. Per pastaruosius metus, pakeitus pasenusius elektroninius komponentus ir įdiegus naujas kameras, teleskopas pradėjo veikti pastebimai geriau.

Sunku pervertinti šio orbitinio teleskopo indėlį į mokslą.

Jos paleidimo metu astronomai nieko nežinojo apie Visatos amžių – vertinimai svyravo nuo 10 iki 20 milijardų metų.

Teleskopiniai pulsarų tyrimai susiaurino šį plitimą, o dabartinis mąstymas rodo, kad nuo Didžiojo sprogimo praėjo 13,8 mlrd.

Hablas atliko lemiamą vaidmenį atrandant pagreitį, kuriuo visata plečiasi, ir taip pat pateikė lemiamų įrodymų, kad galaktikų centruose egzistuoja supermasyvios juodosios skylės.

Kosminio teleskopo stiprybė, palyginti su naujos kartos antžeminiais teleskopais, išlieka unikaliu gebėjimu prasiskverbti į gilią Visatos praeitį, stebint objektus, susiformavusius labai ankstyvose jos istorijos stadijose.

Tarp didžiausių teleskopo laimėjimų neabejotinai yra „gilaus lauko“ stebėjimai, kai jis daugelį dienų fiksavo iš tamsios dangaus dalies į mus atkeliaujančią šviesos spinduliuotę ir atskleidė tūkstančius itin tolimų ir labai silpnai šviečiančių galaktikų.

Šiuo metu teleskopas didžiąją laiko dalį praleidžia atlikdamas tokius stebėjimus kaip „Frontier Fields“ programos dalį. Hablas žvelgia į šešias didžiules senovinių galaktikų spiečius.

Naudodamas gravitacinio lęšio efektą, Hablas gali pažvelgti į dar tolimesnę Visatos praeitį.

„Gravitacija, lenkdama šviesą, sklindančią iš tolimų galaktikų, leidžia mums pažvelgti už šių spiečių“, – sako programos dalyvė Jennifer Lotz.

Hablas šiuo metu gali „matyti“ objektus, kurių šviesa yra 10–50 kartų silpnesnė nei anksčiau stebėtų.

Šių tyrimų tikslas – stebėti ankstyviausius pirmosios kartos žvaigždžių ir galaktikų formavimosi etapus, nutolusius nuo Didžiojo sprogimo vos kelis šimtus milijonų metų.

Būtent tai darys Hablo teleskopo įpėdinis, daug didesnis ir pažangesnis Jameso Webbo kosminis teleskopas, skirtingu lygiu.

Jo pristatymas numatytas 2018 m. Jis buvo sukurtas ir pagamintas specialiai šiai užduočiai atlikti. Užfiksuoti vaizdus, ​​kuriems Hablo teleskopas užtrunka dienų ir savaičių, užtruks tik valandas.

Nuo pat astronomijos pradžios, nuo Galilėjaus laikų, astronomai siekė vieno bendro tikslo: pamatyti daugiau, pamatyti toliau, pamatyti giliau.

O Hablo kosminis teleskopas, paleistas 1990 m., yra didžiulis žingsnis šia kryptimi. Teleskopas yra Žemės orbitoje virš atmosferos, o tai gali iškreipti ir blokuoti iš kosminių objektų sklindančią spinduliuotę. Dėl jo nebuvimo astronomai gauna aukščiausios kokybės vaizdus naudodami Hablo. Beveik neįmanoma pervertinti teleskopo vaidmens plėtojant astronomiją - Hablas yra vienas sėkmingiausių ir ilgalaikių NASA kosmoso agentūros projektų. Jis išsiuntė į Žemę šimtus tūkstančių nuotraukų, atskleisdamos daugelį astronomijos paslapčių. Jis padėjo nustatyti Visatos amžių, identifikuoti kvazarus, įrodyti, kad masyvios juodosios skylės yra galaktikų centre ir netgi atlikti eksperimentus tamsiajai medžiagai aptikti.

Atradimai pakeitė astronomų požiūrį į Visatą. Gebėjimas matyti labai detaliai padėjo kai kurias astronomines hipotezes paversti faktais.

Hablas pasižymi nuostabiu našumu. Visa astronominė bendruomenė turi naudos iš jo gebėjimo matyti Visatos gelmes. Kiekvienas astronomas gali išsiųsti prašymą tam tikram laikui naudotis jo paslaugomis, o specialistų grupė nusprendžia, ar tai įmanoma. Po stebėjimo paprastai praeina metai, kol astronomų bendruomenė gauna tyrimo rezultatus. Kadangi naudojant teleskopą gauti duomenys yra prieinami visiems, bet kuris astronomas gali atlikti savo tyrimus derindamas duomenis su viso pasaulio observatorijomis. Ši politika daro tyrimus atvirus ir todėl veiksmingesnius. Tačiau unikalios teleskopo galimybės reiškia ir didžiausią jo paklausą – astronomai visame pasaulyje kovoja dėl teisės naudotis Hablo paslaugomis laisvu nuo pagrindinių misijų metu. Kasmet sulaukiama daugiau nei tūkstantis paraiškų, tarp kurių atrenkami ekspertų vertinimais geriausi, tačiau pagal statistiką patenkintų tik 200 – tik penktadalis visų pretendentų tyrimus atlieka naudodami Hablo.

Kodėl reikėjo paleisti teleskopą į arti Žemės esančią kosmosą ir kodėl prietaisas yra toks didelis astronomų tarpe? Faktas yra tas, kad Hablo teleskopas sugebėjo vienu metu išspręsti dvi antžeminių teleskopų problemas. Pirma, Žemės atmosferos signalo susiliejimas riboja antžeminių teleskopų galimybes, nepaisant jų techninio sudėtingumo. Atmosferos neryškumas leidžia matyti mirksinčias žvaigždes, kai žiūrime į dangų. Antra, atmosfera sugeria tam tikro bangos ilgio spinduliuotę, stipriausią ultravioletinę, rentgeno ir gama spinduliuotę. Ir tai yra rimta problema, nes kosminių objektų tyrimas yra efektyvesnis, kuo didesnis energijos diapazonas.
Ir būtent tam, kad būtų išvengta neigiamos atmosferos įtakos gaunamų vaizdų kokybei, teleskopas yra virš jo, 569 kilometrų atstumu virš paviršiaus. Tuo pačiu metu teleskopas vieną apsisukimą aplink Žemę padaro per 97 minutes, judėdamas 8 kilometrų per sekundę greičiu.

Hablo teleskopo optinė sistema

Hablo teleskopas yra Ritchie-Chrétien sistema arba patobulinta Cassegrain sistemos versija, kurioje šviesa iš pradžių patenka į pirminį veidrodį, atsispindi ir patenka į antrinį veidrodį, kuris fokusuoja šviesą ir nukreipia ją į teleskopo mokslo prietaisų sistemą. pro nedidelę skylutę pirminiame veidrodyje. Žmonės dažnai klaidingai mano, kad teleskopas padidina vaizdą.
Tiesą sakant, jis surenka tik didžiausią šviesos kiekį iš objekto.

Atitinkamai, kuo didesnis pagrindinis veidrodis, tuo daugiau šviesos jis surinks ir vaizdas bus aiškesnis. Antrasis veidrodis sufokusuoja tik spinduliuotę.

Pagrindinio Hablo veidrodžio skersmuo yra 2,4 metro. Atrodo nedaug, turint omenyje, kad antžeminių teleskopų veidrodžių skersmuo siekia 10 metrų ar daugiau, tačiau atmosferos nebuvimas vis tiek yra didžiulis komiškos versijos pranašumas.

Norint stebėti kosminius objektus, teleskopas turi daugybę mokslinių instrumentų, veikiančių kartu arba atskirai. Kiekvienas iš jų yra savaip unikalus.

Advanced Camera for Surveys (ACS). Naujausias matomas stebėjimo instrumentas, skirtas ankstyvosios Visatos tyrimams, įdiegtas 2002 m. Ši kamera padėjo nustatyti juodosios medžiagos pasiskirstymą, aptikti tolimiausius objektus ir ištirti galaktikų spiečių evoliuciją.

Tikslūs orientavimo jutikliai (FGS). Jie ne tik atsakingi už teleskopo valdymą ir orientaciją erdvėje – orientuoja teleskopą žvaigždžių atžvilgiu ir neleidžia jam nuklysti nuo kurso, bet taip pat atlieka tikslius atstumus tarp žvaigždžių matavimus ir santykinius įrašus. judėjimas.
Kaip ir daugelio aplink Žemę skriejančių erdvėlaivių, Hablo teleskopo energijos šaltinis yra saulės spinduliuotė, kurią fiksuoja dvi dvylikos metrų saulės baterijos ir saugomos nenutrūkstamam veikimui skrendant per šešėlinę Žemės pusę. Labai įdomus ir nukreipimo sistemos dizainas iki norimo tikslo – objekto Visatoje – juk sėkmingai nufotografuoti tolimą galaktiką ar kvazarą 8 kilometrų per sekundę greičiu yra labai sunki užduotis. Teleskopo orientavimo sistemą sudaro šie komponentai: jau minėti tikslūs nukreipimo jutikliai, žymintys aparato padėtį dviejų „pirmaujančių“ žvaigždžių atžvilgiu; padėties davikliai Saulės atžvilgiu yra ne tik pagalbiniai įrankiai orientuojant teleskopą, bet ir būtini įrankiai norint nustatyti poreikį uždaryti/atidaryti angos dureles, kurios neleidžia įrangai „perdegti“ patekus sufokusuotai saulės šviesai; magnetiniai jutikliai, orientuojantys erdvėlaivį Žemės magnetinio lauko atžvilgiu;

giroskopų sistema, sekanti teleskopo judėjimą; ir elektrooptinis detektorius, kuris stebi teleskopo padėtį pasirinktos žvaigždės atžvilgiu.

Visa tai suteikia ne tik galimybę valdyti teleskopą ir „nukreipti“ į norimą kosminį objektą, bet ir neleidžia sugesti vertingos įrangos, kurios negalima greitai pakeisti funkcine.

Duomenys iš antžeminės tyrimų grupės patenka į Goddardo kosminių skrydžių centrą, tada į Kosminio teleskopo mokslo institutą, kur grupė specialistų apdoroja duomenis ir įrašo juos į magneto-optinę laikmeną. Kiekvieną savaitę teleskopas siunčia atgal į Žemę pakankamai informacijos, kad būtų galima užpildyti daugiau nei dvidešimt DVD diskų, o prieiga prie šio didžiulio vertingos informacijos kiekio yra atvira visiems. Didžioji dalis duomenų saugoma skaitmeniniu FITS formatu, kuris yra labai patogus analizei, tačiau itin netinkamas publikuoti žiniasklaidoje. Būtent todėl plačiajai visuomenei įdomiausi vaizdai publikuojami įprastesniais vaizdo formatais – TIFF ir JPEG. Taigi Hablo teleskopas tapo ne tik unikaliu moksliniu instrumentu, bet ir viena iš nedaugelio galimybių pažvelgti į Kosmoso grožį bet kam – ir profesionalui, ir mėgėjui, ir net astronomijos nepažįstančiam žmogui. Apgailestaudami, turime pasakyti, kad astronomų mėgėjų prieiga prie teleskopo dabar uždaryta dėl sumažėjusio projekto finansavimo.

Hablo orbitinis teleskopas

Hablo teleskopo praeitis ne mažiau įdomi nei dabartis. Idėja sukurti tokį objektą pirmą kartą kilo 1923 m. Vokietijos raketų įkūrėjui Hermannui Oberthui. Būtent jis pirmasis prabilo apie galimybę nugabenti teleskopą į žemąją Žemės orbitą naudojant raketą, nors net pačios raketos dar neegzistavo.

Šią idėją 1946 metais savo publikacijose apie būtinybę sukurti kosminę observatoriją išplėtojo amerikiečių astrofizikas Lymanas Spitzeris. Jis numatė galimybę gauti unikalių nuotraukų, kurių tiesiog neįmanoma padaryti žemės sąlygomis. Per ateinančius penkiasdešimt metų astrofizikas aktyviai propagavo šią idėją iki realaus jos taikymo pradžios.

1974 metais buvo pasiūlyta pagaminti keičiamus instrumentus, kurių skiriamoji geba būtų 0,1 lanko sekundės, o darbinis bangos ilgis – nuo ​​ultravioletinių iki matomų ir infraraudonųjų. Šaulys turėjo nugabenti teleskopą į orbitą ir grąžinti jį į Žemę techninei priežiūrai ir remontui, kuris taip pat buvo įmanomas kosmose.

1975 metais NASA ir Europos kosmoso agentūra (ESA) pradėjo kurti Hablo teleskopą. 1977 m. Kongresas patvirtino finansavimą teleskopui.

Po šio sprendimo buvo pradėtas sudaryti teleskopo mokslinių instrumentų sąrašas ir atrinkti penki įrangos kūrimo konkurso nugalėtojai.

Laukė didžiulis darbas. Jie nusprendė teleskopą pavadinti astronomo garbei, kuris parodė, kad pro teleskopą matomos mažos „nuolaužos“ yra tolimos galaktikos ir įrodė, kad Visata plečiasi.

Po įvairių vėlavimų startas buvo numatytas 1986 metų spalį, tačiau 1986 metų sausio 28 dieną erdvėlaivis „Challenger“ sprogo praėjus minutei po pakilimo. Šaudyklų bandymai tęsėsi daugiau nei dvejus metus, o tai reiškia, kad Hablo teleskopo paleidimas į orbitą buvo atidėtas ketveriems metams. Per šį laiką teleskopas buvo patobulintas, o 1990 metų balandžio 24 dieną unikalus prietaisas pakilo į savo orbitą.

Šaudyklės paleidimas su Hablo teleskopu

1993 m. gruodį į orbitą buvo iškeltas erdvėlaivis „Endeavour“ su septynių žmonių įgula atlikti teleskopo techninės priežiūros. Pakeistos dvi kameros, taip pat saulės baterijos. 1994 metais iš teleskopo buvo padarytos pirmosios nuotraukos, kurių kokybė šokiravo astronomus. Hablas visiškai pasiteisino.

Dar tris kartus buvo atlikta kamerų, saulės baterijų priežiūra, modernizavimas ir keitimas, šiluminės apsaugos dangų patikra, techninė priežiūra: 1997, 1999 ir 2002 m.

Hablo teleskopo atnaujinimas, 2002 m
Šiandien teleskopas veikia normaliai, kas savaitę perduodamas 120 GB informacijos. Taip pat kuriamas Hablo įpėdinis Webb kosminis teleskopas, kuris tyrinės ankstyvosios Visatos objektus su dideliu raudonuoju poslinkiu. Jis bus 1,5 milijono kilometrų aukštyje, paleidimas numatytas 2013 m.

Žinoma, Hablas nesitęs amžinai. Kitas remontas numatytas 2008 m., tačiau vis tiek teleskopas pamažu susidėvi ir tampa nebeveikiantis.

Tai įvyks apie 2013 m. Kai tai atsitiks, teleskopas išliks orbitoje tol, kol suges. Tada spirale Hablas pradės kristi į Žemę ir arba seks Mir stotį, arba bus saugiai pristatytas į Žemę ir taps muziejaus eksponatu su unikalia istorija. Tačiau vis tiek Hablo teleskopo palikimas: jo atradimai, beveik nepriekaištingo darbo pavyzdys ir visiems žinomos nuotraukos – išliks.

Galime būti tikri, kad jo pasiekimai ir toliau padės atskleisti Visatos paslaptis dar ilgai, kaip nuostabiai turtingo Hablo teleskopo gyvenimo triumfas.

2008 m. rugsėjo pabaigoje prie pavadinto teleskopo. Sugedo Hablo padalinys, atsakingas už informacijos perdavimą į Žemę. Teleskopo remonto misija buvo perkelta 2009 m. vasario mėn.
Vardo teleskopo techninės charakteristikos. Hablas:
Paleidimas: 1990 m. balandžio 24 d., 12:33 UT
Matmenys: 13,1 x 4,3 m
Svoris: 11 110 kg
Optinis dizainas: Ritchie-Chretien
Vinjetavimas: 14 %
Matymo laukas: 18" (moksliniams tikslams), 28" (orientavimui)
Kampinė skiriamoji geba: 0,1 colio esant 632,8 nm
Spektro diapazonas: 115 nm - 1 mm
Stabilizavimo tikslumas: 0,007" per 24 valandas
Projektinė erdvėlaivio orbita: aukštis – 693 km, nuolydis – 28,5°
Orbitos laikotarpis aplink Zesli: nuo 96 iki 97 minučių
Planuojamas veikimo laikas: 20 metų (su priežiūra)
Teleskopo ir erdvėlaivio kaina: 1,5 milijardo dolerių (1989 m.)
Pagrindinis veidrodis: Skersmuo 2400 mm; Kreivio spindulys 11 040 mm; Ekscentriškumo aikštė 1.0022985

Nuo pat darbo pradžios užaugo ištisa karta žmonių, kurie Hablą laiko savaime suprantamu dalyku, todėl nesunku pamiršti, koks revoliucingas buvo šis įrenginys. Šiuo metu jis vis dar veikia, galbūt dar tęsis penkerius metus. Teleskopas per savaitę perduoda maždaug 120 gigabaitų mokslinių duomenų, vaizduose sukaupta per 10 tūkstančių mokslinių straipsnių.

Hablo įpėdinis bus Jameso Webbo kosminis teleskopas. Pastarojo projektas jau daugiau nei 5 metus patyrė didelį biudžeto viršijimą ir praleistus terminus. Su Hablo viskas vyko lygiai taip pat, dar blogiau – finansavimo problemos ir Challenger, o vėliau ir Kolumbijos nelaimė buvo uždengta. 1972 m. buvo manoma, kad programa kainuos 300 milijonų dolerių (atsižvelgiant į infliaciją, tai yra maždaug 590 milijonų). Kol teleskopas pagaliau pasiekė paleidimo aikštelę, kaina išaugo kelis kartus iki maždaug 2,5 mlrd. Buvo apskaičiuota, kad iki 2006 m. Hablas kainavo 9 milijardus (10,75 mlrd. su infliacija), plius penkis kosminių šaudyklų skrydžius techninei priežiūrai ir remontui, kiekvienas paleidimas kainavo apie 500 mln.

Pagrindinė teleskopo dalis yra 2,4 metro skersmens veidrodis. Apskritai buvo numatytas 3 metrų veidrodžio skersmens teleskopas, kurį norėjosi paleisti 1979 m. Tačiau 1974 m. programa buvo išbraukta iš biudžeto ir tik lobizmo dėka astronomams pavyko gauti perpus mažesnę sumą, nei buvo prašoma iš pradžių. Todėl turėjome pažaboti savo užsidegimą ir sumažinti būsimo projekto apimtį.

Optiniu požiūriu Hablas yra Ritchie-Chrétien sistemos su dviem veidrodžiais, paplitusių tarp mokslinių teleskopų, įgyvendinimas. Tai leidžia gauti gerą žiūrėjimo kampą ir puikią vaizdo kokybę, tačiau veidrodžiai turi tokią formą, kurią sunku pagaminti ir išbandyti. Optinės sistemos ir veidrodis turi būti pagaminti pagal minimalius leistinus nuokrypius. Įprasti teleskopiniai veidrodžiai yra poliruoti iki maždaug dešimtosios matomos šviesos bangos ilgio tolerancijos, tačiau Hablas turėjo stebėti ultravioletinę, trumpesnės bangos ilgio šviesą. Todėl veidrodis buvo nupoliruotas iki 10 nanometrų tolerancijos, 1/65 raudonos šviesos bangos ilgio. Beje, veidrodžiai įkaista iki 15 laipsnių temperatūros, o tai riboja veikimą infraraudonųjų spindulių diapazone – kitoje matomo spektro riboje.

Vieną veidrodį pagamino „Kodak“, kitą – „Itek Corporation“. Pirmasis yra Nacionaliniame oro ir kosmoso muziejuje, antrasis naudojamas Magdalena Ridge observatorijoje. Tai buvo atsarginiai veidrodžiai, o tai, kas yra „Hubble“, pagamino „Perkin-Elmer“ įmonė, naudodama sudėtingas CNC stakles, todėl dar kartą nesilaikyta terminų. „Corning“ ruošinio poliravimas (tas pats, kuris gamina „Gorilla Glass“) prasidėjo tik 1979 m. Mikrogravitacijos sąlygos buvo imituojamos uždedant veidrodį ant 130 strypų, kurių atramos stiprumas skyrėsi. Procesas tęsėsi iki 1981 m. gegužės mėn. Stiklas buvo išplautas 9100 litrų karšto demineralizuoto vandens ir uždėti du sluoksniai: 65 nanometrų atspindintis aliuminio sluoksnis ir 25 nanometrų apsauginis magnio fluoridas.

O paleidimo datos ir toliau buvo nukeliamos atgal: iš pradžių į 1984 m. spalį, paskui į 1985 m. balandį, į 1986 m. kovą, į rugsėjį. Kiekvienas Perkin-Elmer darbo ketvirtis lėmė mėnesio trukmės terminų pamainą, o kai kuriais momentais kiekviena darbo diena paleidimą atitolino viena diena. Bendrovės darbo grafikai NASA netenkino, nes buvo neaiškūs ir neaiškūs. Projekto kaina jau išaugo iki 1,175 mln.

Laivo korpusas buvo dar vienas galvos skausmas, jis turėjo atlaikyti tiek tiesioginį saulės spindulių poveikį, tiek Žemės šešėlio tamsą. Ir šie temperatūros šuoliai kėlė grėsmę tikslioms mokslinio teleskopo sistemoms. Hablo sienos susideda iš kelių šilumos izoliacijos sluoksnių, kuriuos supa lengvas aliuminio apvalkalas. Viduje įranga patalpinta į grafito-epoksidinį rėmą. Kad higroskopiniai grafito junginiai nesugertų vandens ir į prietaisus nepatektų ledas, prieš paleidžiant į vidų buvo pumpuojamas azotas. Nors erdvėlaivio gamyba buvo daug stabilesnė už teleskopo optines sistemas, organizacinių problemų kilo ir čia. Iki 1985 m. vasaros Lockheed Corporation, kuri dirbo su įrenginiu, 30 procentų viršijo biudžetą ir trimis mėnesiais atsiliko nuo grafiko.

Hablo paleidimo metu buvo penki mokslo instrumentai, kurie visi vėliau buvo pakeisti atliekant techninę priežiūrą orbitoje. Plataus kampo ir planetinės kameros atliko optinius stebėjimus. Prietaisas turėjo 48 spektrinių linijų filtrus, skirtus atskirti specifinius elementus. Aštuoni CCD buvo padalyti tarp dviejų kamerų, po keturis kiekvienai. Kiekvienos matricos skiriamoji geba buvo 0,64 megapikselio. Plataus kampo kamera turėjo didesnį matymo lauką, o planetinė kamera turėjo didesnį židinio nuotolį ir todėl suteikė didesnį padidinimą.

Goddardo kosminių skrydžių centro didelės raiškos spektrografas veikė ultravioletinių spindulių diapazone. UV spinduliuose taip pat buvo stebima Europos kosmoso agentūros sukurta silpnų objektų kamera ir Kalifornijos universiteto bei Martin Marietta Corporation sukurtas silpnų objektų spektrografas. Viskonsino-Madisono universitetas sukūrė didelio greičio fotometrą, skirtą stebėti matomą šviesą ir ultravioletinę šviesą iš žvaigždžių ir kitų astronominių objektų, kurių ryškumas skiriasi. Jis gali atlikti iki 100 tūkstančių matavimų per sekundę, o fotometrinis tikslumas yra 2% ar didesnis. Galiausiai, teleskopo nukreipimo jutikliai gali būti naudojami kaip mokslinis instrumentas ir leidžia atlikti labai tikslią astrometriją.

Žemėje Hablo tyrimus valdo Kosminio teleskopo tyrimų institutas, kuris buvo specialiai sukurtas 1981 m. Jo formavimas neapsiėjo be kovos: NASA norėjo valdyti patį įrenginį, tačiau tam nesutiko mokslo bendruomenė.

Hablo orbita buvo pasirinkta taip, kad prie teleskopo būtų galima priartėti ir atlikti techninę priežiūrą. Pusės orbitos stebėjimus apsunkina Žemė, Saulė ir Mėnulis neturėtų kliudyti, o mokslinį procesą stabdo ir Brazilijos magnetinė anomalija, virš kurios skrendant smarkiai padidėja radiacijos lygis. Hablas yra 569 kilometrų aukštyje, jo orbitos nuolydis yra 28,5°. Dėl viršutinių atmosferos sluoksnių teleskopo padėtis gali keistis nenuspėjamai, todėl ilgą laiką neįmanoma tiksliai numatyti padėties. Darbų grafikas dažniausiai tvirtinamas likus kelioms dienoms iki darbo pradžios, nes neaišku, ar iki to laiko bus galima stebėti reikiamą objektą.

1986 m. pradžioje prasidėjo spalio mėnesio startas, tačiau „Challenger“ katastrofa nustūmė visą laiko juostą. Erdvėlaivis – panašus į tą, kuris turėjo į orbitą nugabenti unikalų milijardo dolerių vertės teleskopą – be debesų danguje sprogo praėjus 73 sekundėms po skrydžio ir žuvo septyni žmonės. Iki 1988 m. visas šaudyklų parkas buvo uždarytas, kol incidentas buvo tiriamas. Beje, laukimas irgi buvo brangus: Hablas buvo laikomas švarioje patalpoje, užlietoje azotu. Kiekvienas mėnuo kainuoja apie 6 mln. Nebuvo sugaištas laikas, nepatikimas akumuliatorius įrenginyje buvo pakeistas ir atlikti keli kiti patobulinimai. 1986 m. nebuvo antžeminio valdymo sistemų programinės įrangos, o 1990 m. programinė įranga buvo vos paruošta paleisti.

1990 m. balandžio 24 d., prieš 25 metus, teleskopas pagaliau buvo paleistas į orbitą kelis kartus viršijant biudžetą. Tačiau tai buvo tik sunkumų pradžia.

STS-31, teleskopas palieka šaudyklės Discovery krovinių skyrių

Per kelias savaites paaiškėjo, kad optinė sistema turi rimtą defektą. Taip, pirmieji vaizdai buvo aiškesni nei vaizdai iš antžeminių teleskopų, tačiau Hablas negalėjo pasiekti nurodytų savybių. Taškiniai šaltiniai pasirodė kaip 1 lanko sekundės apskritimai, o ne 0,1 lanko sekundės apskritimas. Kaip paaiškėjo, NASA ne veltui susirūpino Perkin-Elmer kompetencija – veidrodžio formos pakraščiuose buvo maždaug 2200 nanometrų. Defektas buvo katastrofiškas, nes sukėlė didelę sferinę aberaciją, ty nuo veidrodžio kraštų atsispindėjusi šviesa buvo sufokusuota kitame taške nei taškas, kuriame buvo sufokusuota šviesa, atsispindėjusi iš centro. Dėl to spektroskopija didelės įtakos neturėjo, tačiau blankių objektų stebėjimas buvo sunkus, o tai nutraukė daugumą kosmologinių programų.

Nors Hablas padarė kai kuriuos stebėjimus, kuriuos įmanoma atlikti naudojant sudėtingus vaizdavimo būdus Žemėje, jis buvo laikomas žlugusiu projektu, o NASA reputacija buvo rimtai sugadinta. Jie pradėjo juokauti apie teleskopą, pavyzdžiui, filme „Nuogas ginklas 2½: baimės kvapas“ erdvėlaivis lyginamas su „Titaniku“, sugedusiu „Edsel“ automobiliu ir garsiausiu dirižablio kritimu - Hindenburgo avarija.

Viename iš paveikslų yra nespalvota teleskopo nuotrauka

Manoma, kad defekto priežastis buvo klaida montuojant pagrindinį nulinį korektorių – įrenginį, padedantį pasiekti norimą paviršiaus kreivumo parametrą. Vienas iš prietaiso lęšių buvo pasislinkęs 1,3 milimetro. Darbo metu Perkin-Elmer išanalizavo paviršių naudodamas du nulinius korektorius, tada panaudojo specialų nulinį korektorių, skirtą labai griežtoms leistinoms nuokrypoms paskutiniam etapui. Dėl to veidrodis pasirodė labai tikslus, tačiau jis buvo netinkamos formos. Klaida vėliau buvo aptikta – du įprasti nuliniai korektoriai rodė sferinės aberacijos buvimą, tačiau įmonė nusprendė nekreipti dėmesio į jų matavimus. Perkinas-Elmeris ir NASA pradėjo tvarkytis. JAV kosmoso agentūra manė, kad bendrovė netinkamai stebėjo gamybos procesą ir nenaudoja geriausių savo darbuotojų gamybos ir kokybės kontrolės procese. Tačiau buvo aišku, kad dalis kaltės tenka NASA.

Geros naujienos buvo tai, kad teleskopas buvo sukurtas taip, kad jį prižiūrėtų – pirmasis 1993 m. – todėl buvo pradėta ieškoti problemos sprendimo. Žemėje buvo atsarginis „Kodak“ veidrodis, tačiau jo pakeisti orbitoje buvo neįmanoma, o įrenginio nuleidimas ant šaudyklų būtų buvęs per brangus ir atimęs daug laiko. Veidrodis buvo pagamintas tiksliai, tačiau buvo netinkamos formos, todėl klaidai kompensuoti buvo pasiūlyta pridėti naujų optinių komponentų. Analizuojant taškinius šviesos šaltinius, nustatyta, kad veidrodžio kūginė konstanta yra −1,01390±0,0002 vietoj reikiamos −1,00230. Tas pats skaičius buvo gautas apdorojant klaidų duomenis iš Perkin-Elmer nulinio korektoriaus ir analizuojant testavimo interferogramas.

Klaidų taisymas buvo pridėtas prie antrosios plačiakampių ir planetinių kamerų versijos CCD matricų, tačiau tai buvo neįmanoma kitiems instrumentams. Jiems reikėjo kito išorinio optinio koregavimo įrenginio, kuris buvo vadinamas korekcinio optinio kosminio teleskopo ašiniu pakeitimu (COSTAR). Grubiai tariant, akiniai buvo pagaminti teleskopui. COSTAR neužteko vietos, todėl greitojo fotometro teko atsisakyti.

Pirmasis techninės priežiūros skrydis buvo atliktas 1993 m. gruodžio mėn. Pirmoji misija buvo pati svarbiausia. Iš viso jų buvo penki, per kiekvieną erdvėlaivis priartėjo prie teleskopo, tada naudojant manipuliatorių buvo pakeisti instrumentai ir sugedę įrenginiai. Per vieną ar dvi savaites buvo atlikti keli kosminiai pasivaikščiojimai, o po to buvo pakoreguota teleskopo orbita – ji nuolat buvo nuleista dėl viršutinių atmosferos sluoksnių įtakos. Tokiu būdu buvo galima atnaujinti senstančio Hablo įrangą iki moderniausios.

Pirmoji techninės priežiūros operacija buvo atlikta iš Inedeavour ir truko 10 dienų. Didelės spartos fotometrą pakeitė COSTAR korekcijos optika, o pirmoji plačiakampių ir planetinių kamerų versija buvo pakeista antruoju. Pakeisti saulės baterijos ir jų elektronika, keturi giroskopai teleskopo valdymo sistemai, du magnetometrai, borto kompiuteriai ir įvairios elektros sistemos. Skrydis buvo laikomas sėkmingu.

M 100 galaktikos nuotrauka prieš ir po korekcijos sistemų įrengimo

Antroji kosminio laivo „Discovery“ techninės priežiūros operacija buvo atlikta 1997 m. vasario mėn. Iš teleskopo buvo pašalintas didelės raiškos spektrografas ir silpnas objektų spektrografas. Juos pakeitė STIS (kosminio teleskopo įrašymo spektrografas) ir NICMOS (artimųjų infraraudonųjų spindulių kamera ir kelių objektų spektrometras). NICMOS buvo aušinamas skystu azotu, kad būtų sumažintas triukšmas, tačiau dėl netikėto dalių išsiplėtimo ir padidėjusio šildymo greičio tarnavimo laikas sumažėjo nuo 4,5 metų iki 2. Hablo duomenų diskas iš pradžių buvo juostinis įrenginys, tačiau buvo pakeistas kietu. – pareiškė vienas. Taip pat patobulinta įrenginio šilumos izoliacija.

Buvo penki tarnybiniai skrydžiai, tačiau jie skaičiuojami 1, 2, 3A, 3B ir 4 tvarka ir, nepaisant pavadinimų panašumo, 3A ir 3B skraidyti nebuvo iš karto iš eilės, kaip buvo galima tikėtis. Trečiasis skrydis įvyko 1999 m. gruodžio mėn. „Discovery“ šaudykloje ir jį sukėlė keturių iš šešių teleskopo giroskopų gedimas. Buvo pakeisti visi šeši giroskopai, nukreipimo jutikliai ir borto kompiuteris – dabar buvo Intel 80486 procesorius, kurio dažnis buvo 25 MHz. Anksčiau Hablas naudojo DF-224 su 1,25 MHz pagrindiniu procesoriumi ir dviem identiškais atsarginiais procesoriais, šešių bankų magnetinių laidų pavarą su 8K 24 bitų žodžiais ir keturi bankai galėjo veikti vienu metu.

Ši nuotrauka daryta trečios techninės priežiūros metu padarė Skotas Kelis. Šiandien jis dalyvauja TKS kaip eksperimento, skirto ilgalaikio skrydžio į kosmosą biologiniam poveikiui žmogaus organizmui, dalis.

Ketvirtasis (arba 3B) skrydis Kolumbijoje buvo atliktas 2002 m. kovo mėn. Paskutinis originalus įrenginys, pritemdyto objekto kamera, buvo pakeistas patobulinta apžvalgos kamera. Antrą kartą pakeitus saulės baterijas, naujos buvo 30% galingesnės. NICMOS galėjo tęsti veiklą dėl eksperimentinio krioaušinimo įrengimo.

Nuo to laiko visi Hablo instrumentai turėjo veidrodžio klaidų taisymą, todėl COSTAR nebereikėjo. Tačiau jis buvo pašalintas tik per paskutinį techninės priežiūros skrydį, kuris įvyko po Kolumbijos katastrofos. Vėlesnio Hablo skrydžio metu, grįžęs į Žemę, šaudyklė subyrėjo – tai įvyko dėl karščio apsauginio sluoksnio pažeidimo. Septynių žmonių mirtis neribotam laikui atitolino pradinę 2005 m. vasario mėnesio datą. Faktas yra tas, kad dabar visi šaudykliniai skrydžiai turėjo būti vykdomi orbitoje, kuri leido jiems pasiekti Tarptautinę kosminę stotį, jei iškiltų nenumatytų problemų. Tačiau nei vienas šaudyklės vienu skrydžiu negalėjo pasiekti ir Hablo orbitos, ir TKS – neužteko degalų. James Webb teleskopas turėjo būti paleistas tik 2018 m., todėl po Hablo pabaigos liko tarpas. Daugelis astronomų sugalvojo, kad naujausia priežiūra verta rizikuoti žmonių gyvybėmis.

Kongresui spaudžiant, NASA administracija 2004 m. sausio mėn. paskelbė, kad sprendimas dėl atšaukimo bus persvarstytas. Rugpjūčio mėn. Goddardo kosminių skrydžių centras pradėjo rengti pasiūlymus dėl visiškai nuotoliniu būdu valdomo skrydžio, tačiau vėliau planai buvo atšaukti, nes buvo pripažinti neįgyvendinamais. 2005 m. balandžio mėn. naujasis NASA administratorius Michaelas Griffinas suteikė galimybę pilotuoti skrydį į Hablą. 2006 metų spalį ketinimai pagaliau buvo patvirtinti, o 11 dienų skrydis buvo numatytas 2008 metų rugsėjį.

Vėliau skrydis buvo atidėtas iki 2009 m. gegužės mėn. Buvo baigtas Atlantis STIS ir pažangios stebėjimo kameros remontas. „Hubble“ buvo sumontuotos dvi naujos nikelio-vandenilio baterijos, pakeisti nukreipimo jutikliai ir kitos sistemos. Vietoj COSTAR teleskope buvo sumontuotas ultravioletinis spektrografas, o teleskopo fiksavimo ir šalinimo sistema ateityje, pilotuojama arba visiškai automatizuota. Antroji plačiakampės kameros versija buvo pakeista trečiąja. Dėl visų atliktų darbų teleskopas.

Teleskopas leido išsiaiškinti Hablo konstantą, patvirtino Visatos izotropijos hipotezę, atrado Neptūno palydovą ir atliko daugybę kitų mokslinių tyrimų. Tačiau paprastam žmogui Hablas pirmiausia svarbus dėl daugybės spalvingų nuotraukų. Kai kuriuose techniniuose leidiniuose manoma, kad šios spalvos iš tikrųjų neegzistuoja, tačiau tai nėra visiškai tiesa. Spalva yra žmogaus smegenų atvaizdas, o nuotraukos nuspalvinamos analizuojant skirtingų bangų ilgių spinduliuotę. Elektronas, judantis iš antrojo į trečią vandenilio atomo sandaros lygmenį, skleidžia šviesą, kurios bangos ilgis yra 656 nanometrai, o mes tai vadiname raudona. Mūsų akys prisitaiko prie skirtingo ryškumo, todėl sukurti tikslų spalvų atspindį ne visada pavyksta. Kai kurie teleskopai gali fiksuoti žmogaus akiai nematomus ultravioletinės ar infraraudonosios spinduliuotės spektrus, o jų duomenis taip pat reikia kažkaip atspindėti nuotraukose.

Astronomija naudoja FITS, Flexible Image Transport System formatą. Jame visi duomenys pateikiami teksto forma, tai yra savotiškas RAW formato analogas. Norėdami ką nors gauti, turite jį apdoroti. Pavyzdžiui, akys šviesą suvokia logaritmine skale, tačiau failas gali ją atvaizduoti tiesine skale. Nereguliuojant ryškumo vaizdas gali pasirodyti per tamsus.

Prieš ir po kontrasto ir ryškumo korekcijos

Dauguma parduodamų fotoaparatų turi pikselių grupes, kurios fiksuoja raudoną, žalią arba mėlyną, o šių pikselių derinys sukuria spalvotą nuotrauką. Žmogaus akies kūgiai spalvas suvokia panašiai. Šio metodo trūkumas yra tas, kad kiekvieno tipo jutikliai aptinka tik siaurą šviesos dalį, todėl astronominė įranga aptinka didelius bangų ilgių diapazonus, o spalvoms paryškinti naudojami filtrai. Todėl neapdoroti astronomijos duomenys dažnai yra nespalvoti.

Hablas užfiksavo M 57 esant 658 nm (raudona), 503 nm (žalia) ir 469 nm (mėlyna), prasideda nuo sprogimo!

Tada, naudojant filtrus, gaunami spalvoti vaizdai. Žinant procesą galima sukurti kuo labiau tikrovę atitinkantį vaizdą, nors dažnai spalvos nėra visiškai tikros, kartais tai daroma tyčia. Tai vadinama „Nacionaliniu geografiniu efektu“. Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje programa „Voyager“ praskrido pro Jupiterį ir pirmą kartą istorijoje nufotografavo šią planetą. Tokie žurnalai kaip „National Geographic“ ištisas sklaidas skyrė nuostabioms nuotraukoms, buvo manipuliuojamos įvairiais spalvų efektais, o tai, kas buvo paskelbta, ne visai atitiko tikrovę.

Garsiausia Hablo teleskopo nuotrauka yra „Kūrybos stulpai“, daryta 1995 m. balandžio 1 d. Jis užfiksavo naujų žvaigždžių gimimą Erelio ūke ir jaunų žvaigždžių šviesą šalia dujų ir dulkių debesų. Fotografuojami objektai yra 7000 šviesmečių atstumu nuo Žemės. Kairioji struktūra yra maždaug 4 šviesmečių ilgio. „Stulpų“ išsikišimai yra didesni nei mūsų saulės sistemos. Žalia nuotraukos spalva atsakinga už vandenilį, raudona – už pavieniui jonizuotą sierą, o mėlyna – už dvigubai jonizuotą deguonį.

Kodėl ji ir daugelis kitų Hablo nuotraukų yra išdėstytos „kopėčiomis“? Taip yra dėl antrosios plačiakampių ir planetinių kamerų versijos konfigūracijos. Vėliau jie buvo pakeisti ir šiandien eksponuojami Nacionaliniame oro ir kosmoso muziejuje.

Teleskopo 25-mečio proga buvo perdaryta 2014 metais daryta ir šių metų sausį publikuota nuotrauka. Jį pagamino trečioji plačiakampės kameros versija, leidžianti palyginti įrangos kokybę.

Štai keletas garsiausių Hablo teleskopo nuotraukų. Didėjant jų kokybei, lengva pastebėti techninės priežiūros skrydžius.

1990 m., supernova 1987A

1991 m., Galaxy M 59

1992 m., Oriono ūkas

1993, Šydo ūkas

1994 m., Galaxy M 100

1996 m., Hablo giluminis laukas. Beveik visi 3000 objektų yra galaktikos, o maždaug 1/28 000 000 dangaus sferos buvo užfiksuota.

1997 m., juodosios skylės M 84 „parašas“.

Hablas matomas iš kosminio šautuvo Atlantis STS-125

Hablo kosminis teleskopas ( KTX; Hablo kosminis teleskopas, HST; observatorijos kodas „250“) – orbitoje aplink , pavadintas Edvino Hablo vardu. Hablo teleskopas yra bendras NASA ir Europos kosmoso agentūros projektas; tai viena iš NASA didžiųjų observatorijų.

Įdėjus teleskopą erdvėje, galima aptikti elektromagnetinę spinduliuotę diapazonuose, kuriuose žemės atmosfera yra neskaidri; pirmiausia infraraudonųjų spindulių diapazone. Dėl to, kad nėra atmosferos įtakos, teleskopo skiriamoji geba yra 7-10 kartų didesnė nei panašaus teleskopo, esančio Žemėje.

Istorija

Fonas, koncepcijos, ankstyvieji projektai

Pirmą kartą orbitinio teleskopo koncepcija paminėta Hermanno Obertho knygoje „Raketa tarpplanetinėje erdvėje“. Die Rakete zu den Planetenraumen ), išleistas 1923 m.

1946 m. ​​amerikiečių astrofizikas Lymanas Spitzeris paskelbė straipsnį „Nežemiškos observatorijos astronominiai pranašumai“. Astronominiai nežemiškos observatorijos pranašumai ). Straipsnyje pabrėžiami du pagrindiniai tokio teleskopo pranašumai. Pirma, jo kampinę skiriamąją gebą ribos tik difrakcija, o ne turbulentiški srautai atmosferoje; tuo metu antžeminių teleskopų skiriamoji geba buvo nuo 0,5 iki 1,0 lanko sekundės, o teorinė difrakcijos raiškos riba orbitiniam teleskopui su 2,5 metro veidrodžiu yra apie 0,1 sekundės. Antra, kosminis teleskopas galėjo stebėti infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių diapazonus, kuriuose žemės atmosferos spinduliuotės sugertis yra labai reikšminga.

Spitzeris didelę savo mokslinės karjeros dalį skyrė projekto pažangai. 1962 m. JAV nacionalinės mokslų akademijos paskelbtoje ataskaitoje rekomendavo į kosmoso programą įtraukti orbitinio teleskopo kūrimą, o 1965 m. Spitzeris buvo paskirtas komiteto, kuriam pavesta apibrėžti mokslinius didelio kosminio teleskopo tikslus, vadovu.

Kosmoso astronomija pradėjo vystytis pasibaigus Antrajam pasauliniam karui. 1946 m. ​​pirmą kartą buvo gautas ultravioletinis spektras Orbitinis teleskopas saulės tyrimams buvo paleistas Didžiojoje Britanijoje 1962 m., vykdydamas programą „Ariel“, o 1966 m. NASA paleido į kosmosą pirmąją orbitinę observatoriją OAO-1. Misija buvo nesėkminga dėl akumuliatoriaus gedimo praėjus trims dienoms po paleidimo. 1968 m. buvo paleistas OAO-2, kuris stebėjo ultravioletinę spinduliuotę iki 1972 m., žymiai viršydamas savo projektinį 1 metų eksploatavimo laiką.

OAO misijos aiškiai parodė, kokį vaidmenį gali atlikti orbitiniai teleskopai, o 1968 m. NASA patvirtino planą sukurti atspindintį teleskopą su 3 m skersmens veidrodžiu. Projektas buvo pavadintas LST. Didelis kosminis teleskopas). Paleidimas buvo numatytas 1972 m. Programoje buvo pabrėžtas nuolatinių pilotuojamų ekspedicijų poreikis teleskopui prižiūrėti, kad būtų užtikrintas ilgalaikis brangaus instrumento veikimas. Lygiagrečiai besivystanti „Space Shuttle“ programa suteikė vilčių gauti atitinkamų galimybių.

Kova dėl projekto finansavimo

Dėl JSC programos sėkmės astronomijos bendruomenė sutaria, kad didelio orbitinio teleskopo kūrimas turėtų būti prioritetas. 1970 m. NASA įsteigė du komitetus – vieną tirti ir planuoti techninius aspektus, antrąjį – parengti mokslinių tyrimų programą. Kita didelė kliūtis buvo projekto finansavimas, kurio išlaidos, kaip tikimasi, viršys bet kurio antžeminio teleskopo kainą. JAV Kongresas suabejojo ​​daugeliu siūlomų sąmatų ir gerokai sumažino asignavimus, kurie iš pradžių buvo susiję su didelio masto observatorijos instrumentų ir dizaino tyrimais. 1974 m., vykdydamas prezidento Fordo inicijuotą biudžeto mažinimo programą, Kongresas visiškai atšaukė projekto finansavimą.

Atsakydami į tai, astronomai pradėjo plačią lobizmo kampaniją. Daugelis astronomų asmeniškai susitiko su senatoriais ir kongresmenais, taip pat buvo išsiųsti keli dideli laiškai, remiantys projektą. Nacionalinė mokslų akademija paskelbė ataskaitą, kurioje pabrėžė didelio orbitinio teleskopo statybos svarbą, todėl Senatas sutiko skirti pusę Kongreso iš pradžių patvirtinto biudžeto.

Finansinės problemos paskatino sumažinti išlaidas, tarp jų – sprendimas sumažinti veidrodžio skersmenį nuo 3 iki 2,4 metro, siekiant sumažinti išlaidas ir pasiekti kompaktiškesnį dizainą. Taip pat buvo atšauktas turėjęs startuoti teleskopo su pusantro metro veidrodžiu projektas, skirtas sistemoms išbandyti ir išbandyti, nuspręsta bendradarbiauti su Europos kosmoso agentūra. ESA sutiko dalyvauti finansuojant observatoriją, taip pat tiekti daugybę instrumentų, už tai, kad Europos astronomai rezervuotų bent 15 % stebėjimo laiko. 1978 m. Kongresas patvirtino 36 milijonų dolerių finansavimą, o plataus masto projektavimo darbai prasidėjo iškart po to. Paleidimo data buvo numatyta 1983 m. Devintojo dešimtmečio pradžioje teleskopas gavo Edvino Hablo pavadinimą.

Projektavimo ir statybos organizavimas

Darbas kuriant kosminį teleskopą buvo padalintas daugeliui įmonių ir institucijų. Maršalo kosminis centras buvo atsakingas už teleskopo kūrimą, projektavimą ir konstravimą, Goddardo kosminių skrydžių centras buvo atsakingas už bendrą mokslinių instrumentų kūrimo valdymą ir buvo pasirinktas kaip antžeminis valdymo centras. Maršalo centras sudarė sutartį su Perkin-Elmer, kad sukurtų ir pagamintų teleskopo optinę sistemą ( Optinio teleskopo mazgas - OTA) ir tikslūs valdymo jutikliai. „Lockheed Corporation“ gavo teleskopo statybos sutartį.

Optinės sistemos gamyba

Pirminio teleskopo veidrodžio poliravimas, Perkin-Elmer laboratorija, 1979 m. gegužės mėn.

Veidrodis ir visa optinė sistema buvo svarbiausios teleskopo konstrukcijos dalys, todėl jiems buvo keliami ypač griežti reikalavimai. Paprastai teleskopo veidrodžiai gaminami su maždaug dešimtadaliu matomos šviesos bangos ilgio, tačiau kadangi kosminis teleskopas buvo skirtas stebėti nuo ultravioletinių iki artimųjų infraraudonųjų spindulių, o skiriamoji geba turėjo būti dešimt kartų didesnė nei žemės, Remiantis prietaisais, jo pirminio veidrodžio gamybos tolerancija buvo nustatyta 1/20 matomos šviesos bangos ilgio arba maždaug 30 nm.

Perkin-Elmer kompanija ketino panaudoti naujas kompiuterines skaitmeninio valdymo mašinas tam tikros formos veidrodžiui gaminti. „Kodak“ buvo sudaryta sutartis dėl pakaitinio veidrodžio gamybos naudojant tradicinius poliravimo metodus, jei kiltų nenumatytų problemų, susijusių su nepatikrintomis technologijomis („Kodak“ pagamintas veidrodis šiuo metu eksponuojamas Smithsonian Institution muziejuje). Pagrindinis veidrodis pradėtas kurti 1979 m., naudojant stiklą su itin mažu šiluminio plėtimosi koeficientu. Siekiant sumažinti svorį, veidrodis susidėjo iš dviejų paviršių – apatinio ir viršutinio, sujungtų korio struktūros grotelių struktūra.

Teleskopo atsarginis veidrodis, Smithsonian oro ir kosmoso muziejus, Vašingtonas

Veidrodžio poliravimo darbai tęsėsi iki 1981 metų gegužės, tačiau pradiniai terminai buvo praleisti ir biudžetas buvo gerokai viršytas. NASA ataskaitos išreiškė abejones dėl Perkin-Elmer vadovybės kompetencijos ir jos gebėjimo sėkmingai užbaigti tokios svarbos ir sudėtingumo projektą. Siekdama sutaupyti pinigų, NASA atšaukė atsarginio veidrodžio užsakymą ir perkėlė paleidimo datą į 1984 m. spalį. Galiausiai darbas buvo baigtas 1981 m. pabaigoje, padengus 75 nm storio atspindinčią aliuminio dangą ir 25 nm storio apsauginę magnio fluorido dangą.

Nepaisant to, abejonės dėl Perkin-Elmer kompetencijos išliko, nes likusių optinės sistemos komponentų užbaigimo terminas buvo nuolat tolinamas ir projekto biudžetas augo. NASA apibūdino bendrovės tvarkaraštį kaip „neaiškų ir kasdien kintantį“ ir atidėjo teleskopo paleidimą iki 1985 m. balandžio mėn. Tačiau terminai ir toliau buvo praleisti, vėlavimas kas ketvirtį didėjo vidutiniškai mėnesiu, o paskutiniame etape – kasdien po vieną dieną. NASA buvo priversta atidėti startą dar du kartus – iš pradžių į 1986 m. kovo mėnesį, o paskui į rugsėjį. Iki to laiko bendras projekto biudžetas išaugo iki 1,175 mlrd.

Erdvėlaivis

Pradiniai darbo su erdvėlaiviu etapai, 1980 m

Kita sudėtinga inžinerinė problema buvo teleskopo ir kitų prietaisų laikiklio sukūrimas. Pagrindiniai reikalavimai buvo įrangos apsauga nuo nuolatinių temperatūrų kaitos kaitinant nuo tiesioginių saulės spindulių ir vėsinant Žemės šešėlyje bei ypač tiksli teleskopo orientacija. Teleskopas sumontuotas lengvos aliuminio kapsulės viduje, kuri yra padengta daugiasluoksne šilumos izoliacija, užtikrinančia stabilią temperatūrą. Kapsulės standumą ir prietaisų tvirtinimą užtikrina vidinis erdvinis karkasas, pagamintas iš anglies pluošto.

Nors erdvėlaivis buvo sėkmingesnis nei optinė sistema, „Lockheed“ taip pat šiek tiek atsiliko nuo grafiko ir viršijo biudžetą. Iki 1985 m. gegužės mėn. išlaidų viršijimas sudarė apie 30% pradinės apimties, o nuo plano atsiliko 3 mėnesiai. Maršalo kosmoso centro parengtoje ataskaitoje pažymėta, kad bendrovė nerodė iniciatyvos vykdydama darbus, mieliau pasikliovė NASA nurodymais.

Tyrimų koordinavimas ir skrydžių valdymas

1983 m., po tam tikros NASA ir mokslo bendruomenės konfrontacijos, buvo įkurtas Kosminio teleskopo mokslo institutas. Institutui vadovauja universitetų astronominių tyrimų asociacija. Astronomijos tyrimų universitetų asociacija ) (AURA) ir yra Johns Hopkins universiteto miestelyje Baltimorėje, Merilando valstijoje. Hopkinso universitetas yra vienas iš 32 Amerikos universitetų ir užsienio institucijų, kurios yra asociacijos nariai. Kosminio teleskopo mokslo institutas yra atsakingas už mokslinio darbo organizavimą ir astronomų prieigos prie gautų duomenų suteikimą; NASA norėjo išlaikyti šias funkcijas savo kontrolėje, tačiau mokslininkai mieliau jas perdavė akademinėms institucijoms.

Europos kosminių teleskopų koordinavimo centras buvo įkurtas 1984 m. Garching mieste, Vokietijoje, siekiant suteikti panašias patalpas Europos astronomams.

Skrydžių valdymas buvo patikėtas Goddardo kosminių skrydžių centrui, kuris yra Greenbelt mieste, Merilando valstijoje, 48 km nuo Kosminio teleskopo mokslo instituto. Teleskopo veikimą visą parą pamainomis stebi keturios specialistų grupės. Techninę pagalbą teikia NASA ir sutarčių bendrovės per Goddard centrą.

Paleisti ir pradėti

„Discovery“ šaudyklės paleidimas su Hablo teleskopu

Iš pradžių teleskopas į orbitą turėjo pakilti 1986 m. spalį, tačiau sausio 28 d. „Space Shuttle“ programa keleriems metams buvo sustabdyta, o paleidimas turėjo būti atidėtas.

Visą tą laiką teleskopas buvo laikomas patalpoje su dirbtinai išvalyta atmosfera, jo borto sistemos buvo iš dalies įjungtos. Sandėliavimo išlaidos buvo maždaug 6 milijonai USD per mėnesį, o tai dar labiau padidino projekto kainą.

Priverstinis delsimas leido atlikti daugybę patobulinimų: saulės baterijos pakeistos efektyvesnėmis, modernizuotas borto kompiuterių kompleksas, ryšių sistemos, pakeista užpakalinio apsauginio korpuso konstrukcija, kad būtų lengviau prižiūrėti. teleskopas orbitoje Be to, teleskopo valdymo programinė įranga nebuvo paruošta 1986 m. ir iš tikrųjų buvo baigta tik iki jo paleidimo 1990 m.

1988 m. atnaujinus maršrutinius skrydžius, paleidimas pagaliau buvo numatytas 1990 m. Prieš paleidimą ant veidrodžio susikaupusios dulkės buvo pašalintos suslėgtu azotu, o visos sistemos buvo kruopščiai išbandytos.