Domov DIY panenky

Co je Hubbleův dalekohled. Hubblův orbitální dalekohled: Historie velkých objevů

Hubble Space Telescope je automatická observatoř na oběžné dráze kolem Země, pojmenovaná podle Edwina Hubbla.

Umístění dalekohledu do vesmíru umožňuje registraci elektromagnetického záření v rozsazích, ve kterých je zemská atmosféra neprůhledná; primárně v infračerveném rozsahu. Kvůli absenci vlivu atmosféry je rozlišení dalekohledu 7-10krát větší než u podobného dalekohledu umístěného na Zemi.

Článek vám zabere 20 minut. Spousta obrázků.

Organizace designu a konstrukce

Práce na vytvoření vesmírného dalekohledu byla rozdělena mezi mnoho společností a institucí. Marshall Space Center byl zodpovědný za vývoj, design a konstrukci dalekohledu, Goddard Space Flight Center dohlížel na vývoj vědeckých přístrojů a byl vybrán jako pozemní řídící centrum. Marshall Center podepsalo smlouvu s Perkin-Elmer na konstrukci a výrobu optického systému dalekohledu a přesných naváděcích senzorů. Společnost Lockheed Corporation získala zakázku na stavbu kosmické lodi pro dalekohled.

Výroba optických systémů

Leštění hlavního zrcadla dalekohledu, laboratoř Perkin-Elmer, květen 1979

Zrcadlo a optický systém jako celek byly nejdůležitější částí konstrukce dalekohledu a byly obzvláště náročné. Typicky jsou teleskopická zrcadla vyráběna s tolerancí asi jedné desetiny vlnové délky viditelného světla, ale protože byl vesmírný dalekohled navržen pro ultrafialové pozorování blízké infračervenému záření a rozlišení muselo být desetkrát větší než u pozemních přístrojů, výrobní tolerance jeho hlavní zrcadlo bylo nastaveno na 1/20 vlnové délky viditelného světla nebo asi 30 nm.

Společnost Perkin-Elmer měla v úmyslu použít nové číslicově řízené stroje k výrobě zrcadla daného tvaru. Společnost Kodak získala zakázku na výrobu náhradního zrcadla pomocí tradičních metod leštění v případě nepředvídaných problémů s netestovanou technologií (zrcadlo vyrobené společností Kodak je v současné době vystaveno v muzeu Smithsonian). Práce na hlavním zrcátku začaly v roce 1979 za použití skla s velmi nízkou tepelnou roztažností. Pro snížení hmotnosti se zrcadlo skládalo ze dvou povrchů - spodního a horního, které byly spojeny mřížovou voštinovou strukturou.

Záložní zrcadlo dalekohledu, Smithsonian Air and Space Museum, Washington

Práce na leštění zrcadla pokračovaly až do května 1981 (2 roky), přičemž byly narušeny původní termíny a rozpočet byl výrazně překročen. Zprávy NASA z tohoto období vyjádřily pochybnosti o kompetentnosti vedení Perkin-Elmer a jeho schopnosti úspěšně dokončit projekt takové důležitosti a složitosti. Aby NASA ušetřila peníze, zrušila objednávku záložního zrcadla a přesunula datum spuštění na říjen 1984. Práce byla definitivně dokončena do konce roku 1981 po nanesení reflexního povlaku z hliníku o tloušťce 75 nm ( 0,000075 mm) a 25 nm silný ochranný povlak fluoridu hořečnatého.

Navzdory tomu přetrvávaly pochybnosti o kompetenci společnosti „Perkin-Elmer“, protože termíny pro dokončení prací na zbytku optického systému byly neustále odsouvány a rozpočet projektu rostl. Pracovní plány poskytované společností byly popsány NASA jako „neurčité a měnící se každý den“, a odložily spuštění dalekohledu až do dubna 1985. Termíny se přesto stále nedodržovaly, zpoždění rostlo v průměru o jeden měsíc každé čtvrtletí a v konečné fázi rostlo každý den o jeden den. NASA byla nucena odložit start ještě dvakrát, nejprve na březen a poté na září 1986. Do té doby celkový rozpočet projektu vzrostl na 1,175 miliardy $.

Kosmická loď

Počáteční fáze prací na kosmické lodi, 1980

Dalším obtížným technickým problémem bylo vytvoření kosmické lodi pro dalekohled a další přístroje. Hlavními požadavky byla ochrana zařízení před stálými teplotními změnami během ohřevu přímým slunečním zářením a chlazením ve stínu Země a zejména přesná orientace dalekohledu. Dalekohled je namontován uvnitř lehké hliníkové kapsle, která je pokryta vícevrstvou tepelnou izolací, aby byla zajištěna stabilní teplota. Tuhost kapsle a upevnění zařízení zajišťuje rám vnitřního prostoru vyrobený z uhlíkových vláken.

Zatímco kosmická loď byla úspěšnější než optický systém, Lockheed byl také poněkud pozadu a přes rozpočet. V květnu 1985 činily překročení nákladů asi 30% původního objemu a nevyřízenost plánu byla 3 měsíce. Ve zprávě vypracované Marshallovým kosmickým střediskem bylo poznamenáno, že během prací společnost nepřebírá iniciativu a raději se spoléhá na pokyny NASA.

Spouštění a zahájení

Start raketoplánu „Discovery“ s dalekohledem „Hubble“ na palubě

Dalekohled měl být původně vypuštěn na oběžnou dráhu v říjnu 1986, ale katastrofa Challengeru 28. ledna pozastavila program raketoplánu na několik let a vypuštění muselo být odloženo.

Vyzývatel

Celou tu dobu byl dalekohled uložen v místnosti s uměle vyčištěnou atmosférou, jeho palubní systémy byly částečně zapnuté. Náklady na skladování činily přibližně 6 milionů USD za měsíc, což dále zvýšilo náklady na projekt.

Vynucené zpoždění umožnilo provést řadu vylepšení: solární baterie byly nahrazeny účinnějšími, palubní počítačový komplex a komunikační systémy byly modernizovány a byla změněna konstrukce záďového ochranného krytu, aby se usnadnila údržba dalekohledu na oběžné dráze. Kromě toho software pro ovládání dalekohledu nebyl připraven v roce 1986 a byl ve skutečnosti dokončen pouze kdy byla uvedena na trh v roce 1990.

Po obnovení letů raketoplánem v roce 1988 byl start konečně naplánován na rok 1990. Před spuštěním byl prach nahromaděný na zrcátku odstraněn stlačeným dusíkem a všechny systémy byly důkladně otestovány.

Raketoplán „Discovery“ STS-31 byl spuštěn 24.dubna 1990 a další den přinesl dalekohled na vypočítanou oběžnou dráhu. Hurá!

Od návrhu až po uvedení na trh bylo vynaloženo 2,5 miliardy USD s počátečním rozpočtem 400 milionů USD; celkové náklady na projekt byly odhadnuty pro rok 1999 na 6 miliard USD z USA a 593 milionů EUR z ESA.

Vada hlavního zrcadla

Již v prvních týdnech po zahájení prací ukázaly získané snímky vážný problém v optickém systému dalekohledu. Přestože kvalita obrazu byla lepší než u pozemních dalekohledů, Hubble nemohl dosáhnout ostrosti cíle a rozlišení obrazu bylo výrazně horší, než se očekávalo. Obrázky zdrojových bodů měly poloměr více než 1,0 obloukových sekund namísto zaostření do kruhu o průměru 0,1 sekundy, jak je uvedeno.

Analýza obrazů ukázala, že zdrojem problému byl nesprávný tvar hlavního zrcadla. Ačkoli to bylo pravděpodobně nejpřesněji vypočítané zrcadlo, jaké kdy bylo vytvořeno, s tolerancí ne více než 1/20 vlnové délky viditelného světla, bylo na okrajích příliš ploché. Odchylka od daného tvaru povrchu byla pouze 2 μm, ale výsledek byl katastrofický - zrcadlo mělo silnou sférickou aberaci (optická vada, při které je světlo odražené od okrajů zrcadla zaostřeno v jiném bodě, než ve kterém je zaostřeno světlo odražené od středu zrcadla. ).

Účinek defektu na astronomické studie závisel na konkrétním typu pozorování - rozptylové charakteristiky byly dostatečné k získání jedinečných pozorování jasných objektů s vysokým rozlišením a spektroskopie také prakticky neutrpěla. Ztráta významného množství světelného výkonu v důsledku rozostření však významně snížila vhodnost dalekohledu pro pozorování slabých objektů a pořizování snímků s vysokým kontrastem. To znamenalo, že téměř všechny kosmologické programy se staly jednoduše neproveditelnými, protože vyžadovaly pozorování zvláště slabých objektů.

Důvody vady

Analýzou snímků bodových světelných zdrojů astronomové zjistili, že kónická konstanta zrcadla je -1,0139 namísto požadovaných -1,00229. Stejné číslo bylo získáno kontrolou nulových korektorů (zařízení, která umožňují měřit zakřivení leštěného povrchu s vysokou přesností), používaných společností Perkin-Elmer, a také z analýzy interferogramů získaných při pozemním testování zrcadla.

Panel vedený Lewem Allenem, ředitelem Jet Propulsion Laboratory, určil, že porucha byla způsobena chybou v instalaci hlavního nulového korektoru, jehož čočka pole byla posunuta o 1,3 mm ze správné polohy. Posun byl způsoben chybou technika, který zařízení sestavil. Udělal chybu při práci s laserovým měřičem, který sloužil k přesnému umístění optických prvků zařízení, a když po dokončení instalace zaznamenal neočekávanou mezeru mezi čočkou a její nosnou konstrukcí, jednoduše vložil obyčejnou kovovou podložku.

V procesu leštění zrcadla byl jeho povrch kontrolován pomocí další dva nulové korektory, z nichž každý správně indikoval přítomnost sférické aberace. Tyto kontroly byly speciálně navrženy tak, aby vyloučily vážné optické vady. Přes jasné pokyny pro kontrolu kvality společnost ignorovala měření a raději věřila, že dva nulové korektory jsou méně přesné než hlavní, což naznačuje ideální tvar zrcadla.

Komise obvinila z incidentu především umělce. Vztah mezi společností optiky a NASA se během práce dalekohledu vážně zhoršil kvůli neustálému narušení plánu a překročení nákladů. NASA zjistila, že společnost nezachází se zrcadlovým dílem jako s hlavní částí svého podnikání, a věřila, že po zahájení prací nebude možné objednávku převést na jiného dodavatele. Ačkoli komise společnost ostře kritizovala, část odpovědnosti nesla také NASA, především za to, že nezjistila vážné problémy s kontrolou kvality a porušila postupy ze strany dodavatele.

Hledání řešení

Vzhledem k tomu, že dalekohled byl původně navržen pro údržbu na oběžné dráze, vědci okamžitě začali hledat potenciální řešení, které by bylo možné použít během první technické mise plánované na rok 1993. Ačkoli společnost Kodak dokončila výrobu náhradního zrcadla pro dalekohled, jeho výměna ve vesmíru nebyla možná a bylo by příliš dlouhé a nákladné vyjmout dalekohled z oběžné dráhy, než aby bylo možné zrcadlo na Zemi vyměnit. Skutečnost, že zrcadlo bylo leštěno s vysokou přesností do nepravidelného tvaru, vedlo k myšlence vyvinout novou optickou součástku, která by provedla převod ekvivalentní chybě, ale s opačným znaménkem. Nové zařízení by fungovalo jako brýle pro dalekohled a korigovalo sférickou aberaci.

Vzhledem k rozdílům v konstrukci přístroje bylo nutné vyvinout dvě různá opravná zařízení. Jeden byl určen pro Wide Angle and Planetary Camera, který měl speciální zrcadla, která přesměrovávala světlo na jeho senzory, a korekce mohla být prováděna pomocí zrcadel jiného tvaru, které by zcela kompenzovaly aberaci. Odpovídající změna byla plánována v designu nové Planetární komory. Jiné nástroje neměly mezilehlé odrazné plochy, a proto vyžadovaly externí korekční zařízení.

Systém optické korekce (COSTAR)

Systém určený ke korekci sférické aberace se nazýval COSTAR a sestával ze dvou zrcadel, z nichž jedno kompenzovalo vadu.

Instalace COSTAR

K instalaci COSTAR na dalekohled bylo nutné demontovat jeden z přístrojů a vědci se rozhodli darovat vysokorychlostní fotometr.

Korekce aberace dalekohledu. Snímek galaxie M100 před a po instalaci COSTAR

Během prvních tří let provozu, před instalací korekčních zařízení, provedl dalekohled velké množství pozorování. Vada měla zejména malý vliv na spektroskopická měření. Přes zrušené experimenty z důvodu vady bylo dosaženo mnoha důležitých vědeckých výsledků, včetně vývoje nových algoritmů pro zlepšení kvality obrazu pomocí inverzní konvoluce.

Údržba dalekohledu

Hubble byl během vesmírných výjezdů obsluhován opakovaně použitelnou kosmickou lodí Space Shuttle.

Dohromady, čtyři expedice do provozu Hubblova dalekohledu, z nichž jedna byla rozdělena do dvou misí.

První expedice

Práce dalekohledu během první expedice

V souvislosti s odhalenou vadou zrcadla byla důležitost první servisní výpravy obzvláště skvěléprotože musela na dalekohled nainstalovat korekční optiku. Let „Endeavour“ STS-61 se uskutečnil 2. - 13. prosince 1993 (po 3 letech) pokračovaly práce na dalekohledu po dobu deseti dnů. Expedice byla jednou z nejobtížnějších v celé historii, v jejím rámci bylo provedeno pět dlouhodobých vesmírných procházek.

Vysokorychlostní fotometr byl nahrazen systémem optické korekce a širokoúhlé a planetární kamery byly nahrazeny novým modelem s interním systémem optické korekce. Kamera měla tři čtvercové CCD spojené úhlem a ve čtvrtém rohu menší „planetární“ snímač s vyšším rozlišením. Proto mají záběry z kamery charakteristický zubatý čtvercový tvar.

Kromě toho byly vyměněny solární baterie a řídicí systémy pro bateriové pohony, čtyři gyroskopy naváděcího systému, dva magnetometry a byl aktualizován palubní počítačový komplex. Byla také opravena oběžná dráha, což bylo nutné kvůli ztrátě nadmořské výšky v důsledku tření vzduchu při pohybu v horních vrstvách atmosféry.

31. ledna 1994 NASA oznámila úspěch mise a významně ukázala první snímky nejlepší kvalita... Úspěšné dokončení expedice bylo velkým úspěchem jak pro NASA, tak pro astronomy, kteří dostali k dispozici kompletní přístroj.

Druhá expedice

Byla provedena druhá údržba 11. - 21. února 1997 v rámci mise STS-82 Discovery. Goddardův spektrograf a spektrograf slabých objektů byly nahrazeny spektrografem pro záznam vesmírného dalekohledu STIS a kamerou - víceobjektovým spektrometrem NICMOS pro blízké infračervené záření.

NICMOS umožňuje pozorování a spektrometrii v infračerveném rozsahu od 0,8 do 2,5 μm. Aby se dosáhlo požadovaných nízkých teplot, umístí se detektor zařízení do Dewarovy nádoby a ochladí se kapalným dusíkem.

STIS má provozní rozsah 115-1000 nm a umožňuje dvourozměrnou spektrografii, to znamená získání spektra několika objektů v zorném poli současně.

Rovněž byl vyměněn letový zapisovač, opravena tepelná izolace a opravena oběžná dráha.

Třetí expedice ( A)

Proběhla expedice 3A (Discovery STS-103) 19. - 27. prosince 1999, poté, co bylo rozhodnuto provést počáteční část prací v rámci třetího programu služeb. To bylo způsobeno skutečností, že tři ze šesti gyroskopů ve vodicím systému selhaly. Čtvrtý gyroskop selhal několik týdnů před letem, čímž byl dalekohled nepoužitelný pro pozorování. Expedice nahradila všech šest gyroskopů, přesný naváděcí senzor a palubní počítač.

Výměna gyroskopů

Nový počítač používal procesor Intel 80486 ve speciální konstrukci - se zvýšenou odolností proti záření. To umožnilo provést část výpočtů dříve provedených na Zemi pomocí palubního komplexu.

Třetí expedice ( B)

Expedice 3B (čtvrtá mise) dokončena 1. - 12. března 2002, během letu „Columbia“ STS-109. Během expedice byla kamera pro fotografování temných objektů nahrazena vylepšenou geodetickou kamerou a byla obnovena funkce kamery - infračerveného spektrometru, v jehož chladicím systému v roce 1999 došel kapalný dusík.

Solární panely byly vyměněny podruhé. Nové panely byly o třetinu menší, což výrazně snížilo ztráty třením v atmosféře, ale současně generovalo o 30% více energie, což umožnilo pracovat současně se všemi přístroji instalovanými na palubě observatoře. Rovněž byla vyměněna jednotka pro distribuci energie, což vyžadovalo úplné vypnutí na palubě - poprvé od spuštění.

Provedená práce významně rozšířila možnosti dalekohledu. Dva přístroje uvedené do provozu během práce - ACS a NICMOS - umožnily získat snímky hlubokého vesmíru.

Čtvrtá expedice

Práce dalekohledu během čtvrté expedice. Klikněte pro bližší pohled!

Byla provedena pátá a poslední služba 11. - 24. května 2009, jako součást mise Atlantis STS-125. Oprava zahrnovala výměnu jednoho ze tří přesných zaměřovacích senzorů, všech gyroskopů, instalaci nových baterií, formátovač dat a opravu tepelné izolace. Rovněž byl obnoven výkon vylepšené geodetické kamery a záznamového spektrografu a byly instalovány nové přístroje.

Poruchy byly během opravy zcela odstraněny, zatímco na Hubblovi byly instalovány dva zcela nové přístroje: Namísto systému COSTAR byl nainstalován ultrafialový spektrograf. Vzhledem k tomu, že všechny přístroje, které jsou v současné době na palubě, mají zabudované prostředky k nápravě závady hlavního zrcadla, potřeba systému zmizela. Širokoúhlý fotoaparát WFPC2 byl nahrazen novým modelem WFC3, který má vyšší rozlišení a citlivost, zejména v oblasti infračerveného a ultrafialového záření.

Po této misi bude muset Hubbleův dalekohled pokračovat ve své práci na oběžné dráze nejméně do roku 2015.

Úspěchy

„Pillars of Creation“ je jedním z nejznámějších snímků dalekohledu. Zrození nových hvězd v Orlové mlhovině

Za 15 let práce na oběžné dráze Země obdržela Hubble 1 milion snímků 22 tisíc nebeských objektů - hvězd, mlhovin, galaxií, planet. Proud dat, který on měsíční generuje v procesu pozorování, je o 480 GB... Jejich celkový objem akumulovaný během celého provozu dalekohledu je přibližně 50 terabajtů. Více než 3900 astronomů jej mohlo použít k pozorování, asi 4000 článků bylo publikováno ve vědeckých časopisech. Bylo zjištěno, že v průměru je citační index astronomických článků založených na datech z tohoto dalekohledu dvakrát vyšší než u článků založených na jiných datech.

Cena, kterou je třeba zaplatit za úspěchy „Hubbla“, je však velmi vysoká: speciální studie věnovaná studiu vlivu různých typů dalekohledů na vývoj astronomie zjistila, že i když práce prováděné pomocí obíhajícího dalekohledu mají celkový citační index 15 krát více než u pozemního reflektoru se 4metrovým zrcadlem, náklady na údržbu vesmírného dalekohledu jsou stokrát a více.

Nejvýznamnější pozorování

Měřením vzdáleností k cefeidům v kupě Panny byla vylepšena hodnota Hubblovy konstanty. Před pozorováním obíhajícího dalekohledu byla chyba při určování konstanty odhadována na 50%, pozorování umožnila snížit chybu na 10%.

- Hubble poskytl vysoce kvalitní snímky dopadu Shoemaker-Levy 9 z roku 1994 s Jupiterem.

Kolizní značky.

Při příštím přiblížení k planetě v červenci 1994 všechny fragmenty komety narazily do atmosféry Jupitera rychlostí 64 km / s, což způsobilo silné narušení oblačnosti (bylo pozorováno 21 srážek, protože některé fragmenty se rozpadly před pádem). Fragmenty poklesly od 16. do 22. července. Pád komety byl předpovídán a pozorován jak ze Země, tak z vesmíru. Body pádu fragmentů byly umístěny na jižní polokouli Jupiteru, na opačné polokouli než Země, proto byly momenty pádu vizuálně pozorovány pouze kosmickou lodí Galileo ve vzdálenosti 1,6 AU. např. od Jupitera. Poruchy atmosféry Jupitera, které vznikly po pádu, však byly pozorovány ze Země po rotaci Jupitera kolem jeho osy.

První fragment A vstoupil do atmosféry Jupitera 16. července ve 23:16 moskevského času. Současně došlo k záblesku s teplotou 24 000 K (teplota povrchu slunce je 5 778 K), plynový mrak stoupal do nadmořské výšky 3 000 km, díky čemuž se stal pozorovatelným ze Země.

Největší fragment, G, se srazil s atmosférou 18. července v 10:34 UTC. Výsledkem je, že o několik hodin později se v atmosféře objevila tmavá skvrna o průměru 12 000 km (blízká průměru Země), odhadované uvolnění energie bylo 6 milionů megatonů v ekvivalentu TNT (750krát více než celý jaderný potenciál akumulovaný na Zemi).

Poprvé byly získány mapy povrchu Pluta a Eris.

Poprvé byly ultrafialové polární záře pozorovány na Saturnu, Jupiteru a Ganymedu.

Další data byla získána na planetách mimo sluneční soustavu, včetně spektrometrických dat.

Nalezeno velké množství protoplanetárních disků kolem hvězd v mlhovině Orion. Bylo prokázáno, že proces formování planety probíhá ve většině hvězd naší Galaxie.

Teorie superhmotných černých děr v centrech galaxií byla částečně potvrzena; na základě pozorování byla předložena hypotéza spojující množství černých děr a vlastnosti galaxie.

Na základě výsledků pozorování kvasarů byl získán moderní kosmologický model, kterým je Vesmír, rozšiřující se zrychlením, naplněný temnou energií, a věk Vesmíru byl upřesněn - 13,7 miliardy let.

Byla zjištěna přítomnost ekvivalentů gama záblesků v optickém rozsahu.

V roce 1995 provedl Hubble průzkum oblasti oblohy (Hubbleovo hluboké pole) o velikosti třicetimilionté oblasti oblohy obsahující několik tisíc slabých galaxií.

Porovnání této oblasti s jinou umístěnou v jiné části oblohy (Hubble Deep Field South) potvrdilo hypotézu o izotropii vesmíru (stejná fyzikální vlastnosti ve všech směrech).

V roce 2004 byla vyfotografována skvrna oblohy (Hubble Ultra Deep Field) s efektivní expozicí přibližně 11,3 dnů, což umožnilo pokračovat ve studiu vzdálených galaxií až do doby vzniku prvních hvězd.

Fragment předchozího obrázku je mírně nalevo od středu v horní části.

Pro průzkum byla vybrána oblast oblohy s nízkou hustotou jasných hvězd v blízké zóně, což umožnilo lépe vidět vzdálenější a slabší objekty. Obrázek pokrývá oblast oblohy o průměru něco málo přes 3 obloukové minuty v souhvězdí Fornax, což je přibližně 1/13 000 000 celé oblasti oblohy a obsahuje přibližně 10 000 galaxií. Obrázek je orientován tak, že levý horní roh směřuje na sever na nebeskou sféru.

Poprvé byly získány snímky protogalaxií, prvních shluků hmoty, které se vytvořily méně než miliardu let po Velkém třesku.

V roce 2012 NASA zveřejnila snímek z HST Extrémní Deep Field, což je kombinace centrální oblasti HUDF a nových dat s expozicí 2 miliony sekund - 23 dní.

Pro srovnání, oblast poblíž Měsíce:

V rámci tohoto projektu - specialisté XDF, NASA a ESA zpracovali a spojili do jednoho snímku více než 2000 fotografií pořízených dalekohledem za 10 let, hlavní částí jsou snímky pořízené v letech 2002-2003 ve viditelném rozsahu a snímky roku 2009 v infračervené části spektra ... Celková doba expozice je 2 miliony sekund, což odpovídá přibližně 23 dnům.

Konečný snímek obsahuje asi 5500 galaxií, z nichž nejvzdálenější je v 13,2 miliardy světelných let, nejmladší galaxie na obrázku, byla vytvořena jen 450 milionů let po Velkém třesku.

Rovnoměrnost pozorovaného obrazu, podobnost i těch nejvzdálenějších a nejstarších galaxií s moderními, na tomto obrázku znamená důležitý vědecký fakt - neměnnost základních fyzikálních zákonů a konstant po velmi dlouhou dobu, přibližně 13,6 miliardy let, což je důležité pro fyziku obecně.

V roce 2013, po prostudování snímků pořízených dalekohledem v letech 2004-2009, byl objeven satelit Neptun S / 2004 N 1.

Průměr S / 2004 N 1 je přibližně 19 kilometrů.

S / 2004 N 1 obíhá Neptun mezi drahami Larissa a Proteus. Poloviční hlavní osa jeho oběžné dráhy je 105,3 tisíc km. Období revoluce kolem planety je asi 23 hodin.

Plánování pozorování

Plánování pozorování je nesmírně náročné, protože je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů:

Vzhledem k tomu, že dalekohled je na nízké oběžné dráze, což je nezbytné pro poskytování služeb, je značná část astronomických objektů zakryta Zemí těsně pod polovinou času na oběžné dráze. Existuje takzvaná „zóna dlouhodobé viditelnosti“, přibližně ve směru 90 ° k orbitální rovině, avšak kvůli orbitální precesi se přesný směr mění s obdobím osmi týdnů.
Vzhledem ke zvýšené úrovni radiace jsou pozorování nemožná, když dalekohled letí nad jihoatlantickou anomálií.
Minimální odchylka od Slunce je asi 50 °, aby se zabránilo vstupu přímého slunečního světla do optické soustavy, což zejména znemožňuje pozorování Merkuru a přímé pozorování Měsíce a Země je povoleno s deaktivovanými přesnými senzory.
Jelikož se oběžná dráha dalekohledu nachází v horních vrstvách atmosféry, jejíž hustota se časem mění, není možné přesně předpovědět polohu dalekohledu. Chyba predikce šesti týdnů může být až 4 tisíc km... V tomto ohledu jsou vypracovány přesné plány pozorování jen několik dní předem, aby se zabránilo situaci, kdy objekt vybraný k pozorování nebude ve stanovenou dobu viditelný.

Přenos, ukládání a zpracování údajů z dalekohledu

Data Hubbleova systému se nejprve ukládají do palubních jednotek, v době uvedení na trh se v této kapacitě používaly magnetofony typu kotouč-kotouč, během expedic 2 a 3A byly nahrazeny jednotkami SSD. Data jsou poté přenášena do Goddardova centra prostřednictvím systému komunikačních satelitů umístěných na geostacionární oběžné dráze.

Archivace a přístup k datům

Během prvního roku od data přijetí jsou údaje poskytovány pouze hlavnímu vyšetřovateli (žadateli o pozorování) a poté jsou umístěny do archivu s volným přístupem. Výzkumný pracovník může podat žádost řediteli ústavu o zkrácení nebo prodloužení tohoto období.

Pozorování učiněná v čase z rezervy ředitele se okamžitě stávají veřejnou doménou, stejně jako podpůrná a technická data.

Data v archivu jsou uložena ve formátu FITS, což je vhodné pro astronomickou analýzu. Projekt Hubble Legacy Project publikuje nejmenší a vizuálně nejefektivnější část dat ve formátech TIFF a JPEG pro širokou veřejnost.

Analýza a zpracování informací

Astronomická data zachycená z CCD polí zařízení musí projít řadou transformací, než se stanou vhodnými pro analýzu. Institut Space Telescope vyvinul softwarový balíček pro automatickou konverzi a kalibraci dat. Převody se provádějí automaticky, když jsou požadována data. Vzhledem k velkému množství informací a složitosti algoritmů může zpracování trvat jeden den i více.

Astronomové mohou také získat nezpracovaná data a provést postup sami, což je výhodné, když se proces převodu liší od standardního.

Data lze zpracovávat pomocí různých programů, ale Telescope Institute poskytuje balíček STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System). Balíček obsahuje všechny programy nezbytné pro zpracování dat, optimalizované pro práci s informacemi z HST. Balíček funguje jako modul populárního astronomického programu IRAF.

Budoucnost HST

Předpokládalo se, že po opravách provedených čtvrtou expedicí bude Hubble pracovat na oběžné dráze až do roku 2014, poté jej nahradí vesmírný dalekohled Jamese Webba. A další článek bude o něm! \u003d)

Informace převzaty z Wiki)

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Hubble byl vypuštěn na oběžnou dráhu raketoplánem Discovery 24. dubna 1990

Tento týden si připomínáme 25. výročí vypuštění Hubblova kosmického dalekohledu na oběžnou dráhu. Stříbrné výročí bylo poznamenáno ještě další fotografií mladých hvězd zářících proti hustému oblaku plynu a prachu.

Tato hvězdokupa - Westerlund 2 - se nachází 20 tisíc světelných let od Země v souhvězdí Kariny.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Brzy po spuštění dalekohledu byla odhalena vada v jeho hlavním zrcadle, která způsobila, že všechny obrazy byly neostré.

Inženýři NASA věří, že obíhající dalekohled vydrží nejméně dalších pět let.

„Největší optimista nemohl v roce 1990 předpovědět, do jaké míry Hubble přepíše všechny naše učebnice astrofyziky a planetárních věd,“ říká administrátor NASA Charlie Bolden.

Brzy po spuštění dalekohledu byla odhalena vada v jeho hlavním zrcadle, která způsobila, že všechny obrazy byly neostré.

V roce 1993 byli astronauti schopni tuto vadu napravit instalací speciálně navrženého nápravného zařízení.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Mnoho snímků z HST - například Orlí mlhovina - se stalo vědeckou senzací

Po čtyřech dalších návštěvách údržby je dalekohled ve vynikajícím stavu a technicky schopný mnohem více, než tomu bylo hned po startu.

V minulosti Hubble trpěl postupným opotřebováním všech svých šesti gyroskopů, které se používají v systému řízení polohy.

Po jejich výměně však v březnu 2014 selhal pouze jeden. V průběhu let se díky výměně zastaralých elektronických jednotek a instalaci nových kamer dalekohled stal mnohem výkonnějším.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Tento snímek Jupitera a jeho měsíce, který Ganymede přitahuje, svým dramatem

Je těžké přeceňovat příspěvek tohoto obíhajícího dalekohledu pro vědu.

V době jejího spuštění astronomové nevěděli nic o stáří vesmíru - odhady se pohybovaly od 10 do 20 miliard let.

Dalekohledová studie pulzarů tento rozptyl zúžila a podle současných představ uběhlo od Velkého třesku 13,8 miliardy let.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Hubble pomohl určit věk vesmíru, který je v současné době považován za 13,8 miliardy let

Hubble hrál klíčovou roli při detekci zrychlení, kterým se vesmír rozpíná, a také přinesl zásadní důkazy o existenci supermasivních černých děr ve středech galaxií.

Nejsilnější stránkou vesmírného dalekohledu ve srovnání s novou generací pozemských dalekohledů je jeho jedinečná schopnost proniknout do hluboké minulosti vesmíru a pozorovat objekty, které byly vytvořeny velmi brzy v jeho historii.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Krabí mlhovina je vzdálená 6,5 tisíce světelných let a je pozůstatkem výbuchu supernovy

Mezi nejvýznamnější úspěchy dalekohledu patří nepochybně pozorování „hlubokého pole“, kdy po mnoho dní zaznamenávalo světelné záření přicházející k nám z temné části oblohy a odhalilo přítomnost tisíců extrémně vzdálených a velmi slabě svítících galaxií.

V současné době se teleskop zabývá takovými pozorováními většinu času jako součást programu Frontier Fields. Hubble zkoumá šest obrovských shluků starověkých galaxií.

Autorská práva k obrázku NASA Titulek obrázku Každý ze světelných objektů na tomto obrázku představuje vzdálenou galaxii.

Pomocí účinku gravitačních čoček je Hubble schopen nahlédnout do ještě vzdálenější minulosti vesmíru.

„Gravitace nám díky zkreslení světla ze vzdálených galaxií umožňuje nahlédnout za tyto shluky,“ říká účastnice programu Jennifer Lotz.

„Hubble“ je v současné době schopen „vidět“ objekty, jejichž světlo je 10–50krát slabší než dříve pozorované.

Účelem těchto studií je pozorovat nejranější stádia formování první generace hvězd a galaxií, které jsou vzdálené jen několik set milionů let od Velkého třesku.

Autorská práva k obrázku BBC World Service Titulek obrázku Expandující vesmír: Fotografie z Hubblova dalekohledu, Taschen

To bude dědic Hubblova dalekohledu, mnohem větší a propracovanější vesmírný dalekohled Jamese Webba, dělat na jiné úrovni.

Jeho spuštění je naplánováno na rok 2018. Byl navržen a vyroben speciálně pro tento úkol. Pořizování snímků, které Hubbleovu dalekohledu trvají dny a týdny, bude trvat jen hodiny.

Pohled z HST z kosmické lodi Atlantis STS-125

Hubbleův vesmírný dalekohled ( KTH; Hubbleův vesmírný dalekohled, HST; kód observatoře „250“) - na oběžné dráze kolem, pojmenovaný podle Edwina Hubbla. Hubbleův dalekohled je společný projekt mezi NASA a Evropskou kosmickou agenturou; je to jedno z velkých observatoří NASA.

Umístění dalekohledu do vesmíru umožňuje registraci elektromagnetického záření v rozsazích, ve kterých je zemská atmosféra neprůhledná; primárně v infračerveném rozsahu. Kvůli absenci vlivu atmosféry je rozlišení dalekohledu 7-10krát větší než u podobného dalekohledu umístěného na Zemi.

Dějiny

Pozadí, koncepty, rané projekty

První zmínka o konceptu obíhajícího dalekohledu se nachází v knize Hermanna Oberta „Raketa v meziplanetárním prostoru“ ( Die Rakete zu den Planetenraumen ), publikoval v roce 1923.

V roce 1946 publikoval americký astrofyzik Lyman Spitzer článek „Astronomické výhody mimozemské observatoře“ ( Astronomické výhody mimozemské observatoře ). Článek zdůrazňuje dvě hlavní výhody takového dalekohledu. Za prvé, jeho úhlové rozlišení bude omezeno pouze difrakcí, nikoli turbulentními proudy v atmosféře; zatímco rozlišení pozemních dalekohledů bylo mezi 0,5 a 1,0 obloukovými sekundami, zatímco teoretický limit difrakčního rozlišení pro obíhající dalekohled se zrcadlem 2,5 m je asi 0,1 sekundy. Zadruhé, vesmírný dalekohled mohl provádět pozorování v infračerveném a ultrafialovém rozsahu, ve kterém je absorpce záření zemskou atmosférou velmi významná.

Spitzer věnoval významnou část své vědecké kariéry propagaci projektu. V roce 1962 zpráva zveřejněná Americkou národní akademií věd doporučila zahrnout vývoj vesmírného dalekohledu do vesmírného programu a v roce 1965 byl Spitzer jmenován vedoucím výboru pověřeného definováním vědeckých cílů pro velký vesmírný dalekohled.

Vesmírná astronomie se začala rozvíjet po skončení druhé světové války. V roce 1946 bylo poprvé získáno ultrafialové spektrum. Orbitální dalekohled pro solární výzkum vypustila Velká Británie v roce 1962 v rámci programu Ariel a v roce 1966 NASA vypustila do vesmíru první oběžnou dráhu observatoře OAO-1. Mise byla neúspěšná kvůli selhání baterie tři dny po startu. V roce 1968 byla vypuštěna OAO-2, která prováděla pozorování ultrafialového záření až do roku 1972, což výrazně překročilo životnost 1 roku.

Mise OAO sloužily jako vizuální ukázka role, kterou mohou obíhat dalekohledy, a v roce 1968 NASA schválila plán na vybudování reflektorového dalekohledu se zrcadlem o průměru 3 m. Projekt měl kódové označení LST ( Velký vesmírný dalekohled). Zahájení bylo plánováno na rok 1972. Program zdůraznil potřebu pravidelných expedic s posádkou za účelem údržby dalekohledu, aby bylo zajištěno pokračování provozu nákladného nástroje. Program raketoplánu, který se vyvíjel souběžně, dával naději na získání vhodných příležitostí.

Boj o financování projektu

Díky úspěchu programu OAO panuje v astronomické komunitě shoda v tom, že stavba velkého oběžného dalekohledu by měla být prioritou. V roce 1970 NASA založila dva výbory, jeden pro studium a plánování technických aspektů, druhý pro vývoj výzkumného programu. Další velkou překážkou bylo financování projektu, jehož náklady by převýšily náklady jakéhokoli pozemského dalekohledu. Kongres Spojených států zpochybnil mnoho položek navrhovaného rozpočtu a podstatně snížil alokace, které původně zahrnovaly rozsáhlý výzkum nástrojů a designu observatoře. V roce 1974, v rámci programu snižování rozpočtu zahájeného prezidentem Fordem, Kongres úplně zrušil financování projektu.

V reakci na to astronomové zahájili rozsáhlou lobbistickou kampaň. Mnoho astronomických vědců se osobně setkalo se senátory a kongresmany a bylo také provedeno několik velkých poštovních dopisů na podporu projektu. Národní akademie věd vydala zprávu zdůrazňující důležitost výstavby velkého oběžného dalekohledu a v důsledku toho Senát souhlasil s přidělením poloviny rozpočtu původně schváleného Kongresem.

Finanční problémy vedly k prořezáváním, hlavním z nich bylo rozhodnutí zmenšit průměr zrcadla ze 3 na 2,4 metru, aby se snížily náklady a dosáhlo kompaktnější konstrukce. Rovněž byl zrušen projekt dalekohledu s jeden a půlmetrovým zrcadlem, který měl být spuštěn za účelem testování a testování systémů, a bylo rozhodnuto o spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou. ESA souhlasila s účastí na financování a také poskytla řadu nástrojů pro observatoř, na oplátku pro evropské astronomy bylo rezervováno alespoň 15% času pozorování. V roce 1978 Kongres schválil financování ve výši 36 milionů $ a ihned poté byly zahájeny plné projekční práce. Datum zahájení bylo plánováno na rok 1983. Na začátku 80. let byl dalekohled pojmenován Edwin Hubble.

Organizace designu a konstrukce

Práce na vytvoření vesmírného dalekohledu byla rozdělena mezi mnoho společností a institucí. Marshall Space Center byl zodpovědný za vývoj, design a konstrukci dalekohledu, Goddard Space Flight Center dohlížel na vývoj vědeckých přístrojů a byl vybrán jako pozemní řídící centrum. Marshall Center podepsalo smlouvu s Perkin-Elmer na konstrukci a výrobu optického systému dalekohledu ( Sestava optického dalekohledu - OTA) a senzory přesného vedení. Společnost Lockheed Corporation získala stavební zakázku na dalekohled.

Výroba optických systémů

Leštění hlavního zrcadla dalekohledu, laboratoř Perkin-Elmer, květen 1979

Zrcadlo a optický systém jako celek byly nejdůležitější částí konstrukce dalekohledu a byly obzvláště náročné. Zrcadla dalekohledu se obvykle vyrábějí s tolerancí asi jedné desetiny vlnové délky viditelného světla, ale protože byl vesmírný dalekohled navržen pro ultrafialové až blízké infračervené pozorování a rozlišení muselo být desetkrát větší než u pozemních přístrojů, výrobní tolerance jeho hlavní zrcadlo bylo nastaveno na 1/20 vlnové délky viditelného světla nebo asi 30 nm.

Společnost Perkin-Elmer měla v úmyslu použít nové číslicově řízené stroje k výrobě zrcadla daného tvaru. Společnost Kodak získala zakázku na výrobu náhradního zrcadla pomocí tradičních metod leštění v případě nepředvídaných problémů s netestovanou technologií (zrcadlo vyrobené společností Kodak je v současné době vystaveno v muzeu Smithsonian). Práce na hlavním zrcátku začaly v roce 1979 za použití skla s velmi nízkou tepelnou roztažností. Pro snížení hmotnosti se zrcadlo skládalo ze dvou povrchů - spodního a horního, spojených mřížovou strukturou voštinové struktury.

Záložní zrcadlo dalekohledu, Smithsonian Air and Space Museum, Washington

Práce na leštění zrcadla pokračovaly až do května 1981, přičemž došlo k narušení původní lhůty a výraznému překročení rozpočtu. Zprávy NASA z tohoto období vyjádřily pochybnosti o kompetentnosti vedení společnosti Perkin-Elmer a jeho schopnosti úspěšně dokončit projekt takové důležitosti a složitosti. Aby NASA ušetřila peníze, zrušila objednávku záložního zrcadla a přesunula datum spuštění na říjen 1984. Práce byla definitivně dokončena do konce roku 1981, po nanesení reflexního povlaku z hliníku o tloušťce 75 nm a ochranného povlaku z fluoridu hořečnatého o tloušťce 25 nm.

Navzdory tomu přetrvávaly pochybnosti o kompetenci společnosti Perkin-Elmer, protože termíny pro dokončení prací na zbytku optického systému byly neustále odsouvány a rozpočet projektu rostl. Pracovní plány poskytované společností byly popsány NASA jako „nejisté a měnící se každý den“ a odložily spuštění dalekohledu až do dubna 1985. Termíny se přesto stále nedodržovaly, zpoždění rostlo v průměru o jeden měsíc každé čtvrtletí a v konečné fázi rostlo každý den o jeden den. NASA byla nucena odložit start ještě dvakrát, nejprve na březen a poté na září 1986. Do té doby celkový rozpočet projektu vzrostl na 1,175 miliardy $.

Kosmická loď

Počáteční fáze prací na kosmické lodi, 1980

Dalším obtížným technickým problémem bylo vytvoření nosného zařízení pro dalekohled a další nástroje. Hlavními požadavky byla ochrana zařízení před stálými změnami teploty během ohřevu před přímým slunečním zářením a chlazením ve stínu Země a zejména přesná orientace dalekohledu. Dalekohled je namontován uvnitř lehké hliníkové kapsle, která je pokryta vícevrstvou tepelnou izolací, aby byla zajištěna stabilní teplota. Tuhost kapsle a upevnění zařízení zajišťuje rám vnitřního prostoru vyrobený z uhlíkových vláken.

Zatímco kosmická loď byla úspěšnější než optický systém, Lockheed byl také poněkud pozadu a přes rozpočet. V květnu 1985 překročily náklady asi 30% původního objemu a nevyřízené množství plánu bylo 3 měsíce. Ve zprávě vypracované Marshallovým kosmickým střediskem bylo poznamenáno, že během prací společnost nepřebírá iniciativu a raději se spoléhá na pokyny NASA.

Koordinace výzkumu a řízení letu

V roce 1983, po určité konfrontaci mezi NASA a vědeckou komunitou, byl založen Space Telescope Science Institute. Ústav spravuje Asociace univerzit pro astronomický výzkum ( Asociace univerzit pro výzkum v astronomii ) (AURA) a nachází se v areálu univerzity Johns Hopkins University v Baltimore v Marylandu. Hopkins University je jednou z 32 amerických univerzit a zahraničních organizací, které jsou členy sdružení. Vědecký institut pro vesmírný dalekohled je odpovědný za organizaci vědecké práce a poskytování přístupu astronomům k získaným údajům; NASA chtěla mít tyto funkce pod kontrolou, ale vědci je raději přenesli na akademické instituce.

Evropské koordinační centrum pro vesmírný dalekohled bylo založeno v roce 1984 v německém Garchingu, aby poskytovalo podobné schopnosti evropským astronomům.

Kontrolou mise bylo pověřeno Goddardovo vesmírné letové středisko, které se nachází v Greenbeltu v Marylandu, 48 kilometrů od vědeckého institutu Space Telescope Science Institute. Činnost dalekohledu je monitorována 24/7 čtyřmi skupinami specialistů. Technickou podporu poskytuje NASA a kontaktní firmy prostřednictvím Goddardova centra.

Spouštění a zahájení

Start raketoplánu „Discovery“ s dalekohledem „Hubble“ na palubě

Dalekohled byl původně naplánován na oběžnou dráhu v říjnu 1986, ale 28. ledna byl program raketoplánu na několik let pozastaven a vypuštění muselo být odloženo.

Vynucené zpoždění umožnilo řadu vylepšení: solární panely byly nahrazeny účinnějšími, palubní počítačový komplex a komunikační systémy byly modernizovány a zadní ochranný kryt byl přepracován, aby se usnadnila údržba dalekohledu na oběžné dráze. Kromě toho nebyl software pro ovládání dalekohledu připraven v roce 1986 a ve skutečnosti byl definitivně napsán až v roce 1990.

Na oběžné dráze Země existují tři objekty, o kterých vědí i lidé daleko od astronomie a kosmonautiky: Měsíc, Mezinárodní vesmírná stanice a Hubbleův vesmírný dalekohled.

Ten je o osm let starší než ISS a také našel orbitální stanici Mir. Mnoho lidí si to představuje jako velkou kameru ve vesmíru. Realita je trochu komplikovanější, protože lidé, kteří s tímto jedinečným aparátem pracují, jej s úctou nazývají nebeská observatoř.

Historie stavby Hubbla je neustálým překonáváním obtíží, bojem o financování a hledáním řešení v nepředvídaných situacích. Role HST ve vědě je k nezaplacení. Není možné skládat úplný seznam objevy v astronomii a příbuzných oborech, provedené díky obrazům dalekohledu, tolik prací odkazuje na informace, které obdržel. Oficiální statistiky nicméně hovoří o téměř 15 tisících publikací.

Dějiny

Myšlenka umístit dalekohled na oběžnou dráhu vznikla před téměř sto lety. Vědecké zdůvodnění důležitosti stavby takového dalekohledu ve formě článku publikoval astrofyzik Lyman Spitzer v roce 1946. V roce 65 byl jmenován vedoucím výboru Akademie věd, který určoval úkoly takového projektu.

V šedesátých letech bylo možné několik úspěšných startů a na oběžnou dráhu byly dodány jednodušší přístroje a v 68. NASA dala zelenou Hubbleovu předchůdci, LST, Large Space Telescope, s větším průměrem zrcadla - 3 metry oproti Hubbleovu 2,4 - a ambiciózním úkol zahájit ji již v roce 72 za pomoci raketoplánu, který byl tehdy ve vývoji. Odhadovaný odhad projektu však vyšel příliš draho, byly problémy s penězi a v 74. financování bylo zcela zrušeno.

Aktivní lobbování projektu astronomy, zapojení Evropské kosmické agentury a zjednodušení charakteristik na přibližně Hubbleův systém umožnily v roce 78 získat od Kongresu financování ve výši směšných celkových nákladů 36 milionů dolarů, což je dnes přibližně 137 milionů.

Zároveň byl budoucí dalekohled pojmenován po Edwinovi Hubbleovi, astronomovi a kosmologovi, který potvrdil existenci dalších galaxií, kteří vytvořili teorii rozpínání vesmíru a dali mu jméno nejen dalekohledu, ale také vědeckému zákonu a velikosti.

Dalekohled byl vyvinut několika společnostmi odpovědnými za různé prvky, z nichž nejsložitější: optický systém, který se zabýval Perkin-Elmerem, a kosmická loď, kterou vytvořil Lockheed. Rozpočet již vzrostl na 400 milionů $.

Lockheed odložila vytvoření aparátu o tři měsíce a překročila svůj rozpočet o 30%. Pokud se podíváte na historii konstrukce zařízení s podobnou složitostí, pak je to normální situace. Pro Perkin-Elmera to bylo mnohem horší. Společnost vyleštila zrcadlo pomocí inovativní technologie před koncem roku 81, což značně překročilo rozpočet a zničilo to její vztah s NASA. Zajímavé je, že zrcadlo vyrobila společnost Corning, která dnes vyrábí sklo Gorilla Glass, které se aktivně používá v telefonech.

Mimochodem, společnost Kodak získala zakázku na výrobu náhradního zrcadla pomocí tradičních metod leštění, pokud nastanou problémy s leštěním hlavního zrcadla. Zpoždění při vytváření zbytku komponent zpomalil proces natolik, že se stal slavný citát z NASA charakterizace pracovních plánů, které byly „nejisté a měnící se každý den“.

Start byl možný až v 86. roce, ale kvůli katastrofě Challengeru byly starty raketoplánů po dobu vylepšení pozastaveny.

Hubble byl uložen kousek po kousku do speciálních komor propláchnutých dusíkem za cenu 6 milionů dolarů měsíčně.

Výsledkem je, že 24. dubna 1990 vypustil raketoplán Discovery s dalekohledem na oběžnou dráhu. Do této doby Hubble utratil 2,5 miliardy dolarů. Celkové náklady se dnes blíží deseti miliardám.

Od spuštění došlo k několika dramatickým událostem zahrnujícím Hubble, ale hlavní věc se stala hned na začátku.

Když po vypuštění na oběžnou dráhu začal dalekohled svou práci, ukázalo se, že jeho ostrost byla řádově nižší než vypočítaná. Místo desetiny obloukové sekundy to byla celá sekunda. Po několika kontrolách se ukázalo, že zrcadlo dalekohledu je na okrajích příliš ploché: neshoduje se s vypočítaným o dva mikrometry. Aberace v důsledku této doslova mikroskopické vady znemožnila většinu plánovaného výzkumu.

Byla sestavena komise, jejíž členové našli důvod: neuvěřitelně přesně vypočítané zrcadlo bylo nesprávně vyleštěno. Navíc ještě před spuštěním ukázaly stejné odchylky dvojice nulových korektorů použitých v testech - zařízení, která byla zodpovědná za požadované zakřivení povrchu.

Ale pak těmto údajům nedůvěřovali a spoléhali se na údaje hlavního nulového korektoru, které ukázaly správné výsledky a které byly použity pro broušení. A jedna z čoček, která, jak se ukázalo, byla nesprávně nainstalována.

Lidský faktor

Bylo technicky nemožné instalovat nové zrcadlo přímo na oběžnou dráhu a bylo příliš nákladné sklopit dalekohled a poté jej znovu spustit. Bylo nalezeno elegantní řešení.

Ano, zrcadlo se stalo špatně. Ale bylo to provedeno špatně s velmi vysokou přesností. Zkreslení bylo známé a zbývalo to jen kompenzovat, pro což byl vyvinut speciální korekční systém COSTAR. Rozhodli se jej nainstalovat jako součást první expedice do provozu dalekohledu.

Taková expedice je složitá desetidenní operace zahrnující astronauty ve vesmíru. Futurističtější práci si nelze představit, a to je jen údržba. Během provozu dalekohledu proběhly čtyři expedice, ve třetím dva lety.

2. prosince 1993 vzal raketoplán Endeavour, pro který to byl pátý let, astronauty k dalekohledu. Nainstalovali Costara a vyměnili kameru.

Costar korigoval sférickou aberaci zrcadla a fungoval jako nejdražší brýle v historii. Systém optické korekce plnil svůj úkol až do roku 2009, kdy jeho potřeba zmizela v důsledku použití vlastní korekční optiky ve všech nových zařízeních. Vzdala se vzácného místa v dalekohledu spektrografu a byla hrdá na místo v Národním muzeu letectví a astronautiky, poté, co byla demontována v rámci čtvrté expedice Hubbleovy služby v roce 2009.

Řízení

Dalekohled je provozován a monitorován v reálném čase 24/7 z jeho velitelského centra v Greenbeltu v Marylandu. Úkoly centra se dělí na dva typy: technické (údržba, správa a monitorování stavu) a vědecké (výběr objektů, příprava úkolů a přímý sběr dat). Hubble dostává každý týden od Země více než 100 000 různých příkazů: jedná se o pokyny pro opravu oběžné dráhy a úkoly pro průzkum vesmírných objektů.

V MCC je den rozdělen do tří směn, z nichž každá má samostatný tým tří až pěti lidí. Během expedic k samotnému dalekohledu se počet zaměstnanců zvyšuje na několik desítek.

Hubble je zaneprázdněný dalekohled, ale i jeho nabitý program umožňuje pomoci naprosto komukoli, dokonce i neprofesionálnímu astronomovi. Každý rok dostává Institut pro výzkum vesmíru pomocí kosmického dalekohledu tisíc žádostí o rezervaci času od astronomů z různých zemí.

Asi 20% žádostí obdrží souhlas odborné komise a podle NASA se díky mezinárodním požadavkům ročně provede plus nebo minus 20 tisíc pozorování. Všechny tyto aplikace jsou propojeny, naprogramovány a odeslány do Hubbleu ze stejného centra v Marylandu.

Optika

Hlavní optika Hubbla je založena na systému Ritchie-Chretien. Skládá se z kulatého, hyperbolicky zakřiveného zrcadla o průměru 2,4 m s otvorem ve středu. Toto zrcadlo se odráží na sekundárním zrcátku, také hyperbolického tvaru, které odráží digitalizovatelný paprsek do středového otvoru primárního. K filtrování nepotřebných částí spektra a výběru požadovaných rozsahů se používají všechny druhy filtrů.

U takových dalekohledů se používá systém zrcadel, nikoli čočky, jako u kamer. Existuje mnoho důvodů: teplotní rozdíly, tolerance leštění, celkové rozměry a absence ztráty paprsku uvnitř samotné čočky.

Hlavní optika na Hubbleu se od samého začátku nezměnila. A sada různých nástrojů, které ji používaly, byla v několika servisních expedicích zcela změněna. Sada nástrojů HST byla aktualizována a během své existence zde fungovalo třináct různých nástrojů. Dnes nese šest, z nichž jeden je v režimu hibernace.

První a druhá generace širokoúhlých a planetárních kamer a širokoúhlá kamera třetí generace byly zodpovědné za optické fotografování.

Potenciál prvního WFPC nebyl nikdy odhalen kvůli problémům se zrcadlem. A expedice 93 poté, co nainstaloval Costar, ji současně nahradila druhou verzí.

Kamera WFPC2 měla čtyři čtvercové matice, které tvořily velký čtverec. Téměř. Jedna matice - stejná „planetární“ - obdržela obraz s větším zvětšením a po obnovení měřítka tato část obrazu zachycuje méně než šestnáctou část celkového čtverce namísto čtvrtiny, ale ve vyšším rozlišení.

Další tři matice byly zodpovědné za „široký úhel“. Proto celé záběry kamer vypadají jako čtverec, ze kterého se snědly 3 bloky z jednoho rohu, a ne kvůli problémům se stahováním souborů nebo jiným problémům.

WFPC2 byl v roce 2009 nahrazen WFC3. Rozdíl mezi nimi dobře ilustrují znovu natočené Pillars of Creation, o nichž bude pojednáno později.

Kromě optického a blízkého infračerveného dosahu se širokoúhlou kamerou Hubble vidí:

se spektrografem STIS v ultrafialovém i vzdáleném ultrafialovém záření a rovněž viditelném pro blízké infračervené záření;
na stejném místě pomocí jednoho z kanálů ACS, jehož ostatní kanály pokrývají obrovský frekvenční rozsah od infračerveného po ultrafialový;
zdroje slabého bodu v ultrafialovém rozsahu pomocí spektrografu COS.

Obrázky

Hubblovy snímky nejsou zrovna fotografie v obvyklém smyslu. V optickém rozsahu není k dispozici mnoho informací. Mnoho vesmírných objektů aktivně emituje v jiných rozsazích. Hubble je vybaven řadou zařízení s řadou filtrů, které umožňují pořizovat data, která astronomové později zpracují a mohou zredukovat na vizuální obraz. Bohatství barev zajišťují různé rozsahy záření hvězd a částic ionizovaných jimi, jakož i jejich odražené světlo.

Existuje spousta fotek, řeknu vám jen pár těch nejzajímavějších. Všechny fotografie mají své vlastní ID, které lze snadno najít na Hubblovém webu spacetelescope.org nebo přímo v Google. Mnoho obrázků je na webu ve vysokém rozlišení, ale zde nechávám obrazovky.

Sloupy stvoření

ID: opo9544a

Hubble pořídil svůj nejslavnější výstřel 1. dubna 1995, aniž by byl rozptylován chytrou prací na 1. dubna. Jedná se o Pillars of Creation, tak pojmenované proto, že hvězdy jsou tvořeny z těchto shluků plynu a protože se podobají tvarem. Na obrázku je malý kousek střední části Orlí mlhoviny.

Tato mlhovina je zajímavá tím, že velké hvězdy ve svém středu ji částečně rozptýlily, a to i jen ze strany Země. Tento druh štěstí vám umožní nahlédnout do samého středu mlhoviny a například pořídit slavný expresivní snímek.

Jiné dalekohledy také natáčely tuto oblast v různých rozsazích, ale v optice vycházejí pilíře nejvýrazněji: ionizované samotnými hvězdami, které rozptýlily část mlhoviny, plyn září modře, zeleně a červeně a vytváří nádhernou hru.

V roce 2014 byly pilíře znovu natočeny s aktualizovaným vybavením Hubble: první verze byla natočena kamerou WFPC2 a druhá - WFC3.

ID: heic1501a

Růže vyrobená z galaxií

ID: heic1107a

Objekt Arp 273 - krásný příklad komunikace mezi galaxiemi blízko sebe. Asymetrický tvar svršku je důsledkem takzvaných slapových interakcí se spodkem. Společně tvoří grandiózní květ představený lidstvu v roce 2011.

Magic Galaxy Sombrero

ID: opo0328a

Messier 104 je majestátní galaxie, která je jakoby vynalezena a namalována v Hollywoodu. Ale ne, krásná stotřicátá se nachází na jižním okraji souhvězdí Panny. A je tak jasný, že je viditelný i pomocí domácích dalekohledů. Tato kráska pózovala pro Hubble v roce 2004.

Nový infračervený pohled na mlhovinu Koňská hlava - snímek 23. výročí Hubbla

ID: heic1307a

V roce 2013 Hubble znovu vystřelil Barnard 33 do infračerveného spektra. A ponurá mlhovina Koňská hlava v souhvězdí Orion, téměř neprůhledná a ve viditelném rozsahu černá, se objevila v novém světle. To znamená, že rozsah.

Předtím ji Hubble vyfotografoval již v roce 2001:

ID: heic0105a

Poté jedenáct let na oběžné dráze zvítězila v internetovém hlasování o jubilejním objektu. Je zajímavé, že ještě před Hubblovými fotografiemi byla Koňská hlava jedním z nejfotografovanějších subjektů.

Hubble zachytil hvězdotvornou oblast S106

ID: heic1118a

S106 je oblast tvořící hvězdy v souhvězdí Labutě. Krásná struktura je způsobena vyhozením mladé hvězdy, která je uprostřed zahalena prachem ve tvaru koblihy. Tato prachová opona má nahoře a dole mezery, kterými se materiál hvězdy aktivněji rozpadá a vytváří tvar připomínající slavnou optickou iluzi. Snímek byl pořízen na konci roku 2011.

Cassiopeia A: barevné důsledky smrti hvězdy

ID: heic0609a

Pravděpodobně jste už slyšeli o explozích supernov. A tento obrázek jasně ukazuje jeden ze scénářů dalšího osudu těchto objektů.

Fotografie z roku 2006 ukazují důsledky výbuchu hvězdy Cassiopeia A, ke kterému došlo přímo v naší galaxii. Vlna rozptylu hmoty z epicentra se složitou a detailní strukturou je dokonale viditelná.

Hubbleův snímek Arp 142

ID: heic1311a

A opět snímek ukazující důsledky interakce dvou galaxií, které byly během své vesmírné cesty blízko sebe.

NGC 2936 a 2937 se srazily a navzájem se ovlivňovaly. Toto je zajímavá událost sama o sobě, ale v tomto případě byl přidán ještě jeden aspekt: \u200b\u200bsoučasný tvar galaxií připomíná tučňáka s vejcem, což funguje jako velké plus pro popularitu těchto galaxií.

Na roztomilém obrázku z roku 2013 můžete vidět stopy po srážce, ke které došlo: například oko tučňáka je z větší části tvořeno těly z galaxie vajec.

Když znáte věk obou galaxií, můžete konečně odpovědět na to, co přišlo dříve: vejce nebo tučňák.

Motýl vycházející ze zbytků hvězdy v planetární mlhovině NGC 6302

ID: heic0910h

Někdy proudy plynu zahřáté na 20 tisíc stupňů, letící rychlostí téměř milion km / h, vypadají jako křídla křehkého motýla, stačí najít správný úhel. Hubble nemusel pátrat, mlhovina NGC 6302 - říká se jí také mlhovina Motýl nebo Brouk - se k nám sama otočila na pravou stranu.

Tato křídla jsou vytvořena umírající hvězdou naší galaxie v souhvězdí Scopiona. Proudy plynu mají opět tvar křídla díky prstenci prachu kolem hvězdy. Stejný prach od nás pokrývá samotnou hvězdu. Je možné, že prstenec byl vytvořen ztrátou hmoty hvězdou podél rovníku při relativně nízké rychlosti a křídla byla vytvořena rychlejší ztrátou z pólů.

Hluboké pole

Existuje několik Hubbleových snímků, které mají v názvu Deep Field. Jedná se o záběry s obrovským vícedenním expozičním časem, které ukazují malý kousek hvězdné oblohy. Abych je natočil, musel jsem velmi pečlivě vybrat vhodnou oblast pro takovou expozici. Neměla být zakryta Zemí a Měsícem, v blízkosti by neměly být jasné objekty atd. Výsledkem je, že se Deep Field stal pro astronomy velmi užitečným personálem, který lze použít ke studiu procesů formování vesmíru.

Nejnovější takový snímek - Hubble Extreme Deep Field z roku 2012 - pro laika docela nudný - jde o bezprecedentní střelbu s expozicí dva miliony sekund (~ 23 dní), která ukázala 5,5 tisíce galaxií, z nichž nejtemnější mají jas deset o miliardu méně než citlivost lidského vidění.

ID: heic1214a

A tento neuvěřitelný obrázek volně leží na Hubblově webu a ukazuje každému malou část 1/30 000 000 naší oblohy, na které jsou viditelné tisíce galaxií.

Hubbleův vesmír (1990-203_)

Hubble je falešný, že po roce 2030 vyjde z oběžné dráhy. Tato skutečnost se zdá smutná, ale ve skutečnosti dalekohled překročil trvání své původní mise o mnoho let. Dalekohled byl několikrát modernizován, vybavení bylo měněno na stále pokročilejší, ale tato vylepšení se netýkala hlavní optiky.

A v příštích letech dostane lidstvo pokročilejší náhradu za starého bojovníka, když bude spuštěn dalekohled Jamese Webba. Ale i poté bude Hubble pokračovat v práci, dokud selže. Dalekohled investoval neuvěřitelné množství práce vědců, inženýrů, astronautů, lidí jiných profesí a peněz amerických a evropských daňových poplatníků.

V reakci na to má lidstvo dosud nevídanou databázi vědeckých dat a uměleckých předmětů, které pomáhají porozumět struktuře vesmíru a vytvářet módu pro vědu.

Pro neanomera je těžké pochopit hodnotu HST, ale pro nás je to úžasný symbol lidských úspěchů. Není to bezproblémové a se složitou historií se dalekohled stal úspěšným projektem, který, doufejme, bude i nadále fungovat ve prospěch vědy více než deset let. zveřejněno

Máte-li jakékoli dotazy týkající se tohoto tématu, zeptejte se jich na odborníky a čtenáře našeho projektu.

Hubblův dalekohled je pravděpodobně nejpopulárnějším a nejznámějším objektem v té či oné souvislosti s vesmírem, jen málo lidí toto jméno neslyšelo.

Dalekohled pojmenovaný na počest velkého amerického vědce Hubble Edwina Powell, jehož hlavním úspěchem bylo objevení účinku expanze vesmíru.

Hubble byl vypuštěn na oběžnou dráhu Země v dubnu 1990. Ve své podstatě to není jen dalekohled - je to skutečná automatická orbitální observatoř.

Implementace a spuštění tak složitého a rozsáhlého projektu, jakým je Hubble, trvalo neuvěřitelně dlouho, zdroje a finanční zdroje... Hubble se proto podle všeho stal společným projektem dvou největších vesmírných agentur na světě: NASA a ESA (Evropská kosmická agentura).

Ubytování dalekohled ve vesmíru byl absolutně logickým krokem k jeho studiu, protože zemská atmosféra značně komplikuje pozorování v některých rozsazích (zejména infračervené, méně v ultrafialovém) a také prakticky neumožňuje registraci elektromagnetického záření střední a nízké intenzity. Hubble tedy vytváří na povrchu Země 7 až 10krát lepší obrázky než podobná zařízení.

Hubble nezískal status hlavního „nebeského oka“ bezprostředně po jeho spuštění. Zpočátku se při výrobě optiky, zejména hlavního zrcadla, dodavatelé dopustili vážné chyby, což výrazně ovlivnilo kvalitu získaných obrazů. Vada byla odstraněna v roce 1993 první expedicí údržby a oprav instalací korekčního optického systému COSTAR... Postup instalace tohoto systému se stal jednou z nejobtížnějších operací v historii astronautiky. Výsledek na sebe nenechal dlouho čekat - kvalita snímků se zvýšila o několik řádů a Hubble byl připraven dobýt nová, neprozkoumaná tajemství vesmíru.

snímek stejné galaxie před a po instalaci systému COSTAR

S každou ze čtyř následných misí údržby v letech 1997, 1999, 2002 a 2009 obdržel vesmírný dalekohled nejnovější aktualizace svého technického arzenálu a stal se stále sofistikovanějším a všestrannějším nástrojem pro zkoumání rozlehlosti vesmíru. V tuto chvíli má Hubble k dispozici následující nástroje: širokoúhlé a planetární kamery, vyspělou průzkumnou kameru, multi-objektový blízký infračervený spektrometr a ultrafialový spektrograf. Díky svému technickému arzenálu se Hubble tak či onak podílí na lvím podílu vesmírných zpráv: objevy, pozorování a fotografie vesmíru od roku 1993.

Za téměř 23 let strávených na oběžné dráze Země se z Hubbla stal legendární dalekohled. Pořídil několik milionů fotografií, učinil mnoho objevů, na jejichž základě byla vytvořena více než jedna kosmologická teorie. Měsíční datový provoz přesahuje 80 gigabajtů a jejich celkový objem dosáhl 50 terabajtů.

Nejvýznamnější pozorování pomocí HST:

Natáčení srážky komety Shoemaker-Levy s Jupiterem v roce 1994.
Byly získány podrobné záběry povrchu Pluta a Eris (další trpasličí planety).
Ultrafialové polární záře zachycené Saturnem, Jupiterem a jeho měsícem Ganymedem.
Byly nalezeny planety mimo sluneční soustavu a také velké množství protoplanetárních disků kolem hvězd v mlhovině Orion. Byly nalezeny důkazy o tom, že ke vzniku planet dochází v mnoha hvězdách v naší galaxii.
Přispělo k částečnému potvrzení teorie o přítomnosti supermasivních černých děr v centrech galaxií.
Získal se důkaz, že se vesmír rozpíná s akcelerací, a ne s konstantní (nebo rozpadající se) rychlostí.
Byl potvrzen přesný věk vesmíru - 13,7 miliardy let.
Byla zjištěna přítomnost analogů záblesků gama záření v optickém rozsahu.
Potvrzení hypotézy izotropie (tj. Stejnosti samotného vesmíru a jeho vlastností v jeho jednotlivých částech) vesmíru.
Nejvzdálenější části vesmíru byly vyfotografovány až do doby vzniku prvních hvězd (tj. Hubble umožnil nahlédnout do posledních 12,7 - 13 miliard let).

Dalekohledu lze připsat také obrovské množství působivých obrazů oblohy a jejích jednotlivých objektů, které jsou kromě vědecké hodnoty také estetické. Níže uvádíme některé z nejlepších záběrů z 23leté zkušenosti HST. Tyto rámečky můžete sledovat a obdivovat celé hodiny.