Il più grande telescopio nello spazio. Il telescopio orbitante Hubble: una storia di grandi scoperte. Avviare e iniziare
Ormai, lo sviluppo dell'ottica e dell'astronomia ha portato a una varietà e a sistemi di telescopi applicati. I tipi di telescopi si distinguono per il loro scopo, per lo schema ottico utilizzato e per la disposizione di montaggio.
In base al loro scopo, i telescopi sono visivi e fotografici, questi ultimi si suddividono in telescopi infrarossi, visibili, ultravioletti e a raggi X. Ci sono anche telescopi solari e coronografi extra-eclissi, che sono strumenti per l'imaging della corona solare. Secondo lo schema ottico applicato, tutti i tipi di telescopi possono essere suddivisi in lenti (rifrattori), specchi (riflettori) e lenti a specchio (catadiottrici). La montatura del telescopio può essere fissa (con ridirezione della luce esterna), azimutale (con rotazione verticale e orizzontale) ed equatoriale (con rotazione relativa sfera celeste). Oltre ai telescopi ottici, sono possibili anche i radiotelescopi e i neutrini, ma è impossibile guardare nell'uno o nell'altro e tutte le informazioni sono ottenute dall'elaborazione elettronica dei segnali provenienti da vari sensori.
I telescopi stellari dell'astronomia professionale hanno ora raggiunto un'apertura di 8 - 11 M. Per il loro design, questi sono riflettori per le riprese a fuoco diretto, che non sono dotati di ottiche intermedie a causa di piccoli campi. Il loro obiettivo è la massima risoluzione con il più alto rapporto di apertura possibile, il che porta alla necessità di adattare la forma dello specchio principale alle fluttuazioni atmosferiche.
Tale, come viene chiamata, l'ottica adattiva, apparsa per la prima volta negli anni '80 in relazione ai sistemi di combattimento laser progettati per distruggere i satelliti, il suo uso civile è iniziato nei telescopi VLT dell'Osservatorio europeo meridionale, installato in Cile. Gli specchi di tutti e cinque i telescopi di questo gruppo, avendo un'apertura di 8,3 metri, possono deformarsi rapidamente di una piccola quantità utilizzando un sistema di martinetti idraulici posti sul loro lato posteriore. L'entità delle deformazioni viene calcolata da un computer in tempo reale sulla base delle distorsioni dell'immagine di prova di una “stella artificiale” creata nell'alta atmosfera da un laser a infrarossi installato sul telescopio.
Leggermente lontano dall'immagine di prova, lo stesso specchio ne crea uno funzionante che va a compiti di ricerca.
I due telescopi Keck installati presso l'Osservatorio hawaiano degli Stati Uniti e con un'apertura superiore a 11 m applicano un principio simile per compensare le distorsioni atmosferiche, ma invece di uno specchio solido, l'immagine sul fotorilevatore è creata da un intero sistema di dozzine di segmenti, ciascuno dei quali è ruotato dal proprio martinetto. Questi strumenti hanno già superato in risoluzione l'Hubble Orbiting Telescope, ma esistono progetti europei e americani di telescopi con specchi segmentati con aperture di 30-60 metri.
Tuttavia, se nel caso generale un'apertura di 20 metri è ancora irraggiungibile per un telescopio ottico, allora per alcuni problemi particolari può essere di decine e centinaia di metri. Si tratta di far convergere le immagini di due diversi telescopi in un punto, puntate sulla stessa area di cielo. Questo principio, chiamato in astronomia focus di Coude, è utilizzato nell'interferometria stellare, che permette di ricostruire immagini di singole stelle e di misurare con precisione il diametro dei loro dischi, cosa irraggiungibile in altro modo. Tuttavia, né la semplice fotografia, né tanto meno l'osservazione visiva secondo un tale schema daranno qualcosa: è necessaria l'elaborazione al computer di una serie di immagini. Un esempio di interferometro stellare funzionante è il sistema australiano con una distanza di 188 metri tra i telescopi.
Per osservazioni ad ampio campo e una ricerca mirata di nuovi oggetti, come nuove stelle, asteroidi e oggetti transnettuniani, vengono utilizzati tipi di telescopi, prevalentemente di uno schema catadiottrico: Schmidt, Hamilton o Maksutov. Non ultimo ruolo nell'organizzazione di tali ricerche è giocato dalla velocità di esposizione, trasferimento dei dati e loro elaborazione su un computer. Qualsiasi dilettante armato di una fotocamera reflex digitale con un teleobiettivo da 200 - 300 mm ha anche una certa possibilità di successo. Inoltre, per la lunghezza focale, e non per l'apertura, i professionisti non saranno mai in grado di osservare contemporaneamente ovunque, e lo scoppio del Nuovo è spesso visibile attraverso un normale binocolo.
I rifrattori nell'astronomia stellare professionale sono rimasti solo nella forma dei suddetti teleobiettivi e dei cercatori di strumenti più grandi. Enormi acromatici del passato, sia visivamente che fotograficamente, sono completamente ricoperti da riflettori e catadiottrici più che modesti. Gli apocromatici vengono utilizzati principalmente nella ricerca di detriti spaziali e oggetti vicini alla Terra nella gamma delle aperture più piccole - qui si rivelano vantaggiosi.
I telescopi solari, come suggerisce il nome, sono progettati per osservare un singolo oggetto nello spazio. Le osservazioni, per ovvie ragioni, sono condotte durante il giorno e hanno le loro specifiche. Prima di tutto, è necessario indebolire la luminosità dell'immagine creata dal telescopio solare di diverse centinaia di migliaia di volte. Questo problema viene risolto installando filtri solari ad apertura.
Inoltre, tutte le ottiche dei telescopi solari riflettenti non sono rivestite, il che, tuttavia, fornisce un'attenuazione della luminosità solo decine di volte. L'altra parte è ottenuta utilizzando un rapporto di apertura ultra basso che allunga l'immagine finale in un cerchio fino a un metro di diametro e oltre con un'apertura moderata del telescopio stesso. Quest'ultimo, tuttavia, non dovrebbe essere troppo piccolo e fornire una risoluzione sufficiente per distinguere gli oggetti sulla superficie del Sole, separati da un intervallo non superiore a diverse centinaia di chilometri.
La combinazione di questi requisiti in gran parte contraddittori porta al fatto che il telescopio solare è spesso fermo, per il quale viene costruita una torre speciale. In questo caso, i raggi della luce del giorno vengono diretti nella torre con l'aiuto di una cavità, uno speciale sistema di due specchi piatti che superano le dimensioni dell'apertura del telescopio.
La specificità delle osservazioni dalla Terra porta al fatto che non possiamo osservare il lato opposto del Sole finché non gira verso di noi in circa 29 giorni. Questo inconveniente è completamente eliminato nel sistema spaziale SOHO, in cui tre telescopi solari si trovano in stazioni poste in un'orbita eliocentrica e posizionate ai vertici di un triangolo equilatero in movimento.
I "parenti" dei telescopi solari sono coronografi extra-eclipse - dispositivi di specializzazione ancora più ristretta. Non si possono vedere né macchie solari né granuli, ma il fioco bagliore della corona è tagliato simultaneamente dall'illuminazione atmosferica e dal potente bagliore del disco stesso.
Il coronografo fu inventato dall'ottico francese Lyot nel 1862, ma se ne interessò davvero durante la seconda guerra mondiale, quando le tempeste magnetiche erano previste dalla forma della corona solare. L'attuazione di un'idea dimenticata divenne segreta - fino all'inizio degli anni '50. Con l'invenzione dei filtri a banda stretta sintonizzati sulle linee di assorbimento degli spettri di idrogeno e calcio, il coronografo è diventato generalmente disponibile e può essere venduto a chiunque.
I telescopi ultravioletti sono simili nel design ai riflettori convenzionali. L'atmosfera terrestre trasmette radiazioni ultraviolette di campo vicino, con una lunghezza d'onda fino a 350 nm, quindi i telescopi ultravioletti terrestri sono posizionati nelle regioni ad alta quota. Gli oggetti del loro studio possono essere sia singole stelle che galassie, che vengono registrate dall'emissione di radiazioni ultraviolette durante i processi che avvengono nei loro nuclei. A causa della lunghezza d'onda più corta, l'ottica dei telescopi ultravioletti deve essere realizzata con maggiore precisione rispetto ai telescopi nel campo del visibile.
L'elemento limitante per la trasmissione della luce sono le parti rifrangenti, che nel caso di lenti piccole sono realizzate in silice fusa. In questo caso è ammesso il cromatismo residuo. La creazione di telescopi ultravioletti ad ampio campo è un serio problema tecnologico, poiché le lenti correttive sono utilizzate nelle fotocamere Schmidt e Ritchie-Chretien convenzionali, che sono difficili da fabbricare dal quarzo. Una delle soluzioni è il cosiddetto. una fotocamera a specchio Schmidt, in cui l'elemento correttore è realizzato sotto forma di uno specchio inclinato con un profilo quasi piatto. Tale sistema è talvolta installato sui satelliti, ma è molto sensibile al disallineamento.
I telescopi a infrarossi offrono un'opportunità unica di osservare le stelle attraverso le nuvole di polvere, che indeboliscono la loro luminosità visibile nell'intervallo visibile di diverse centinaia di magnitudini. Ciò è dovuto al fatto che la radiazione riscalda le particelle di polvere e viene da essa riemessa già nel raggio dell'infrarosso. In particolare, questo metodo di osservazione ha permesso di costruire un'orbita chiusa di una stella, in orbita stretta intorno al centro della nostra Galassia, che ha fornito prove affidabili che l'oggetto centrale è un buco nero.
Oltre alle stelle, gli oggetti di osservazione in tali telescopi possono essere i pianeti del sistema solare e i loro satelliti, il che rende possibile chiarire la struttura della loro superficie dalla natura della sua radiazione termica. L'elevata permeabilità rende possibile l'utilizzo di telescopi a infrarossi per la ricerca di oggetti transnettuniani e asteroidi vicini alla Terra.
A causa della natura della radiazione termica, il telescopio a infrarossi deve essere sempre fortemente raffreddato. Un criostato, un dispositivo che mantiene un telescopio a una temperatura negativa costante, è stato precedentemente realizzato sulla base di "ghiaccio secco" - anidride carbonica solida, quindi ha iniziato a essere utilizzato l'azoto liquido e ora è elio liquido. Una matrice a infrarossi è un dispositivo molto costoso che può costare milioni di dollari. L'ottica dei telescopi ad infrarossi è prevalentemente speculare, a causa della lunghezza d'onda della radiazione termica maggiore di quella visibile, l'ottica può essere realizzata con un grado di precisione inferiore. Il più grande telescopio a infrarossi da terra è installato presso l'Osservatorio europeo meridionale in Cile e dispone di uno specchio in alluminio con ottica adattiva con un'apertura totale di 12 m.
I telescopi a raggi X vengono nella maggior parte dei casi lanciati nello spazio, poiché l'atmosfera terrestre attenua notevolmente i raggi X. Un'altra caratteristica specifica della radiazione ricevuta è l'assenza pratica della sua rifrazione da parte dei materiali più trasparenti e riflessione da parte dei metalli solo ad un angolo molto acuto. Ciò impone l'uso di mettere a fuoco quanti di raggi X ad alta energia sia con l'aiuto di specchi parabolici fuori asse con uno speciale rivestimento, sia utilizzando il principio dell'apertura di codifica.
Nel primo caso lo specchio è posto quasi tangenzialmente al fronte d'onda incidente e, nella maggior parte dei casi, è ricoperto di oro o iridio. A volte è possibile utilizzare un rivestimento dielettrico fino a diverse centinaia di strati. Quando si utilizza un'apertura di codifica, un'immagine su un fotorilevatore viene creata facendo passare la radiazione in esame attraverso una matrice formata da celle trasparenti e opache disposte in una certa sequenza. Il computer di bordo della navicella ricostruisce l'immagine risultante.
Pertanto, i tipi di telescopi dell'astronomia moderna sono potenti mezzi di osservazione, che in l'anno scorso portare a scoperte davvero rivoluzionarie.
2. Osservatorio Astronomico
Osservatorio Astronomico- un'istituzione preposta all'osservazione sistematica dei corpi celesti; Di solito è eretto su un'altura, da cui si aprirebbe un'ampia prospettiva in tutte le direzioni. Ogni osservatorio è dotato di telescopi, sia ottici che operanti in altre regioni dello spettro (RadioAstronomia).
Il telescopio Hubble prende il nome da Edwin Hubble ed è un osservatorio completamente automatico situato nell'orbita del pianeta Terra.
Lo Shuttle Discovery il 24 aprile 1990 ha fatto emergere lo spazio Telescopio Hubble ad una data orbita. Essere in orbita offre un'eccellente opportunità per rilevare la radiazione elettromagnetica nella gamma infrarossa della Terra. A causa dell'assenza dell'atmosfera, le capacità di Hubble sono aumentate molte volte rispetto agli stessi veicoli sulla Terra.
Modello di telescopio 3D
Dettagli tecnici
Il telescopio spaziale Hubble è una struttura cilindrica con una lunghezza di 13,3 m, una circonferenza di 4,3 M. La massa del telescopio prima dell'equipaggiamento speciale. l'attrezzatura era di 11.000 kg, ma dopo l'installazione di tutti gli strumenti necessari per lo studio, la sua massa totale ha raggiunto i 12.500 kg. Tutte le apparecchiature installate nell'osservatorio sono alimentate da due pannelli solari installati direttamente nel corpo di questa unità. Il principio di funzionamento è un riflettore del sistema Ritchie-Chretien con un diametro dello specchio principale di 2,4 m, che consente di ottenere immagini con una risoluzione ottica di circa 0,1 secondi d'arco.
Dispositivi installati
Questo dispositivo ha 5 scomparti per dispositivi. Per molto tempo, dal 1993 al 2009, in uno dei cinque scomparti è stato collocato un sistema ottico correttivo (COSTAR), destinato a compensare l'imprecisione dello specchio principale. A causa del fatto che tutti i dispositivi installati hanno sistemi di correzione dei difetti incorporati, COSTAR è stato smantellato e il compartimento è stato utilizzato per installare uno spettrografo ultravioletto.
Al momento dell'invio del dispositivo nello spazio, su di esso erano installati i seguenti dispositivi:
- Fotocamere planetarie e grandangolari;
- spettrografo alta risoluzione;
- Fotocamera e spettrografo di oggetti fiochi;
- Sensore di mira di precisione;
- Fotometro ad alta velocità.
Risultati del telescopio
La foto del telescopio mostra la stella RS Korma
Nel corso del suo lavoro, Hubble ha trasmesso sulla Terra una ventina di terabyte di informazioni. Di conseguenza, sono stati pubblicati circa quattromila articoli, più di trecentonovantamila astronomi hanno avuto l'opportunità di osservare i corpi celesti. In soli quindici anni di lavoro, il telescopio è riuscito ad ottenere settecentomila immagini di pianeti, galassie di ogni tipo, nebulose e stelle. I dati che passano ogni giorno attraverso il telescopio durante il funzionamento sono di circa 15 GB.
Un'istantanea della nuvola di gas e polvere IRAS 20324 + 4057
Nonostante tutti i risultati di questa attrezzatura, la manutenzione, la manutenzione e la riparazione del telescopio sono 100 volte superiori al costo di mantenimento della sua "controparte terrestre". Il governo degli Stati Uniti sta pensando di abbandonare l'uso di questo dispositivo, ma finora è in orbita e funziona correttamente. Si ipotizza che questo osservatorio rimarrà in orbita fino al 2014, poi sarà sostituito dal fratello spaziale "James Webb".
Il primo telescopio fu costruito nel 1609 dall'astronomo italiano Galileo Galilei. Lo scienziato, sulla base di voci sull'invenzione del telescopio da parte degli olandesi, ha decifrato il suo dispositivo e ha realizzato un campione, che è stato utilizzato per la prima volta per le osservazioni spaziali. Il primo telescopio di Galileo aveva dimensioni modeste (lunghezza tubo 1245 mm, diametro lente obiettivo 53 mm, oculare 25 diottrie), disegno ottico imperfetto e ingrandimento di 30 volte, ma ha permesso di fare tutta una serie di scoperte notevoli: rilevare quattro lune di il pianeta Giove, fasi di Venere, macchie sul sole, montagne sulla superficie della luna, presenza di appendici al disco di Saturno in due punti opposti.
Sono trascorsi più di quattrocento anni: sulla terra e persino nello spazio, i moderni telescopi aiutano i terrestri a guardare in mondi cosmici distanti. Maggiore è il diametro dello specchio del telescopio, più potente è la configurazione ottica.
Telescopio multispecchio
Situato sul Monte Hopkins, a 2606 metri sul livello del mare, nello stato dell'Arizona negli Stati Uniti. Il diametro dello specchio di questo telescopio è di 6,5 metri... Questo telescopio è stato costruito nel 1979. Nel 2000 è stato migliorato. Si chiama multispecchio perché è composto da 6 segmenti montati con precisione che compongono un unico grande specchio.
Telescopi Magellano
Due telescopi, Magellan-1 e Magellan-2, si trovano presso l'osservatorio di Las Campanas in Cile, in montagna, ad un'altitudine di 2400 m, diametro dei loro specchi 6,5 m ciascuno... I telescopi hanno iniziato a funzionare nel 2002.
E il 23 marzo 2012 è iniziata la costruzione di un altro telescopio Magellano più potente: il Giant Magellanic Telescope, che dovrebbe essere commissionato nel 2016. Nel frattempo, l'esplosione ha demolito la cima di una delle montagne per liberare un luogo per la costruzione. Il telescopio gigante sarà composto da sette specchi 8,4 metri ciascuno, che equivale ad uno specchio del diametro di 24 metri, per questo è già stato soprannominato "Semiglaz".
Gemelli separati Telescopi Gemelli
Due telescopi fratelli, ciascuno situato in una parte diversa del mondo. Uno - "Gemini North" si trova sulla cima del vulcano spento Mauna Kea nelle Hawaii, ad un'altitudine di 4200 m. L'altro - "Gemini South", si trova sul monte Serra Pachon (Cile) ad un'altitudine di 2700 m.
Entrambi i telescopi sono identici, i diametri dei loro specchi sono 8,1 metri, sono stati costruiti nel 2000 e appartengono all'Osservatorio Gemini. I telescopi si trovano in diversi emisferi della Terra in modo che l'intero cielo stellato sia accessibile per l'osservazione. I sistemi di controllo del telescopio sono adattati per funzionare tramite Internet, quindi gli astronomi non devono viaggiare in diversi emisferi della Terra. Ciascuno degli specchi di questi telescopi è composto da 42 pezzi esagonali che sono stati saldati e lucidati. Questi telescopi sono costruiti con la tecnologia più avanzata, rendendo l'Osservatorio Gemini uno dei laboratori astronomici più avanzati oggi.
Gemelli del nord alle Hawaii
Telescopio "Subaru"
Questo telescopio è di proprietà dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone. Si trova alle Hawaii, a un'altitudine di 4139 m, adiacente a uno dei telescopi Gemini. Il diametro del suo specchio è di 8,2 metri... "Subaru" è dotata dello specchio "sottile" più grande del mondo: il suo spessore è di 20 cm, il suo peso è di 22,8 tonnellate.Ciò consente l'utilizzo di un sistema di azionamenti, ognuno dei quali trasmette la propria forza allo specchio, conferendogli una perfetta superficie in qualsiasi posizione, che consente di ottenere la migliore qualità dell'immagine.
Con l'aiuto di questo telescopio dalla vista acuta, è stata scoperta la galassia più lontana conosciuta fino ad oggi, situata a una distanza di 12,9 miliardi di sv. anni, 8 nuovi satelliti di Saturno, fotografato nubi protoplanetarie.
A proposito, "Subaru" in giapponese significa "Pleiadi" - il nome di questo bellissimo ammasso stellare.
Telescopio giapponese "Subaru" alle Hawaii
Telescopio Hobby-Eberly (NO)
Situato negli USA a Mount Folks, a 2072 m di altitudine, fa parte dell'Osservatorio McDonald. Il diametro del suo specchio è di circa 10 m.... Nonostante le sue dimensioni impressionanti, Hobby-Eberly è costato ai suoi creatori solo $ 13,5 milioni. È stato possibile risparmiare sul budget grazie ad alcune caratteristiche del design: lo specchio di questo telescopio non è parabolico, ma sferico, non solido: è composto da 91 segmenti. Inoltre, lo specchio si trova ad un angolo fisso rispetto all'orizzonte (55°) e può ruotare solo di 360° attorno al proprio asse. Tutto ciò riduce significativamente i costi di costruzione. Questo telescopio è specializzato in spettrografia ed è utilizzato con successo per cercare esopianeti e misurare la velocità di rotazione degli oggetti spaziali.
Grande telescopio sudafricano (SALE)
Appartiene all'Osservatorio Astronomico del Sud Africa e si trova in Sud Africa, sull'altopiano del Karoo, ad un'altitudine di 1783 m. Le dimensioni del suo specchio sono 11x9,8 m... È il più grande dell'emisfero sud del nostro pianeta. Ed è stato realizzato in Russia, presso il "Lytkarinsky Optical Glass Plant". Questo telescopio è diventato un analogo del telescopio Hobby-Eberley negli Stati Uniti. Ma è stato aggiornato: l'aberrazione sferica dello specchio è stata corretta e il campo visivo è stato aumentato, grazie al quale, oltre a funzionare in modalità spettrografo, questo telescopio è in grado di ottenere eccellenti fotografie di oggetti celesti ad alta risoluzione.
Il più grande telescopio del mondo ()
Sorge in cima al vulcano spento Muchachos su una delle Isole Canarie, ad un'altitudine di 2396 m. Diametro specchio principale - 10,4 m... Spagna, Messico e Stati Uniti hanno preso parte alla creazione di questo telescopio. Per inciso, questo progetto internazionale è costato 176 milioni di dollari, di cui il 51% è stato pagato dalla Spagna.
Il Telescope Mirror, composto da 36 parti esagonali, è oggi il più grande al mondo. Sebbene sia il più grande telescopio al mondo in termini di dimensioni dello specchio, non può essere definito il più potente in termini di prestazioni ottiche, poiché ci sono sistemi al mondo che lo superano nella loro vigilanza.
Situato sul Monte Graham, ad un'altitudine di 3,3 km, nello stato dell'Arizona (USA). Questo telescopio appartiene al Mount Graham International Observatory ed è stato costruito con denaro proveniente da Stati Uniti, Italia e Germania. La struttura è un sistema di due specchi con un diametro di 8,4 metri, che equivale in sensibilità alla luce a uno specchio con un diametro di 11,8 m. I centri dei due specchi sono a una distanza di 14,4 metri, il che rende la risoluzione del telescopio equivalente a 22 metri, che è quasi 10 volte quella del famoso telescopio spaziale Hubble. Entrambi gli specchi del Large Binocular Telescope fanno parte di un unico strumento ottico e insieme formano un enorme binoculare, lo strumento ottico più potente al mondo al momento.
Keck I e Keck II sono un'altra coppia di telescopi gemelli. Situato vicino al telescopio Subaru in cima al vulcano hawaiano Mauna Kea (altezza 4139 m). Il diametro dello specchio principale di ciascuno dei Keks è di 10 metri: ciascuno di essi individualmente è il secondo telescopio più grande del mondo dopo il Gran Canario. Ma questo sistema di telescopi supera quello delle Canarie in "vigilanza". Gli specchi parabolici di questi telescopi sono composti da 36 segmenti, ognuno dei quali è dotato di uno speciale sistema di supporto controllato da computer.
Il Very Large Telescope si trova nel deserto di Atacama, nella catena montuosa delle Ande cilene, sul monte Paranal, a 2635 m sul livello del mare. E appartiene all'Osservatorio europeo meridionale (ESO), che comprende 9 paesi europei.
Il sistema di quattro telescopi da 8,2 metri ciascuno e quattro telescopi ausiliari da 1,8 metri ciascuno di apertura equivale a un dispositivo con un diametro dello specchio di 16,4 metri.
Ciascuno dei quattro telescopi può funzionare separatamente, scattando fotografie che mostrano stelle fino a magnitudine 30. Tutti i telescopi raramente funzionano contemporaneamente, è troppo costoso. Il più delle volte, ciascuno dei grandi telescopi è abbinato al suo compagno di 1,8 metri. Ciascuno dei telescopi ausiliari può muoversi lungo i binari rispetto al suo "fratello maggiore", occupando la posizione più favorevole per osservare questo oggetto. Il Very Large Telescope è il sistema astronomico più avanzato al mondo. Su di esso sono state fatte molte scoperte astronomiche, ad esempio è stata ottenuta la prima immagine diretta al mondo di un esopianeta.
Spazio Telescopio Hubble
Il telescopio spaziale Hubble è un progetto congiunto della NASA e dell'Agenzia spaziale europea, un osservatorio automatico in orbita terrestre, che prende il nome dall'astronomo americano Edwin Hubble. Il diametro del suo specchio è di soli 2,4 m, che è più piccolo dei più grandi telescopi sulla Terra. Ma a causa della mancanza di influenza dell'atmosfera, il potere risolutivo del telescopio è 7-10 volte quello di un telescopio simile situato sulla Terra... Hubble possiede molte scoperte scientifiche: la collisione di Giove con una cometa, l'immagine del rilievo di Plutone, le aurore su Giove e Saturno...
Telescopio Hubble in orbita terrestre
Osservatori spaziali giocano un ruolo importante nello sviluppo dell'astronomia. I più grandi risultati scientifici degli ultimi decenni si basano sulla conoscenza acquisita dai veicoli spaziali.
Una grande quantità di informazioni sui corpi celesti non raggiunge la terra perché è ostacolato dall'atmosfera che respiriamo. La maggior parte della gamma dell'infrarosso e dell'ultravioletto, così come i raggi X e i raggi gamma di origine cosmica, sono inaccessibili per le osservazioni dalla superficie del nostro pianeta. Per studiare lo spazio in questi intervalli, è necessario spostare il telescopio fuori dall'atmosfera. Risultati della ricerca ottenuti utilizzando osservatori spaziali trasformato l'idea dell'uomo dell'universo.
I primi osservatori spaziali non sono esistiti in orbita per molto tempo, ma i progressi tecnologici hanno permesso di creare nuovi strumenti per esplorare l'universo. Moderno telescopio spaziale - un complesso unico che è stato sviluppato e gestito congiuntamente da scienziati di molti paesi per diversi decenni. Le osservazioni ottenute con l'aiuto di molti telescopi spaziali sono disponibili per l'uso gratuito da parte di scienziati e semplici appassionati di astronomia di tutto il mondo.
Telescopi a infrarossi
Progettato per osservazioni spaziali nella gamma infrarossa dello spettro. Lo svantaggio di questi osservatori è il loro peso elevato. Oltre al telescopio, deve essere messo in orbita un dispositivo di raffreddamento, che dovrebbe proteggere il ricevitore IR del telescopio dalla radiazione di fondo - quanti infrarossi emessi dal telescopio stesso. Ciò ha portato al fatto che nell'intera storia del volo spaziale in orbita, pochissimi telescopi a infrarossi hanno funzionato.
Telescopio Spaziale Hubble
Immagine dell'ESO
Il 24 aprile 1990, il più grande osservatorio vicino alla Terra, l'Hubble Space Telescope, del peso di oltre 12 tonnellate, è stato lanciato in orbita con l'aiuto della navetta spaziale americana Discovery STS-31. Questo telescopio è il risultato di un progetto congiunto tra la NASA e l'Agenzia spaziale europea. Il telescopio spaziale Hubble è progettato per funzionare per un lungo periodo di tempo. i dati ottenuti con il suo aiuto sono disponibili sul sito web del telescopio per l'uso gratuito da parte degli astronomi di tutto il mondo.
Telescopi ultravioletti
Lo strato di ozono che circonda la nostra atmosfera assorbe quasi completamente le radiazioni ultraviolette del Sole e delle stelle, quindi i quanti UV possono essere registrati solo al di fuori di esso. L'interesse degli astronomi per la radiazione UV è dovuto al fatto che la molecola più diffusa nell'Universo, la molecola di idrogeno, emette in questo intervallo spettrale. Il primo telescopio riflettore ultravioletto con un diametro dello specchio di 80 cm è stato lanciato in orbita nell'agosto 1972 sul satellite americano-europeo congiunto Copernicus.
Telescopi a raggi X
I raggi X ci portano dallo spazio informazioni sui potenti processi associati alla nascita delle stelle. L'elevata energia dei raggi X e dei quanti gamma consente di registrarli uno per uno, con un'indicazione precisa del tempo di registrazione. A causa del fatto che i rivelatori di raggi X sono relativamente facili da produrre e sono leggeri, i telescopi a raggi X sono stati installati in molte stazioni orbitali e persino interplanetarie astronavi... In totale, più di un centinaio di tali strumenti sono stati nello spazio.
Telescopi gamma
La radiazione gamma è di natura simile al trattamento a raggi X. Per registrare i raggi gamma vengono utilizzati metodi simili a quelli utilizzati per gli studi sui raggi X. Pertanto, i telescopi spaziali spesso studiano simultaneamente sia i raggi X che i raggi gamma. La radiazione gamma ricevuta da questi telescopi ci porta informazioni sui processi che avvengono all'interno dei nuclei atomici, nonché sulle trasformazioni delle particelle elementari nello spazio.
Spettro elettromagnetico studiato in astrofisica
| La lunghezza delle onde | regione dello spettro | Passando attraverso l'atmosfera terrestre | Ricevitori di radiazioni | Metodi di ricerca |
| <=0,01 нм | Radiazioni gamma | Forte assorbimento |
||
| 0,01-10 nm | Radiazione a raggi X | Forte assorbimento O, N2, O2, O3 e altre molecole d'aria |
Contatori di fotoni, camere a ionizzazione, fotoemulsioni, fosfori | Per lo più extra-atmosferici (razzi spaziali, satelliti artificiali) |
| 10-310 nm | Lontano ultravioletto | Forte assorbimento O, N2, O2, O3 e altre molecole d'aria |
Extra-atmosferica | |
| 310-390 nm | Chiudere l'ultravioletto | Assorbimento debole | Tubi fotomoltiplicatori, fotoemulsioni | Dalla superficie della terra |
| 390-760 nm | Radiazione visibile | Assorbimento debole | Occhio, fotoemulsioni, fotocatodi, dispositivi a semiconduttore | Dalla superficie della terra |
| 0,76-15 micron | Radiazione infrarossa | Frequenti bande di assorbimento di H2O, CO2, ecc. | Parzialmente dalla superficie della Terra | |
| 15 micron - 1 mm | Radiazione infrarossa | Forte assorbimento molecolare | Bolometri, termocoppie, fotoresistenze, fotocatodi speciali e fotoemulsioni | dai palloncini |
| > 1 mm | Onde radio | Vengono trasmesse radiazioni con una lunghezza d'onda di circa 1 mm, 4,5 mm, 8 mm e da 1 cm a 20 m | Radiotelescopi | Dalla superficie della terra |
Osservatori spaziali
| Agenzia, paese | Nome dell'Osservatorio | regione dello spettro | Anno di lancio |
| CNES & ESA, Francia, Unione Europea | COROT | Radiazione visibile | 2006 |
| CSA, Canada | PIÙ | Radiazione visibile | 2003 |
| ESA e NASA, Unione Europea, USA | Osservatorio spaziale Herschel | Infrarossi | 2009 |
| ESA, Unione Europea | Missione di Darwin | Infrarossi | 2015 |
| ESA, Unione Europea | missione Gaia | Radiazione visibile | 2011 |
| ESA, Unione Europea | Raggi gamma internazionali Laboratorio di Astrofisica (INTEGRAL) |
Radiazioni gamma, raggi X | 2002 |
| ESA, Unione Europea | Satellite di Planck | Microonde | 2009 |
| ESA, Unione Europea | XMM-Newton | raggi X | 1999 |
| IKI e NASA, Russia, USA | Spectrum-X-Gamma | raggi X | 2010 |
| IKI, Russia | RadioAstron | Radio | 2008 |
| INTA, Spagna | Imager a raggi gamma a bassa energia (LEGRI) | Radiazioni gamma | 1997 |
| ISA, INFN, RSA, DLR e SNSB | Carico utile per la materia antimateria Esplorazione e astrofisica dei nuclei luminosi (PAMELA) |
Rilevamento di particelle | 2006 |
| ISA, Israele | AGILE | raggi X | 2007 |
| ISA, Israele | Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE) |
Radiazioni gamma | 2007 |
| ISA, Israele | Università di Tel Aviv Ultravioletto Esploratore (TAUVEX) |
ultravioletto | 2009 |
| ISRO, India | Astrosat | Raggi X, ultravioletti, radiazioni visibili | 2009 |
| JAXA e NASA, Giappone, USA | Suzaku (ASTRO-E2) | raggi X | 2005 |
| KARI, Corea | Korea Advanced Institute of Scienza e tecnologia Satellite 4 (Kaistsat 4) |
ultravioletto | 2003 |
| NASA e DOE, USA | Telescopio spaziale a energia oscura | Radiazione visibile | |
| NASA, USA | Volantino gratuito Astromag | Particelle elementari | 2005 |
| NASA, USA | Osservatorio a raggi X Chandra | raggi X | 1999 |
| NASA, USA | Osservatorio Constellation-X | raggi X | |
| NASA, USA | Cosmic hot interstellare Spettrometro (CHIPS) |
ultravioletto | 2003 |
| NASA, USA | Osservatorio dell'universo oscuro | raggi X | |
| NASA, USA | Telescopio spaziale a raggi gamma Fermi | Radiazioni gamma | 2008 |
| NASA, USA | Esploratore dell'evoluzione della galassia (GALEX) | ultravioletto | 2003 |
| NASA, USA | Esploratore transitorio ad alta energia 2 (HETE 2) |
Radiazioni gamma, raggi X | 2000 |
| NASA, USA | Telescopio Spaziale Hubble | Radiazione ultravioletta, visibile | 1990 |
| NASA, USA | Telescopio spaziale James Webb | Infrarossi | 2013 |
| NASA, USA | Missione di Keplero | Radiazione visibile | 2009 |
| NASA, USA | Spazio interferometro laser Antenna (LISA) |
gravitazionale | 2018 |
| NASA, USA | Telescopio spettroscopico nucleare Matrice (NuSTAR) |
raggi X | 2010 |
| NASA, USA | Rossi X-ray Timing Explorer | raggi X | 1995 |
| NASA, USA | Osservatorio Astrometrico SIM Lite | Radiazione visibile | 2015 |
| NASA, USA | Telescopio spaziale Spitzer | Infrarossi | 2003 |
| NASA, USA | Astronomia delle onde submillimetriche Satellite (SWAS) |
Infrarossi | 1998 |
| NASA, USA | Esploratore rapido di lampi di raggi gamma | Radiazioni Gamma, Raggi X, Ultravioletti, Radiazione visibile |
2004 |
| NASA, USA | Trova Pianeti Terrestri | Radiazione visibile, infrarossi | |
| NASA, USA | Esploratore di infrarossi ad ampio campo (FILO) |
Infrarossi | 1999 |
| NASA, USA | Rilievo a infrarossi ad ampio campo Esploratore (WISE) |
Infrarossi | 2009 |
| NASA, USA | WMAP | Microonde | 2001 |
Fin dal suo inizio, è cresciuta un'intera generazione di persone che danno Hubble per scontato, quindi è facile dimenticare quanto fosse rivoluzionario questo apparato. Al momento è ancora funzionante, forse durerà altri cinque anni. Il telescopio trasmette circa 120 gigabyte di dati scientifici alla settimana; durante il funzionamento delle immagini ha accumulato più di 10mila articoli scientifici.
Il telescopio spaziale James Webb seguirà l'Hubble. Il progetto di quest'ultimo sta registrando significativi superamenti e scadenze mancate da oltre 5 anni. Con "Hubble" tutto è successo allo stesso modo, anche peggio: i problemi con i finanziamenti e il disastro di "Challenger", e in seguito - "Columbia" si sono sovrapposti. Nel 1972, è stato stimato che il programma sarebbe costato $ 300 milioni (al netto dell'inflazione, si tratta di circa $ 590 milioni). Quando il telescopio ha finalmente raggiunto la rampa di lancio, il prezzo si era moltiplicato fino a circa 2,5 miliardi di dollari. Nel 2006, si stimava che l'Hubble fosse costato 9 miliardi di dollari (10,75 miliardi con l'inflazione), più cinque voli dello space shuttle per manutenzione e riparazione, ciascuno con un lancio di circa 500 milioni di dollari.
La parte principale del telescopio è uno specchio con un diametro di 2,4 metri. In generale, era previsto un telescopio con un diametro dello specchio di 3 metri e si voleva lanciarlo nel 1979. Ma nel 1974 il programma fu cancellato dal budget, e solo grazie a delle pressioni gli astronomi riuscirono a ottenere una somma pari alla metà di quella originariamente richiesta. Pertanto, ho dovuto moderare l'ardore e ridurre la portata del progetto futuro.
Otticamente, Hubble è un'implementazione del sistema Ritchie-Chretien con due specchi, molto diffuso tra i telescopi scientifici. Fornisce un buon angolo di visione e un'eccellente qualità dell'immagine, ma gli specchi sono difficili da produrre e testare. I sistemi ottici e gli specchi devono essere fabbricati con tolleranze minime. Gli specchi dei telescopi convenzionali sono lucidati a una tolleranza di circa un decimo della lunghezza della luce visibile, ma Hubble ha dovuto osservare, compreso l'ultravioletto, la luce con lunghezze d'onda più corte. Pertanto, lo specchio è stato lucidato con una tolleranza di 10 nanometri, 1/65 della lunghezza d'onda della luce rossa. A proposito, gli specchi vengono riscaldati a una temperatura di 15 gradi, il che limita le prestazioni nella gamma degli infrarossi, un altro limite dello spettro visibile.
Uno specchio è stato prodotto da Kodak e l'altro da Itek. Il primo è nel Museo Nazionale dell'Aria e dello Spazio, il secondo è utilizzato presso l'Osservatorio Magdalena Ridge. Questi erano specchi di ricambio e quello dell'Hubble è stato prodotto dalla società Perkin-Elmer utilizzando sofisticate macchine CNC, il che ha portato a un'altra scadenza mancata. Il lavoro sulla lucidatura del grezzo Corning (lo stesso che produce Gorilla Glass) non è iniziato fino al 1979. Le condizioni di microgravità sono state simulate posizionando uno specchio su 130 aste, la cui forza di supporto è stata variata. Il processo continuò fino a maggio 1981. Il vetro è stato lavato con 9100 litri di acqua demineralizzata calda e sono stati applicati due strati: uno strato riflettente di alluminio da 65 nm e fluoruro di magnesio protettivo da 25 nm.
E le date di lancio continuarono ad essere posticipate: prima, fino a ottobre 1984, poi fino ad aprile 1985, fino a marzo 1986, fino a settembre. Ogni trimestre del lavoro di Perkin-Elmer ha portato a uno spostamento in termini di un mese, in alcuni momenti ogni giorno di lavoro ha posticipato il lancio di un giorno. Gli orari di lavoro dell'azienda non soddisfacevano la NASA con la loro vaghezza e incertezza. Il costo del progetto è già salito a 1.175 milioni di dollari.
Il corpo del velivolo era un altro grattacapo, doveva essere in grado di resistere sia all'esposizione diretta alla luce solare che all'oscurità dell'ombra terrestre. E questi sbalzi di temperatura minacciavano i sistemi precisi del telescopio scientifico. Le pareti dell'Hubble sono costituite da diversi strati di isolamento termico, circondati da un guscio di alluminio leggero. All'interno, l'attrezzatura è alloggiata in un telaio in grafite epossidica. Per evitare l'assorbimento di acqua da parte dei composti igroscopici di grafite e l'ingresso di ghiaccio nei dispositivi, l'azoto è stato pompato all'interno prima dell'avvio. Sebbene la fabbricazione del veicolo spaziale sia stata molto più stabile dei sistemi ottici del telescopio, problemi organizzativi erano anche qui. Nell'estate del 1985, la Lockheed Corporation che lavorava sull'apparato era del 30% oltre il budget e di tre mesi fuori programma.
L'Hubble aveva cinque strumenti scientifici al momento del lancio, che sono stati tutti successivamente sostituiti durante la manutenzione in orbita. Le fotocamere grandangolari e planetarie hanno eseguito osservazioni ottiche. Lo strumento disponeva di 48 filtri di riga spettrale per isolare elementi specifici. Otto CCD sono stati suddivisi tra due telecamere, quattro per ciascuna. Ogni matrice aveva una risoluzione di 0,64 megapixel. La fotocamera grandangolare aveva un ampio angolo di campo, mentre la fotocamera planetaria aveva una lunghezza focale più lunga e, quindi, dava un ingrandimento maggiore.
Lo spettrografo ad alta risoluzione creato dal Goddard Space Flight Center operava nella gamma dell'ultravioletto. Sono state osservate anche in UV una telecamera per oggetti deboli sviluppata dall'Agenzia spaziale europea e uno spettrografo per oggetti deboli dell'Università della California e della Martin Marietta Corporation. L'Università del Wisconsin a Madison ha creato un fotometro ad alta velocità per osservare la luce visibile e le radiazioni ultraviolette di stelle e altri oggetti astronomici con luminosità variabile. Potrebbero essere necessarie fino a 100.000 misurazioni al secondo con una precisione fotometrica del 2% o superiore. Infine, i sensori di puntamento del telescopio potrebbero essere utilizzati come strumento scientifico e hanno permesso di eseguire un'astrometria molto accurata.
Sulla Terra, la ricerca di Hubble è diretta dallo Space Telescope Institute, creato appositamente nel 1981. La sua formazione non è avvenuta senza lotta: la NASA voleva far funzionare l'apparato con le proprie mani, ma la comunità scientifica non era d'accordo.
L'orbita dell'Hubble è stata scelta in modo da poter avvicinare e riparare il telescopio. La semiorbita è ostruita dalla Terra, il Sole e la Luna non dovrebbero essere in arrivo, e anche l'anomalia magnetica brasiliana interferisce con il processo scientifico, quando si sorvola il quale il livello di radiazione aumenta bruscamente. Hubble si trova ad un'altitudine di 569 chilometri, la sua inclinazione orbitale è di 28,5°. A causa della presenza dell'alta atmosfera, la posizione del telescopio può cambiare in modo imprevedibile, quindi è impossibile prevedere con precisione la posizione per lunghi periodi di tempo. Il programma di lavoro viene generalmente approvato solo pochi giorni prima dell'inizio, poiché non è chiaro se l'oggetto desiderato potrà essere osservato entro quel momento.
All'inizio del 1986, un lancio in ottobre iniziò a prendere forma, ma il disastro del Challenger respinse tutte le date. Una navetta spaziale - come quella che avrebbe dovuto portare in orbita un telescopio unico da un miliardo di dollari - è esplosa nel cielo senza nuvole 73 secondi dopo l'inizio del volo, uccidendo sette persone. Fino al 1988, l'intera flotta di navette rimase inattiva mentre si indagava sull'incidente. A proposito, anche l'attesa è stata costosa: l'Hubble è stato tenuto in una stanza pulita, piena di azoto. Valeva circa $ 6 milioni ogni mese. Il tempo non è stato perso, la batteria inaffidabile è stata cambiata nel dispositivo e sono stati apportati molti altri miglioramenti. Nel 1986, non c'era il riempimento del software per i sistemi di controllo a terra e il software era appena pronto per il lancio nel 1990.
Il 24 aprile 1990, 25 anni fa, diverse volte oltre il budget, il telescopio fu finalmente lanciato nella sua orbita. Ma su questo le difficoltà sono appena iniziate.
STS-31, telescopio in uscita dalla stiva dello shuttle "Discovery"
Nel giro di poche settimane, divenne chiaro che il sistema ottico aveva un grave difetto. Sì, le prime immagini erano più nitide di quelle dei telescopi terrestri, ma Hubble non è stato in grado di raggiungere le caratteristiche dichiarate. Le sorgenti puntiformi sembravano cerchi da 1 arcsec invece che da 0,1 arcsec cerchi. Come si è scoperto, la NASA non era invano preoccupata per la competenza di "Perkin-Elmer": lo specchio aveva una deviazione della forma lungo i bordi di circa 2200 nanometri. Il difetto era catastrofico perché determinava una forte aberrazione sferica, cioè la luce riflessa dai bordi dello specchio veniva focalizzata in un punto diverso da quello in cui era focalizzata la luce riflessa dal centro. Per questo motivo, la spettroscopia non ha sofferto molto, ma l'osservazione di oggetti deboli è stata difficile, il che ha posto fine alla maggior parte dei programmi cosmologici.
Nonostante alcune delle osservazioni rese possibili da sofisticate tecniche di imaging sulla Terra, Hubble è stato considerato un progetto fallito e la reputazione della NASA è stata gravemente offuscata. Hanno iniziato a scherzare sul telescopio, ad esempio, nel film "The Naked Gun 2½: The Smell of Fear" navicella spaziale sono stati paragonati al Titanic, al fallito Edsel e al più famoso incidente aereo, l'incidente di Hindenburg.
In uno dei dipinti è presente una fotografia in bianco e nero del telescopio.
Si ritiene che la causa del difetto sia stata un errore durante l'installazione del correttore di zero principale, un dispositivo che aiuta a raggiungere il parametro di curvatura superficiale desiderato. Una delle lenti del dispositivo è stata spostata di 1,3 millimetri. Durante il lavoro, gli specialisti Perkin-Elmer hanno analizzato la superficie utilizzando due correttori di zero, quindi è stato utilizzato uno speciale correttore di zero per la fase finale, progettato per tolleranze molto strette. Di conseguenza, lo specchio si è rivelato molto preciso, ma aveva la forma sbagliata. Successivamente, è stato scoperto un errore: due correttori di zero convenzionali hanno indicato la presenza di aberrazione sferica, ma l'azienda ha scelto di ignorare le loro misurazioni. Perkin-Elmer e la NASA hanno iniziato a sistemare le cose. L'agenzia spaziale americana riteneva che l'azienda non seguisse adeguatamente il processo di produzione e non utilizzasse i suoi migliori lavoratori nel processo di produzione e di controllo della qualità. Tuttavia, era chiaro che parte della colpa era della NASA.
La buona notizia è che il telescopio è stato progettato per la manutenzione - il primo nel 1993, quindi è iniziata una ricerca per trovare una soluzione al problema. Sulla Terra c'era uno specchio di riserva della Kodak, ma era impossibile cambiarlo in orbita e sarebbe stato troppo costoso e dispendioso in termini di tempo lanciare il veicolo spaziale su una navetta. Lo specchio è stato realizzato in modo accurato, ma aveva la forma sbagliata, quindi è stato proposto di aggiungere nuovi componenti ottici per compensare l'errore. Analizzando le sorgenti luminose puntiformi, è stato determinato che la costante conica dello specchio era -1,01390 ± 0,0002 invece del richiesto -1.00230. La stessa cifra è stata ottenuta elaborando i dati di errore del correttore di zero "Perkin-Elmer" e analizzando gli interferogrammi di prova.
La correzione degli errori è stata aggiunta ai CCD della seconda versione delle fotocamere grandangolari e planetarie, ma era impossibile farlo per altri strumenti. Avevano bisogno di un altro dispositivo di correzione ottica esterno chiamato Sostituzione assiale del telescopio spaziale con ottica correttiva (COSTAR). In parole povere, gli occhiali sono stati realizzati per il telescopio. Non c'era abbastanza spazio per il COSTAR, quindi il fotometro ad alta velocità dovette essere abbandonato.
Nel dicembre 1993 ha avuto luogo il primo volo di manutenzione. La prima missione è stata la più importante. In totale, ce n'erano cinque, durante ciascuno di essi la navetta spaziale si è avvicinata al telescopio, quindi con l'aiuto del manipolatore, sono stati sostituiti strumenti e dispositivi guasti. Per una o due settimane, ci sono state diverse uscite in spazio aperto, e quindi l'orbita del telescopio è stata corretta: scendeva costantemente a causa dell'influenza degli strati superiori dell'atmosfera. Pertanto, è stato possibile aggiornare l'equipaggiamento del vecchio Hubble al più moderno.
Il primo intervento di manutenzione è stato effettuato da Inedevora ed è durato 10 giorni. Il fotometro ad alta velocità è stato sostituito dall'ottica di correzione COSTAR, la prima versione delle fotocamere grandangolari e planetarie è stata sostituita dalla seconda. Sono stati sostituiti i pannelli solari e la loro elettronica, quattro giroscopi del sistema di puntamento del telescopio, due magnetometri, computer di bordo e vari sistemi elettrici. Il volo è stato considerato di successo.
Foto della galassia M 100 prima e dopo l'installazione dei sistemi di correzione
Una seconda operazione di manutenzione è stata effettuata nel febbraio 1997 dalla navetta Discovery. Dal telescopio sono stati prelevati uno spettrografo ad alta risoluzione e uno spettrografo di oggetti deboli. Sono stati sostituiti da STIS (spettrografo di registrazione del telescopio spaziale) e NICMOS (fotocamera a infrarossi vicini e spettrometro multioggetto). Il NICMOS è stato raffreddato con azoto liquido per ridurre il rumore, ma a causa dell'espansione inaspettata delle parti e dell'aumento della velocità di riscaldamento, la durata è scesa da 4,5 anni a 2. Inizialmente, il dispositivo di archiviazione dati Hubble era un'unità a nastro, è stato sostituito da uno a stato solido. Inoltre, è stato corretto l'isolamento termico del dispositivo.
Ci sono stati cinque voli di manutenzione, ma sono contati nell'ordine di 1, 2, 3A, 3B e 4, e nonostante la somiglianza dei nomi, 3A e 3B non sono stati eseguiti immediatamente uno dopo l'altro, come ci si potrebbe aspettare. Il terzo volo ha avuto luogo nel dicembre 1999 sulla navetta Discovery, è stato causato dalla rottura di quattro dei sei giroscopi del telescopio. Tutti e sei i giroscopi, i sensori di guida, un computer di bordo sono stati sostituiti - ora c'era un processore Intel 80486 con una frequenza di 25 MHz. In precedenza, l'Hubble utilizzava un DF-224 con un processore principale con una frequenza di 1,25 MHz e due dello stesso backup, un'unità a filo magnetico da sei banchi con parole 8K a 24 bit e quattro banchi potevano funzionare allo stesso volta.
Questa foto durante la terza manutenzione fatto Scott Kelly. Oggi è sulla ISS come parte di un esperimento per studiare gli effetti biologici del volo spaziale a lungo termine sul corpo umano.
Il quarto (o 3B) volo ha avuto luogo sul Columbia nel marzo 2002. L'ultimo dispositivo originale, la telecamera per oggetti scuri, è stato sostituito con una telecamera panoramica migliorata. La seconda volta che i pannelli solari sono stati sostituiti, i nuovi erano il 30% più potenti. NICMOS è stato in grado di continuare a funzionare grazie all'unità sperimentale di crio-raffreddamento.
Da quel momento in poi, tutti gli strumenti Hubble avevano una correzione degli errori speculari e la necessità di COSTAR non era più necessaria. Ma è stato rimosso solo durante l'ultimo volo di manutenzione che ha seguito il disastro del Columbia. Durante il volo successivo al volo Hubble, la navetta è crollata al suo ritorno sulla Terra - ciò è stato causato dalla violazione dello strato di protezione dal calore. La morte di sette persone ha spostato indefinitamente la data originale del febbraio 2005. Il fatto è che ora tutti i voli navetta dovevano essere effettuati in un'orbita che consentisse di raggiungere l'Internazionale stazione Spaziale in caso di problemi imprevisti. Ma non una singola navetta poteva raggiungere sia l'orbita di Hubble che la ISS in un volo: non c'era abbastanza carburante. Il lancio del telescopio James Webb era previsto solo nel 2018, il che significava un vuoto dopo la fine del lavoro di Hubble. Molti astronomi hanno avuto l'idea che l'ultima manutenzione valga il rischio di vite umane.
Sotto la pressione del Congresso, nel gennaio 2004, l'amministrazione della NASA annunciò che la decisione di cancellazione sarebbe stata riconsiderata. Ad agosto, il Goddard Space Flight Center ha iniziato a preparare proposte per un volo completamente telecomandato, ma i piani sono stati successivamente annullati: sono stati ritenuti impraticabili. Nell'aprile 2005, il nuovo amministratore della NASA Michael Griffin ha ammesso la possibilità di un volo con equipaggio sull'Hubble. Nell'ottobre 2006, le intenzioni sono state finalmente confermate e il volo di 11 giorni è stato programmato per settembre 2008.
Successivamente, il volo è stato rinviato a maggio 2009. L'Atlantis è stato riparato dallo STIS e dall'Advanced Survey Camera. Due nuove batterie al nichel-idrogeno sono state installate sull'Hubble, i sensori di guida e altri sistemi sono stati sostituiti. Al posto del COSTAR, sul telescopio è stato installato uno spettrografo ultravioletto ed è stato anche aggiunto un sistema per la futura cattura e smaltimento del telescopio, utilizzando un lancio con equipaggio o completamente automatico. La seconda versione della fotocamera grandangolare è stata sostituita dalla terza. Come risultato di tutto il lavoro svolto, il telescopio.
Il telescopio ha permesso di affinare la costante di Hubble, ha confermato l'ipotesi dell'isotropia dell'Universo, ha scoperto il satellite di Nettuno e ne ha realizzati molti altri Ricerca scientifica... Ma per il profano, "Hubble" è principalmente importante per un numero enorme di fotografie colorate. Alcune pubblicazioni tecniche ritengono che questi colori in realtà non esistano, ma questo non è del tutto vero. Il colore è una rappresentazione nel cervello umano e le immagini vengono colorate analizzando le radiazioni di varie lunghezze d'onda. Un elettrone, passando dal secondo al terzo livello della struttura dell'atomo di idrogeno, emette luce con una lunghezza d'onda di 656 nanometri, e lo chiamiamo rosso. I nostri occhi si adattano a luminosità diverse, quindi non è sempre possibile creare riflessi di colore accurati. Alcuni telescopi possono registrare gli spettri delle radiazioni ultraviolette o infrarosse invisibili all'occhio umano e anche i loro dati devono essere in qualche modo riflessi nelle fotografie.
L'astronomia utilizza il formato FITS, Flexible Image Transport System. Tutti i dati sono presentati in esso in forma di testo, questo è un tipo di analogo del formato RAW. Per ottenere almeno qualcosa, è necessario eseguire alcune elaborazioni. Ad esempio, gli occhi percepiscono la luce su una scala logaritmica, ma un file può rappresentarla su una scala lineare. Senza regolare la luminosità, l'immagine potrebbe apparire troppo scura.
Prima e dopo la regolazione del contrasto e della luminosità
La maggior parte delle fotocamere disponibili in commercio ha gruppi di pixel che catturano il rosso, il verde o il blu e la combinazione di questi punti si traduce in una fotografia a colori. Allo stesso modo, i coni nell'occhio umano percepiscono il colore. Lo svantaggio di questo approccio è dovuto al fatto che ogni tipo di sensore percepisce solo una piccola frazione di luce, quindi l'attrezzatura astronomica cattura grandi intervalli di lunghezze d'onda e i filtri vengono utilizzati per estrarre i colori. Di conseguenza, i dati grezzi in astronomia sono spesso in bianco e nero.
Hubble ha sparato M 57 a 658 nm (rosso), 503 nm (verde) e 469 nm (blu), inizia con un botto!
Quindi, utilizzando i filtri, si ottengono immagini a colori. Con la conoscenza del processo, è possibile creare un'immagine che corrisponda il più possibile alla realtà, anche se spesso i colori non sono del tutto reali, a volte ciò viene fatto apposta. Questo è chiamato effetto National Geographic. Alla fine degli anni settanta, la navicella spaziale Voyager ha sorvolato Giove e ha scattato foto di questo pianeta per la prima volta nella storia. Riviste come National Geographic hanno dedicato intere pagine a fotografie straordinarie, elaborate con vari effetti di colore, e ciò che è stato pubblicato non era del tutto vero.
La fotografia più famosa scattata dal telescopio Hubble è quella del 1 aprile 1995 "Pillars of Creation". Registra la nascita di nuove stelle nella Nebulosa Aquila e la luce di giovani stelle accanto a nuvole di gas e polvere. Gli oggetti catturati sono a 7000 anni luce dalla Terra. La struttura a sinistra è lunga circa 4 anni luce. Le sporgenze sui "pilastri" sono più grandi delle nostre Sistema solare... Il verde in fotografia è responsabile dell'idrogeno, il rosso dello zolfo ionizzato singolarmente e il blu dell'ossigeno doppiamente ionizzato.
Perché lei e molte altre fotografie di Hubble sono allineate con una scala? Ciò è dovuto alla configurazione della seconda versione delle fotocamere grandangolari e planetarie. Successivamente sono stati modificati e oggi sono esposti al Museo Nazionale dell'Aviazione e dello Spazio.
Per celebrare il 25° anniversario del telescopio, nel 2014 è stata scattata una nuova fotografia e pubblicata nel gennaio di quest'anno. È stato prodotto con la terza versione della fotocamera grandangolare, che consente di confrontare la qualità dell'attrezzatura.
Ecco alcune delle fotografie più famose del telescopio Hubble. Man mano che la loro qualità aumenta, è facile individuare i voli di manutenzione.
1990 supernova 1987A
1991, galassia M 59
1992, Nebulosa di Orione
1993 Nebulosa Velo
1994 Galassia M 100
1996, Hubble Deep Field. Quasi tutti i 3000 oggetti sono galassie e sono stati catturati circa 1/28.000.000 della sfera celeste.
1997, "firma" buco nero M 84
