Hubblov vesoljski teleskop: slike, dejstva in zgodovina

Hubblov vesoljski teleskop

Ikoničen pogled vesoljskega teleskopa Hubble na stebre ustvarjanja v meglici Orel. (Zasluga za sliko: J. Hester/P. Scowen/ASU/HST/NASA)



Hubblov vesoljski teleskop (HST) je od svojega zagona leta 1990 ponudil bleščečo paleto slik, ki so navdušile in navdihnile javnost. Več kot le lepe slike, več deset terabajtov zbranih podatkov je omogočilo vpogled v vesolje, od predmetov, ki so blizu Lune do najbolj oddaljenih galaksij, z vmesnimi fotografijami supernov in meglic.



Tu raziskujemo zgodovino teleskopa in njegova odkritja, podajamo Hubblova dejstva in povezave do nekaterih najboljših podob orbitalnega observatorija.

Povezano: Najboljše slike vesoljskega teleskopa Hubble vseh časov!

Spuščanje Hubbla s tal



Ko je Galileo leta 1610 prvič obrnil vohunsko steklo v nebesa, je imel težave razločiti Saturnove obroče, ki so danes vidni v poceni teleskopih. Napredek na področju optike je sčasoma izboljšal pogled znanstvenikov na planete, zvezde in oddaljene galaksije, vendar je zemeljsko ozračje še vedno blokiralo večino svetlobe za opazovalce na tleh. Večji teleskopi so bili in so še vedno postavljeni na vrhu gora, kjer tanjša atmosfera na višjih legah omogoča jasnejše slike.

Leta 1946, kmalu po drugi svetovni vojni, je astronom Lyman Spitzer predlagal izstrelitev vesoljskega teleskopa, ki bi lahko premagal omejitve zemeljskih opazovalnic. Trajalo je še nekaj desetletij, preden je ideja zbrala dovolj podpore Nacionalni akademiji znanosti za organizacijo odbora znanstvenikov za oceno potenciala velikega vesoljskega teleskopa. Odbor je leta 1969 s Spitzerjem na čelu objavil dokument, ki opisuje znanstveno uporabo velikega vesoljskega teleskopa in se zavzema za njegovo konstrukcijo. zgodovino teleskopa, ki ga je za NASA napisal Gabriel Olkoski .

Nacionalna akademija znanosti se je uvrstila v Naso - edino agencijo, ki je sposobna uresničiti Veliki vesoljski teleskop. NASA je že razmišljala o nekakšnem vesoljskem teleskopu, vendar se niso odločili, kako velik bo in kje začeti. Leta 1971 je George Low, takratni vršilec dolžnosti agencije, izpostavil Veliko znanstveno usmerjevalno skupino velikega vesoljskega teleskopa in NASA je kmalu začela lobirati pri Kongresu za financiranje tega prizadevanja.



Hubblov vesoljski teleskop je šel skozi dolga leta razvoja. Tukaj astronavti vadijo servisiranje teleskopa v breztežnem okolju simulatorja nevtralne vzgone v centru za vesoljske polete Marshall.

Hubblov vesoljski teleskop je šel skozi dolga leta razvoja. Tukaj astronavti vadijo servisiranje teleskopa v breztežnem okolju simulatorja nevtralne vzgone v centru za vesoljske polete Marshall.(Zasluga za sliko: NASA/MFSC)

Dragi projekt je bilo težko prodati, pododbor za hišna sredstva pa je prvotno zavrnil financiranje leta 1975. Nato je NASA okrepila njihova lobistična prizadevanja in jih odkupil od Evropske vesoljske agencije, ki si je delila stroške. Kongres je leta 1977 na koncu odobril sredstva za Nasin del velikega vesoljskega teleskopa.



Razvoj se je začel skoraj takoj, NASA pa je leta 1983 načrtovala izstrelitev teleskopa, vendar so različne zamude pri proizvodnji premaknile datum začetka leta 1986.

Medtem se je Veliki vesoljski teleskop preimenoval v Hubble (HST) v čast Edwin Hubble , ameriški astronom, ki je med drugim ugotovil, da se vesolje razteza čez meje Rimske ceste.

HST je bil znova zakasnjen, potem ko je leta 1986 eksplodiral vesoljski čoln Challenger minuto po vzletu 28. januarja istega leta in ubil vseh sedem astronavtov na krovu. Minili so dve leti, preden so se lahko letali začeli znova izvajati, NASA pa bi lahko začela znova načrtovati izstrelitev Hubbla.

Prvi vesoljski teleskop na svetu je 24. aprila 1990 končno izstrelil vesoljski čoln Discovery. Napor je stal 1,5 milijarde dolarjev, vendar bi nastali stalni stroški - pričakovani in nepričakovani.

Vesoljski teleskop Hubble je nameščen iz NASA

Vesoljski teleskop Hubble je bil uveden iz NASA -jevega vesoljskega plovila Discovery 25. aprila 1990.(Zasluga za sliko: NASA)

Začetni instrumenti na Hubblu so vključevali širokokotno planetarno kamero, Goddardov visokoločljivostni spektrograf (GHRS), kamero s šibkimi predmeti (FOC), spektrograf s svetlimi objekti (FOS) in visokohitrostni fotometer.

Hubble je takoj doživel težave z opremo. Slike teleskopa so bile tako zamegljene, da so bile skoraj neuporabne. Hubblovo glavno ogledalo je imelo napako - sferično aberacijo, ki je nastala zaradi napake pri izdelavi. Pomanjkljivost je bila majhna, le 1/50 debeline lista papirja, vendar je bila to dovolj velika, da je povzročila velike težave s slikanjem.

Tri leta je minilo, preden je NASA lahko odpravila nalogo popravila. 2. decembra 1993 je vesoljski čoln Endeavour prepeljal sedemčlansko posadko, da bi popravila Hubbla v petih dneh vesoljskega sprehoda. Med popravljanjem sta bili nameščeni dve novi kameri, vključno s planetarno kamero širokega polja 2 (WFPC-2), ki je pozneje posnela številne najbolj znane Hubblove fotografije. Decembra 1993 so na Zemljo prišle prve nove slike s Hubbla, ki so dihale.

Od takrat Hubble še naprej ponuja informacije o našem vesolju brez primere in navdihuje radovedne misli po vsem svetu.

Ta slika, posneta s Hubblovim vesoljskim teleskopom, prikazuje spremenljivo zvezdo Cepheid RS Puppis, ki ritmično posvetli in zatemni v šesttedenskem ciklu.

Ta slika, posneta s Hubblovim vesoljskim teleskopom, prikazuje spremenljivo zvezdo Cepheid RS Puppis, ki ritmično posvetli in zatemni v šesttedenskem ciklu.(Zasluga za sliko: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA) -Hubble/Europe Collab)

Hubblova dejstva

Hubble je skupni projekt NASA in Evropske vesoljske agencije. Tu je nekaj osnovnih dejstev o teleskopu in poslanstvu, ki jih je omogočil Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop (STScI), ki upravlja Hubble za NASA:

Velikost teleskopa:

  • Dolžina: 13,2 metra
  • Teža: 24.500 kg. (11.110 kilogramov)
  • Največji premer: 14 čevljev (4,2 m)

Dejstva o misiji:

  • Izstrelitev: 24. aprila 1990 iz vesoljske ladje Discovery (STS-31)
  • Napotitev: 25. aprila 1990
  • Servisna misija 1: december 1993
  • Servisna misija 2: februar 1997
  • Servisna misija 3A: december 1999
  • Servisna misija 3B: februar 2002
  • Servisna misija 4: maj 2009

Statistika vesoljskih letov:

  • Orbita: Povprečna nadmorska višina 307 navtičnih milj (569 km ali 353 milj), nagnjena za 28,5 stopinj do ekvatorja.
  • Čas za dokončanje ene orbite: 97 minut
  • Hitrost: 17.500 km/h (28.000 km/h)

Podatki:

Hubble vsak teden prenese približno 120 gigabajtov znanstvenih podatkov. To bi bilo približno 1097 metrov knjig na polici. Zbirka slik in podatkov je shranjena na magnetno-optičnih diskih.

Moč:

  • Vir energije: sončna svetloba
  • Mehanizem: dve 25-metrski sončni plošči
  • Poraba energije: 2.800 vatov
  • Baterije: 6 nikelj-vodikovih (NiH), s kapaciteto shranjevanja 20 avtomobilskih baterij

Optika:

  • Premer primarnega ogledala: 2,4 m
  • Teža primarnega ogledala: 828 kg
  • Premer sekundarnega ogledala: 0,3 m
  • Teža sekundarnega ogledala: 12,3 kg

Povezano: Hubblov kviz: Kako dobro poznate slavni teleskop?

Servisne misije

Hubble je bil servisiran petkrat. Tu so poudarki vsake servisne naloge:

  • Servisna misija 1 - STS -61, december 1993: Nameščen je bil paket korektivne optike, planetarna kamera širokega polja pa je bila zamenjana s širokokotno in planetarno kamero 2 (vključno z notranjim optičnim korekcijskim sistemom.) Računalniki so bili nadgrajeni. Astronavti so zamenjali tudi sončne celice, žiroskope, magnetometre, računalnike in drugo opremo.
  • Servisna misija 2-STS-82, februar 1997: Med drugimi nalogami so astronavti namestili slikovni spektrograf vesoljskega teleskopa (STIS) in bližnje infrardeče kamere ter večpredmetni spektrometer (NICMOS), ki sta nadomestila GHRS in FOS. Nepričakovana težava z NICMOS je skrajšala pričakovano življenjsko dobo le na 2 leti, kar je manj kot polovica prvotnih projekcij.
  • Servisna misija 3A - STS -103, december 1999: Tretja servisna misija je bila razdeljena na dva dela, potem ko so na Hubbleu odpovedali trije od šestih žiroskopov (kazalnih naprav). Le nekaj tednov pred dvigom 3A je četrti žiroskop odpovedal in teleskop ni mogel kazati v pravo smer za opazovanje. 3A je med drugimi nalogami zamenjal vse žiroskope, senzor za fino vodenje in računalnik. Misija je Hubble spet dala v uporabo kmalu po končanih popravilih.
  • Servisna misija 3B - STS -109, marec 2002: Ta misija je namestila napredno kamero za raziskovanje (zamenjala je FOC), popravila NICMOS in zamenjala sončne matrike.
  • Servisna misija 4-STS-125, maj 2009: Ta misija je bila sprva načrtovana za februar 2005, vendar jo je NASA odpovedala, potem ko je bil letalo Columbia poškodovano med izstrelitvijo in je razpadlo med ponovnim vstopom leta 2003, pri čemer je umrlo sedem astronavtov. Hubble je v drugačni orbiti kot Mednarodna vesoljska postaja. Če bi bil shuttle ob vzletu poškodovan, se astronavti v nujnih primerih niso mogli umakniti. Po negodovanju kongresa, znanstvene skupnosti in javnosti je bila misija Hubble ponovno ustanovljena in načrtovana za leto 2008. Ko je ena od Hubblovih enot za obdelavo podatkov odpovedala, je bila misija prestavljena na leto 2009, da bi za to vključili tudi nadomestni del. . Astronavti na misiji 4 so popravili ali zamenjali več sistemov in namestili dva nova instrumenta: širokokotno kamero 3 in spektrograf kozmičnega izvora.

Pogled na vesoljski teleskop Hubble skozi okno letala Atlantis, ki je astronavte leta 2009 pripeljalo na popravljalno misijo.

Pogled na vesoljski teleskop Hubble skozi okno letala Atlantis, ki je astronavte leta 2009 pripeljalo na popravljalno misijo.(Zasluga za sliko: NASA)

Hubblova odkritja

Hubblova povišana perspektiva in napredna optika mu omogočata, da pokuka dlje, kot ga vidi prejšnja zemeljska optika. Ker svetloba potrebuje čas za potovanje na dolge razdalje, je zaradi dosega HST podobna kot a časovni stroj ; svetloba, ki jo gleda od oddaljenih predmetov, razkriva le, kako se je pojavil, ko je svetloba odšla od njega, ne pa, kako je videti danes. Ko torej pogledamo galaksijo Andromeda, 2,5 milijona svetlobnih let od Zemlje, jo vidimo takšno, kot je bila pred 2,5 milijona let.

Ta slika prikazuje prvotne kandidate galaksij, obkrožene z zeleno. Tri povečave na desni prikazujejo več pritlikavih predmetov, ki so na meji Hubbla

Ta slika prikazuje prvotne kandidate galaksij, obkrožene z zeleno. Tri povečave na desni prikazujejo več pritlikavih predmetov, ki so na meji sedanjih zmogljivosti instrumenta Hubble. Hubblov UDF je majhno območje neba v smeri južnega ozvezdja Fornax. Najšibkejši predmeti so manjši od ene štiri milijardite svetilnosti zvezd, ki jih lahko vidimo s prostim očesom.(Zasluge za slike: NASA, ESA, R. Windhorst (Državna univerza v Arizoni) in H. Yan (Znanstveni center Spitzer, Caltech))

S Hubblom se odkrijejo oddaljeni predmeti, ki jih sicer sploh ni mogoče videti.

Ko so astronomi leta 1995 na primer pokazali HST na navidez prazen delček neba v Ursa Majorju, so posneli podobo več kot 3000 galaksij, ki so preveč oddaljene, da bi jih zaznali drugi teleskopi. (To se je kasneje imenovalo Hubblovsko globoko polje). Nekatere galaksije so bile tako mlade, da še niso začele resnega nastajanja zvezd. Na istem območju so bila opravljena tudi druga opazovanja globokega polja, ki so vsakič pokukala globlje v vesolje. Ti so se imenovali Hubble Ultra-Deep Field (izdano leta 2004) in Hubble eXtreme Deep Field (izdano leta 2012).

Poleg tega, da je Hubble pogledal v zgodnje vesolje, je astronomom pomagal tudi oceniti, koliko časa je minilo od Velikega poka. Z merjenjem posebne vrste utripajoče zvezde, znane kot a Spremenljivka cefeide , jim je uspelo zožiti starost vesolja z območja pred HST od 10 do 20 milijard let na natančnejših 13,7 milijard let.

Hubble proučuje tudi posamezne zvezde na različnih stopnjah njihove evolucije - od oblakov prahu, ki tvorijo zvezde za dojenčke, do trupel tistih, ki so že zdavnaj eksplodirali, in tistih vmes. Lahko je celo pokukal zunaj naše galaksije, Rimske ceste, in v sosede, Magellanove oblake in galaksijo Andromeda.

Povezano: Najbolj neverjetna odkritja vesoljskega teleskopa Hubble

Bolj zahtevno kot zvezde so planeti, ki krožijo okoli drugih sonc. Toda leta 2008 je Hubble posnel slike planeta Fomalhaut b, prvič, ko je bil ekstrasolarni planet neposredno posnet v vidni svetlobi. Toda večina planetov je bolj zahtevna za fotografiranje. Večina dela HST z drugimi planeti je posledica zaznavanja njihove atmosfere, ko gredo pred soncem; atmosfera filtrira svetlobo od zvezd, Hubble pa beleži spremembe.

Hubble lahko večino svojega časa preživi v pogledu svetlobnih let z Zemlje, vendar občasno potrebuje čas za fotografiranje planetov, ki potujejo okoli našega sonca. Slike Jupitra, Saturna in celo Plutona, posnete z visoko ločljivostjo, lahko zagotovijo vpogled, ki ga lahko dopolnijo le planetarne sonde, ki krožijo okoli planetov. Slike iz HST omogočajo znanstvenikom na Zemlji, da spremljajo spremembe v atmosferi in površini planeta. Ko je leta 1994 komet Shoemaker-Levy trčil v Jupiter, je Hubble fotografiral usodni trk. Posledice so razkrile veliko o ozračju plinskega velikana.

Poleg tega je Hubble videl nekaj, kar se zdi kot vodni pramen, ki izvira iz lune Europa, lune Jupitra. Teleskop je marca 2014 opravil prvo opazovanje, nato pa je februarja 2016 na istem mestu videl slepo kandidatko.

V orbiti več kot dve desetletji je Hubble znanstvenikom omogočil boljše razumevanje planetov, galaksij in celotnega vesolja. Med največjimi neverjetnimi Hubblovimi odkritji in raziskovalnimi projekti:

  • Ustvarjanje 3-D zemljevida skrivnostne temne snovi.
  • Odkrivanje Nix in Hydra, dveh lutonov Plutona.
  • Pomaga določiti stopnjo širjenja vesolja.
  • Odkrivanje, da je skoraj vsaka večja galaksija zasidrana s črno luknjo.
  • Pomagati izboljšati starost vesolja.

Nedavna Hubblova odkritja

Tu je nekaj dodatnih poudarkov Hubblovega odkritja v zadnjih nekaj letih:

Čudovite Hubblove slike

Spodaj je nekaj najboljših slik, ki jih je posnel Hubble.

Poiščite več v tem galerija čudovitih slik Hubbla .

Meglica Helix, planetarna meglica v ozvezdju Vodnarja, znana tudi kot

Meglica Helix, planetarna meglica v ozvezdju Vodnarja, znana tudi kot 'Božje oko'.(Zasluge za slike: NASA, ESA in C.R. O'Dell (Univerza Vanderbilt))

Ta velika, mlada zvezdna skupina, imenovana R136, je stara le nekaj milijonov let in prebiva v meglici 30 Doradus, turbulentni regiji rojstva zvezd v Velikem Magellanovem oblaku, satelitski galaksiji Rimske ceste.

Ta velika, mlada zvezdna skupina, imenovana R136, je stara le nekaj milijonov let in prebiva v meglici 30 Doradus, turbulentni regiji rojstva zvezd v Velikem Magellanovem oblaku, satelitski galaksiji Rimske ceste.(Zasluge za slike: NASA, ESA in F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italija), R. O'Connell (Univerza v Virginiji, Charlottesville) in Odbor za nadzor znanosti širokega polja 3)

Vesoljski teleskop Hubble je na eni največjih slik, ki jih je kdaj sestavil vesoljski observatorij, ujel najbolj podroben pogled na meglico rakovice.

Vesoljski teleskop Hubble je na eni največjih slik, ki jih je kdaj sestavil vesoljski observatorij, ujel najbolj podroben pogled na meglico rakovice.(Zasluge za sliko: NASA/ESA in Jeff Hester (Državna univerza v Arizoni).)

Hubble ujame Jupitra, kako spreminja proge. Oblaki na visokih in nizkih nadmorskih višinah se spreminjajo, spreminjajo pa svojo obliko in barvo.

Hubble ujame Jupitra, kako spreminja proge. Oblaki na visokih in nizkih nadmorskih višinah se spreminjajo, spreminjajo pa svojo obliko in barvo.(Zasluge za sliko: NASA, ESA, A. Simon-Miller (NASA Goddard Space Flight Center), A. SÃ? Iexcl; nchez-Lavega, R. Hueso in S. PÃrez-Hoyos (Univerza v Baskiji), E. Garcà & shy ; a-Melendo (Fundacija Esteve Duran Observatory Foundation, Španija) in G. Orton (Laboratorij za reaktivni pogon))

Hubble ujame trenuten pogled na stotine tisoč zvezd, ki se gibljejo v kroglasti gruči M13.

Hubble ujame trenuten pogled na stotine tisoč zvezd, ki se gibljejo v kroglasti gruči M13.(Zasluge za sliko: NASA, ESA in ekipa za dediščino Hubble (STScI/AURA))

Saturnovi prstani v ultravijolični svetlobi -Nov pogled na nekatere najbolj znane obroče v sončnem sistemu. Zasluge: NASA in E. Karkoschka (Univerza v Arizoni)

Hubblov ultra globoko polje - Gledajoč v zaplato temnega neba je HST odkril več kot 10.000 zgodnjih galaksij, ki jih s površine Zemlje ni bilo videti. Zasluge: NASA, ESA, R. Windhorst (Univerza v Arizoni) in H. Yan (Znanstveni center Spitzer, Caltech)

Ko trčijo galaksije -Dve trčeni galaksiji sta ustvarili dolgorepo galaksijo v obliki obroča. Zasluge: NASA, ESA, Hubblova dediščina (STScI/AURA) -ESA/Hubble Collaboration in A. Evans (Univerza v Virginiji, Charlottesville/NRAO/Univerza Stony Brook)

Uranova luna - HST ujame mrk, ko luna, Ariel, pelje pred soncem. Zasluge: NASA, ESA, L. Sromovsky (Univerza v Wisconsinu, Madison), H. Hammel (Inštitut za vesoljske znanosti) in K. Rages (SETI)

Hubble zajema slike prašnih neviht na rdečem planetu ob polarnih pokrovih. Zasluge: NASA, James Bell (Univerza Cornell), Michael Wolff (Inštitut vesoljske znanosti) in Ekipa za dediščino Hubble (STScI/AURA)

Metulj prihaja iz zvezdne smrti - Umirajoča zvezda, ki izloča prah in plin, je ustvarila čudovito planetarno meglico. Zasluge: NASA, ESA in ekipa Hubble SM4 ERO

Kozmični biseri iz ultrazvočnega udarnega vala - Udarni valovi, sproščeni iz supernove iz leta 1987, zdaj trčijo s prahom in plinom okoli zvezde, segrevajo obroč in povzročajo njegovo žarenje. Zasluge: NASA, P. Challis, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) in B. Sugerman (STScI)

Galaktični plinski mehurčki - Nad sploščenim diskom se dvigne mehurček plina v središču galaksije NGC 3079. Zasluge: NASA, Gerald Cecil (Univerza v Severni Karolini), Sylvain Veilleux (Univerza v Marylandu), Joss Bland-Hawthorn (Anglo-avstralski observatorij) in Alex Filippenko (Kalifornijska univerza v Berkeleyju).

Eta Carinae - Dumbel eksplozija - Prah in plin, ki eksplodirata na obeh straneh zvezde, Eta Carinae, sta prikazana izjemno podrobno. Kljub veliki razdalji zvezd lahko opazimo strukture, široke le 10 milijard milj. Zasluge: Jon Morse (Univerza v Koloradu) in NASA

Meglice prstana - Umirajoča zvezda je odstranila prah in plin, da bi ustvarila najbolj znane planetarne meglice. HST je razkril temne grude materiala, vdelane v robove plinskega obroča, medtem ko se umirajoča zvezda skriva v sredini. Zasluge: Ekipa Hubblove dediščine (AURA/STScI/NASA)

Priprave na izlet v Vesta - Slike, ki jih je posnel HST, so astronomom in inženirjem pomagale pri načrtovanju NASA -ine misije Dawn na asteroid Vesta in protoplanet Ceres. Zasluge za Vesta: NASA; ESA; L. McFadden in J.Y. Li (Univerza v Marylandu, College Park); M. Mutchler in Z. Levay (Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop, Baltimore); P. Thomas (Univerza Cornell); J. Parker in E. F. Young (Southwest Research Institute); in C.T. Russell in B. Schmidt (Kalifornijska univerza, Los Angeles). Zasluge za Ceres: NASA; ESA; J. Parker (Southwest Research Institute); P. Thomas (Univerza Cornell); L. McFadden (Univerza v Marylandu, College Park); in M. Mutchler in Z. Levay (Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop)

Tok podatomskih delcev -Elektroni in drugi podatomski delci tečejo iz črne luknje v središču galaksije M87. Zasluge: NASA in ekipa za dediščino Hubble (STScI/AURA)

Čevljar-Levy modrice Jupiter -Ko je komet Shoemaker-Levy leta 1994 bombardiral Jupiter, je pustil svoj pečat na planetu. Zasluge: Ekipa Hubblovega kometa in NASA.

Dodatni viri:

Ta članek je 20. aprila 2020 posodobil referenčni urednik demokratija.eu Kimberly Hickok.