Лентапедия/Hubble Space Telescope

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Перейти к навигации Перейти к поиску

Hubble Space Telescope
Лентапедия
Список статей Лентапедии  • Последнее обновление: 13.11.2012, 18:58:14  • Статья на сайте Lenta.ru  • Архив




Hubble Space Telescope[править]

Американский орбитальный телескоп
Орбитальный телескоп, созданный NASA в сотрудничестве с Европейским космическим агентством. Выведен на орбиту в 1990 году, назван в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Производит наблюдения в видимом и близких к видимому участках инфракрасного и ультрафиолетового спектров. Известен по серии снимков участков Вселенной, в том числе объектов, образовавшихся всего через несколько сотен миллионов лет после «Большого взрыва» и удаленных от Земли на 13,2 миллиарда световых лет.

Еще до начала эры космических полетов теоретики, среди которых выделяли астрофизика Лаймана Спитцера (Lyman Spitzer), указывали на перспективность размещения телескопа в космосе. Они подчеркивали, что наблюдение за космосом с поверхности Земли затруднено из-за атмосферы, которая вносит искажения в наблюдения и, кроме того, не пропускает значительную часть спектра, в том числе большую часть излучения ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов[1][2][3][4]. Первые опыты по запуску космических обсерваторий начали проводиться в середине 1960-х — начале 1970-х годов, одной из наиболее важных из них была серия спутников NASA «Орбитальная астрономическая обсерватория» (Orbiting Astronomical Observatory, OAO), имевших на борту ультрафиолетовые телескопы или детекторы рентгеновского излучения, что позволило совершить ряд важных открытий[2][5][4][1].

Национальная Академия наук (National Academy of Sciences) одобрила проект «Большого космического телескопа» (Large Space Telescope, LST), согласно которому предлагалось запустить на орбиту телескоп-рефлектор с диаметром зеркала в три метра[2][4][1][6]. В 1974 году ученым NASA не удалось убедить Конгресс США профинансировать проект[6], но в 1978 году на него было выделено 36 миллионов долларов. Из-за финансовых ограничений (общую сумму проекта в NASA согласились ограничить 475 миллионами долларов) было решено уменьшить размер зеркала до 2,4 метра[6][1][7].

Отличало проект «Хаббла» от всех остальных орбитальных обсерваторий то, что этот телескоп предполагалось периодически обслуживать управляемыми экспедициями (хотя он и не был первым искусственным спутником, в конструкцию которого была заложена возможность такого обслуживания). Разработка проекта совпала с началом работ по созданию космических кораблей многоразового использования «Шаттл» (Shuttle); экспедиции астронавтов могли периодически «навещать» телескоп, производить ремонт, обновлять его оборудование и корректировать орбиту, что значительно расширяло возможности и увеличивало продолжительность наблюдений. Все прочие космические обсерватории и телескопы за более чем 50-летнюю историю освоения космоса были автономными[8][6][4][9][10][11].

Первоначально планировалось запустить телескоп в космос в 1983 году, но из-за задержек — как с проектом «Шаттл», так и с постройкой самого телескопа — запуск неоднократно откладывался. В 1983 году телескоп получил свое название в честь американского астронома Эдвина Хаббла (Edwin Hubble), подтвердившего теорию о расширении вселенной[12][7][6][1]. К тому времени на создание телескопа был потрачен уже 1 миллиард 175 миллионов долларов[6]. Оптика телескопа была создана компанией Perkin-Elmer, конструкция 11-тонного спутника — корпорацией Lockheed, часть научных инструментов и солнечные батареи, которые, наряду с никель-водородными батареями, должны были служить источником энергии для телескопа, были получены от Европейского космического агентства (European Space Agency, ESA), которое в обмен получило 15-процентную квоту на ведение наблюдений[1][4][6][7][3].

28 января 1986 года произошла катастрофа космического шаттла «Челленджер», что отодвинуло запуск практически готового телескопа[6][1][4]. В течение четырех лет «Хаббл» находился на хранении в стерильном помещении на фабрике Lockheed. Наконец, в апреле 1990 года шаттл «Дискавери» (Discovery) доставил телескоп на орбиту; пилотом в этой экспедиции был будущий руководитель NASA Чарльз Болден (Charles Bolden)[13][14][15][1][16][7][4]. К тому времени стоимость проекта превысила 2 миллиарда долларов, сделав «Хаббл» самым дорогостоящим научным инструментом, который когда-либо создавало человечество[6].

Первые снимки, переданные телескопом на Землю, разочаровали астрономов: хотя они и были четче тех, что получались с земных обсерваторий, их резкость была сильно ниже заявленной. В связи с этим телескоп в течение нескольких лет мог выполнять с расчетной эффективностью только работы по спектрометрическому анализу, на который не влияло выявленное искажение. Впрочем, «Хаббл» помог сделать ряд открытий и посредством обычных наблюдений, в частности, в 1993 году был обнаружен протопланетный диск в туманности Ориона. Экспертиза вскоре выяснила, что причиной плохой резкости снимков «Хаббла» стал дефект главного зеркала, допущенный инженерами Perkin-Elmer: они доверились показаниям единственного главного нуль-корректора (прибора для измерения с высокой точностью кривизны полируемой поверхности), проигнорировав показания других приборов, указывавших на то, что по краям зеркало было слишком плоским. Искажение составило всего 2 микрометра, но этого было достаточно, чтобы серьезно снизить качество наблюдений. Заменить главное зеркало в космосе не представлялось возможным, а спустить телескоп на землю для замены зеркала было слишком дорого. Поэтому NASA приняло решение изготовить систему оптической коррекции — своеобразные «очки» для рефлектора, которые бы компенсировали сферическую аберрацию. Эта система была установлена в ходе экспедиции шаттла «Индевор» (Endeavour) в декабре 1993 года, после чего ученые получили в своё распоряжение полноценный инструмент для ведения наблюдений[1][6][7][17].

В 1997, 1999, 2002 и в 2009 году «Хаббл» посетили еще четыре миссии «шаттлов», в ходе которых заменялись научные инструменты, гироскопы, обновлялось компьютерное обеспечение, никель-водородные батареи, корректировалась орбита[4][7][9][10].

За время своей работы «Хаббл» получил изображения, позволившие совершить ряд важных научных открытий: так, была уточнена скорость расширения Вселенной, найдены доказательства того, что у большинства галактик в центре располагается черная дыра. Телескоп сделал ряд живописных снимков космических туманностей, ставших впоследствии знаменитыми. В 1994 году «Хаббл» запечатлел столкновение небесных тел: Юпитера и кометы «Шумейкеров — Леви 9» (Shoemaker-Levy 9)[18][19][20][1]. Благодаря телескопу были открыты четыре спутника карликовой планеты Плутон: Никта (Nix), Гидра (Hydra) и еще два, по состоянию на 2012 год, не получивших названия[21][22].

Наиболее важным исследованием, произведенным «Хабблом», стали изображения сверхдальних областей звездного неба Hubble Deep Field (1995 год), Hubble Deep Field South (1998 год), Hubble Ultra-Deep Field (2003-2010 годы) и Hubble Extreme Deep Field (2012 год). Эти композитные снимки, захватывающие небольшую область, менее двухмиллионной площади небесной сферы, позволили ученым увидеть отдаленные галактики, которые отделяли от Земли миллиарды световых лет[23][24][1]. Благодаря этим снимкам был обнаружен самый дальний объект во Вселенной (13,2 миллиарда световых лет)[25]. Кроме того, они доказали, что первые галактики начали образовываться вскоре после «Большого взрыва», произошедшего около 13,75 миллиарда лет назад. Также ученые получили возможность узнать ступени эволюции галактик, была установлена однородность Вселенной[26][27][28]. К 2012 году телескоп сделал около миллиона снимков, а научные данные, полученные с его помощью, занимали более 42 терабайт и описывались более чем в 10000 научных работах[29][30].

«Хаббл» вращается с периодом в 97 минут на низкой околоземной орбите, приближенной к круговой, на высоте около 569 километров. Вес аппарата — 11,1 тонны. Его телескоп-рефлектор системы Ричи-Кретьена (Ritchey-Chretien) и оборудование позволяют делать снимки в видимом спектре и ближайших к видимому частях инфракрасного и ультрафиолетового спектров[31][7][30][12]. Для управления и проведения исследований «Хабблом» был создан Научный институт космического телескопа (Space Telescope Science Institute) при Университете Джонcа Хопкинса (Johns Hopkins University), который может принять заявку на исследование от любого человека, независимо от его национальности или образования. Впрочем, все заявки проходят жесткий отбор и ставятся в длительную очередь, поскольку время наблюдения через телескоп ограничено из-за затемненности Землей большинства объектов в течение половины времени обращения телескопа. Также «Хаббл» не ведет наблюдений во время пролета над Южно-Атлантической радиационной аномалией[32][33][7][30][4]. Первоначально собранные материалы хранились на катушечных магнитофонах, но впоследствии они были заменены на твердотельные накопители, была усовершенствована и система передачи данных наблюдений на землю: «Хаббл» смог передавать на Землю до 120 гигабайт данных еженедельно[12][34].

Стоимость проекта «Хаббл» значительно превысила изначально запланированную (около 300 миллионов долларов). Только одно создание телескопа обошлось бюджету США в сумму, оценивавшуюся в 2-3 миллиарда долларов, а к 2010 году стоимость проекта, включая миссии по обслуживанию и работу наземных служб, составила 10 миллиардов долларов. При этом «Хаббл» проработал на орбите дольше 15 лет — первоначального расчетного срока его использования[6][4][35][36].

После 2011 года СМИ писали, что, поскольку проект «Спейс шаттл» завершился с последним полетом космического челнока «Атлантис» (Atlantis, 2011)[37][38], а других способов доставлять астронавтов для обслуживания «Хаббла» нет, из-за понижения орбиты, истощения батарей и отказов гироскопов телескоп уже не сможет производить наблюдения после 2014 года (хотя озвучивались и более смелые предположения о том, что телескоп проработает до 2018 года). Затем, предположительно, в 2020-2030 годах, в зависимости от солнечной активности, «Хаббл» может войти в верхние слои атмосферы. В NASA велась дискуссия о гипотетической роботизированной миссии по установке на нефункционирующий телескоп двигателя, который бы позволил безопасно затопить «Хаббл» в океане, поскольку он не может сгореть в атмосфере, и его падение на Землю могло бы привести к человеческим жертвам (к ноябрю 2012 года решение по этому поводу не было принято — прим.ред.)[39][8][40][24]. Отмечалось, что после завершения работы «Хаббла» его сменит космический инфракрасный телескоп «Джеймс Вебб» (James Webb Space Telescope), который сможет запечатлеть еще более отдаленные объекты во Вселенной. Его запуск в космос планировался в 2018 году[41][39][42].

Использованные материалы[править]

  1. а б в г д е ё ж з и й The Space Telescope’s Journey. — HubbleSite. — Версия от 09.10.2012
  2. а б в Wolfgang Saxon. Lyman Spitzer Jr. Dies at 82; Inspired Hubble Telescope. — The New York Times, 02.04.1997
  3. а б John M. Logsdon. Exploring the Unknown. Volume V: Exploring the Cosmos. — NASA History Office, 2001
  4. а б в г д е ё ж з и The Hubble Story. — NASA. — Версия от 09.10.2012
  5. Missions — OAO. — NASA Science, 07.06.2012
  6. а б в г д е ё ж з и й Andrew J. Dunar, Stephen P. Waring. Power To Explore — History of Marshall Space Flight Center 1960-1990. Chapter XII. The Hubble Space Telescope. — NASA historical series, 1999
  7. а б в г д е ё ж S.K. Basu. Encyclopaedic Dictionary of Astrophysics. — Global Vision Publishing Ho, 2007
  8. а б David Whitehouse. Why Hubble is being dropped. — BBC News, 17.01.2004
  9. а б NASA Hubble Space Telescope Servicing Missions: An Astronaut’s Perspective. — Johnson Space Center, 31.07.2003
  10. а б Team Hubble: Servicing Missions. — HubbleSite. — Версия от 10.10.2012
  11. 25th Anniversary of the Solar Maximum Repair Mission. — NASA. Ask the Academy, 30.04.2009. — Vol. 2, Issue 4
  12. а б в Hubble Essentials: Quick Facts. — HubbleSite. — Версия от 10.10.2012
  13. Charles Bolden Jr. to Join GenCorp Board. — The Wireless News, 20.12.2004
  14. Randy James. Charles Bolden: The Next Boss at NASA? — The Time, 19.05.2009
  15. STS-31 (35) Mission Profie. — NASA, 29.06.2001
  16. Astronauts: Charles F. Bolden, Jr. — Kennedy Space Center’s Science, Technology and Engineering. — April 1992
  17. STS-61 (59) Mission Profie. — NASA, 29.06.2001
  18. Hubble’s greatest hits: Hubble space telescope images. — The Telegraph, 26.03.2009
  19. Amazing Hubble Images. — The National Geographic. — Версия от 10.10.2012
  20. Hubble confirms existence of massive black hole at heart of active galaxy. — The Space Telescope Science Institute, 25.05.1994
  21. NASA: Открыт четвертый спутник карликовой планеты Плутон. — Аргументы.Ру, 20.07.2011
  22. Nasa scientists discover fifth moon orbiting Pluto. — The Telegraph, 12.07.2012
  23. Hubble’s Deepest View Ever of the Universe Unveils Earliest Galaxies. — HubbleSite, 09.03.2004
  24. а б Clara Moskowitz. Hubble Telescope Reveals Farthermost View into the Universe. — Space.com, 26.09.2012
  25. NASA’s Hubble Finds Most Distant Galaxy Candidate Ever Seen in Universe. — NASA, 26.01.2011
  26. Hubble Space Telescope’s Top Science Findings. — HubbleSite, 02.04.2010
  27. Данные телескопа «Хаббл» подтверждают теорию расширения Вселенной. — Вести.Ru, 26.03.2010
  28. Hubble Goes «Deep» to Sample Young Galaxies. — NASA, 19.06.2003
  29. HST Publication Statistics. — Space Telescope Science Institute. — Версия от 10.10.2012
  30. а б в 100 Years of Accelerating Tomorrow. Through the Looking Glass. — Lockheed Martin. — Версия от 09.10.2012
  31. Technology. Optics. — NASA The Hubble Program. — Версия от 10.10.2012
  32. Hubble Space Telescope Cycle 20 Announcement. — Space Telescope Science Institute, 07.12.2011
  33. Hubble Space Telescope Primer for Cycle 20. — Space Telescope Science Institute, 07.12.2011
  34. Hubble Space Telescope Servicing Mission 3A: Solid State Recorder. — NASA Hubble Facts, 09.08.1999
  35. Robert Roy Britt. Is Hubble Worth the Upgrade Mission’s Risk and Cost? — LiveScience.com, 10.05.2009
  36. Ann LoLordo. Hubble trip a chance to justify huge costs. — The Baltimore Sun, 28.11.1993
  37. Robert Lee Hotz. Shuttle’s Last Flight Leaves Russia With Space Monopoly. — The Wall Street Journal, 07.07.2011
  38. Jeffrey Kluger. The Shuttle Has Landed: Welcome to America’s Soyuz Era. — The Time, 21.07.2011
  39. а б Troy Pearce. The end of the Hubble Space Telescope. — The Examiner, 08.11.2011
  40. Leonard David. Health Checkup: Engineers Work to Stall Hubble’s Death. — Space.com, 14.09.2005
  41. Eric Hand. NASA to share telescope cost. — The Nature, 22.08.2011. — № 476, 379-380 (2011)
  42. About the Webb. — NASA. The James Webb Space Telescope. — Версия от 10.10.2012