Космическият телескоп Хъбъл: снимки, факти и история

Космическият телескоп Хъбъл

Емблематичният изглед на космическия телескоп Хъбъл върху стълбовете на творението в мъглявината Орел. (Снимка: J. Hester/P. Scowen/ASU/HST/NASA)



От стартирането си през 1990 г. космическият телескоп Хъбъл (HST) предоставя ослепителен набор от изображения, които са възхитили и вдъхновили обществеността. Не само красиви снимки, десетките терабайта събрани данни предоставиха представа за Вселената, от обекти, близки като Луната до най -отдалечените галактики, с невероятни снимки на свръхнови и мъглявини между тях.



Тук изследваме историята на телескопа и неговите открития, предоставяме факти на Хъбъл и връзки към някои от най -добрите изображения на орбиталната обсерватория.

Свързани: Най -добрите изображения на космическия телескоп Хъбъл за всички времена!

Слизане на Хъбъл от земята



Когато Галилей за първи път обърна шпионска стъкло към небесата през 1610 г., той имаше проблеми да различи пръстените на Сатурн, които се виждат в евтините телескопи днес. Напредъкът в оптиката в крайна сметка подобри изгледа на учените за планетите, звездите и далечните галактики, но атмосферата на Земята все още блокира голяма част от светлината за наблюдателите на земята. По -големите телескопи бяха и все още се поставят на върха на планините, където по -тънката атмосфера на по -високи височини позволява по -ясни снимки.

През 1946 г., скоро след Втората световна война, астрономът Лайман Спицър предлага да се пусне космически телескоп, който да преодолее ограниченията на наземните обсерватории. Минаха още няколко десетилетия, преди идеята да получи достатъчно подкрепа за Националната академия на науките, за да организира комитет от учени, който да оцени потенциала на Голям космически телескоп. Със Спицер начело, комитетът публикува документ през 1969 г., който очертава научните приложения на голям космически телескоп и се застъпва за неговата конструкция, според история на телескопа, написана от Габриел Олкоски за НАСА .

Националната академия на науките се насочи към НАСА - единствената агенция, способна да превърне Големия космически телескоп в реалност. НАСА вече обмисляше космически телескоп от някакъв тип, но не бяха решили колко голям да го направи и откъде да започнат. През 1971 г. Джордж Лоу, изпълняващ длъжността администратор на агенцията по това време, освети Научната ръководна група за големия космически телескоп и НАСА скоро започна да лобира пред Конгреса за финансиране на начинанието.



Космическият телескоп Хъбъл премина през много години на развитие. Тук астронавтите практикуват обслужването на телескопа в безтегловната среда на симулатора на неутрална плаваемост в Центъра за космически полети Маршал.

Космическият телескоп Хъбъл премина през много години на развитие. Тук астронавтите практикуват обслужването на телескопа в безтегловната среда на симулатора на неутрална плаваемост в Центъра за космически полети Маршал.(Кредит на изображението: НАСА/MFSC)

Скъпият проект беше труден за продажба, а финансирането първоначално беше отказано от Подкомисията за разпределение на къщите през 1975 г. След това НАСА увеличи усилията си за лобиране и получи изкупуване от Европейската космическа агенция, която сподели разходите. В крайна сметка Конгресът отпусна финансиране за частта на НАСА от Големия космически телескоп през 1977 г.



Разработката започна почти веднага и НАСА планира да пусне телескопа през 1983 г., но различни забавяния на производството изместиха датата на пускане назад в 1986 г.

Междувременно Големият космически телескоп е преименуван на Хъбъл (HST) в чест на Едуин Хъбъл , американски астроном, който, наред с други неща, определя, че Вселената се простира извън границите на Млечния път.

HST се забави още веднъж, след като космическата совалка Challenger от 1986 г. избухна минута след излитането на 28 януари същата година, убивайки всичките седем астронавти на борда. Минаха две години, преди полетите на совалка да могат да се възобновят и НАСА да започне да планира отново стартирането на Хъбъл.

Първият в света космически телескоп най -накрая стартира на борда на космическа совалка Discovery на 24 април 1990 г. Усилието струва 1,5 милиарда долара, но ще има текущи разходи - както очаквани, така и неочаквани.

Космическият телескоп Хъбъл е внедрен от НАСА

Космическият телескоп Хъбъл е разположен от космическата совалка на НАСА Discovery на 25 април 1990 г.(Изображение кредит: НАСА)

Първоначалните инструменти на Хъбъл включват планетарната камера с широко поле, спектрографът с висока резолюция на Годард (GHRS), камерата за слаби обекти (FOC), спектрографът за слаби обекти (FOS) и високоскоростният фотометър.

Хъбъл изпитва проблеми с оборудването веднага. Изображенията на телескопа се върнаха толкова размазани, че бяха почти безполезни. Главното огледало на Хъбъл има дефект - сферична аберация, причинена от производствена грешка. Недостатъкът беше малък, само на 1/50 дебелина на лист хартия, но това беше достатъчно голямо, за да причини големи проблеми с изображенията.

Минаха три години, преди НАСА да може да извърши ремонтна мисия. На 2 декември 1993 г. космическата совалка „Индевър“ пренася екипаж от седем души, за да поправи „Хъбъл“ по време на петдневните излети. Две нови камери, включително Wide-Field Planetary Camera 2 (WFPC-2)-която по-късно направи много от най-известните снимки на Хъбъл-бяха инсталирани по време на поправката. През декември 1993 г. първите нови изображения от Хъбъл достигнаха Земята и те спираха дъха.

Оттогава Хъбъл продължава да предоставя безпрецедентна информация за нашата вселена и да вдъхновява любопитни умове по целия свят.

Това изображение, направено от космическия телескоп Хъбъл, показва променливата звезда на Цефеида RS Puppis, която ритмично изсветлява и затъмнява в рамките на шестседмичен цикъл.

Това изображение, направено от космическия телескоп Хъбъл, показва променливата звезда на Цефеида RS Puppis, която ритмично изсветлява и затъмнява в рамките на шестседмичен цикъл.(Кредит на изображението: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA) -Hubble/Europe Collab)

Факти на Хъбъл

„Хъбъл“ е съвместен проект между НАСА и Европейската космическа агенция. Ето някои основни факти за телескопа и мисията, с любезното съдействие на Научния институт за космически телескопи (STScI), който оперира Хъбъл за НАСА:

Размер на телескопа:

  • Дължина: 43,2 фута (13,2 метра)
  • Тегло: 24 500 паунда. (11 110 килограма)
  • Максимален диаметър: 14 фута (4,2 м)

Факти от мисията:

  • Изстрелване: 24 април 1990 г. от космическа совалка Discovery (STS-31)
  • Развръщане: 25 април 1990 г.
  • Обслужваща мисия 1: декември 1993 г.
  • Обслужваща мисия 2: февруари 1997 г.
  • Обслужваща мисия 3А: декември 1999 г.
  • Обслужваща мисия 3Б: февруари 2002 г.
  • Обслужваща мисия 4: май 2009 г.

Статистика за космическите полети:

  • Орбита: Средна надморска височина от 307 морски мили (569 км или 353 мили), наклонена 28,5 градуса спрямо екватора.
  • Време за завършване на една орбита: 97 минути
  • Скорост: 17 500 мили/ч (28 000 км/ч)

Данни:

Хъбъл предава около 120 гигабайта научни данни всяка седмица. Това биха били приблизително 1097 метра книги на рафт. Колекцията от снимки и данни се съхранява на магнитооптични дискове.

Мощност:

  • Източник на енергия: Слънчева светлина
  • Механизъм: Два 25-футови слънчеви панела
  • Консумирана мощност: 2800 вата
  • Батерии: 6 никел-водородни (NiH), с капацитет за съхранение, равен на 20 автомобилни батерии

Оптика:

  • Диаметър на първичното огледало: 94,5 инча (2,4 м)
  • Тегло на основното огледало: 828 кг
  • Диаметър на вторичното огледало: 12 инча (0,3 м)
  • Тегло на вторичното огледало: 27,4 фунта (12,3 кг)

Свързани: Тест на Хъбъл: Колко добре познавате известния телескоп?

Обслужващи мисии

Хъбъл е обслужван пет пъти. Ето основните моменти от всяка обслужваща мисия:

  • Обслужваща мисия 1 - STS -61, декември 1993 г.: Инсталиран е пакет с коригираща оптика и планетарната камера с широко поле е заменена с широко поле и планетарна камера 2 (включително вътрешна оптична корекционна система.) Компютрите са модернизирани. Астронавтите също замениха слънчеви масиви, жироскопи, магнитометри, компютри и друго оборудване.
  • Обслужваща мисия 2-STS-82, февруари 1997 г .: Наред с други задачи, астронавтите инсталираха спектрограф за изобразяване на космически телескоп (STIS) и близка инфрачервена камера и многообективен спектрометър (NICMOS), заменяйки GHRS и FOS. Неочакван проблем с NICMOS съкрати очаквания му живот до само 2 години, по -малко от половината от първоначалните прогнози.
  • Обслужваща мисия 3A - STS -103, декември 1999 г .: Третата обслужваща мисия беше разделена на две части, след като три от шестте жироскопа (насочващи устройства) се провалиха на Хъбъл. Само няколко седмици преди издигането на 3A, четвърти жироскоп се провали и остави телескопа да не може да посочи в правилната посока за наблюдения. 3A замени всички жироскопи, сензор за фино насочване и компютъра, наред с други задачи. Мисията върна Хъбъл отново в експлоатация малко след приключване на ремонта.
  • Обслужваща мисия 3B - STS -109, март 2002 г .: Тази мисия инсталира усъвършенствана камера за наблюдения (заместваща FOC), ремонтира NICMOS и подменя слънчевите масиви.
  • Обслужваща мисия 4-STS-125, май 2009 г .: Тази мисия първоначално беше насрочена за февруари 2005 г., но НАСА я отмени, след като совалката „Колумбия“ беше повредена по време на изстрелването и се разпадна при повторното влизане през 2003 г., убивайки седем астронавти. Хъбъл е на различна орбита от Международната космическа станция. Ако совалката се повреди при излитане, нямаше сигурно убежище, където астронавтите да се оттеглят в случай на спешност. След протестите на Конгреса, научната общност и обществеността, мисията на Хъбъл беше възстановена и насрочена за 2008 г. Когато едно от звената за обработка на данни на Хъбъл се провали, мисията беше отложена до 2009 г., за да включи и заместваща част за това. . Астронавтите на Мисия 4 ремонтираха или замениха няколко системи и инсталираха два нови инструмента: широкообхватна камера 3 и спектрограф от космически произход.

Изглед на космическия телескоп Хъбъл през прозореца на совалката Атлантида, която доведе астронавтите на ремонтна мисия през 2009 г.

Изглед на космическия телескоп Хъбъл през прозореца на совалката Атлантида, която доведе астронавтите на ремонтна мисия през 2009 г.(Изображение кредит: НАСА)

Открития на Хъбъл

Повишената перспектива на Hubble и напредналата оптика му позволяват да надникне по-далеч, отколкото предишната наземна оптика може да види. Тъй като светлината отнема време за изминаване на големи разстояния, обхватът на HST я прави да функционира подобно на a машина на времето ; светлината, която гледа от отдалечени обекти, разкрива само как се е появил този обект, когато светлината го е напуснала, а не как изглежда днес. По този начин, когато погледнем галактиката Андромеда, на 2,5 милиона светлинни години от Земята, я виждаме такава, каквато е била преди 2,5 милиона години.

Това изображение показва първични кандидати за галактика джудже, закръглени в зелено. Три увеличения вдясно показват няколко джуджета, които са на границата на Хъбъл

Това изображение показва първични кандидати за галактика джудже, закръглени в зелено. Три увеличения вдясно показват няколко джуджета, които са в границите на сегашните инструментални възможности на Хъбъл. СДС на Хъбъл е малка област от небето в посока южното съзвездие Форнакс. Най-слабите обекти са по-малко от една четиримилиардна яркост на звездите, които могат да се видят с просто око.(Снимка: НАСА, ESA, Р. Уиндхорст (Държавен университет в Аризона) и Х. Ян (Научен център Spitzer, Калтех))

А с Хъбъл се разкриват отдалечени обекти, които иначе изобщо не могат да се видят.

Когато астрономите насочиха HST към на пръв поглед празен участък от небето в Голямата мечка през 1995 г., те заснеха изображение на над 3000 галактики, твърде далечни, за да бъдат забелязани от други телескопи. (Това по -късно беше наречено дълбокото поле на Хъбъл). Някои от галактиките бяха толкова млади, че все още не бяха започнали сериозно образуване на звезди. Бяха извършени и други наблюдения в дълбоко поле в същата област, всеки път надничащи в космоса. Те бяха наречени Hubble Ultra-Deep Field (издаден през 2004 г.) и Hubble eXtreme Deep Field (издаден през 2012 г.).

В допълнение към погледа в ранната вселена, Хъбъл също помогна на астрономите да преценят колко време е минало от Големия взрив. Чрез измерване на специален вид пулсираща звезда, известна като a Цефеидна променлива , те успяха да ограничат възрастта на Вселената от нейния пред-HST диапазон от 10 до 20 милиарда години до по-точни 13,7 милиарда години.

Хъбъл също изследва отделни звезди на различни етапи от тяхната еволюция - от облаците прах, които образуват млади звезди, до труповете на отдавна взривените и тези между тях. Той дори е успял да надникне извън нашата галактика, Млечния път, и в своите съседи, Магелановите облаци и галактиката Андромеда.

Свързани: Най -невероятните открития на космическия телескоп Хъбъл

По -предизвикателни за гледане от звездите са планетите, обикалящи около други слънца. И все пак през 2008 г. Хъбъл направи снимки на планетата Фомалхаут b, за първи път екстрасоларна планета беше директно изобразена във видима светлина. Но повечето планети са по -предизвикателни за фотографиране. Голяма част от работата на HST с други планети идва чрез откриването на тяхната атмосфера, докато преминават пред слънцето си; атмосферата филтрира светлината от звездите, а Хъбъл записва промените.

Хъбъл може да прекарва голяма част от времето си, надничайки светлинни години от Земята, но понякога отнема време, за да снима планетите, пътуващи около нашето слънце. Изображенията с висока разделителна способност, направени от Юпитер, Сатурн и дори Плутон, могат да предоставят информация, която може да бъде допълнена само от планетарни сонди, обикалящи планетите. Изображенията от HST позволяват на учените на Земята да следят промените в атмосферата и повърхността на планетата. Когато кометата Shoemaker-Levy се разби в Юпитер през 1994 г., Хъбъл фотографира фаталния сблъсък. Последствията разкриха много за атмосферата на газовия гигант.

Освен това Хъбъл е видял нещо, което изглежда като водни струи, изригващи от луната Европа, луна на Юпитер. Телескопът направи първоначално наблюдение през март 2014 г. и след това видя последващ кандидат на същото място през февруари 2016 г.

На орбита повече от две десетилетия Хъбъл предоставя на учените по -добро разбиране за планетите, галактиката и цялата Вселена. Сред най -невероятните открития и изследователски проекти на Хъбъл:

  • Създаване на 3-D карта на мистериозна тъмна материя.
  • Откриване на Никс и Хидра, две луни на Плутон.
  • Помага за определяне на скоростта на разширяване на Вселената.
  • Откривайки, че почти всяка голяма галактика е закотвена от черна дупка.
  • Помага за усъвършенстване на възрастта на Вселената.

Последните открития на Хъбъл

Ето някои допълнителни акценти от откритията на Хъбъл през последните няколко години:

Страхотни снимки на Хъбъл

По -долу са някои от най -добрите изображения, направени от Хъбъл.

Намерете повече в това галерия от страхотни снимки на Хъбъл .

Мъглявината Helix, планетарна мъглявина в съзвездието Водолей, известна още като

Мъглявината Helix, планетарна мъглявина в съзвездието Водолей, известна още като „Окото на Бога“.(Изображение: НАСА, ESA и C.R. O'Dell (Университет Вандербилт))

Тази масивна, млада звездна група, наречена R136, е само на няколко милиона години и се намира в мъглявината 30 Doradus, турбулентна област на раждане на звезди в Големия Магеланов облак, сателитна галактика на Млечния път.

Тази масивна, млада звездна група, наречена R136, е само на няколко милиона години и се намира в мъглявината 30 Doradus, турбулентна област на раждане на звезди в Големия Магеланов облак, сателитна галактика на Млечния път.(Снимка: НАСА, ЕКА и Ф. Паресче (INAF-IASF, Болоня, Италия), Р. О'Конъл (Университет на Вирджиния, Шарлотсвил) и Комитета за надзор на науката за широкообхватната камера 3)

Космическият телескоп Хъбъл е уловил най-подробния изглед на мъглявината Раци в едно от най-големите изображения, сглобявани някога от космическата обсерватория.

Космическият телескоп Хъбъл е уловил най-подробния изглед на мъглявината Раци в едно от най-големите изображения, сглобявани някога от космическата обсерватория.(Изображение: НАСА/ESA и Джеф Хестър (Държавен университет в Аризона).)

Хъбъл улавя Юпитер да променя ивиците си. Облаците с висока и ниска надморска височина си сменят местата, като при това променят формата и цвета си.

Хъбъл улавя Юпитер да променя ивиците си. Облаците с висока и ниска надморска височина си сменят местата, като при това променят формата и цвета си.(Снимка: НАСА, ЕКА, А. Саймън-Милър (Център за космически полети на НАСА Goddard), A. SÃ? Iexcl; nchez-Lavega, R. Hueso и S. PÃrez-Hoyos (Университет на Страната на баските), E. Garcà & sy ; a-Melendo (Фондация за обсерватория Esteve Duran, Испания) и G. Orton (Лаборатория за реактивни двигатели))

Хъбъл улови мигновено много стотици хиляди звезди, движещи се в кълбовидния куп М13.

Хъбъл улови мигновено много стотици хиляди звезди, движещи се в кълбовидния куп М13.(Кредит на изображението: НАСА, ЕКА и екипът за наследство на Хъбъл (STScI/AURA))

Пръстените на Сатурн в ултравиолетово -Нов поглед към някои от най-известните пръстени в Слънчевата система. Кредит: НАСА и Е. Каркошка (Университет на Аризона)

Hubble Ultra Deep Field - Втренчен в петно ​​на тъмно небе, HST откри повече от 10 000 ранни галактики, невиждани от повърхността на Земята.

Когато се сблъскат галактиките -Две сблъскващи се галактики създават дългоопашата, пръстенообразна галактика. Кредит: НАСА, ЕКА, наследството на Хъбъл (STScI/AURA) -ESA/Сътрудничеството на Хъбъл и А. Еванс (Университет на Вирджиния, Шарлотсвил/NRAO/Университет Стоуни Брук)

Луна на Уран - HST улавя затъмнение, когато луната, Ариел, минава пред слънцето. Кредит: НАСА, ЕКА, Л. Сромовски (Университет на Уисконсин, Медисън), Х. Хамел (Институт за космически науки) и К. Раджес (SETI)

Хъбъл заснема изображения на прашни бури на червената планета в полярните шапки. Кредит: НАСА, Джеймс Бел (Университет Корнел), Майкъл Улф (Институт за космически науки) и Екипът на наследството на Хъбъл (STScI/AURA)

Пеперудата излиза от звездна смърт - Умираща звезда, изхвърляща прах и газ, е създала красива планетарна мъглявина. Кредит: НАСА, ЕКА и екипът на Hubble SM4 ERO

Космически перли от свръхзвукова ударна вълна - Ударните вълни, освободени от свръхнова от 1987 г., сега се сблъскват с праха и газа около звездата, загряват пръстена и го карат да свети. Кредит: НАСА, П. Чалис, Р. Киршнер (Харвард-Смитсоновски център за астрофизика) и Б. Сугерман (STScI)

Галактически газови мехурчета - Мехур от газ в центъра на галактиката NGC 3079 се издига над сплескания диск. Кредити: НАСА, Джералд Сесил (Университет на Северна Каролина), Силвен Вейле (Университет на Мериленд), Джос Бланд-Хоторн (Англо-австралийска обсерватория) и Алекс Филипенко (Калифорнийски университет, Бъркли).

Eta Carinae - Дъмбелната експлозия - Прахът и газът, експлодиращи от двете страни на звездата, Eta Carinae, са показани със забележителни подробности. Структури с диаметър само 10 милиарда мили могат да се наблюдават въпреки голямото разстояние на звездите. Кредит: Джон Морс (Университет на Колорадо) и НАСА

Пръстеновите мъглявини - Умираща звезда изхвърли праха и газа, за да създаде най -известните планетарни мъглявини. HST разкри тъмни купчини материал, вграден в краищата на газовия пръстен, докато умиращата звезда се крие в центъра. Кредит: Екипът на наследството на Хъбъл (AURA/STScI/NASA)

Подготовка за пътуването до Веста - Изображенията, направени от HST, помогнаха на астрономите и инженерите да планират Мисията на зората на НАСА към астероида Веста и протопланетата Церера. Кредити за Веста: НАСА; ESA; Л. Макфадън и Дж. Й. Ли (Университет на Мериленд, Колеж Парк); М. Mutchler и Z. Levay (Научен институт за космически телескопи, Балтимор); П. Томас (Университет Корнел); J. Parker и E.F. Young (Southwest Research Institute); и C.T. Ръсел и Б. Шмит (Калифорнийски университет, Лос Анджелис). Кредити за Церера: НАСА; ESA; J. Parker (Югозападен изследователски институт); П. Томас (Университет Корнел); Л. Макфадън (Университет на Мериленд, Колеж Парк); и M. Mutchler и Z. Levay (Научен институт за космически телескопи)

Поток от субатомни частици -Електрони и други субатомни частици струят от черна дупка в центъра на галактиката M87. Кредит: НАСА и екипът на наследството на Хъбъл (STScI/AURA)

Обущар-Леви синини Юпитер -Когато кометата Shoemaker-Levy бомбардира Юпитер през 1994 г., тя остави своя отпечатък върху планетата. Кредит: Кометният екип на Хъбъл и НАСА.

Допълнителни ресурси:

Тази статия е актуализирана на 20 април 2020 г. от референтния редактор на demokratija.eu Кимбърли Хикок.