Три десятиліття легенди. Кругла річниця телескопа Хаббла

Дата 24 квітня 1990 р. Увійшла в історію як день, коли Земля була виведена на орбіту одного з найбільш новаторських астрономічних пристроїв, який поки що вийшов з людських рук. За останні 30 років космічний телескоп Хаббл приніс особливу цінність прогресу космічних досліджень, захоплюючи своєю надзвичайною якістю зображення — як поблизу, так і далеко. Це телескоп, який змінив сприйняття астрономії … хоча його початки були непростими і не віщували досягнень, які згодом стали його частиною.

Окрім захоплюючих зображень космосу, космічний телескоп Хаббл протягом багатьох років надав безцінні дані про зірки, планети, чорні діри та весь космос. У літописі сучасної астрономії постійно проводяться спостереження, зроблені з нею, такі, що показують глибоке поле Хаббла із сотнями первинних галактик, розташованих біля краю видимого Всесвіту на відстані 12 мільярдів світлових років. По мірі просування місії до цієї колекції достоїнств також приєдналися зображення Ультраглибокого поля Хаббла, які побачили галактики настільки віддаленими, що їх захоплене світло, ймовірно, випромінювалося лише через 600 мільйонів років після Великого вибуху.

Телескоп Хаббл — це реалізація давно сформованої концепції, припускаючи можливість спостереження за космосом без незручностей, пов’язаних із впливом атмосфери Землі. Газова оболонка Землі поглинає частину електромагнітних хвиль і викликає спотворене зображення. Втеча поза його межами дозволяє усунути ці проблеми.

Тож телескоп Хаббл першим відкрив людині нові можливості для астрономічних спостережень — хоча і не відразу. Радість від успішного запуску, який впав 24 квітня 1990 року за допомогою шатлу Discovery (після багатомісячної затримки) — тривав недовго. Після перших спостережень (20 травня 1990 р.) Було виявлено проблемне розмивання деяких деталей зображень. Після проведення аналізів виявилося, що в головному дзеркалі діаметром 2,4 м виявляється сферична аберація, що виникає в результаті неправильного полірування в процесі виробництва. Дзеркало телескопа мало відхилення в 2 мікрометри (2 тисячні частки міліметра), що було достатньо для того, щоб світло, відбите від дзеркала, було сфокусовано в розходяться точках)

Це була серйозна проблема, яка зрівняла плани спостереження НАСА на початку місії. Навіть розглядався варіант повернення телескопа на Землю для усунення дефекту — але це було швидко виключено, зосередившись на шансі застосувати модуль корекції аберації під час першої службової місії. Тут варто згадати, що Хаббл — єдиний космічний телескоп, пристосований для обслуговування орбіти космонавтами. За останні роки було використано аж п’ять таких місій із застосуванням космічних човників, що значно продовжило термін експлуатації інструменту.

зображення
Перша сервісна місія, під час якої було встановлено сферичний модуль аберації телескопа Хаббла. Рис. НАСА

Перша ключова операція відбулася в грудні 1993 року. Екіпаж парому Endeavor успішно замінив оптичний модуль камерою на такий, який компенсував дефект кривизни дзеркала. Також були модернізовані гіроскопічні механізми та сонячні панелі потужного інструменту.

З того часу телескоп став повністю функціональним науковим пристроєм. Подальші спостереження, зроблені при його використанні, показали все більш вражаючі та цінні погляди.

За 30 років роботи він здійснив півтора мільйона спостережень. Він завантажив зображення зірок, галактик, туманностей, наднових, планет та інших тіл. Завдяки цьому нам вдалося краще зрозуміти, як створюються та розвиваються космічні структури та тіла. Хаббл також допоміг вивчати позасонячні планети, а також атмосферні явища та полярні гори на планетах Сонячної системи. Він надав зображення найдавніших галактик, що утворилися незабаром після великого вибуху. Він допоміг краще зрозуміти темну матерію. Це дозволило уточнити вік Всесвіту — від передбачуваного широкого діапазону 10-20 до конкретного виміру 13,8 мільярда років. Саме завдяки його спостереженням астрономи зробили новаторське відкриття, що швидкість розширення Всесвіту прискорюється.

Хоча Хаббл, як і людське око, отримує видиме світло, його робочий діапазон ширший — його детектори також реагують на деяке інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання. Це дає йому додаткові можливості. Інфрачервоне проникнення крізь хмари пилу та газу, що дозволяє практично рентгенограмувати їх наскрізь. Так, наприклад, можна побачити зірки, народжені всередині туманності. Промені цього типу також випромінюються більш холодними тілами, які не випромінюють видимого світла. У цій місцевості також спостерігаються дуже віддалені об'єкти, наприклад, старі галактики.

Світло, яке вони випромінювали під час своєї мільярдної подорожі, розтягувалося (піддаючись так званому червоному зсуву) внаслідок розширення Всесвіту. Таким чином, видиме світло перетворюється на інфрачервоне випромінювання. Тим часом ультрафіолетове випромінювання створюється, наприклад, у молодих та гарячих зірок чи полярних подій. Завдяки своїй специфіці вони допомагають у вивченні складу атмосфери екзопланет, а також дозволяють отримати більш точні зображення планет Сонячної системи.

зображення
Головне дзеркало Хаббла під час огляду. Рис. НАСА [nasa.gov]

 

У всьому цьому телескоп Хаббл часто виступав як "команда" з іншими телескопами. Таким чином були отримані перекриваючі зображення в різних діапазонах хвиль. Наприклад, на фотографії туманності Краба, зробленій п’ятьма телескопами, можна побачити залишки вибуху зірки. У радіодіапазоні ви можете бачити, як частинки, що випромінюються центральною нейтронною зіркою, впливають на туманність, викликаючи просто радіовипромінювання. У свою чергу, жовтий шар зображення, зроблений в інфрачервоному діапазоні, показує сяючі пилові частинки, що поглинають видиме світло та УФ-промені. Синя частина ультрафіолетових спостережень та фіолетова частина рентгенівських спостережень показують хмару високоенергетичних електронів, керованих швидко обертається нейтронною зіркою. Нарешті, шар, що спостерігається як зелений, походить від телескопа Хаббла (записаний у видимому світлі), показуючи волокнисті структури, що простягаються в туманності.

Космічні спостереження, однак, не єдина користь, отримана від побудови космічного телескопа Хаббла. При його створенні необхідно було розробити численні нові технічні рішення. Багато з них пізніше знайшли використання на Землі. Наприклад, датчики, які використовуються в камерах, сьогодні використовуються в медичних дослідженнях. Інфрачервоні детектори, в свою чергу, були використані при дослідженні рукописів з Кумрану, тобто сувої з Мертвого моря. Алгоритми аналізу зірок допомогли простежити китів, покритих характерними крапками. Оптичні лазери сканують посилки, а дзеркальна технологія згладжування сприяла тріумфу американки Кріса Вітті, який виграв золоту олімпійську медаль у швидкому катанні у 2002 році. Його ковзани були заземлені, використовуючи новий метод.

зображення
Діаграма космічного телескопа Хаббла. Рис. Центр космічних польотів НАСА Годдард [nasa.gov]

 

Телескоп все ще працює. Лише у квітні з його допомогою вдалося зробити два унікальних відкриття. Його спостереження показали, що об’єкт у віддаленій системі — це не планета, як передбачається, а ймовірно, пилова хмара, що утворилася після зіткнення двох тіл. Хаббл також визначив хімічний склад комети Борисова, який потрапив у Сонячну систему з міжзоряного простору.

Хаббл нависає над землею на висоті понад 500 км, 15 разів на день об'їжджаючи планету. Це приблизно за розміром шкільного автобуса і важить понад 10 тонн. Телескоп вбудований в систему Cassegrain — головне дзеркало (в даному випадку діаметром 2,4 м), розташоване глибоко всередині трубки, збирає світло і відбиває його в меншому дзеркалі спереду, що знову відбиває його у напрямку до отвору в головному дзеркалі. Таким чином, світло надходить на сповіщувачі. Зображення, закодовані радіохвилями, спершу йдуть до супутника, а потім до Землі.

Підготував: PAP-Marek Matacz / MK

Facebook Comments