namai › Degalų sistema › Didžiausi kosminiai teleskopai. Teleskopai kosmose Kodėl teleskopai paleidžiami į kosmosą?

Didžiausi kosminiai teleskopai. Teleskopai kosmose Kodėl teleskopai paleidžiami į kosmosą?

Kur pamatyti žvaigždes?

Visiškai pagrįstas klausimas: kam dėti teleskopus erdvėje? Viskas labai paprasta – iš Kosmoso matosi geriau. Šiandien, norint ištirti Visatą, mums reikia teleskopų, kurių skiriamoji geba Žemėje neįmanoma. Dėl šios priežasties į kosmosą paleidžiami teleskopai.

Įvairūs regėjimo tipai

Visi šie įrenginiai turi skirtingą „viziją“. Kai kurių tipų teleskopai tyrinėja kosminius objektus infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių diapazone, kiti – rentgeno spindulių diapazone. Tai yra priežastis sukurti vis pažangesnes kosmoso sistemas, skirtas giliai tyrinėti Visatą.

Hablo kosminis teleskopas

Hablo kosminis teleskopas (HST)
Hablo teleskopas yra visa kosminė observatorija žemoje Žemės orbitoje. NASA ir Europos kosmoso agentūra dirbo prie jos kūrimo. Teleskopas buvo paleistas į orbitą 1990 m. ir šiandien yra didžiausias optinis įrenginys, stebintis artimojo infraraudonųjų spindulių ir ultravioletinių spindulių diapazoną.

Per savo darbą orbitoje Hablas išsiuntė į Žemę daugiau nei 700 tūkstančių vaizdų iš 22 tūkstančių skirtingų dangaus objektų – planetų, žvaigždžių, galaktikų, ūkų. Tūkstančiai astronomų jį naudojo stebėdami Visatoje vykstančius procesus. Taip su Hablo pagalba buvo atrasta daug protoplanetinių darinių aplink žvaigždes, gautos unikalios reiškinių, tokių kaip pašvaistės Jupiterio, Saturno ir kitose planetose, nuotraukos bei daug kitos neįkainojamos informacijos.

Chandra rentgeno observatorija

Chandra rentgeno observatorija
Kosminis teleskopas Chandra buvo paleistas į kosmosą 1999 m. liepos 23 d. Pagrindinė jo užduotis yra stebėti rentgeno spindulius, sklindančius iš labai daug energijos turinčių kosmoso regionų. Tokie tyrimai yra labai svarbūs norint suprasti Visatos evoliuciją, taip pat tiriant tamsiosios energijos prigimtį – vieną didžiausių šiuolaikinio mokslo paslapčių. Iki šiol į kosmosą buvo paleista dešimtys prietaisų, atliekančių tyrimus rentgeno spindulių diapazone, tačiau, nepaisant to, Chandra išlieka galingiausia ir efektyviausia šioje srityje.

Spitzer NASA kosminį teleskopą Spitzer paleido 2003 m. rugpjūčio 25 d. Jo užduotis – stebėti Kosmosą infraraudonųjų spindulių diapazone, kuriame galima pamatyti vėstančias žvaigždes ir milžiniškus molekulinius debesis. Žemės atmosfera sugeria infraraudonąją spinduliuotę, todėl tokių kosminių objektų beveik neįmanoma stebėti iš Žemės.

Kepleris Keplerio teleskopą NASA paleido 2009 m. kovo 6 d. Jo ypatingas tikslas – egzoplanetų paieška. Teleskopo misija – stebėti daugiau nei 100 tūkstančių žvaigždžių ryškumą 3,5 metų, per kuriuos jis turi nustatyti į Žemę panašių planetų, išsidėsčiusių tinkamu atstumu nuo jų saulių gyvybei atsirasti. Sudarykite išsamų šių planetų ir jų orbitų formų aprašymą, tyrinėkite žvaigždžių, turinčių planetų sistemas, savybes ir dar daugiau. Iki šiol Kepleris jau nustatė penkias žvaigždžių sistemas ir šimtus naujų planetų, iš kurių 140 pasižymi panašiomis į Žemę savybėmis.

James Webb kosminis teleskopas

Jameso Webbo kosminis teleskopas (JWST)
Daroma prielaida, kad kai Hablas pasieks savo gyvavimo pabaigą, jo vietą užims JWST kosminis teleskopas. Jame bus įrengtas didžiulis 6,5 m skersmens veidrodis, kurio tikslas – aptikti pirmąsias žvaigždes ir galaktikas, atsiradusias po Didžiojo sprogimo.
Ir net sunku įsivaizduoti, ką jis pamatys Kosmose ir kaip tai paveiks mūsų gyvenimus.

„Pradėjome savarankišką skrydį. Yra stiprūs ryšiai su matavimo taškais Medvežye ežeruose ir Usūrijoje. Saulės baterijos atsidarė, surado Saulę, užėmė stabilizuotą padėtį ir turi teigiamą energijos balansą“... Taip NVO vardu pavadintos NPO vadovas pradėjo bendrauti su spauda. Lavočkinas Viktoras Hartovas liepos 18 d., netrukus po „RadioAstron“ paleidimo. Po to tapo aišku: startas buvo sėkmingas, o daugeliui astronomijos mylėtojų ši džiugi žinia vos nesukėlė ašarų.

Beveik ketvirtį amžiaus, daugiau nei dvidešimt metų, Rusija į kosmosą nepaleido astronominių instrumentų!

„Radioastron“ istorija siekia pusę amžiaus. Idėja paleisti radijo teleskopą į kosmosą priklauso išskirtiniam radijo astronomui, I. S. Šklovskio mokiniui Nikolajui Semenovičiui Kardaševui. Iš pradžių jis pasiūlė sukurti didžiulę pripučiamą anteną, tačiau kol projektas gavo oficialų statusą (tai atsitiko devintajame dešimtmetyje), teleskopo dydis gerokai sumažėjo. Dešimtajame dešimtmetyje projektas iš tikrųjų buvo įšaldytas; pastarąjį dešimtmetį, nepaisant padidėjusio finansavimo, paleidimas buvo ne kartą atidėtas. Ir dabar Radioastron yra orbitoje!

Tačiau džiaugtis dar anksti, nes šiandien, liepos 22 d., turėtų atsidaryti radijo teleskopo antena. Tada „RadioAstron“ stebės Mėnulį kalibravimui. Tada bus sukalibruotos padėties valdymo sistemos. Tai bus padaryta išmatuojant vieną iš ryškiausių radijo bangų šaltinių. Paprastai bandymo režimu prietaisas veiks nuo dviejų iki trijų mėnesių. Ir tik tada jis pradės mokslinius stebėjimus.

Čia gali kilti klausimas: kam paleisti radijo teleskopą į kosmosą, nes tai nesuteiks prietaisui jokių pranašumų prieš antžeminius analogus, kaip, pavyzdžiui, optinių teleskopų atveju? Atsakymas paprastas: viskas yra bazėje. Radioastron yra teleskopas, sukurtas veikti kartu su antžeminiais radijo teleskopais. Kartu jie sukurs itin ilgą bazę, maždaug 30 kartų didesnę nei šiuo metu esama, kurią riboja Žemės skersmuo. Tai reiškia, kad „RadioAstron“ pagalba galėsime tyrinėti Visatą, kurios kampinė skiriamoji geba yra viena milijoninė lanko sekundės dalis!

Tai leis išsamiai ištirti energijos šaltinio prigimtį aktyvių galaktikų branduoliuose, ištirti kompaktiškų ekstragalaktinių radijo spinduliuotės šaltinių raidą, gauti naujų duomenų apie pulsarus, mikrokvazarus ir radijo žvaigždes ir galiausiai padaryti reikšmingą indėlis į fundamentinę astrometriją. Žodžiu, net ir šiandien, praėjus pusei amžiaus nuo pirmosios kosminio radijo teleskopo idėjos, Radioastron yra unikalus instrumentas, neturintis analogų pasaulyje.

Kokia laimė, kad komanda nepabėgo neramiais 90-aisiais ir toliau dirbo sunkiais 2000-aisiais. Ir kaip puiku, kad vis dėlto buvo paleistas „Radioastron“! Dabar – kitas žingsnis. Tris kartus nusispjauti ir palaukti, kol atsidarys antena. Ir tada pažiūri, ir ateis pirmieji moksliniai rezultatai. Mums jų labai reikia, o ypač jaunajai mūsų mokslininkų kartai.

2011 m. liepos 18 d. Baikonuro kosmodromas. Raketa Zenit su viršutine Fregat pakopa iškelia į orbitą radijo teleskopą Spektr-R arba Radioastron

Dėl sėkmingo starto akademikas N. S. Kardaševas priima sveikinimus. Nuotrauka: Vladimiras A. Samodurovas

Laikraštyje buvo išspausdintas įdomus straipsnis apie „Radioastron“ paleidimą

Yra toks mechanizmas – teleskopas. Kam tai? Kokias funkcijas jis atlieka? Kuo tai padeda?

Bendra informacija

Žvaigždžių stebėjimas buvo žavi veikla nuo seniausių laikų. Tai buvo ne tik malonus, bet ir naudingas laiko praleidimas. Iš pradžių žmogus žvaigždes galėjo stebėti tik savo akimis. Tokiais atvejais žvaigždės tebuvo taškai dangaus skliaute. Tačiau XVII amžiuje buvo išrastas teleskopas. Kam to reikėjo ir kodėl jis naudojamas dabar? Esant giedram orui, juo galėsite stebėti tūkstančius žvaigždžių, atidžiai apžiūrėti mėnulį ar tiesiog stebėti kosmoso gelmes. Bet, tarkime, žmogus domisi astronomija. Teleskopas jam padės stebėti dešimtis, šimtus tūkstančių ar net milijonus žvaigždžių. Šiuo atveju viskas priklauso nuo naudojamo įrenginio galios. Taigi, mėgėjiški teleskopai padidina kelis šimtus kartų. Jei kalbėtume apie mokslinius instrumentus, jie gali matyti tūkstančius ir milijonus kartų geriau nei mes.

Teleskopų tipai

Tradiciškai galima išskirti dvi grupes:

Mėgėjiški įrenginiai. Tai apima teleskopus, kurių didinimo galia yra daugiausia kelis šimtus kartų. Nors yra ir palyginti silpnų įrenginių. Taigi, norėdami stebėti dangų, netgi galite nusipirkti biudžetinių modelių su šimta kartų padidinimu. Jei norite nusipirkti tokį įrenginį, žinokite apie teleskopą - jų kaina prasideda nuo 5 tūkstančių rublių. Todėl beveik kiekvienas gali sau leisti studijuoti astronomiją.
Profesionalūs moksliniai instrumentai. Yra suskirstyti į du pogrupius: optinius ir radarinius teleskopus. Deja, pirmieji turi tam tikrą, gana kuklų galimybių rezervą. Be to, pasiekus 250 kartų padidinimo slenkstį, dėl atmosferos vaizdo kokybė pradeda smarkiai kristi. Pavyzdys yra garsusis Hablo teleskopas. Jis gali perduoti aiškius vaizdus su padidinimu 5 tūkst. Jei nepaisysime kokybės, tai gali pagerinti matomumą 24 000! Tačiau tikrasis stebuklas yra radaro teleskopas. Kam tai? Mokslininkai jį naudoja stebėdami Galaktiką ir net Visatą, sužinodami apie naujas žvaigždes, žvaigždynus, ūkus ir kt.

Ką žmogui duoda teleskopas?

Tai bilietas į tikrai fantastišką neatrastų žvaigždžių gelmių pasaulį. Netgi nebrangūs mėgėjiški teleskopai leis padaryti mokslinių atradimų (net jei juos anksčiau padarė vienas iš profesionalių astronomų). Nors paprastas žmogus gali daug ką. Taigi, ar skaitytojas žinojo, kad daugumą kometų atrado mėgėjai, o ne profesionalai? Kai kurie žmonės atranda ne vieną, o daug kartų, rastus objektus vadindami taip, kaip nori. Tačiau net jei nieko naujo nebuvo rasta, kiekvienas žmogus, turintis teleskopą, gali jaustis daug arčiau Visatos gelmių. Su jo pagalba galite grožėtis kitų Saulės sistemos planetų grožybėmis.

Jei kalbėsime apie mūsų palydovą, bus galima atidžiai išnagrinėti jo paviršiaus topografiją, kuri bus ryškesnė, tūringesnė ir detalesnė. Be Mėnulio, taip pat galėsite grožėtis Saturnu – Marso poliarine kepurėle, svajoti, kaip ant jo augs obelys, nuostabiąja Venera ir Saulės išdegintu Merkuriju. Tai tikrai nuostabus reginys! Su daugiau ar mažiau galingu instrumentu bus galima stebėti kintamus ir dvigubai masyvius ugnies kamuolius, ūkus ir net šalia esančias galaktikas. Tiesa, norint aptikti pastarąjį vis tiek prireiks tam tikrų įgūdžių. Todėl teks įsigyti ne tik teleskopų, bet ir mokomosios literatūros.

Ištikimas teleskopo padėjėjas

Be šio įrenginio, jo savininkui pravers dar vienas kosmoso tyrinėjimo įrankis – žvaigždžių žemėlapis. Tai patikimas ir patikimas cheat sheet, kuris padeda ir palengvina norimų objektų paiešką. Anksčiau tam buvo naudojami popieriniai žemėlapiai. Tačiau dabar juos sėkmingai pakeitė elektroninės galimybės. Jomis daug patogiau naudotis nei spausdintomis kortelėmis. Be to, ši sritis aktyviai vystosi, todėl net virtualus planetariumas gali padėti teleskopo savininkui. Jų dėka reikiamas vaizdas bus greitai pateiktas po pirmo prašymo. Tarp papildomų tokios programinės įrangos funkcijų yra netgi bet kokios papildomos informacijos, kuri gali būti naudinga, pateikimas.

Taigi išsiaiškinome, kas yra teleskopas, kam jis reikalingas ir kokias galimybes jis suteikia.

Kaip atsirado teleskopai?

Pirmasis teleskopas pasirodė XVII amžiaus pradžioje: keli išradėjai vienu metu išrado teleskopus. Šie vamzdeliai buvo pagrįsti išgaubto lęšio savybėmis (arba, kaip dar vadinama, įgaubtas veidrodis), veikiantis kaip lęšis vamzdyje: objektyvas sufokusuoja šviesos spindulius ir gaunamas padidintas vaizdas, kurį galima žiūrėti per kitame vamzdelio gale esantį okuliarą. Teleskopams svarbi data – 1610 m. sausio 7 d.; tada italas Galilėjus Galilėjus pirmiausia nukreipė teleskopą į dangų – taip jis pavertė jį teleskopu. Galilėjaus teleskopas buvo labai mažas, šiek tiek daugiau nei metro ilgio, o objektyvo skersmuo siekė 53 mm. Nuo to laiko teleskopai nuolat didėjo. Tikrai dideli teleskopai, esantys observatorijose, pradėti statyti XX a. Didžiausias optinis teleskopas šiandien yra Kanarų salų observatorijoje esantis Grand Canary teleskopas, kurio objektyvo skersmuo siekia net 10 m.

Ar visi teleskopai vienodi?

Nr. Pagrindinis teleskopų tipas yra optinis, juose naudojamas arba objektyvas, arba įgaubtas veidrodis, arba veidrodžių serija, arba veidrodis ir objektyvas kartu. Visi šie teleskopai veikia su matoma šviesa – tai yra, jie žiūri į planetas, žvaigždes ir galaktikas panašiai, kaip į jas žiūrėtų labai aštri žmogaus akis. Visi pasaulio objektai turi spinduliuotę, o matoma šviesa yra tik nedidelė šių spindulių spektro dalis. Žiūrėti į erdvę tik per ją yra dar blogiau, nei matyti pasaulį nespalvotą; taip prarandame daug informacijos. Todėl yra teleskopų, kurie veikia skirtingais principais: pavyzdžiui, radijo teleskopai, kurie gaudo radijo bangas, arba teleskopai, kurie gaudo gama spindulius – jais stebimi karščiausi objektai erdvėje. Taip pat yra ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių teleskopų, jie puikiai tinka atrasti naujas planetas už Saulės sistemos ribų: matomoje ryškių žvaigždžių šviesoje neįmanoma įžvelgti aplink jas besisukančių mažyčių planetų, tačiau ultravioletinėje ir infraraudonojoje šviesoje tai padaryti daug lengviau.

Kam mums apskritai reikalingi teleskopai?

Geras klausimas! Turėjau to paklausti anksčiau. Mes siunčiame prietaisus į kosmosą ir net į kitas planetas, renkame informaciją apie juos, tačiau didžiąja dalimi astronomija yra unikalus mokslas, nes tiria objektus, prie kurių neturi tiesioginės prieigos. Teleskopas yra geriausias įrankis informacijai apie kosmosą gauti. Jis mato žmogaus akiai nepasiekiamas bangas, smulkiausias smulkmenas, taip pat fiksuoja savo stebėjimus – tuomet šių įrašų pagalba galima pastebėti pokyčius danguje.

Šiuolaikinių teleskopų dėka mes puikiai suprantame žvaigždes, planetas ir galaktikas ir netgi galime aptikti hipotetines daleles ir bangas, kurios anksčiau mokslui nebuvo žinomos: pavyzdžiui, tamsiąją materiją. (tai yra paslaptingos dalelės, kurios sudaro 73% Visatos) arba gravitacines bangas (jie bando juos aptikti naudodami LIGO observatoriją, kurią sudaro dvi observatorijos, esančios 3000 km atstumu viena nuo kitos).Šiems tikslams geriausia elgtis su teleskopais kaip ir su visais kitais prietaisais – siųsti juos į kosmosą.

Kam siųsti teleskopus į kosmosą?

Žemės paviršius nėra pati geriausia vieta kosmosui stebėti. Mūsų planeta sukuria daug trukdžių. Pirma, oras planetos atmosferoje veikia kaip lęšis: atsitiktiniais, nenuspėjamais būdais išlenkia šviesą iš dangaus objektų ir iškraipo tai, kaip mes juos matome. Be to, atmosfera sugeria daugelio rūšių spinduliuotę: pavyzdžiui, infraraudonąsias ir ultravioletines bangas. Norint išvengti šių trukdžių, į kosmosą siunčiami teleskopai. Tiesa, tai labai brangu, todėl tai daroma retai: per visą istoriją į kosmosą išsiuntėme apie 100 įvairaus dydžio teleskopų – tiesą sakant, to nepakanka, net dideli optiniai teleskopai Žemėje yra kelis kartus didesni. Garsiausias kosminis teleskopas yra Hablo, o James Webb teleskopas, kuris turėtų būti paleistas 2018 m., bus kažkoks įpėdinis.

Kiek kainuoja?

Galingas kosminis teleskopas yra labai brangus. Praėjusią savaitę buvo minimos 25-osios žymiausio pasaulyje kosminio teleskopo Hablo paleidimo metinės. Per visą laikotarpį tam buvo skirta apie 10 mlrd. dalis šių pinigų skirta remontui, nes Hablas turėjo būti reguliariai remontuojamas (jie nustojo tai daryti 2009 m., bet teleskopas vis dar veikia). Netrukus po to, kai teleskopas buvo paleistas, atsitiko kvailas dalykas: pirmieji jo padaryti vaizdai buvo daug prastesnės kokybės nei tikėtasi. Paaiškėjo, kad dėl mažytės skaičiavimų klaidos Hablo veidrodis nebuvo pakankamai lygus, todėl jo sutvarkyti teko išsiųsti visą astronautų komandą. Tai kainavo apie 8 mln.. James Webb teleskopo kaina gali pasikeisti ir greičiausiai didės arčiau paleidimo, tačiau kol kas ji siekia apie 8 mlrd.$ – ir verta kiekvieno cento.

Kuo ypatinga
prie Jameso Webbo teleskopo?

Tai bus įspūdingiausias teleskopas žmonijos istorijoje. Projektas buvo sumanytas dar 90-ųjų viduryje, o dabar pagaliau artėja prie paskutinio etapo. Teleskopas nuskris 1,5 milijono km nuo Žemės ir skris į orbitą aplink Saulę, tiksliau į antrąjį Lagranžo tašką nuo Saulės ir Žemės – tai vieta, kur subalansuotos dviejų objektų gravitacinės jėgos, taigi ir trečiasis objektas. (šiuo atveju teleskopas) gali likti nejudantis. James Webb teleskopas yra per didelis, kad tilptų į raketą, todėl jis skris sulankstytas ir atsivers erdvėje kaip besikeičianti gėlė; pažiūrėk į tai vaizdo įrašą suprasti, kaip tai atsitiks.

Tada jis galės žvelgti toliau nei bet kuris istorijoje esantis teleskopas: 13 milijardų šviesmečių nuo Žemės. Kadangi šviesa, kaip galima spėti, sklinda šviesos greičiu, objektai, kuriuos matome, yra praeityje. Grubiai tariant, kai žiūri į žvaigždę pro teleskopą, matai ją tokią, kokia ji atrodė prieš dešimtis, šimtus, tūkstančius ir pan. Todėl James Webb teleskopas matys pirmąsias žvaigždes ir galaktikas tokias, kokios buvo po Didžiojo sprogimo. Tai labai svarbu: geriau suprasime, kaip formavosi galaktikos, atsirado žvaigždės ir planetų sistemos, taip pat galėsime geriau suprasti gyvybės kilmę. Galbūt Jameso Webbo teleskopas netgi padės mums atrasti nežemišką gyvybę. Yra vienas dalykas: misijos metu daug kas gali suklysti, o kadangi teleskopas bus labai toli nuo Žemės, nusiųsti jo taisyti bus neįmanoma, kaip buvo su Hablo.

Kokia viso to praktinė prasmė?

Tai dažnai užduodamas klausimas apie astronomiją, ypač atsižvelgiant į tai, kiek pinigų jai išleidžiama. Yra du atsakymai: pirma, ne viskas, ypač mokslas, turėtų turėti aiškią praktinę reikšmę. Astronomija ir teleskopai padeda geriau suprasti žmonijos vietą Visatoje ir pasaulio sandarą apskritai. Antra, astronomija vis dar turi praktinės naudos. Astronomija yra tiesiogiai susijusi su fizika: suprasdami astronomiją, mes daug geriau suprantame fiziką, nes yra fizinių reiškinių, kurių Žemėje neįmanoma stebėti. Pavyzdžiui, jei astronomai įrodys tamsiosios materijos egzistavimą, tai labai paveiks fiziką. Be to, kasdieniame gyvenime naudojama daugybė kosmosui ir astronomijai išrastų technologijų: pasvarstykime apie palydovus, kurie dabar naudojami viskam – nuo televizijos iki GPS navigacijos. Galiausiai astronomija ateityje bus labai svarbi: kad išgyventų, žmonijai reikės išgauti energiją iš Saulės, o mineralus iš asteroidų, įsikurti kitose planetose ir, galbūt, bendrauti su ateivių civilizacijomis – visa tai bus neįmanoma, jei to nepadarysime. dabar kurti astronomiją ir teleskopus.

Kanoninė teleskopo nuotrauka, daryta per paskutinę jo techninės priežiūros misiją 2009 m.

Prieš 25 metus, 1990 m. balandžio 24 d., erdvėlaivis Discovery iš Kanaveralo kyšulio išskrido dešimtuoju skrydžiu, savo transporto skyriuje gabendamas neįprastą krovinį, kuris atneštų šlovę NASA ir taptų daugelio astronomijos sričių vystymosi katalizatoriumi. . Taip prasidėjo 25 metus trukusi Hablo kosminio teleskopo – bene garsiausio pasaulyje astronominio instrumento – misija.

Kitą dieną, 1990 m. balandžio 25 d., atsidarė krovininio liuko durys ir specialus manipuliatorius iškėlė teleskopą iš skyriaus. Hablas savo kelionę pradėjo 612 km aukštyje virš Žemės. Įrenginio paleidimo procesas buvo nufilmuotas keliomis IMAX kameromis, o kartu su viena iš vėlesnių remonto misijų buvo įtrauktas į filmą „Destiny in Space“ (1994). Teleskopas dar kelis kartus pateko į IMAX filmų kūrėjų akiratį, tapęs filmų „Hablas: galaktikos erdvėje ir laike“ (2004) ir Hablo 3D (2010) herojumi. Tačiau mokslo populiarinimo kinas – malonus, bet vis tiek šalutinis orbitinės observatorijos darbo produktas.

Kodėl reikalingi kosminiai teleskopai?

Pagrindinė optinės astronomijos problema yra Žemės atmosferos keliami trukdžiai. Dideli teleskopai jau seniai buvo statomi aukštai kalnuose, toli nuo didžiųjų miestų ir pramonės centrų. Atokumas iš dalies išsprendžia tiek tikrojo, tiek šviesaus smogo problemą (naktinio dangaus apšvietimas dirbtiniais šviesos šaltiniais). Vieta dideliame aukštyje leidžia sumažinti atmosferos turbulencijos įtaką, ribojančią teleskopų skiriamąją gebą, ir padidinti stebėjimui tinkamų naktų skaičių.

Be jau minėtų nepatogumų, žemės atmosferos skaidrumas ultravioletinių, rentgeno ir gama diapazonuose palieka daug norimų rezultatų. Panašios problemos pastebimos infraraudonųjų spindulių spektre. Kita kliūtis antžeminiams stebėtojams yra Rayleigh sklaida, ta pati, kuri paaiškina mėlyną dangaus spalvą. Dėl šio reiškinio stebimų objektų spektras iškraipomas, pereina į raudoną.

Hablas lėktuvo „Discovery“ krovinių skyriuje. Vaizdas iš vienos iš IMAX kamerų.

Tačiau vis tiek pagrindinė problema yra žemės atmosferos nevienalytiškumas, skirtingo tankio, oro greičio ir tt sričių buvimas joje. Būtent šie reiškiniai lemia gerai žinomą žvaigždžių mirksėjimą, matomą plika akimi. Naudojant didelių teleskopų kelių metrų optiką, problema tik blogėja. Dėl to antžeminių optinių instrumentų skiriamoji geba, neatsižvelgiant į veidrodžio dydį ir teleskopo diafragmą, yra apribota iki maždaug 1 lanko sekundės.

Teleskopo paėmimas į kosmosą leidžia išvengti visų šių problemų ir padidinti skiriamąją gebą dydžiu. Pavyzdžiui, 2,4 m veidrodžio skersmens Hablo teleskopo teorinė skiriamoji geba yra 0,05 lanko sekundės, tikroji – 0,1 sekundės.

Hablo projektas. Pradėti

Pirmą kartą mokslininkai pradėjo kalbėti apie teigiamą astronominių instrumentų perkėlimo už Žemės atmosferos ribų dar gerokai prieš kosmoso amžiaus atsiradimą, praėjusio amžiaus 30-aisiais. Vienas iš nežemiškų observatorijų kūrimo entuziastų buvo astrofizikas Lymanas Spitzeris. Taigi 1946 metais straipsnyje jis pagrindė pagrindinius kosminių teleskopų privalumus, o 1962 metais paskelbė ataskaitą, kurioje JAV Nacionalinei mokslų akademijai rekomendavo įtraukti tokio prietaiso kūrimą į kosmoso programą. Tikėtina, kad 1965 m. Spitzeris tapo komiteto, kuris nustatė tokio didelio kosminio teleskopo mokslinių užduočių spektrą, vadovu. Vėliau mokslininko vardu buvo pavadintas 2003 metais paleistas Spitzerio kosminio teleskopo (SIRTF) infraraudonųjų spindulių kosminis teleskopas su 85 centimetrų pagrindiniu veidrodžiu.

Spitzer infraraudonųjų spindulių teleskopas.

Pirmoji nežemiška observatorija buvo „Orbiting Solar Observatory 1“ (OSO 1), kuri buvo paleista 1962 m., praėjus vos 5 metams nuo kosminio amžiaus pradžios, siekiant ištirti saulę. Iš viso pagal OSO programą 1962–1975 m. Sukurti 8 įrenginiai. O 1966 m., lygiagrečiai su ja, buvo pradėta dar viena programa - Orbiting Astronomical Observatory (OAO), kurios rėmuose 1966-1972 m. Buvo paleisti keturi orbitiniai ultravioletinių ir rentgeno spindulių teleskopai. Būtent OAO misijų sėkmė tapo atspirties tašku kuriant didelį kosminį teleskopą, kuris iš pradžių buvo tiesiog vadinamas dideliu orbitiniu teleskopu arba dideliu kosminiu teleskopu. Įrenginys gavo Hablo pavadinimą amerikiečių astronomo ir kosmologo Edvino Hablo garbei tik 1983 m.

Iš pradžių buvo planuota pastatyti teleskopą su 3 metrų pagrindiniu veidrodžiu ir pristatyti į orbitą jau 1979 m., Negana to, observatorija iš karto buvo sukurta taip, kad teleskopą būtų galima aptarnauti tiesiogiai kosmose, o čia Space Shuttle programa, kuri kūrėsi lygiagrečiai, labai pravertė, kurio pirmasis skrydis įvyko 1981 m. balandžio 12 d. Pripažinkime, modulinė konstrukcija buvo genialus sprendimas – šaudykla penkis kartus skrido į teleskopą remontuoti ir atnaujinti įrangą.

Ir tada prasidėjo pinigų paieškos. Kongresas arba atsisakė finansuoti, arba vėl skyrė lėšų. NASA ir mokslo bendruomenė pradėjo precedento neturinčią visos šalies lobizmo programą, skirtą Didžiojo kosminio teleskopo projektui, kuri apėmė masinį laiškų (tuomet popierinių) siuntimą įstatymų leidėjams, asmeninius mokslininkų susitikimus su kongresmenais ir senatoriais ir kt. Galiausiai 1978 m. Kongresas skyrė pirmuosius 36 milijonus dolerių, o Europos kosmoso bendrija (ESA) sutiko padengti dalį išlaidų. Prasidėjo observatorijos projektavimas, o 1983 m. buvo nustatyta nauja paleidimo data.

Veidrodis herojui

Svarbiausia optinio teleskopo dalis yra veidrodis. Kosminio teleskopo veidrodžiui buvo keliami ypatingi reikalavimai dėl didesnės skiriamosios gebos nei antžeminiai analogai. Pagrindinio 2,4 m skersmens Hablo veidrodžio darbai buvo pradėti 1979 m., o rangovu buvo pasirinktas Perkinas-Elmeris. Kaip parodė vėlesni įvykiai, tai buvo lemtinga klaida.

Kaip ruošinys buvo naudojamas itin mažas šilumos plėtimosi koeficientas iš Corning stiklo. Taip, tą patį, kurį žinote iš „Gorilla Glass“, saugančio jūsų išmaniųjų telefonų ekranus. Poliravimo tikslumas, kuriam pirmą kartą buvo panaudotos naujos CNC staklės, turėjo būti 1/65 raudonos šviesos bangos ilgio arba 10 nm. Tada veidrodis turėjo būti padengtas 65 nm aliuminio sluoksniu ir 25 nm storio apsauginiu magnio fluorido sluoksniu. NASA, abejodama Perkin-Elmer kompetencija ir bijodama problemų naudojant naujas technologijas, kartu užsakė „Kodak“ atsarginį veidrodį, pagamintą tradiciniu būdu.

Pirminio Hablo veidrodžio poliravimas Perkin-Elmer gamykloje, 1979 m.

NASA nuogąstavimai pasirodė nepagrįsti. Pagrindinio veidrodžio poliravimas tęsėsi iki 1981 m. pabaigos, todėl paleidimas pirmiausia buvo nukeltas į 1984 m., o vėliau, dėl kitų optinės sistemos komponentų gamybos vėlavimo, iki 1985 m. balandžio mėn. Vėlavimai Perkin-Elmer pasiekė katastrofišką mastą. Paleidimas buvo atidėtas dar du kartus – iš pradžių į 1986 m. kovo mėnesį, o paskui į rugsėjį. Tuo pačiu metu bendras projekto biudžetas jau buvo 1,175 mlrd.

Nelaimė ir laukimas

1986 m. sausio 28 d., praėjus 73 sekundėms po skrydžio virš Kanaverelio kyšulio, erdvėlaivis „Challenger“ sprogo su septyniais astronautais. Dvejus su puse metų JAV sustabdė pilotuojamus skrydžius, o Hablo paleidimas buvo atidėtas neribotam laikui.

„Space Shuttle“ skrydžiai buvo atnaujinti 1988 m., o transporto priemonės paleidimas dabar buvo numatytas 1990 m., praėjus 11 metų nuo pradinės datos. Ketverius metus teleskopas su iš dalies įjungtomis borto sistemomis buvo laikomas specialioje patalpoje su dirbtine atmosfera. Vien unikalaus įrenginio saugojimo kaina siekė apie 6 milijonus dolerių per mėnesį! Iki paleidimo bendros kosminės laboratorijos sukūrimo išlaidos buvo apskaičiuotos 2,5 milijardo dolerių vietoj planuotų 400 milijonų. Šiandien, atsižvelgiant į infliaciją, tai yra daugiau nei 10 milijardų dolerių!

Šis priverstinis vėlavimas turėjo ir teigiamų aspektų – kūrėjai gavo papildomo laiko užbaigti palydovą. Taip saulės baterijos buvo pakeistos efektyvesnėmis (ateityje tai būtų daroma dar du kartus, bet šį kartą kosmose), modernizuotas borto kompiuteris, patobulinta antžeminė programinė įranga, kuri, Pasirodo, buvo visiškai neparengtas iki 1986 m. Jei teleskopas staiga būtų laiku iškeltas į kosmosą, antžeminės tarnybos tiesiog negalėtų su juo dirbti. Neatsargumo ir išlaidų viršijimo pasitaiko net NASA.

Ir galiausiai, 1990 m. balandžio 24 d., „Discovery“ paleido Hablą į kosmosą. Prasidėjo naujas etapas astronominių stebėjimų istorijoje.

Nelaimingas Lucky teleskopas

Jei manote, kad tai Hablo nelaimės pabaiga, jūs labai klystate. Bėdos prasidėjo jau paleidimo metu – viena iš saulės baterijų atsiskleidė. Astronautai jau apsivilko skafandrus, ruošėsi išeiti į kosmosą spręsti problemos, kai skydas atsilaisvino ir užėmė tinkamą vietą. Tačiau tai buvo tik pradžia.

Manipuliatorius Canadarm paleidžia Hablą į laisvą skrydį.

Žodžiu, pirmosiomis darbo su teleskopu dienomis mokslininkai išsiaiškino, kad Hablas negali sukurti ryškaus vaizdo, o jo skiriamoji geba nebuvo daug pranašesnė už antžeminius teleskopus. Kelių milijardų dolerių vertės projektas pasirodė esąs kvailas. Greitai paaiškėjo, kad Perkin-Elmer ne tik nepadoriai vilkino teleskopo optinės sistemos gamybą, bet ir padarė rimtą klaidą poliruodamas bei montuodamas pagrindinį veidrodį. Nukrypimas nuo nurodytos formos veidrodžio kraštuose buvo 2 mikronai, todėl atsirado stipri sferinė aberacija ir skyra sumažėjo iki 1 lanko sekundės, o ne planuota 0,1.

Klaidos priežastis Perkin-Elmer buvo tiesiog gėdinga ir turėjo nutraukti įmonės egzistavimą. Pagrindinis nulinis korektorius, specialus optinis prietaisas, skirtas dideliems asferiniams veidrodžiams tikrinti, buvo sumontuotas neteisingai – jo objektyvas pasislinkęs 1,3 mm nuo teisingos padėties. Prietaisą surinkęs technikas dirbdamas su lazeriniu matuokliu tiesiog suklydo, o atradęs netikėtą tarpą tarp objektyvo ir jį laikančios konstrukcijos, jį kompensavo naudodamas įprastą metalinę poveržlę.

Tačiau problemos būtų buvę galima išvengti, jei Perkin-Elmer, pažeisdamas griežtas kokybės kontrolės taisykles, nebūtų tiesiog ignoravęs papildomų nulinių korektorių rodmenų, rodančių sferinę aberaciją. Taigi dėl vieno žmogaus klaidos ir „Perkin-Elmer“ vadovų neatsargumo ant plauko pakibo milijardinis projektas.

Nors NASA turėjo atsarginį „Kodak“ pagamintą veidrodį, o teleskopas buvo skirtas aptarnauti orbitoje, pakeisti pagrindinio komponento erdvėje nebuvo įmanoma. Dėl to, nustačius tikslų optinių iškraipymų dydį, jiems kompensuoti buvo sukurtas specialus prietaisas – Korekcinis optinis kosminis teleskopas Axial Replacement (COSTAR). Paprasčiau tariant, tai mechaninis optinės sistemos pleistras. Norint jį įdiegti, reikėjo išmontuoti vieną iš Hablo mokslinių įrenginių; Pasitarę mokslininkai nusprendė paaukoti greitaeigį fotometrą.

Astronautai prižiūri Hablo pirmąją remonto misiją.

„Endeavour“ taisymo misija buvo paleista tik 1993 m. gruodžio 2 d. Visą šį laiką Hablas atliko matavimus ir tyrimus nepriklausomai nuo sferinės aberacijos dydžio; be to, astronomams pavyko sukurti gana veiksmingą papildomo apdorojimo algoritmą, kompensuojantį kai kuriuos iškraipymus. Norint išmontuoti vieną įrenginį ir įdiegti COSTAR, prireikė 5 darbo dienų ir 5 kosminių išėjimų, kurių bendra trukmė – 35 valandos! O prieš misiją astronautai išmoko naudotis maždaug šimtu unikalių instrumentų, sukurtų Hablo aptarnavimui. Be COSTAR įdiegimo, buvo pakeista pagrindinė teleskopo kamera. Verta suprasti, kad ir korekcijos įtaisas, ir naujasis fotoaparatas yra didelio šaldytuvo dydžio įrenginiai su atitinkama masė. Vietoj plataus lauko / planetinės kameros, kurioje yra 4 Texas Instruments CCD jutikliai, kurių skiriamoji geba yra 800x800 pikselių, buvo įdiegta plataus lauko ir planetinė kamera 2 su naujais NASA Jet Propulsion Laboratory sukurtais jutikliais. Nepaisant to, kad keturių matricų skiriamoji geba buvo panaši į ankstesnę, dėl specialaus jų išdėstymo buvo pasiekta didesnė skiriamoji geba esant mažesniam žiūrėjimo kampui. Tuo pačiu metu Hablas buvo pakeistas saulės kolektoriais ir juos valdančia elektronika, keturiais giroskopais, skirtais padėties valdymo sistemai, keliais papildomais moduliais ir kt. Jau 1994 metų sausio 13 dieną NASA rodė visuomenei kur kas aiškesnius kosminių objektų vaizdus.

M100 galaktikos vaizdas prieš ir po COSTAR įdiegimo.

Reikalas neapsiribojo viena remonto misija – šaudyklės į Hablą skrido penkis kartus (!), todėl observatorija be TKS ir sovietų orbitinių stočių yra labiausiai lankomas dirbtinis nežemiškas objektas.

Antroji tarnybinė misija, kurios metu buvo pakeista nemažai mokslinių instrumentų ir borto sistemų, įvyko 1997 m. vasario mėn. Astronautai vėl išėjo į kosmosą penkis kartus ir iš viso laive praleido 33 valandas.

Trečioji remonto misija buvo padalinta į dvi dalis, o pirmoji turėjo būti atlikta vėluojant. Faktas yra tas, kad trys iš šešių Hablo padėties valdymo sistemos giroskopų sugedo, todėl buvo sunku nukreipti teleskopą į taikinį. Ketvirtasis giroskopas „numirė“ likus savaitei iki remonto komandos pradžios, todėl kosminė observatorija tapo nevaldoma. 1999 m. gruodžio 19 d. ekspedicija pakilo gelbėti teleskopo. Astronautai pakeitė visus šešis giroskopus ir atnaujino borto kompiuterį.

Pirmasis Hablo borto kompiuteris buvo DF-224.

1990 m. Hablas buvo paleistas su borto kompiuteriu DF-224, kurį NASA plačiai naudojo 80-aisiais (atminkite, kad observatorijos dizainas buvo sukurtas aštuntajame dešimtmetyje). Ši „Rockwell Autonetics“ pagaminta 50 kg sverianti ir 45x45x30 cm matmenų sistema buvo aprūpinta trimis 1,25 MHz dažnio procesoriais, du iš jų buvo laikomi atsarginiais ir buvo įjungiami pakaitomis sugedus pagrindinei ir pirmajai atsarginei kopijai. CPU. Sistema buvo aprūpinta 48 000 kiložodžių atminties talpa (vienas žodis yra lygus 32 baitams), o vienu metu buvo prieinami tik 32 kiložodžiai.

Natūralu, kad 90-ųjų viduryje tokia architektūra jau buvo beviltiškai pasenusi, todėl aptarnavimo misijos metu DF-224 buvo pakeistas sistema, pagrįsta specialiu, nuo radiacijos apsaugotu Intel i486 lustu, kurio taktinis dažnis yra 25 MHz. Naujasis kompiuteris buvo 20 kartų greitesnis už DF-224 ir turėjo 6 kartus daugiau RAM, o tai leido pagreitinti daugelio užduočių apdorojimą ir naudoti šiuolaikines programavimo kalbas. Beje, „Intel i486“ lustai, skirti įterptinėms sistemoms, taip pat ir skirti naudoti kosmoso technologijose, buvo gaminami iki 2007 m. rugsėjo mėn.!

Astronautas iš Hablo išima juostos įrenginį, kad grįžtų į Žemę.

Taip pat buvo pakeista borto duomenų saugojimo sistema. Pagal originalų „Hubble“ dizainą tai buvo aštuntojo dešimtmečio diskas nuo ritės iki ritės, galintis saugoti 1,2 GB duomenų. Per antrąją taisymo misiją vienas iš šių „reel-to-rite“ magnetofonų buvo pakeistas SSD disku. Trečiosios misijos metu buvo pakeista ir antroji „ritė“. SSD leidžia saugoti 10 kartų daugiau informacijos – 12 GB. Tačiau neturėtumėte jo lyginti su nešiojamojo kompiuterio SSD. Pagrindinė Hablo pavara yra 30 x 23 x 18 cm ir sveria 11,3 kg!

Ketvirtoji misija, oficialiai vadinama 3B, į observatoriją išvyko 2002 m. kovo mėn. Pagrindinė užduotis – įdiegti naują „Advanced Camera for Surveys“. Įdiegus šį įrenginį, buvo galima atsisakyti nuo 1993 m. veikiančio korekcijos įrenginio. Naujoji kamera turėjo du prijungtus 2048 × 4096 pikselių CCD detektorius, kurių bendra skiriamoji geba buvo 16 megapikselių, palyginti su 2,5 megapikselio. ankstesnei kamerai. Kai kurie moksliniai instrumentai buvo pakeisti, todėl Hablo laive neliko nė vieno instrumento iš pirminio rinkinio, kuris 1991 m. iškeliavo į kosmosą. Be to, astronautai antrą kartą pakeitė palydovo saulės baterijas efektyvesnėmis, generuojančiomis 30% daugiau energijos.

Pažangi kamera tyrimams švarioje patalpoje prieš pakraunant į maršrutinį autobusą.

Penktasis skrydis į Hablą įvyko prieš šešerius metus, 2009 m., pasibaigus „Space Shuttle“ programai. Nes Buvo žinoma, kad tai buvo paskutinė remonto misija, todėl teleskopui buvo atliktas kapitalinis remontas. Vėl pakeisti visi šeši pozicijos valdymo sistemos giroskopai, vienas iš precizinio valdymo daviklių, vietoj senų, 18 metų orbitoje dirbusių, sumontuoti nauji nikelio-vandenilio akumuliatoriai, suremontuotas pažeistas korpusas ir kt.

Astronautas Žemėje keičia Hablo baterijas. Akumuliatoriaus svoris – 181 kg.

Iš viso per penkias aptarnavimo misijas astronautai teleskopą taisydami praleido 23 dienas ir beorėje erdvėje praleido 164 valandas! Unikalus pasiekimas.

Instagram teleskopui

Kiekvieną savaitę Hablas į Žemę siunčia apie 140 GB duomenų, kurie surenkami Kosminio teleskopo mokslo institute, specialiai sukurtame valdyti visus orbitinius teleskopus. Archyvo apimtis šiandien yra apie 60 TB duomenų (1,5 mln. įrašų), prie kurių gali naudotis visi, kaip ir pats teleskopas. Kiekvienas gali kreiptis dėl naudojimosi Hablo, klausimas, ar tai bus suteikta. Tačiau jei neturite astronomijos išsilavinimo, net nemėginkite, greičiausiai net nepradėsite anketos gauti informaciją apie vaizdą.

Beje, visos Hablo į Žemę perduodamos nuotraukos yra vienspalvės. Spalvotų nuotraukų surinkimas tikromis arba dirbtinėmis spalvomis vyksta jau Žemėje, dedant vienspalvių nuotraukų seriją, darytų skirtingais filtrais.

„Kūrybos stulpai“ – viena įspūdingiausių 2015 m. Hablo fotografijų. Erelio ūkas, atstumas 4000 šviesmečių.

Įspūdingiausias Hablo nuotraukas, jau apdorotas, galite rasti oficialioje NASA arba ESA antrinėje svetainėje HubbleSite, svetainėje, skirtoje 25-osioms teleskopo metinėms.

Natūralu, kad Hablas turi savo Twitter paskyrą, net dvi -

Populiarus kategorijoje: