Hubbleov vesmírny teleskop: Obrázky, fakty a história

Hubblov vesmírny teleskop

Ikonický pohľad Hubblovho vesmírneho teleskopu na piliere stvorenia v orlej hmlovine. (Obrazový kredit: J. Hester/P. Scowen/ASU/HST/NASA)





Od svojho spustenia v roku 1990 poskytuje Hubbleov vesmírny teleskop (HST) oslnivý rad snímok, ktoré ohromujú a inšpirujú verejnosť. Viac ako len pekné obrázky, desiatky zozbieraných terabajtov dát poskytli pohľad do vesmíru, od predmetov tak blízkych ako mesiac až po najvzdialenejšie galaxie, s neuveriteľnými fotografiami supernov a hmlovín medzi nimi.

Tu skúmame históriu teleskopu a jeho objavy, poskytujeme fakty o Hubblovi a odkazy na niektoré z najlepších snímok observatória na obežnej dráhe.

Súvisiace: Najlepšie snímky Hubbleovho vesmírneho teleskopu všetkých čias!



Dostať Hubble zo zeme

Keď Galileo v roku 1610 prvýkrát obrátil ďalekohľad na oblohu, mal problém s rozoznaním prstencov Saturnu, ktoré sú dnes viditeľné v lacných ďalekohľadoch. Pokroky v optike nakoniec zlepšili vedcov pohľad na planéty, hviezdy a vzdialené galaxie, ale atmosféra Zeme stále blokovala veľa svetla pre pozorovateľov na zemi. Väčšie teleskopy boli a stále sú umiestnené na horách, kde redšia atmosféra vo vyšších polohách umožňuje jasnejšie obrázky.

V roku 1946, krátko po druhej svetovej vojne, astronóm Lyman Spitzer navrhol vypustiť vesmírny teleskop, ktorý by mohol prekonať obmedzenia pozemných observatórií. Trvalo ešte niekoľko desaťročí, kým táto myšlienka získala dostatočnú podporu pre Národnú akadémiu vied, aby zorganizovala výbor vedcov na vyhodnotenie potenciálu veľkého vesmírneho teleskopu. Keď bol Spitzer na čele, výbor publikoval v roku 1969 dokument, ktorý načrtol vedecké využitie Veľkopriestorového teleskopu a obhajoval jeho stavbu, uvádza história ďalekohľadu, ktorý pre NASA napísal Gabriel Olkoski .

Národná akadémia vied sa prihlásila k NASA - jedinej agentúre, ktorá dokáže uskutočniť veľký vesmírny teleskop. NASA už zvažovala nejaký vesmírny teleskop, ale nerozhodli sa, aký veľký bude jeho povrch a kde začať. V roku 1971 George Low, v tom čase úradujúci správca agentúry, zaradil Riadiacu skupinu pre vedu pre veľký vesmírny teleskop a NASA čoskoro začala lobovať v Kongrese za financovanie tohto úsilia.



Hubblov vesmírny teleskop prešiel mnohými rokmi vývoja. Tu si astronauti precvičujú servis teleskopu v beztiažovom prostredí simulátora neutrálneho vztlaku v Marshallovom vesmírnom letovom stredisku.

Hubblov vesmírny teleskop prešiel mnohými rokmi vývoja. Tu si astronauti precvičujú servis teleskopu v beztiažovom prostredí simulátora neutrálneho vztlaku v Marshallovom vesmírnom letovom stredisku.(Obrazový kredit: NASA/MFSC)

Tento drahý projekt sa ťažko predával a financovanie pôvodne odmietol podvýbor domu pre rozpočtové prostriedky v roku 1975. NASA potom zvýšila svoje lobistické úsilie a získala buy-in od Európskej vesmírnej agentúry, ktorá sa o náklady podelila. Kongres nakoniec v roku 1977 poskytol finančné prostriedky na časť Veľkého vesmírneho teleskopu NASA.



Vývoj sa začal takmer okamžite a NASA plánovala vypustiť teleskop v roku 1983, ale rôzne oneskorenia výroby posunuli dátum štartu až do roku 1986.

Medzitým bol Veľký vesmírny teleskop na počesť premenovaný na Hubbleov (HST) Hubble Edwin , americký astronóm, ktorý okrem iného určil, že vesmír presahuje hranice Mliečnej dráhy.

HST sa opäť oneskorilo po tom, čo raketoplán Challenger z roku 1986 explodoval minútu po štarte 28. januára toho roku a zabil všetkých sedem astronautov na palube. Trvalo dva roky, kým sa lety raketoplánom mohli obnoviť a NASA mohla začať opäť plánovať štart HST.

Prvý vesmírny teleskop na svete konečne vypustil na palubu raketoplánu Discovery 24. apríla 1990. Úsilie stálo 1,5 miliardy dolárov, ale budú existovať aj priebežné náklady - očakávané aj neočakávané.

Hubbleov vesmírny teleskop je nasadený od NASA

Hubblov vesmírny teleskop je nasadený z raketoplánu NASA Discovery 25. apríla 1990.(Obrazový kredit: NASA)

Počiatočné nástroje na Hubbleovom ostrove zahŕňali širokouhlú planetárnu kameru, Goddardov spektrograf s vysokým rozlíšením (GHRS), slabú objektovú kameru (FOC), slabý objektový spektrograf (FOS) a vysokorýchlostný fotometer.

Hubble zaznamenal problémy s vybavením hneď po pálke. Obrázky ďalekohľadu sa vrátili tak rozmazané, že boli takmer zbytočné. Hubbleovo hlavné zrkadlo malo defekt - sférickú aberáciu spôsobenú výrobnou chybou. Táto chyba bola malá, iba 1/50 hrúbky listu papiera, ale bola dostatočne veľká na to, aby spôsobila veľké problémy so zobrazovaním.

Trvalo tri roky, kým NASA mohla začať opravnú misiu. 2. decembra 1993 raketoplán Endeavour previezol sedemčlennú posádku, aby opravila HST počas piatich dní vychádzok do vesmíru. Počas opravy boli nainštalované dva nové fotoaparáty, vrátane Wide-Field Planetary Camera 2 (WFPC-2)-ktorý neskôr zhotovil mnohé z najznámejších fotografií Hubbleovho teleskopu. V decembri 1993 sa na Zem dostali prvé nové snímky z Hubbla, ktoré boli úchvatné.

Od tej doby Hubble naďalej poskytuje bezprecedentné informácie o našom vesmíre a inšpiruje zvedavé mysle na celom svete.

Tento obrázok, ktorý zhotovil Hubblov vesmírny teleskop, ukazuje premennú hviezdu Cepheid RS Puppis, ktorá sa počas šesťtýždňového cyklu rytmicky rozjasňuje a stmieva.

Tento obrázok, ktorý zhotovil Hubblov vesmírny teleskop, ukazuje premennú hviezdu Cepheid RS Puppis, ktorá sa počas šesťtýždňového cyklu rytmicky rozjasňuje a stmieva.(Obrazový kredit: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA) -Hubble/Europe Collab)

Hubbleove fakty

Hubbleov teleskop je spoločným projektom NASA a Európskej vesmírnej agentúry. Tu je niekoľko základných faktov o ďalekohľade a misii, s láskavým dovolením Space Telescope Science Institute (STScI), ktorý prevádzkuje Hubbleov teleskop pre NASA:

Veľkosť teleskopu:

  • Dĺžka: 13,2 metra
  • Hmotnosť: 24 500 libier. (11 110 kilogramov)
  • Maximálny priemer: 4,2 m

Fakty o misii:

  • Štart: 24. apríla 1990 z raketoplánu Discovery (STS-31)
  • Nasadenie: 25. apríla 1990
  • Servisná misia 1: december 1993
  • Servisná misia 2: február 1997
  • Servisná misia 3A: december 1999
  • Servisná misia 3B: február 2002
  • Servisná misia 4: máj 2009

Štatistiky vesmírnych letov:

  • Obežná dráha: Priemerná nadmorská výška 307 námorných míľ (569 km alebo 353 míľ), sklon 28,5 stupňa k rovníku.
  • Čas na dokončenie jednej obežnej dráhy: 97 minút
  • Rýchlosť: 28 000 km/h

Údaje:

Hubbleov teleskop každý týždeň prenáša asi 120 gigabajtov vedeckých údajov. To by bolo zhruba 3 979 stôp (1 097 metrov) kníh na poličke. Zbierka fotografií a dát je uložená na magnetooptických diskoch.

Moc:

  • Zdroj energie: slnečné svetlo
  • Mechanizmus: Dva 25-stopové solárne panely
  • Spotreba energie: 2 800 wattov
  • Batérie: 6 nikel-vodíkových (NiH), s úložnou kapacitou rovnou 20 automobilovým batériám

Optika:

  • Priemer primárneho zrkadla: 2,4 m
  • Hmotnosť primárneho zrkadla: 1828 lb (828 kg)
  • Priemer sekundárneho zrkadla: 0,3 m
  • Hmotnosť sekundárneho zrkadla: 12,3 kg

Súvisiace: Hubbleov kvíz: Ako dobre poznáte známy ďalekohľad?

Servisné misie

Hubble bol opravovaný päťkrát. Tu sú najdôležitejšie body každej servisnej misie:

  • Servisná misia 1 - STS -61, december 1993: Bol nainštalovaný balík opravnej optiky a širokouhlá planetárna kamera bola nahradená širokouhlou a planetárnou kamerou 2 (vrátane systému vnútornej optickej korekcie.) Počítače boli aktualizované. Astronauti tiež vymenili slnečné sústavy, gyroskopy, magnetometre, počítače a ďalšie zariadenia.
  • Servisná misia 2-STS-82, február 1997: Okrem iných úloh astronauti nainštalovali vesmírny teleskopický zobrazovací spektrograf (STIS) a blízku infračervenú kameru a viacobjektový spektrometer (NICMOS), ktoré nahradili GHRS a FOS. Neočakávaný problém s NICMOS skrátil jeho očakávanú životnosť iba na 2 roky, čo je menej ako polovica pôvodných projekcií.
  • Servisná misia 3A - STS -103, december 1999: Tretia servisná misia bola rozdelená na dve časti po tom, čo tri zo šiestich gyroskopov (polohovacie zariadenia) na Hubbleovom prístroji zlyhali. Len niekoľko týždňov pred odletom 3A štvrtý gyroskop zlyhal a teleskop nemohol pozorovať správnym smerom. 3A okrem iných úloh nahradil všetky gyroskopy, snímač jemného navádzania a počítač. Misia uviedla Hubbleov teleskop do prevádzky krátko po dokončení opráv.
  • Servisná misia 3B - STS -109, marec 2002: Táto misia nainštalovala pokročilú kameru pre prieskumy (nahradila FOC), opravila NICMOS a vymenila solárne polia.
  • Servisná misia 4-STS-125, máj 2009: Táto misia bola pôvodne naplánovaná na február 2005, ale NASA ju zrušila po tom, čo bol raketoplán Columbia poškodený pri štarte a rozpadol sa počas opätovného vstupu v roku 2003, pričom zahynulo sedem astronautov. Hubbleov teleskop je na inej obežnej dráhe ako Medzinárodná vesmírna stanica. Ak by sa raketoplán poškodil pri vzlete, neexistovalo by žiadne bezpečné útočisko, kam by sa astronauti v prípade núdze stiahli. Po protestoch Kongresu, vedeckej komunity a verejnosti však bola misia Hubbleovho telesa obnovená a naplánovaná na rok 2008. Keď jedna z jednotiek Hubbleovho zariadenia na spracovanie údajov zlyhala, misia bola presunutá do roku 2009, aby zahrnula aj náhradnú časť. . Astronauti na misii 4 opravili alebo vymenili niekoľko systémov a nainštalovali dva nové prístroje: Wide Field Camera 3 a Cosmic Origins Spectrograph.

Pohľad na Hubblov vesmírny teleskop cez okno raketoplánu Atlantis, ktorý v roku 2009 priviedol astronautov na opravnú misiu.

Pohľad na Hubblov vesmírny teleskop cez okno raketoplánu Atlantis, ktorý v roku 2009 priviedol astronautov na opravnú misiu.(Obrazový kredit: NASA)

Hubbleove objavy

Hubbleova zvýšená perspektíva a pokročilá optika mu umožňujú pozerať sa ďalej, ako to predchádzajúca pozemská optika vidí. Pretože svetlo potrebuje na cestovanie na dlhé vzdialenosti čas, vďaka dosahu HST funguje podobne ako a Stroj času ; svetlo, ktoré vidí zo vzdialených predmetov, iba odhaľuje, ako sa tento objekt javil, keď ho svetlo opustilo, nie ako sa javí dnes. Keď sa teda pozrieme na galaxiu Andromeda, 2,5 milióna svetelných rokov od Zeme, vidíme ju ako pred 2,5 miliónmi rokov.

Tento obrázok ukazuje prvotných kandidátov na trpasličiu galaxiu, krúžených zelene. Tri zväčšenia vpravo ukazujú niekoľko trpasličích predmetov, ktoré sa nachádzajú na hraniciach Hubblovho teleskopu

Tento obrázok ukazuje prvotných kandidátov na trpasličiu galaxiu, krúžených zelene. Tri zväčšenia vpravo ukazujú niekoľko trpasličích predmetov, ktoré sú na hraniciach súčasných schopností Hubbleovho prístroja. Hubbleov UDF je malá oblasť oblohy v smere južného súhvezdia Fornax. Najslabšie objekty majú menej ako jednu štyri miliardtinu jasu hviezd, ktoré je možné vidieť voľným okom.(Obrazový kredit: NASA, ESA, R. Windhorst (Arizona State University) a H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech))

A pomocou Hubbleovho teleskopu sa odhalia vzdialené objekty, ktoré inak vôbec nie je možné vidieť.

Keď napríklad v roku 1995 astronómovia nasmerovali HST na zdanlivo prázdny kúsok oblohy v Ursa Major, zachytili obraz viac ako 3 000 galaxií, ktoré sú príliš vzdialené na to, aby ich mohli detekovať iné teleskopy. (Toto sa neskôr nazývalo Hubbleovo hlboké pole). Niektoré z galaxií boli také mladé, že ešte nezačali vážne formovanie hviezd. Vykonali sa ďalšie pozorovania hlbokého poľa v tej istej oblasti, zakaždým sa pozerali hlbšie do vesmíru. Nazývali sa Hubble Ultra-Deep Field (vydané v roku 2004) a Hubble eXtreme Deep Field (vydané v roku 2012).

Hubble okrem pozerania na raný vesmír pomáhal astronómom aj odhadnúť, koľko času uplynulo od Veľkého tresku. Meraním špeciálneho druhu pulzujúcej hviezdy známej ako a Cepheidová premenná „Dokázali zúžiť vek vesmíru z jeho rozsahu pred HST 10 až 20 miliárd rokov na presnejších 13,7 miliardy rokov.

Hubbleov teleskop tiež skúma jednotlivé hviezdy v rôznych fázach ich vývoja - od oblakov prachu, ktoré tvoria malé hviezdy, až po mŕtvoly tých, ktoré už dávno vybuchli, a tie medzi nimi. Dokázal dokonca nahliadnuť mimo našu galaxiu, Mliečnu cestu, a k svojim susedom, Magellanovým oblakom a Galaxii Andromeda.

Súvisiace: Najúžasnejší objav Hubbleovho vesmírneho teleskopu

Náročnejšie na pohľad ako hviezdy sú planéty obiehajúce okolo iných slnkov. V roku 2008 však Hubbleov teleskop zachytil obrázky planéty Fomalhaut b, čo bolo prvýkrát, čo bola extrasolárna planéta priamo zobrazená vo viditeľnom svetle. Väčšina planét je však náročnejšie na fotografovanie. Väčšina práce HST s inými planétami pochádza z detekcie ich atmosféry, keď prechádzajú pred svojim slnkom; atmosféra filtruje svetlo z hviezd a Hubble zaznamenáva zmeny.

Hubble môže stráviť väčšinu svojho času pozorovaním svetelných rokov od Zeme, ale príležitostne trvá fotografovanie planét obiehajúcich naše Slnko. Snímky Jupitera, Saturnu a dokonca aj Pluta vo vysokom rozlíšení môžu poskytnúť postrehy, ktoré môžu prekonať iba planetárne sondy obiehajúce planéty. Obrázky z HST umožňujú vedcom na Zemi sledovať zmeny v atmosfére a povrchu planéty. Keď v roku 1994 kométa Shoemaker-Levy narazila do Jupitera, Hubble fotografoval smrteľnú zrážku. Následky odhalili veľa o atmosfére plynového obra.

Hubble ďalej videl, ako sa zdá, že vodné oblaky vybuchujú z mesiaca Europa, mesiaca Jupitera. Teleskop vykonal počiatočné pozorovanie v marci 2014 a potom vo februári 2016 videl na tom istom mieste nadväzujúci kandidátsky oblak.

Hubble na obežnej dráhe viac ako dve desaťročia poskytol vedcom lepšie porozumenie planét, galaxie a celého vesmíru. Medzi najúžasnejšie Hubbleove objavy a výskumné projekty:

  • Vytvorenie 3D mapy záhadnej temnej hmoty.
  • Objavovanie Nix a Hydra, dvoch mesiacov Pluta.
  • Pomáha určiť rýchlosť rozpínania vesmíru.
  • Zistenie, že takmer každá väčšia galaxia je ukotvená v čiernej diere.
  • Pomáha spresniť vek vesmíru.

Nedávne Hubbleove objavy

Tu je niekoľko ďalších zaujímavostí z objavov Hubbleovho teleskopu za posledných niekoľko rokov:

Veľkolepé obrázky z HST

Nasleduje niekoľko najlepších snímok, ktoré zhotovil Hubbleov teleskop.

Viac nájdete v tomto galéria úžasných fotografií z HST .

Hmlovina Helix, planetárna hmlovina v súhvezdí Vodnár, známa tiež ako

Hmlovina Helix, planetárna hmlovina v súhvezdí Vodnára, známa tiež ako „Božie oko“.(Obrazový kredit: NASA, ESA a C.R. O'Dell (Vanderbiltova univerzita))

Táto masívna, mladá hviezdna skupina s názvom R136 má iba niekoľko miliónov rokov a nachádza sa v hmlovine 30 Doradus, turbulentnej oblasti zrodu hviezd vo Veľkom Magellanovom oblaku, satelitnej galaxii Mliečnej dráhy.

Táto masívna, mladá hviezdna skupina s názvom R136 má iba niekoľko miliónov rokov a nachádza sa v hmlovine 30 Doradus, turbulentnej oblasti zrodu hviezd vo Veľkom Magellanovom oblaku, satelitnej galaxii Mliečnej dráhy.(Obrazový kredit: NASA, ESA a F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Taliansko), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville) a Výbor pre dohľad nad kamerou Wide Field Camera 3)

Hubblov vesmírny teleskop zachytil najpodrobnejší pohľad na Krabiu hmlovinu na jednom z najväčších záberov, aké kedy vesmírne observatórium zostavilo.

Hubblov vesmírny teleskop zachytil najpodrobnejší pohľad na Krabiu hmlovinu na jednom z najväčších záberov, aké kedy vesmírne observatórium zostavilo.(Obrazový kredit: NASA/ESA a Jeff Hester (Arizona State University).)

Hubble zachytil Jupiter pri zmene pruhov. Mraky vysokých a nízkych nadmorských výšok menia miesta, pričom menia svoj tvar a farbu.

Hubble zachytil Jupiter pri zmene pruhov. Mraky vysokých a nízkych nadmorských výšok menia miesta, pričom menia svoj tvar a farbu.(Obrazový kredit: NASA, ESA, A. Simon-Miller (NASA Goddard Space Flight Center), A. Sà & iexcl; nchez-Lavega, R. Hueso a S. PÃrez-Hoyos (Univerzita v Baskicku), E. Garcà & shy a-Melendo (Nadácia observatória Esteve Duran, Španielsko) a G. Orton (Laboratórium prúdového pohonu))

Hubbleov teleskop okamžite zachytí státisíce hviezd pohybujúcich sa v guľovej hviezdokole M13.

Hubbleov teleskop okamžite zachytí státisíce hviezd pohybujúcich sa v guľovej hviezdokole M13.(Obrazový kredit: NASA, ESA a tím Hubble Heritage (STScI/AURA))

Saturnove prstene v ultrafialovom žiarení -Nový pohľad na niektoré z najznámejších prstencov slnečnej sústavy. Poďakovanie: NASA a E. Karkoschka (University of Arizona)

Hubbleovo extrémne hlboké pole - HST pri pohľade na kúsok tmavej oblohy objavila viac ako 10 000 raných galaxií, ktoré neboli z povrchu Zeme viditeľné. Kredit: NASA, ESA, R. Windhorst (Štátna univerzita v Arizone) a H. Yan (Vedecké centrum Spitzer, Caltech)

Keď sa galaxie zrazia -Dve zrážajúce sa galaxie vytvorili galaxiu v tvare prstenca s dlhým chvostom. Poďakovanie: NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA) -ESA/Hubble Collaboration, a A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Mesiac Uránu - HST zachytáva zatmenie, keď mesiac, Ariel, prechádza pred slnkom. Poďakovanie: NASA, ESA, L. Sromovsky (University of Wisconsin, Madison), H. Hammel (Space Science Institute) a K. Rages (SETI)

Hubble zachytáva zábery prachových búrok na červenej planéte na polárnych čiapkach. Poďakovanie: NASA, James Bell (Cornell Univ.), Michael Wolff (Space Science Inst.) A The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Motýľ sa vynára zo hviezdnej smrti - Umierajúca hviezda vrhajúca prach a plyn vytvorila nádhernú planetárnu hmlovinu. Poďakovanie: NASA, ESA a tím Hubble SM4 ERO

Kozmické perly zo nadzvukovej rázovej vlny Šokové vlny uvoľnené zo supernovy z roku 1987 teraz narážajú na prach a plyn okolo hviezdy, zahrievajú prstenec a spôsobujú jeho žiaru. Poďakovanie: NASA, P. Challis, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) a B. Sugerman (STScI)

Galaktické plynové bubliny - Bublina plynu v strede galaxie NGC 3079 stúpa nad sploštený disk. Kredity: NASA, Gerald Cecil (University of North Carolina), Sylvain Veilleux (University of Maryland), Joss Bland-Hawthorn (Anglo-Australian Observatory) a Alex Filippenko (University of California v Berkeley).

Eta Carinae - Dumbel Explosion - Prach a plyn explodujúce na oboch stranách hviezdy Eta Carinae sú zobrazené pozoruhodne detailne. Napriek veľkej vzdialenosti hviezd je možné pozorovať štruktúry iba 10 miliárd míľ naprieč. Poďakovanie: Jon Morse (University of Colorado) a NASA

Prstencové hmloviny - Umierajúca hviezda sa zbavila prachu a plynu a vytvorila najslávnejšie planetárne hmloviny. HST odhalil tmavé zhluky materiálu vložené do okrajov plynového prstenca, zatiaľ čo umierajúca hviezda sa skrýva v strede. Poďakovanie: Tím Hubbleovho dedičstva (AURA/STScI/NASA)

Príprava na cestu do Vesty - Obrázky urobené HST pomohli astronómom a inžinierom naplánovať misiu NASA Dawn Mission k asteroidu Vesta a protoplanéte Ceres. Kredity pre Vesta: NASA; ESA; L. McFadden a J.Y. Li (University of Maryland, College Park); M. Mutchler a Z. Levay (Space Telescope Science Institute, Baltimore); P. Thomas (Cornell University); J. Parker a E. F. Young (Southwest Research Institute); a C.T. Russell a B. Schmidt (Kalifornská univerzita, Los Angeles). Kredity pre Ceres: NASA; ESA; J. Parker (Southwest Research Institute); P. Thomas (Cornell University); L. McFadden (University of Maryland, College Park); and M. Mutchler and Z. Levay (Space Telescope Science Institute)

Prúd subatomárnych častíc -Elektróny a ďalšie subatomárne častice prúdia z čiernej diery v strede galaxie M87. Poďakovanie: NASA a tím Hubbleovho dedičstva (STScI/AURA)

Švec-Levy pomliaždi Jupiter -Keď kométa Shoemaker-Levy v roku 1994 bombardovala Jupiter, zanechala na planéte svoje stopy. Kredit: Hubble Comet Team a NASA.

Dodatočné zdroje:

Tento článok bol aktualizovaný 20. apríla 2020 referenčnou redaktorkou guesswhozoo.com Kimberly Hickok.