Cum Funcționează Telescopul Spațial Hubble

{h1}

Telescopul spațial hubble este una dintre cele mai uimitoare mașini pe orbită în acest moment. Aflați mai multe despre telescopul spațial hubble și modul în care funcționează.

Te-ai uitat vreodată la cerul nopții și te-ai întrebat cum arată universul de aproape? Cei mai mulți dintre noi suntem nevoiți să ne uităm doar cu ochii noștri, în căutarea unor picturi de lumină în vara noapte neagră. Chiar dacă aveți norocul să aveți acces la un telescop la sol, a cărui claritate depinde de factori atmosferici, cum ar fi norii și vremea, totuși nu oferă genul de luciditate pe care aceștia uimitoare obiecte merite.

În 1946, un astrofizician pe nume Dr. Lyman Spitzer Jr. a propus ca un telescop în spațiu să dezvăluie imagini mult mai clare cu obiecte îndepărtate decât orice telescop la sol. Sună logic, nu? Dar aceasta a fost o idee scandaloasă, considerând că nimeni nu a lansat încă o rachetă în spațiul exterior.

-Deoarece U.-S. Programul spațial s-a maturizat în anii ’60 -’70, Spitzer a făcut lobby pe NASA și Congres pentru a dezvolta un telescop spațial. În 1975, Agenția Spațială Europeană (ESA) și NASA au început să elaboreze planurile inițiale pentru aceasta, iar în 1977, Congresul a aprobat fondurile necesare. NASA a numit Lockheed Missiles (acum Lockheed Martin) ca antreprenor care va construi telescopul și sistemele sale de sprijin, precum și îl va asambla și testa.

Celebrul telescop a primit numele astronomului american Edwin Hubble, ale cărui observații despre stele variabile din galaxiile îndepărtate au confirmat că universul se extinde și a susținut teoria Big Bang.

După o întârziere îndelungată din cauza dezastrului Challenger din 1986, Telescopul Spațial Hubble a intrat pe orbită pe 24 aprilie 1990, a urcat la bordul navetei spațiale Discovery. De la lansarea sa, Hubble a redimensionat viziunea noastră despre spațiu, oamenii de știință scriind mii de lucrări bazate pe descoperirile cu ochii limpede ale telescopului asupra unor chestiuni importante precum epoca universului, găuri gigantice-negre sau cum arată stelele în gâturi de moarte.

-În acest articol, vom vorbi despre modul în care Hubble a documentat spațiul exterior și instrumentele care i-au permis acest lucru. Vom vorbi, de asemenea, despre câteva dintre problemele pe care venerabilul telescop / navă spațială le-a întâmpinat pe parcurs.

COSTAR Salvează ziua.

Inspecția preflight a oglinzii primare a telescopului spațial Hubble.

Inspecția preflight a oglinzii primare a telescopului spațial Hubble.

Aproape imediat după ce a fost dislocat în 1990, astronomii au descoperit o problemă cu iubitul lor telescop de 1,5 miliarde de dolari, 13,3 m. Noul lor ochi cu o dimensiune de remorcă pe cer nu se putea concentra corect. Și-au dat seama că oglinda primară a telescopului a fost motivată pentru o dimensiune greșită. Deși defectul în oglindă - aproximativ egal cu o grosime de cincizeci de ori grosimea unui păr uman - ar părea ridicol de mic pentru majoritatea dintre noi, a făcut ca Telescopul Spațial Hubble să sufere de aberații sferice și să producă imagini confuze. Cu siguranță, astronomii nu au petrecut ani de zile lucrând la telescop doar pentru a fi mulțumiți de instantanee nesemnificative ale spațiului exterior.

-Specialiștii au venit cu un obiectiv de înlocuire „de contact” numit COSTAR (Optică corectantă Înlocuirea axială a telescopului spațial) pentru a repara defectul HST. COSTAR a fost format din mai multe oglinzi mici care ar intercepta fasciculul din oglinda defectuoasă, ar remedia defectul și a transmite fasciculul corectat la instrumentele științifice din centrul oglinzii.

Astronauții și personalul NASA au petrecut 11 luni pregătindu-se pentru ceea ce ar fi una dintre cele mai provocatoare misiuni spațiale încercate vreodată. În sfârșit, în decembrie 1993, șapte bărbați la bordul navetei spațiale Endeavour au intrat în spațiu pentru prima misiune de serviciu a HST.

Echipajul a avut nevoie de o săptămână pentru a face toate reparațiile necesare, iar când telescopul a fost testat după misiunea de service, imaginile au fost mult îmbunătățite. Astăzi, toate instrumentele plasate în HST au optică corectivă încorporată pentru defectul oglinzii, iar COSTAR nu mai este necesar.

Totuși, există mai mult pentru Hubble decât COSTAR și vom vorbi despre unele dintre aceste părți critice în continuare.

Anatomia HST

Telescopul spațial Hubble în orbită

Telescopul spațial Hubble în orbită

Ca orice telescop, HST are un tub lung care este deschis la un capăt pentru a lăsa lumina. Are oglinzi pentru a aduna și a aduce lumina la un focar unde se află „ochii” ei. HST are mai multe tipuri de „ochi” sub formă de instrumente diverse. La fel cum insectele pot vedea lumina ultravioleta sau noi, oamenii, putem vedea lumina vizibilă, Hubble trebuie să poată vedea și diferitele tipuri de lumină care plouă din ceruri.

Mai exact, Hubble este un Telescop reflector Cassegrain. Asta înseamnă doar că lumina intră în dispozitiv prin deschidere și răspunde din oglinda primară către o oglindă secundară. La rândul său, oglinda secundară reflectă lumina printr-o gaură din centrul oglinzii primare până la punct focal în spatele oglinzii primare. Dacă ați trage calea luminii primite, ar dori litera „W”, cu excepția a trei cocoașe în jos în loc de două.

În punctul focal, oglinzile mai mici, pe jumătate reflectorizante, pe jumătate transparente distribuie lumina primită diferitelor instrumente științifice. (Vom vorbi mai multe despre acele instrumente în secțiunea următoare.) După cum ați putut ghici, acestea nu sunt doar oglinzi obișnuite pe care le-ați putea privi pentru a admira reflecția voastră.

Oglinzile HST sunt confecționate din sticlă și acoperite cu straturi de aluminiu pur (trei milioane de centimetri grosime de inch) și fluorură de magneziu (un milion de centimetri grosime) pentru a le face să reflecte lumina infraroșie și ultravioleta. Oglinda primară are 2,4 metri diametru și 2,4 metri diametru.

În continuare, vom vorbi despre ce face Hubble cu toată acea lumină după ce lovește oglinzile telescopului.

Instrumente științifice Hubble: WFPC2, NICMOS și STIS

O imagine cu nebuloasa Eagle, surprinsă de camera principală a lui Hubble, WFPC2

O imagine cu nebuloasa Eagle, surprinsă de camera principală a lui Hubble, WFPC2

Analizând diferitele lungimi de undă sau spectrul luminii unui obiect ceresc, puteți discerne multe dintre proprietățile sale. Pentru a face acest lucru, HST este echipat cu mai multe instrumente științifice. Fiecare instrument folosește dispozitive cuplate la sarcină (CCD-uri) mai degrabă decât un film fotografic pentru a capta lumina. Lumina detectată de CCD-uri sunt transformate în semnale digitale, care sunt stocate în calculatoarele de bord și transmise către Pământ. Datele digitale sunt apoi transformate în fotografii uimitoare. Să analizăm modul în care fiecare instrument contribuie la acele imagini.

-cele Cameră largă și cameră planetară 2 (WFPC2) este principalul „ochi” sau aparat de fotografiat Hubble. Se vede cu ajutorul a patru cipuri CCD dispuse într-o formă "L" pentru a prinde lumina - trei cipuri CCD cu câmp larg de rezoluție scăzută, plus un cip CCD de înaltă rezoluție pentru camerele planetare. Toate cele patru cipuri sunt expuse simultan la țintă, iar imaginea țintă este centrată pe cipul CCD dorit. Acest ochi poate vedea lumina vizibilă și ultravioletă și poate realiza imagini prin diferite filtre pentru a realiza imagini color naturale, cum ar fi această imagine binecunoscută a nebuloasei Eagle.

Adesea, gazul și praful interstelar ne pot bloca viziunea asupra luminii vizibile din diverse obiecte cerești. Nicio problemă: Hubble poate vedea lumina infraroșie sau căldura din obiectele ascunse în praf și gaz. Pentru a vedea această lumină infraroșie, HST are trei camere sensibile care alcătuiesc Aproape de camera infraroșu și spectrometru cu mai multe obiecte (NICMOS).

Pe lângă faptul că luminează un obiect ceresc, lumina emanată de acel obiect poate dezvălui și din ce este făcut. Culorile specifice ne spun ce elemente sunt prezente, iar intensitatea fiecărei culori ne spune cât de mult din acel element este prezent. Spectrografie de imagistică a telescopului spațial (STIS) separă culorile primite de lumină la fel cum o prismă face un curcubeu.

Pe lângă descrierea compoziției chimice, spectrul poate transmite temperatura, densitatea și mișcarea unui obiect ceresc. Dacă obiectul se mișcă, amprenta chimică se poate deplasa spre capătul albastru (se deplasează spre noi) sau capătul roșu (îndepărtându-ne de noi) din spectru. Din păcate, STIS a pierdut puterea în 2004 și a fost inactivă de atunci.

Continuați să citiți pentru a afla ce alte instrumente științifice are Hubble cu mâneca telescopică.

Instrumente științifice Hubble: ACS și FGS

În timpul unei misiuni de serviciu din februarie 2002, astronauții au adăugat Cameră avansată pentru sondaje (ACS), dublând câmpul vizual al Hubble și înlocuind camera cu obiecte slabe, care a servit ca teleobiectiv al HST.

ACS, care vede lumina vizibilă, a fost instalată pentru a ajuta la cartografierea distribuției materiei întunecate, a detecta cele mai îndepărtate obiecte ale universului, a căuta planete masive și a examina evoluția grupurilor de galaxii. Oamenii de știință au estimat că va dura cinci ani și, chiar pe semn, o penurie electrică a dezactivat două din cele trei camere ale sale în ianuarie 2007.

Acest conținut nu este compatibil pe acest dispozitiv.

Diagrama de Telescopul spațial Hubble. Faceți mouse peste „Funcțiile telescopului” pentru a examina fiecare funcție. Notă: Camera cu obiecte slabe a fost înlocuită cu Camera avansată pentru sondaje în 2002.

Instrumentul final la bordul HST îl are Senzori de orientare fină (FGSs), care indică telescopul și măsoară precis pozițiile și diametrele stelelor, precum și separarea stelelor binare. Hubble are în general trei dintre acești senzori; două pentru a orienta telescopul și a-l ține fix pe ținta sa, căutând stele „ghidate” în câmpul HST de lângă țintă. Când fiecare FGS găsește o stea de ghidare, aceasta se blochează și transmite informații către sistemul de direcție HST pentru a menține steaua de ghidare în câmpul său. În timp ce doi senzori direcționează telescopul, unul este liber să facă astrometric măsurători (poziții stele). Măsurătorile astrometrice sunt importante pentru detectarea planetelor, deoarece planetele care orbitează fac ca stelele părinte să se onduleze în timp ce se deplasează pe cer.

Reparații multiple ale acestor instrumente, împreună cu câteva adaosuri, sunt programate pentru următoarea misiune de service, la începutul anului 2009.

Acum știți cum Hubble face toate acele poze. În continuare vom afla despre cealaltă viață a lui Hubble ca navă spațială.

Sistemul de comunicare al lui Hubble

Sistemul de comunicare al lui Hubble

Hubble nu este doar un telescop cu instrumente științifice extrem de specializate. Este, de asemenea, o navă spațială. Ca atare, trebuie să aibă putere, să comunice cu solul și să fie capabil să-și schimbe atitudinea (orientarea).

-Toate instrumentele și computerele de la bordul HST necesită energie electrică. Două panouri solare mari îndeplinesc această responsabilitate. Fiecare panou asemănător cu aripile poate transforma energia soarelui în 2.800 de wați de electricitate. Când HST se află în umbra Pământului, energia stocată în bateriile de la bord poate menține telescopul timp de 7,5 ore.

Pe lângă generarea de energie, HST trebuie să poată discuta cu controlorii de la sol pentru a transmite date și a primi comenzi pentru următoarele obiective. Pentru a comunica, HST folosește o serie de sateliți releu numiți Sistem de urmărire și transmisie de date prin satelit (TDRS). În prezent, există cinci sateliți TDRS în diverse locații din cer.

Procesul de comunicare al lui Hubble este ajutat și de cele două computere principale care se încadrează în jurul tubului telescopului deasupra golfurilor instrumentelor științifice. Un computer vorbește la sol pentru a transmite date și a primi comenzi. Celălalt computer este responsabil pentru conducerea HST și pentru diverse funcții de menaj. Hubble are și computere de rezervă în caz de urgență.

Dar la ce se folosește recuperarea datelor? Și ce se întâmplă cu informațiile respective după ce au fost colectate? Patru antene poziționate pe telescop transmit și primesc informații între Hubble și echipa de operațiuni de zbor la Centrul de zbor spațial Goddard din Greenbelt, Md. După ce a primit informațiile, Goddard o trimite către Space Telescope Science Institute (STScI) din Maryland, unde este traduse în unități științifice precum lungimea de undă sau luminozitatea.

Aflați cum navigează Hubble în continuare.

Dacă Hubble nu s-ar putea concentra, nu ar fi fost capabil să ia această imagine a unei stele pe moarte numită NGC 6369 la 7 noiembrie 2002.

Dacă Hubble nu s-ar putea concentra, nu ar fi fost capabil să ia această imagine a unei stele pe moarte numită NGC 6369 la 7 noiembrie 2002.

-Hubble face zoom în jurul Pământului la fiecare 97 de minute, deci concentrarea pe o țintă poate fi dificilă. Trei sisteme de bord permit telescopului să rămână fixat pe un obiect: giroscopuri, senzori de orientare fină despre care am vorbit în secțiunea anterioară și roți de reacție.

Giroscopurile urmăresc mișcările brute ale lui Hubble. La fel ca busolele, simt mișcarea ei, spunând computerului de zbor că Hubble s-a îndepărtat de țintă. Calculatorul de zbor calculează apoi cât și în ce direcție Hubble trebuie să se deplaseze pentru a rămâne pe țintă. Apoi computerul de zbor direcționează roțile de reacție pentru a muta telescopul.

Senzorii de orientare fină ai lui Hubble ajută la menținerea telescopului fixat pe țintă prin observarea stelelor de ghidare. Doi dintre cei trei senzori găsesc stele de ghidare în jurul țintei în câmpurile lor de vedere respective. Odată găsite, acestea se blochează pe stelele de ghidare și trimit informații computerului de zbor pentru a menține stelele ghid în câmpul lor vizual. Senzorii sunt mai sensibili decât giroscopii, dar combinația de giroscopuri și senzorii pot menține HST fixat pe o țintă timp de ore, în ciuda mișcării orbitale a telescopului.

HST nu poate folosi motoare cu rachete sau propulsoare de gaz pentru a conduce așa cum fac majoritatea sateliților, deoarece gazele de eșapament s-ar plasa în apropierea telescopului și ar înnora câmpul vizual din jur. În schimb, HST are roți de reacție orientat pe cele trei direcții de mișcare (x / y / z sau pitch / roll / yaw). Roțile de reacție sunt volane, precum cele care se găsesc într-un ambreiaj. Când HST trebuie să se deplaseze, computerul de zbor spune unuia sau mai multor volane în ce direcție să se rotească și cât de rapid, ceea ce oferă forța de acțiune. În conformitate cu a treia lege a mișcării lui Newton (pentru fiecare acțiune există o reacție egală și opusă), HST se învârte în direcția opusă a volanelor până când își atinge ținta.

Există ceva pe care Hubble nu îl poate face?

Limitările lui Hubble

Deși Hubble nu poate arăta spre soare, totuși poate lua câteva imagini destul de grozave, ca aceasta, care arată un halou de gaz fierbinte care înconjoară galaxia spirală NGC 4631, care este similară cu galaxia Calea Lactee.

Deși Hubble nu poate arăta spre soare, totuși poate lua câteva imagini destul de grozave, ca aceasta, care arată un halou de gaz fierbinte care înconjoară galaxia spirală NGC 4631, care este similară cu galaxia Calea Lactee.

-Deși HST este responsabil pentru nenumărate imagini și descoperiri incredibile, aceasta are câteva limitări.

Una dintre aceste limitări este că HST nu poate observa soarele, deoarece lumina intensă și căldura i-ar prăji instrumentele sensibile. Din acest motiv, HST este întotdeauna îndreptată departe de soare. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că Hubble nu poate observa Mercur, Venus și anumite stele care sunt aproape de soare.

Pe lângă strălucirea obiectelor, orbita lui Hubble restricționează și ceea ce se poate vedea. Uneori, țintele pe care astronomii ar dori să le observe Hubble sunt obstrucționate de Pământul însuși ca orbite Hubble. Aceasta poate limita timpul petrecut observării unui obiect dat.

În sfârșit, HST trece printr-o secțiune din Curele de radiații Van Allen, unde particulele încărcate din vânturile solare sunt prinse de câmpul magnetic al Pământului. Aceste întâlniri provoacă radiații de fundal ridicate, care interferează cu detectoarele instrumentelor. Este imposibil pentru telescop să facă observații în aceste perioade.

În continuare, aflați ce ține viitorul pentru marele observator din cer.

Planuri pentru Hubble: Misiunea și înlocuirea serviciului final

Un model al telescopului spațial James Webb pe gazonul din Goddard Space Center. Puteți măsura dimensiunea telescopului comparând-o cu echipa de proiectare care stă în fața sa.

Un model al telescopului spațial James Webb pe gazonul din Goddard Space Center. Puteți măsura dimensiunea telescopului comparând-o cu echipa de proiectare care stă în fața sa.

În acest moment, viitorul lui Hubble este un pic incert. Misiunea finală de deservire a fost programată pentru 10 octombrie 2008. Totuși, NASA a pierdut o săptămână de timp de pregătire din cauza evacuării forțate a misiunii de control din Houston, în timp ce uraganul Ike a trecut prin Texas.

-Atunci, naveta spațială Atlantida a fost pregătită să explodeze pe 14 octombrie 2008, transportând un echipaj de șapte astronauți pentru a finaliza misiunea - o călătorie care ar fi durat 11 zile și ar prelungi viața telescopului până la cel puțin 2013.

Cu toate acestea, la 29 septembrie 2008, NASA a amânat misiunea finală până cândva la începutul anului 2009, din cauza unei defalcări grave. Un eșec a avut loc în instrumentele de comandă și de gestionare a datelor Hubble și a încetat pur și simplu să capteze și să trimită datele necesare pentru a produce imagini de spațiu profund pe care le cunoaștem și le iubim.

Când Atlantis este lansat în cele din urmă, NASA poate trimite o piesă de schimb pentru componenta eșuată. Cu toate acestea, înainte să se întâmple acest lucru, NASA trebuie să testeze partea de înlocuire și să antreneze astronauții cum să o instaleze. Între timp, agenția încearcă, de asemenea, să activeze canalul de rezervă pentru sistemul de comandă și de gestionare a datelor, astfel încât telescopul să poată relua transmiterea datelor.

Ce este planificat pentru viață după Hubble?

Succesorul lui Hubble, Telescopul spațial James Webb (JWST), numit după fostul administrator NASA James Webb, va studia fiecare fază din istoria universului. De pe orbita sa la aproximativ 1 milion de mile (1,6 milioane km) de pe Pământ, telescopul va descoperi informații despre nașterea stelelor, a altor sisteme solare și galaxii și despre evoluția sistemului nostru solar.

Pentru a face aceste descoperiri fascinante, JWST se va baza în principal pe patru instrumente științifice: o cameră cu infraroșu aproape (IR), o spectrografă cu obiect multiplu aproape IR, un instrument cu IR mediu și o imagine cu filtru reglabil.

Fost cunoscut sub numele de „Telescopul spațial de generație următoare”, JWST va fi lansat în 2013 și a fost o colaborare internațională între NASA, Agenția Spațială Europeană și Agenția Spațială canadiană.

Dar înainte să trecem la JWST și să uităm de Hubble, probabil că telescopul harnic merită un moment. Datorită descoperirilor inegalabile ale lui Hubble, imaginile captivante din ceea ce se află dincolo de atmosfera Pământului au fost făcute accesibile pentru toată lumea să se bucure. De la o aliniere rară între două galaxii în spirală până la o puternică coliziune între ciorchini de galaxii, Hubble a adus o mică bucată din ceruri mai aproape de casă.

Citiți pentru mai multe linkuri pe telescoape uimitoare și aventurile noastre în spațiu.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Oamenii De Știință Îngheață Apa Cu Căldură
Oamenii De Știință Îngheață Apa Cu Căldură

Misterios 'Zona 6' Fâșie De Aterizare În Nevada, Experți În Defecțiuni
Misterios 'Zona 6' Fâșie De Aterizare În Nevada, Experți În Defecțiuni

Vânătorii Și Pescarii Își Doresc Acțiuni Cu Încălzirea Globală
Vânătorii Și Pescarii Își Doresc Acțiuni Cu Încălzirea Globală

Snakebites În Costa Rica Crește Împreună Cu El Niño Cycles
Snakebites În Costa Rica Crește Împreună Cu El Niño Cycles

Mergeți Pentru Aur! 7 Secrete Olimpice Pentru Succes
Mergeți Pentru Aur! 7 Secrete Olimpice Pentru Succes


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com