Na obežnej dráhe Zeme sú tri objekty, o ktorých vedia aj ľudia ďaleko od astronómie a astronautiky: Mesiac, Medzinárodná vesmírna stanica a Hubblov vesmírny teleskop. Tá je o osem rokov staršia ako ISS a našla aj orbitálnu stanicu Mir. Mnohí to považujú len za veľkú kameru vo vesmíre. realita Máloťažšie, nie nadarmo, pretože ľudia pracujúci s týmto unikátnym prístrojom ho s úctou nazývajú nebeské observatórium.

Veľa obrázkov!

História stavby Hubbleovho teleskopu je neustálym prekonávaním ťažkostí, bojom o financie a hľadaním riešení nepredvídaných situácií. Úloha Hubbleovho teleskopu vo vede je neoceniteľná. Nie je možné zostaviť úplný zoznam objavov v astronómii a príbuzných oblastiach, ktoré sa dosiahli vďaka obrázkom ďalekohľadu, takže mnohé práce sa odvolávajú na informácie, ktoré dostal. Napriek tomu oficiálne štatistiky hovoria o takmer 15 000 publikáciách.

Príbeh

Myšlienka umiestniť ďalekohľad na obežnú dráhu vznikla takmer pred sto rokmi. Vedecké zdôvodnenie dôležitosti stavby takéhoto teleskopu vo forme článku publikoval astrofyzik Lyman Spitzer v roku 1946. V roku 1965 sa stal predsedom výboru Akadémie vied, ktorý určoval úlohy takéhoto projektu.

V šesťdesiatych rokoch bolo na obežnú dráhu doručených niekoľko úspešných štartov a jednoduchších zariadení a v 68. roku dala NASA zelenú Hubblovmu predchodcovi – prístroju LST, Veľkému vesmírnemu teleskopu, s väčším priemerom zrkadla – 3 metre oproti Hubblovmu 2,4 – a ambicióznu úlohu vypustiť ho už v 72. roku s pomocou vtedy vyvíjaného raketoplánu. Odhadovaný odhad projektu sa však ukázal byť príliš drahý, vyskytli sa problémy s peniazmi av 74. roku bolo financovanie úplne zrušené. Aktívne lobovanie za projekt zo strany astronómov, zapojenie Európskej vesmírnej agentúry a zjednodušenie charakteristík na približne tie Hubbleove umožnili v 78. získať financie z Kongresu vo výške smiešnych celkových nákladov 36 miliónov dolárov. čo sa dnes rovná približne 137 miliónom.

Budúci teleskop bol zároveň pomenovaný po Edwinovi Hubblovi, astronómovi a kozmológovi, ktorý potvrdil existenciu iných galaxií, vytvoril teóriu rozpínania vesmíru a dal meno nielen teleskopu, ale aj vedeckému zákon a veľkosť.

Ďalekohľad bol vyvinutý niekoľkými spoločnosťami zodpovednými za rôzne prvky, z ktorých najkomplexnejšie: optický systém, ktorý mal na starosti Perkin-Elmer, a kozmická loď, ktorú vytvoril Lockheed. Rozpočet už narástol na 400 miliónov dolárov.

Lockheed odložil vytvorenie aparátu o tri mesiace a prekročil svoj rozpočet o 30 %. Ak sa pozriete na históriu konštrukcie zariadení podobnej zložitosti, potom je to normálna situácia. V Perkin-Elmer boli veci oveľa horšie. Spoločnosť leštila zrkadlo pomocou inovatívnej technológie až do konca roku 1981, čo výrazne prekročilo rozpočet a poškodilo vzťahy s NASA. Zaujímavosťou je, že zrkadlový polotovar vyrobila spoločnosť Corning, ktorá dnes vyrába sklo Gorilla Glass, ktoré sa aktívne používa v telefónoch. Mimochodom, spoločnosť Kodak bola poverená výrobou náhradného zrkadla pomocou tradičných metód leštenia, ak sa vyskytne problém s leštením primárneho zrkadla. Oneskorenie pri vytváraní zostávajúcich komponentov spomalilo proces natoľko, že citát z charakterizácie pracovných harmonogramov NASA, ktorý bol "neurčité a denne sa meniace."

Štart bol možný až v roku 86, ale kvôli katastrofe Challengera boli štarty raketoplánov pozastavené na dobu trvania vylepšení.

Hubbleov teleskop bol skladovaný po častiach v špeciálnych komorách prepláchnutých dusíkom za cenu šesť miliónov dolárov mesačne.

Výsledkom bolo, že 24. apríla 1990 vyštartoval raketoplán Discovery s teleskopom na obežnú dráhu. Do tohto momentu sa na Hubbleov vesmír minulo 2,5 miliardy dolárov. Celkové náklady sa dnes blížia k desiatim miliardám.

Od štartu došlo k niekoľkým dramatickým udalostiam, ktoré sa týkali Hubbleovho teleskopu, ale to hlavné sa stalo na samom začiatku.

Keď po vypustení na obežnú dráhu teleskop začal svoju prácu, ukázalo sa, že jeho ostrosť je rádovo nižšia ako vypočítaná. Namiesto desatiny oblúkovej sekundy sa získala celá sekunda. Po niekoľkých kontrolách sa ukázalo, že zrkadlo ďalekohľadu je na okrajoch príliš ploché: až o dva mikrometre sa nezhodovalo s vypočítaným. Aberácia spôsobená týmto doslova mikroskopickým defektom znemožnila väčšinu plánovaných štúdií.

Bola zostavená komisia, ktorej členovia našli dôvod: neuveriteľne presne vypočítané zrkadlo bolo nesprávne vyleštené. Rovnaké odchýlky navyše ešte pred uvedením vykazovala pri testoch použitá dvojica nulových korektorov – zariadení, ktoré tu mali na svedomí požadované zakrivenie povrchu. Potom však týmto indikáciám neverili a spoliehali sa na indikácie hlavného nulového korektora, ktorý ukázal správne výsledky a podľa ktorého sa leštenie vykonávalo. A jedna z šošoviek, ako sa ukázalo, bola nesprávne nainštalovaná.

Ľudský faktor.

Inštalácia nového zrkadla priamo na obežnú dráhu bola technicky nemožná a spustenie teleskopu a jeho opätovné vynesenie bolo príliš drahé. Riešenie bolo elegantné.

Áno, zrkadlo bolo urobené zle. Bolo to však urobené nesprávne s veľmi vysokou presnosťou. Skreslenie bolo poznať a bolo ho treba len kompenzovať, na čo bol vyvinutý špeciálny korekčný systém COSTAR. Bolo rozhodnuté o jeho inštalácii v rámci prvej expedície na údržbu teleskopu. Takáto expedícia je zložitá desaťdňová operácia s astronautmi idúcimi do vesmíru. Futuristickejšie dielo si nemožno predstaviť, a to je len údržba. Celkovo boli počas prevádzky ďalekohľadu štyri expedície, pričom v rámci tretej boli dva odlety.

2. decembra 1993 raketoplán Endeavour, pre ktorý to bol piaty let, dopravil astronautov k ďalekohľadu. Namontovali Kostar a vymenili kameru.

Costar opravil sférickú aberáciu zrkadla, čím zohral úlohu najdrahších okuliarov v histórii. Optický korekčný systém plnil svoju úlohu až do roku 2009, kedy jeho potreba zanikla z dôvodu použitia vlastnej korekčnej optiky vo všetkých nových zariadeniach. Ustúpila vzácnemu miestu v ďalekohľade spektrografu a zaujala hrdé miesto v Národnom múzeu letectva a astronautiky po tom, čo bola demontovaná v rámci štvrtej expedície na údržbu Hubbleovho teleskopu v roku 2009.

Kontrola

Ďalekohľad je riadený a monitorovaný 24 hodín denne, 7 dní v týždni v reálnom čase z riadiaceho centra v Greenbelte v štáte Maryland. Úlohy centra sú rozdelené do dvoch typov: technické (údržba, riadenie a monitorovanie stavu) a vedecké (výber objektov, príprava úloh a priamy zber dát). Hubbleov teleskop dostane každý týždeň zo Zeme viac ako 100 000 rôznych príkazov: sú to pokyny na korekciu obežnej dráhy a úlohy na snímanie vesmírnych objektov.

V MKC je deň rozdelený na tri zmeny, z ktorých každá má pridelený samostatný tím troch až piatich ľudí. Pri expedíciách k samotnému teleskopu sa počet pracovníkov zvyšuje na niekoľko desiatok.

Mimochodom, existuje samostatná stránka vyvinutá Chrisom Peetom, kde môžete sledovať polohu nebeského observatória. Existujú aj údaje o iných umelých orbitálnych objektoch:
www.heavens-above.com

Hubbleov teleskop je vyťažený ďalekohľad, no aj jeho nabitý program môže pomôcť úplne každému, aj neprofesionálnemu astronómovi. Každý rok dostane tisíc žiadostí o rezerváciu času od astronómov z rôznych krajín. Asi 20 % žiadostí schvaľuje odborná komisia a podľa NASA sa ročne uskutoční plus mínus 20 000 pozorovaní vďaka medzinárodným požiadavkám. Všetky tieto aplikácie sú ukotvené, naprogramované a odoslané do Hubbleovho teleskopu z rovnakého centra v Marylande.

Optika

Aktuálna sada nástrojov:

NICMOS
Blízka infračervená kamera a multiobjektový spektrometer
Blízka infračervená kamera a multiobjektový spektrometer

ACS
Pokročilý fotoaparát pre prieskumy
Pokročilá kamera s prehľadom

WFC3
Wide Field Camera 3
Široká kamera 3

COS
Cosmic Origins Spectrograph
Ultrafialový spektrograf

STIS
Zobrazovací spektrograf vesmírneho teleskopu
Záznamový spektrograf vesmírneho teleskopu

FGS
Senzor jemného navádzania
Systém navádzania

Hlavná optika HST je založená na systéme Ritchey-Chrétien. Pozostáva z okrúhleho, hyperbolicky zakriveného zrkadla s priemerom 2,4 m s otvorom v strede. Toto zrkadlo sa odráža na sekundárne zrkadlo, tiež hyperbolického tvaru, ktoré odráža digitalizovateľný lúč do centrálneho otvoru primárneho. Na odfiltrovanie nepotrebných častí spektra a zvýraznenie požadovaných rozsahov sa používajú všetky druhy filtrov.

V takýchto ďalekohľadoch sa používa systém zrkadiel a nie šošovky, ako vo fotoaparátoch. Existuje na to veľa dôvodov: teplotné rozdiely, tolerancie leštenia, celkové rozmery a absencia straty lúča v samotnej šošovke.

Hlavná optika na HST sa od začiatku nezmenila. A súbor rôznych nástrojov, ktoré ho používajú, sa počas niekoľkých servisných expedícií úplne zmenil. Hubble bol aktualizovaný prístrojovým vybavením a počas jeho existencie tam pracovalo trinásť rôznych prístrojov. Dnes ich nosí šesť, z toho jeden je v zimnom spánku.

Širokouhlé a planetárne fotoaparáty prvej a druhej generácie boli zodpovedné za fotografie v optickom rozsahu a širokouhlé fotoaparáty tretej generácie teraz.

Potenciál prvého WFPC nebol nikdy realizovaný kvôli problémom so zrkadlom. A expedícia 93, ktorá nainštalovala Kostar, ju zároveň nahradila druhou verziou.

Kamera WFPC2 mala štyri štvorcové snímače, z ktorých snímky tvorili veľký štvorec. Takmer. Jedna matica – proste tá istá „planetárna“ – dostala obraz s väčším zväčšením a po obnovení mierky táto časť obrazu zachytí namiesto štvrtiny menej ako šestnástinu celkového štvorca, no vo vyššom rozlíšení. Zvyšné tri matice boli zodpovedné za "širokouhlý". To je dôvod, prečo zábery z celej kamery vyzerajú ako štvorec, ktorý má 3 bloky zjedené z jedného rohu, a nie kvôli problémom s nahrávaním súborov alebo iným problémom.

WFPC2 bol nahradený WFC3 v roku 2009. Rozdiel medzi nimi dobre ilustruje nanovo natočený Pillars of Creation, o ktorom bude reč neskôr.

Okrem optického a blízkeho infračerveného rozsahu širokouhlej kamery Hubble vidí:

• použitie STIS spektrografu v blízkej a vzdialenej ultrafialovej oblasti, ako aj od viditeľného po blízke infračervené;
• na rovnakom mieste pomocou jedného z kanálov ACS, ktorého ostatné kanály pokrývajú obrovský frekvenčný rozsah od infračerveného po ultrafialové;
• zdroje slabého miesta v ultrafialovej oblasti pomocou COS spektrografu.

Snímky

Snímky z Hubbleovho teleskopu nie sú celkom fotografiami v obvyklom zmysle. V optickom rozsahu nie je k dispozícii veľa informácií. Mnoho vesmírnych objektov aktívne vyžaruje v iných rozsahoch. Hubbleov teleskop je vybavený rôznymi zariadeniami s rôznymi filtrami, ktoré vám umožňujú zachytiť údaje, ktoré astronómovia neskôr spracujú a dokážu ich zredukovať na vizuálny obraz. Bohatosť farieb zabezpečujú rôzne rozsahy žiarenia hviezd a nimi ionizovaných častíc, ako aj ich odrazené svetlo.

Fotiek je veľa, poviem vám len pár tých najvzrušujúcejších. Všetky fotografie majú svoje ID, ktoré sa dá ľahko nájsť na stránke Hubbleovho teleskopu spacetelescope.org alebo priamo v Google. Mnohé z obrázkov sú na stránke vo vysokom rozlíšení, ale tu nechávam verzie s veľkosťou obrazovky.

Hubble urobil svoj najslávnejší záber 1. apríla 1995 bez toho, aby ho na prvého apríla vyrušila inteligentná práca. Toto sú Piliere Stvorenia, ktoré sú tak pomenované, pretože hviezdy vznikajú z týchto nahromadených plynov a pretože sa podobajú tvarom. Na obrázku je malý kúsok centrálnej časti Orlej hmloviny. Táto hmlovina je zaujímavá tým, že veľké hviezdy v jej strede ju čiastočne rozptýlili, a to dokonca len zo strany Zeme. Takéto šťastie vám umožňuje nahliadnuť do samotného stredu hmloviny a napríklad urobiť slávny expresívny obrázok.

Iné teleskopy tiež zachytili túto oblasť v rôznych rozsahoch, ale v optických stĺpoch sú najvýraznejšie: ionizovaný samotnými hviezdami, ktoré rozptýlili časť hmloviny, plyn žiari modrou, zelenou a červenou farbou a vytvára nádherné prelivy.

V roku 2014 boli Pillars prefotené s aktualizovaným Hubbleovým zariadením: prvá verzia bola natočená kamerou WFPC2 a druhá WFC3.

Ruža vyrobená z galaxií

ID: heic1107a

Objekt Arp 273 je krásnym príkladom komunikácie medzi galaxiami, ktoré sú blízko seba. Asymetrický tvar zvršku je dôsledkom takzvaných slapových interakcií so spodkom. Spolu tvoria grandiózny kvet predstavený ľudstvu v roku 2011.

Magická galaxia Sombrero

ID: opo0328a

Messier 104 je majestátna galaxia, ktorá sa zdá byť vynájdená a namaľovaná v Hollywoode. Ale nie, krásna stoštvrtá sa nachádza na južnom okraji súhvezdia Panny. A je taký jasný, že je viditeľný aj v domácich ďalekohľadoch. Táto kráska pózovala pre Hubbleov teleskop v roku 2004.

Nový infračervený pohľad na hmlovinu Konská hlava – snímka Hubbleovho teleskopu k 23. výročiu

ID: heic1307a

V roku 2013 Hubble znovu zobrazil Barnarda 33 v infračervenej oblasti. A ponurá hmlovina Konská hlava v súhvezdí Orion, takmer nepriehľadná a čierna vo viditeľnom rozsahu, sa objavila v novom svetle. Teda rozsah.

Predtým ho už v roku 2001 odfotografoval Hubble:

Hubbleov teleskop zachytáva oblasť tvorby hviezd S106

ID: heic1118a

S106 je oblasť tvorby hviezd v súhvezdí Labuť. Krásna štruktúra je spôsobená vyvrhnutím mladej hviezdy, ktorá je v strede zahalená prachom v tvare šišky. Táto prachová clona má v hornej a spodnej časti medzery, ktorými materiál hviezdy aktívnejšie preráža a vytvára tvar pripomínajúci známy optický klam. Snímka bola urobená koncom roka 2011.

Cassiopeia A: farebné následky smrti hviezdy

ID: heic0609a

Pravdepodobne ste už počuli o výbuchoch supernov. A tento obrázok jasne ukazuje jeden zo scenárov ďalšieho osudu takýchto objektov.

Na fotografii z roku 2006 - následky výbuchu hviezdy Cassiopeia A, ku ktorému došlo priamo v našej galaxii. Vlna hmoty šíriaca sa z epicentra je dokonale viditeľná so zložitou a detailnou štruktúrou.

Snímka Hubble Arp 142

ID: heic1311a

A opäť obrázok znázorňujúci dôsledky interakcie dvoch galaxií, ktoré boli počas svojej cesty vesmírom blízko seba.

NGC 2936 a 2937 sa zrazili a narazili do seba. To už je samo o sebe zaujímavá udalosť, no v tomto prípade pribudol ďalší aspekt: ​​súčasný tvar galaxií pripomína tučniaka s vajcom, čo funguje ako veľké plus pre obľúbenosť týchto galaxií.

Na roztomilej snímke z roku 2013 môžete vidieť stopy po zrážke: napríklad oko tučniaka tvoria z väčšej časti telesá z galaxie vajíčka.

Keď poznáme vek oboch galaxií, môžeme konečne odpovedať na to, čo sa stalo predtým: vajce alebo tučniak.

Motýľ vychádzajúci zo zvyškov hviezdy v planetárnej hmlovine NGC 6302

ID: heic0910h

Niekedy prúdi horúci plyn až do 20 000 stupňov, letiaci rýchlosťou takmer milión km/h, vyzerajú ako krídla krehkého motýľa, len treba nájsť ten správny uhol. Hubbleov teleskop sa nemusel obzerať, hmlovina NGC 6302 – nazýva sa aj Motýlia alebo Chrobáčia hmlovina – sa k nám sama otočila vhodným smerom.

Tieto krídla vytvorila umierajúca hviezda v našej galaxii v súhvezdí Scopio. Tvar krídel prúdov plynu je opäť spôsobený prstencom prachu okolo hviezdy. Ten istý prach pred nami uzatvára aj samotnú hviezdu. Je možné, že prstenec vznikol úbytkom hmoty z hviezdy pozdĺž rovníka relatívne nízkou rýchlosťou, kým krídla vznikli rýchlejším úbytkom od pólov.

Fotografia bola urobená v roku 2009.

hlboké pole

Existuje niekoľko obrázkov z Hubbleovho teleskopu, ktoré majú v názve Deep Field. Ide o snímky s obrovským viacdňovým expozičným časom, zobrazujúce malý kúsok hviezdnej oblohy. Aby som ich odstránil, musel som veľmi starostlivo vybrať lokalitu vhodnú na takúto expozíciu. Nemala byť blokovaná Zemou a Mesiacom, nemali byť v blízkosti svetlé objekty atď. Vďaka tomu sa Hlboké polia stali pre astronómov veľmi užitočnými rámami, ktoré možno použiť na štúdium procesov formovania vesmíru.

Najnovší takýto záber – Hubbleov extrémne hlboké pole z roku 2012 – je pre laické oko dosť nudný – ide o bezprecedentný záber s expozíciou dva milióny sekúnd (~ 23 dní), ktorý zobrazuje 5,5 tisíc galaxií, z ktorých najtmavšia má jas o desať miliárd nižší ako je citlivosť ľudského zraku.

Už od úsvitu astronómie, od čias Galilea, mali astronómovia jeden spoločný cieľ: vidieť viac, vidieť ďalej, vidieť hlbšie. A Hubblov vesmírny teleskop, vypustený v roku 1990, je obrovským krokom týmto smerom. Teleskop je na obežnej dráhe Zeme nad atmosférou, čo by mohlo skresliť a blokovať žiarenie prichádzajúce z vesmírnych objektov. Vďaka jeho absencii astronómovia pomocou HST získavajú snímky najvyššej kvality. Je takmer nemožné preceňovať úlohu, ktorú zohral teleskop pre rozvoj astronómie – Hubbleov teleskop je jedným z najúspešnejších a dlhodobých projektov vesmírnej agentúry NASA. Na Zem poslal státisíce fotografií, ktoré osvetlili mnohé tajomstvá astronómie. Pomohol určiť vek vesmíru, identifikovať kvazary, dokázať, že masívne čierne diery sú v strede galaxií, a dokonca pripravil experimenty na detekciu temnej hmoty.

Objavy zmenili pohľad astronómov na vesmír. Schopnosť vidieť do detailov pomohla premeniť niektoré astronomické hypotézy na fakty. Mnoho teórií bolo zavrhnutých, aby sme sa vydali jedným správnym smerom. Medzi úspechy Hubblea patrí medzi tie hlavné určenie veku vesmíru, ktorý vedci dnes odhadujú na 13-14 miliárd rokov. To je nepochybne presnejšie ako predchádzajúce údaje za 10 až 20 miliárd rokov. Hubbleov teleskop tiež zohral kľúčovú úlohu pri objave temnej energie, záhadnej sily, ktorá spôsobuje, že sa vesmír rozpína ​​stále väčšou rýchlosťou. Vďaka Hubbleovi boli astronómovia schopní vidieť galaxie vo všetkých fázach ich vývoja, počnúc formáciou, ktorá sa odohrala v mladom vesmíre, čo vedcom pomohlo pochopiť, ako sa zrodili. Pomocou teleskopu sa našli protoplanetárne disky, nahromadenia plynu a prachu okolo mladých hviezd, okolo ktorých sa čoskoro (samozrejme podľa astronomických štandardov) objavia nové planetárne systémy. Dokázal nájsť zdroje výbuchov gama žiarenia - zvláštnych, neuveriteľne silných výbuchov energie - vo vzdialených galaxiách počas kolapsu supermasívnych hviezd. A to je len časť objavov unikátneho astronomického prístroja, ale už dokazuje, že 2,5 miliardy dolárov vynaložených na stvorenie, vypustenie na obežnú dráhu a údržbu je najvýnosnejšou investíciou v meradle celého ľudstva.

Hubbleov vesmírny orbitálny teleskop

Hubbleov teleskop má úžasný výkon. Celá astronomická komunita sa teší z jeho schopnosti vidieť hĺbku vesmíru. Každý astronóm môže poslať požiadavku na určitý čas využívania jeho služieb a skupina špecialistov rozhodne, či je to možné. Po vykonaní pozorovania spravidla uplynie rok, kým astronomická komunita dostane výsledky výskumu. Keďže údaje získané pomocou ďalekohľadu sú dostupné každému, každý astronóm môže vykonávať svoj výskum a koordinovať údaje s observatóriami po celom svete. Takáto politika robí výskum otvoreným, a teda aj efektívnejším. Jedinečné schopnosti teleskopu však znamenajú aj najvyšší dopyt po ňom – astronómovia po celom svete bojujú o právo využívať služby HST vo svojom voľnom čase z hlavných misií. Každý rok dostane viac ako tisíc žiadostí, z ktorých sa podľa odborníkov vyberú tie najlepšie, no podľa štatistík je spokojných len 200 – iba pätina z celkového počtu žiadateľov vykonáva svoj výskum pomocou HST.

Prečo bolo potrebné preniesť teleskop do blízkozemského priestoru a prečo je tento prístroj medzi astronómami taký vysoký? Faktom je, že Hubblov teleskop dokázal vyriešiť dva problémy pozemných ďalekohľadov naraz. Po prvé, rozmazanie signálu zemskej atmosféry obmedzuje možnosti pozemných ďalekohľadov bez ohľadu na ich technickú vyspelosť. Vďaka atmosférickému rozmazaniu vidíme pri pohľade na oblohu hviezdy trblietať. Po druhé, atmosféra absorbuje žiarenie s určitou vlnovou dĺžkou, predovšetkým ultrafialové, röntgenové a gama žiarenie. A to je vážny problém, keďže štúdium vesmírnych objektov je tým efektívnejšie, čím väčší je energetický dosah.
A práve preto, aby sa predišlo negatívnemu vplyvu atmosféry na kvalitu získaných snímok, je ďalekohľad umiestnený nad ňou, vo vzdialenosti 569 kilometrov nad povrchom. Teleskop zároveň vykoná jednu otáčku okolo Zeme za 97 minút, pričom sa pohybuje rýchlosťou 8 kilometrov za sekundu.

Optický systém Hubbleovho teleskopu

Hubbleov teleskop je Ritchey-Chrétien alebo vylepšená verzia systému Cassegrain, v ktorom svetlo spočiatku dopadá na primárne zrkadlo, odráža sa a vstupuje do sekundárneho zrkadla, ktoré sústreďuje svetlo a smeruje ho do systému vedeckých prístrojov teleskopu cez malý otvor v primárnom zrkadle. Ľudia sa často mylne domnievajú, že ďalekohľad zväčšuje obraz. V skutočnosti len zbiera maximálne množstvo svetla z objektu. V súlade s tým, čím väčšie je hlavné zrkadlo, tým viac svetla bude zhromažďovať a tým jasnejší bude obraz. Druhé zrkadlo len zaostruje žiarenie. Hlavné zrkadlo Hubbleovho teleskopu má priemer 2,4 metra. Zdá sa to byť malé, ak vezmeme do úvahy, že priemer zrkadiel pozemných ďalekohľadov dosahuje 10 metrov alebo viac, ale absencia atmosféry je napriek tomu obrovskou výhodou komiksovej verzie.
Na pozorovanie vesmírnych objektov má teleskop množstvo vedeckých prístrojov, ktoré pracujú spoločne alebo oddelene. Každý z nich je svojim spôsobom jedinečný.

Advanced Camera for Surveys (ACS). Najnovší prístroj na pozorovanie vo viditeľnom rozsahu, navrhnutý na štúdium raného vesmíru a inštalovaný v roku 2002. Táto kamera pomohla zmapovať distribúciu čiernej hmoty, odhaliť najvzdialenejšie objekty a študovať vývoj kôp galaxií.

Blízka infračervená kamera a multiobjektový spektrometer (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer - NICMOS). Infračervený senzor deteguje teplo, keď sú objekty zakryté medzihviezdnym prachom alebo plynom, napríklad v oblastiach aktívnej tvorby hviezd.

Blízka infračervená kamera a multiobjektový spektrometer (Space Telescope Imaging Spectrograph - STIS). Pôsobí ako hranol, ktorý šíri svetlo. Z výsledného spektra možno získať informácie o teplote, chemickom zložení, hustote a pohybe skúmaných objektov. STIS ukončil svoju činnosť 3. augusta 2004 kvôli technickým problémom, ale v roku 2008 bude opravený počas plánovanej údržby ďalekohľadu.

Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2). Univerzálna pomôcka, s ktorou vznikla väčšina všetkým známym fotografiám. Vďaka 48 filtrom umožňuje vidieť predmety v dosť širokom rozsahu vlnových dĺžok.

Senzory jemného navádzania (FGS). Sú zodpovedné nielen za riadenie a orientáciu ďalekohľadu v priestore - orientujú ďalekohľad vzhľadom na hviezdy a nedovolia zablúdiť, ale tiež presne merajú vzdialenosti medzi hviezdami a fixujú relatívny pohyb.
Ako mnohé kozmické lode na obežnej dráhe Zeme, aj Hubbleov teleskop je poháňaný slnečným žiarením, ktoré je detekované dvoma dvanásťmetrovými solárnymi panelmi a akumulované pre nepretržitú prevádzku počas prechodu pozdĺž tieňovej strany Zeme. Veľmi zaujímavý je aj návrh navádzacieho systému pre želaný cieľ – objekt vo vesmíre – napokon úspešne odfotografovať vzdialenú galaxiu alebo kvazar rýchlosťou 8 kilometrov za sekundu je veľmi náročná úloha. Orientačný systém ďalekohľadu obsahuje tieto komponenty: už spomínané jemné ukazovacie senzory, ktoré označujú polohu prístroja voči dvom „vedúcim“ hviezdam; snímače polohy vzhľadom na Slnko - nielen pomocné nástroje na orientáciu teleskopu, ale aj potrebné nástroje na určenie potreby zatvoriť / otvoriť dvierka otvoru, čo zabraňuje „vyhoreniu“ zariadenia, keď naň dopadá zaostrené slnečné svetlo; magnetické senzory, ktoré orientujú kozmickú loď vzhľadom na magnetické pole Zeme; systém gyroskopov, ktoré sledujú pohyb ďalekohľadu; a elektrooptický detektor, ktorý monitoruje polohu ďalekohľadu vzhľadom na vybranú hviezdu. To všetko poskytuje nielen možnosť ovládať teleskop, "zamieriť" na požadovaný vesmírny objekt, ale tiež zabraňuje poruche cenného vybavenia, ktoré nemožno okamžite nahradiť funkčným.

Hubbleova práca by však nemala zmysel bez možnosti prenosu získaných údajov na štúdium v ​​pozemských laboratóriách. A na vyriešenie tohto problému boli na Hubbleov teleskop nainštalované štyri antény, ktoré si vymieňajú informácie s letovým riadiacim strediskom (Flight Operations Team) Goddard Space Flight Center v Greenbelte (Greenbelt). Satelity na obežnej dráhe Zeme sa používajú na komunikáciu s ďalekohľadom a nastavenie súradníc, sú tiež zodpovedné za prenos údajov. Hubbleov teleskop má dva počítače a niekoľko menej zložitých podsystémov. Jeden z počítačov riadi navigáciu ďalekohľadu, všetky ostatné systémy sú zodpovedné za chod prístrojov a komunikáciu so satelitmi.

Schéma prenosu informácií z obežnej dráhy na Zem

Údaje z pozemného výskumného tímu idú do Goddard Space Flight Center, potom do Space Telescope Science Institute, kde tím špecialistov spracuje údaje a zaznamená ich na magnetooptické médiá. Teleskop každý týždeň posiela na Zem informácie, ktoré môžu naplniť viac ako dvadsať DVD a prístup k tomuto obrovskému množstvu cenných informácií je otvorený pre každého. Väčšina údajov je uložená v digitálnom formáte FITS, ktorý je veľmi vhodný na analýzu, ale extrémne nevhodný na publikovanie v médiách. Preto najzaujímavejšie obrázky pre širokú verejnosť vychádzajú v bežnejších obrazových formátoch – TIFF a JPEG. Hubblov teleskop sa tak stal nielen jedinečným vedeckým prístrojom, ale aj jednou z mála príležitostí pozrieť sa na krásy Kozmu pre kohokoľvek – profesionála, amatéra, dokonca aj človeka, ktorý astronómiu nepozná. S poľutovaním musíme konštatovať, že dnes je prístup amatérskeho astronóma k ďalekohľadu uzavretý z dôvodu poklesu financií na projekt.

Hubbleov obežný ďalekohľad

Minulosť Hubbleovho teleskopu nie je o nič menej zaujímavá ako jeho súčasnosť. Prvýkrát myšlienka vytvorenia takejto inštalácie vznikla v roku 1923 od Hermanna Obertha, zakladateľa nemeckej raketovej technológie. Bol to on, kto prvýkrát hovoril o možnosti dopraviť teleskop na obežnú dráhu blízko Zeme pomocou rakety, hoci ani samotné rakety vtedy neexistovali. Túto myšlienku rozvinul v roku 1946 vo svojich publikáciách o potrebe vytvorenia vesmírneho observatória americký astrofyzik Lyman Spitzer. Predpovedal možnosť získania unikátnych fotografií, ktoré sa na zemi jednoducho nedajú urobiť. Počas nasledujúcich päťdesiatich rokov astrofyzik túto myšlienku aktívne presadzoval až do začiatku jej skutočnej aplikácie.

Spitzer bol lídrom vo vývoji niekoľkých projektov orbitálnych observatórií, vrátane satelitu Copernicus a Orbiting Astronomical Observatory. Jeho zásluhou bol v roku 1969 schválený projekt Veľký vesmírny ďalekohľad (Large Space Telescope), žiaľ, pre nedostatok financií sa trochu zmenšili rozmery a vybavenie ďalekohľadu, vrátane veľkosti zrkadiel a počtu prístrojov.

V roku 1974 bolo navrhnuté vyrobiť vymeniteľné prístroje s rozlíšením 0,1 oblúkovej sekundy a rozsahom pracovných vlnových dĺžok od ultrafialovej po viditeľnú a infračervenú. Raketoplán mal vyniesť teleskop na obežnú dráhu a vrátiť ho na Zem na údržbu a opravu, čo bolo možné aj vo vesmíre.

V roku 1975 začala NASA spolu s Európskou vesmírnou agentúrou (ESA) pracovať na Hubblovom teleskope. V roku 1977 schválil Kongres financovanie ďalekohľadu.

Po tomto rozhodnutí sa začal zostavovať zoznam vedeckých prístrojov ďalekohľadu, bolo vybraných päť víťazov súťaže na vytvorenie zariadenia. Pred nami bolo veľa práce. Rozhodli sa pomenovať teleskop na počesť astronóma, ktorý ukázal, že malé „fľaky“ viditeľné cez ďalekohľad sú vzdialené galaxie – a dokázali, že vesmír sa rozpína.

Po všemožných odkladoch bol štart naplánovaný na október 1986, no 28. januára 1986 raketoplán Challenger minútu po štarte explodoval. Kontrola raketoplánov trvala viac ako dva roky, čo znamená, že štart Hubblovho teleskopu na obežnú dráhu bol odložený o štyri roky. Za tento čas sa teleskop zdokonalil, 24. apríla 1990 sa na jeho obežnú dráhu vzniesol unikátny aparát.

Štart raketoplánu s Hubblovým teleskopom na palube

V decembri 1993 bol raketoplán Endeavour so sedemčlennou posádkou vyvezený na obežnú dráhu, aby vykonal údržbu teleskopu. Vymenené boli dve kamery a tiež solárne panely. V roku 1994 vznikli prvé fotografie z ďalekohľadu, ktorých kvalita astronómov šokovala. Hubbleov teleskop sa plne ospravedlnil.

Údržba, modernizácia a výmena kamier, solárnych panelov, kontrola tepelného tienenia a údržba sa vykonali ešte trikrát: v rokoch 1997, 1999 a 2002.

Modernizácia Hubbleovho teleskopu, 2002

Ďalší let sa mal uskutočniť v roku 2006, no 1. februára 2003 pre problémy s pokožkou raketoplán Columbia počas návratu zhorel v atmosfére. V dôsledku toho vznikla potreba dodatočných štúdií o možnosti ďalšieho využitia Shuttle, ktoré skončili až 31. októbra 2006. To viedlo k odloženiu ďalšej plánovanej údržby ďalekohľadu na september 2008.
Dnes ďalekohľad funguje normálne a týždenne prenáša 120 GB informácií. Vyvíja sa aj nástupca Hubbleovho teleskopu, Webbov vesmírny teleskop, ktorý bude skúmať objekty s vysokým červeným posunom v ranom vesmíre. Bude vo výške 1,5 milióna kilometrov, štart je naplánovaný na rok 2013.

Samozrejme, Hubbleov teleskop nie je večný. Ďalšia oprava je naplánovaná na rok 2008, no aj tak sa teleskop postupne opotrebováva a stáva sa nefunkčným. Stane sa tak okolo roku 2013. Keď k tomu dôjde, teleskop zostane na obežnej dráhe, kým sa nezhorší. Potom začne HST po špirále padať na Zem a buď bude nasledovať stanicu Mir, alebo bude bezpečne doručený na Zem a stane sa múzejným exponátom s jedinečnou históriou. Ale dedičstvo Hubblovho teleskopu: jeho objavy, príklad takmer bezchybnej práce a fotografie, ktoré všetci poznajú, zostane. Môžete si byť istí, že jeho úspechy pomôžu odhaliť záhady vesmíru ešte dlho, ako triumf úžasne bohatého života Hubblovho teleskopu.

Koncom septembra 2008 pri ďalekohľade. Hubbleov teleskop zlyhal v jednotke zodpovednej za prenos informácií na Zem. Misia na opravu ďalekohľadu bola presunutá na február 2009.

Technické vlastnosti ďalekohľadu. Hubbleov teleskop:

Štart: 24. apríla 1990 12:33 UT
Rozmery: 13,1 x 4,3 m
Hmotnosť: 11 110 kg
Optická konštrukcia: Ritchie-Chretien
Vinetácia: 14 %
Zorné pole: 18" (na vedecké účely), 28" (na vedenie)
Uhlové rozlíšenie: 0,1" pri 632,8 nm
Spektrálny rozsah: 115 nm - 1 mm
Presnosť stabilizácie: 0,007" za 24 hodín
Odhadovaná dráha kozmickej lode: výška - 693 km, sklon - 28,5°
Doba rotácie okolo Zesli: medzi 96 a 97 minútami
Plánovaná prevádzková doba: 20 rokov (s údržbou)
Náklady na teleskop a kozmickú loď: 1,5 miliardy dolárov (v dolároch z roku 1989)
Hlavné zrkadlo: Priemer 2400 mm; Polomer zakrivenia 11 040 mm; Štvorec výstrednosti 1,0022985
Sekundárne zrkadlo: Priemer 310 mm; Polomer zakrivenia 1,358 mm; Štvorec výstrednosti 1,49686
Vzdialenosti: Stredy zrkadiel 4906,071 mm; Od sekundárneho zrkadla po ohnisko 6406,200 mm

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Hubbleov teleskop vyniesol na obežnú dráhu raketoplán Discovery 24. apríla 1990.

Tento týždeň si pripomíname 25. výročie vypustenia Hubbleovho vesmírneho teleskopu. Strieborné výročie bolo poznačené ďalším obrázkom zobrazujúcim mladé hviezdy žiariace proti hustému oblaku plynu a prachu.

Táto hviezdokopa – Westerlund 2 – sa nachádza 20 tisíc svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Carina.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Krátko po štarte teleskopu sa odhalila chyba v jeho hlavnom zrkadle, čo spôsobilo, že všetky obrázky boli rozmazané.

Inžinieri NASA veria, že teleskop na obežnej dráhe vydrží ešte minimálne päť rokov.

„Najväčší optimista nemohol v roku 1990 predpovedať, do akej miery Hubble prepíše všetky naše učebnice astrofyziky a planetárnej vedy,“ hovorí administrátor NASA Charlie Bolden.

Krátko po štarte teleskopu sa odhalila chyba v jeho hlavnom zrkadle, čo spôsobilo, že všetky obrázky boli rozmazané.

V roku 1993 sa astronautom podarilo túto chybu napraviť inštaláciou špeciálne navrhnutého korekčného zariadenia.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Mnohé snímky z Hubbleovho teleskopu, ako napríklad Orlia hmlovina, sa stali vedeckou senzáciou.

O štyri ďalšie návštevy údržby neskôr, ďalekohľad je vo výbornom stave a technicky schopný oveľa viac ako len po spustení.

Hubble v minulosti trpel postupným opotrebovaním všetkých svojich šiestich gyroskopov, ktoré sa používajú v orientačnom systéme.

Po ich výmene však v marci 2014 zlyhal iba jeden. V priebehu posledných rokov vďaka výmene zastaraných elektronických komponentov a inštalácii nových kamier začal ďalekohľad fungovať výrazne lepšie.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Tento obraz Jupitera a jeho mesiaca Ganymede je dramatický

Prínos tohto teleskopu na obežnej dráhe pre vedu je ťažké preceňovať.

V čase jeho štartu astronómovia nevedeli nič o veku vesmíru – odhady sa pohybovali od 10 do 20 miliárd rokov.

Štúdia pulzarov pomocou ďalekohľadu to zúžila a súčasný názor je taký, že od Veľkého tresku uplynulo 13,8 miliardy rokov.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Hubbleov teleskop pomohol určiť vek vesmíru, ktorý sa v súčasnosti považuje za 13,8 miliardy rokov

Hubbleov teleskop bol nápomocný pri objavovaní rýchlosti, ktorou sa vesmír rozpína, a tiež poskytol rozhodujúci dôkaz o existencii supermasívnych čiernych dier v centrách galaxií.

Silou vesmírneho teleskopu v porovnaní s novou generáciou pozemských ďalekohľadov zostáva jeho jedinečná schopnosť preniknúť do hlbokej minulosti vesmíru, pozorovať objekty, ktoré vznikli veľmi skoro v jeho histórii.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku Krabia hmlovina je vzdialená 6500 svetelných rokov a je pozostatkom výbuchu supernovy.

Medzi najväčšie úspechy teleskopu nepochybne treba spomenúť pozorovania „hlbokého poľa“, keď dlhé dni zaznamenával svetlo prichádzajúce k nám z tmavej časti oblohy a odhaľoval prítomnosť tisícov extrémne vzdialených a veľmi slabo svietiace galaxie.

V súčasnosti sa teleskop venuje takýmto pozorovaniam väčšinu času v rámci programu Frontier Fields. Hubbleov teleskop sa pozerá na šesť obrovských zhlukov starovekých galaxií.

Autorské práva k obrázku NASA Popis obrázku Každý zo žiariacich objektov na tomto obrázku je vzdialená galaxia.

Pomocou efektu gravitačnej šošovky je Hubble schopný nahliadnuť do ešte vzdialenejšej minulosti vesmíru.

„Gravitácia skreslením svetla prichádzajúceho zo vzdialených galaxií nám umožňuje pozerať sa za tieto zhluky,“ hovorí Jennifer Lotz, účastníčka programu.

"Hubble" je v súčasnosti schopný "vidieť" objekty, ktorých svetlo je 10-50-krát slabšie ako predtým.

Cieľom týchto štúdií je pozorovať najskoršie štádiá formovania prvej generácie hviezd a galaxií, ktoré sú od Veľkého tresku vzdialené len niekoľko stoviek miliónov rokov.

Autorské práva k obrázku Svetová služba BBC Popis obrázku "Expanding Universe": fotografie Hubbleovho teleskopu, vydavateľstvo Taschen

A to je to, čo Hubblov nástupca, oveľa väčší a pokročilejší vesmírny teleskop Jamesa Webba, urobí na inej úrovni.

Jeho spustenie je naplánované na rok 2018. Bol navrhnutý a vyrobený špeciálne pre túto úlohu. Fotografovanie, ktoré Hubblovmu vesmírnemu teleskopu trvá niekoľko dní a týždňov, bude trvať len hodiny.

Hubbleov teleskop, pomenovaný po americkom astronómovi Edwinovi Hubbleovi (1889-1953), bol vypustený na nízku obežnú dráhu Zeme 24. apríla 1990. Počas jeho práce sa podarilo získať viac ako milión snímok hviezd, planét, galaxií, hmlovín a iných vesmírnych objektov.

Atmosféra Zeme je nepriehľadná, takže ak by sa HST nachádzal na povrchu našej planéty, videl by desaťkrát horšie.

Hneď po štarte ďalekohľadu sa ukázalo, že jeho hlavné zrkadlo má poruchu, kvôli ktorej bola ostrosť a rozlíšenie získaných snímok oveľa horšie, ako sa očakávalo. Počas histórie teleskopu sa uskutočnilo päť expedícií na jeho obsluhu. Hlavnou úlohou prvého letu na HST bolo samozrejme odstránenie defektu zrkadla inštaláciou korekčnej optiky. Bola to jedna z najťažších expedícií v histórii nášho prieskumu mimozemského priestoru. Astronauti absolvovali päť dlhých výstupov do vesmíru; vymenilo sa niekoľko kamier, solárne panely, navádzacie systémy... V závere prác sa upravila dráha, pretože vplyvom trenia o vzduch pri pohybe vo vyšších vrstvách atmosféry dochádzalo k strate nadmorskej výšky. Misia bola úspešne dokončená a fotografie urobené po misii boli veľmi dobré. V ďalších expedíciách sa vykonávali plánované údržbárske práce a výmena zariadení za modernejšie. Piaty let do Hubbleovho teleskopu bol dlho na pochybách.

Po katastrofe kozmickej lode Columbia v marci 2003 boli údržbárske práce na teleskope dočasne pozastavené. NASA rozhodla, že každý raketoplán by mal mať možnosť dostať sa na ISS v prípade technických problémov.

Potreba údržbárskych prác je však zjavne oneskorená. NASA stála pred vážnou otázkou: risknúť alebo to nechať tak? Piaty let do Hubbleovho teleskopu sa napriek všetkému uskutočnil na jar roku 2009, keď mala NASA nového správcu. Bolo rozhodnuté, že táto expedícia Hubblea bude posledná.

Ako získate jasné a farebné obrázky z Hubbleovho teleskopu?

Hubble fotí vesmírne objekty v rôznych rozsahoch od infračerveného po ultrafialové, výstupom sú čiernobiele fotografie veľmi dobrej kvality a rozlíšenia. Odkiaľ pochádzajú tieto jasné farebné obrázky, ktoré sa najskôr objavia na webovej stránke NASA a potom sa potulujú po celom internete? Odpoveď je dosť banálna: Photoshop. Proces úpravy fotografií je zložitý a časovo náročný, nenechajte sa zmiasť dvojminútovou dĺžkou videa. Vyzerá to takto:

Najznámejšie snímky z Hubbleovho teleskopu:

Piliere stvorenia

Piliere stvorenia alebo Slonie choboty sú zbierkou hviezdneho prachu a plynu v Orlej hmlovine (7 000 svetelných rokov od Zeme).

Galaxia Andromeda, 2,5 milióna svetelných rokov od Zeme:

Galaxia M83, 15 miliónov svetelných rokov od Zeme:

Krabia hmlovina je výsledkom výbuchu supernovy v roku 1054 nášho letopočtu; v strede hmloviny je neutrónová hviezda (hmotnosť je rovnakého rádu ako naše Slnko, veľkosť je ako malé mesto).

Galaxia NGC 5194, 23 miliónov svetelných rokov od Zeme:

Vľavo dole - supernova, ktorá vybuchla v roku 1994 na okraji špirálovej galaxie

Galaxia Sombrero, 30 miliónov svetelných rokov od Zeme:

Hmlovina Omega v súhvezdí Strelec, 5000 svetelných rokov od Zeme:

Najlepšie obrázky z Hubbleovho teleskopu. Môžete to dať na celú obrazovku a vychutnať si:

Hubbleov vesmírny teleskop (pomenovaný po Edwinovi Hubblovi) je autonómne observatórium na obežnej dráhe Zeme, spoločný projekt NASA a Európskej vesmírnej agentúry. Vo vesmíre sa teleskopy umiestňujú tak, aby registrovali elektromagnetické žiarenie v rozsahu, ktorý zemská atmosféra neprepustí. Hubbleov teleskop fungoval takmer 15 rokov (od roku 1990) a funguje aj naďalej (hoci hlavná misia je splnená a Hubblovi kolegovia Spitzer a Kepler, vypustení v rokoch 2003 a 2009, v nej pokračujú). Vo svojom význame kolosálny projekt, s pomocou ktorého sa otestovalo nespočetné množstvo teórií a urobilo sa obrovské množstvo objavov. Mapy Pluta a Eris, kvalitné snímky komét, potvrdenie hypotézy o izotropii Vesmíru, objav nového satelitu Neptúna – Hubbleovho teleskopu priniesli toľko údajov, že ich štúdium pokračuje a pokračuje.

Koncom roka 2018 vstúpila vesmírna sonda OSIRIS-Rex na obežnú dráhu asteroidu Bennu a odhalila zaujímavé vlastnosti o jeho štruktúre. Zdalo by sa, že s takou blízkosťou zariadenia by sa všetky nové objavy mali robiť iba s pomocou jeho palubného vybavenia, ale nie. Výskumníci