на каком расстоянии находится хаббл
Живая легенда: космический телескоп «Хаббл»
Наверное нет в истории мировой космонавтики более широко известного космического аппарата, чем космический телескоп «Хаббл». Ведь уже более 30 лет он работает на околоземной орбите, отправляя на Землю потрясающие снимки Вселенной. Давайте вспомним сегодня некоторые факты об этом знаменитом инструменте земных астрономов.
Космический телескоп «Хаббл» отправился на околоземную орбиту 25 апреля 1990 года на борту шаттла «Дискавери».
Телескоп умеет проводить съемки в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасных диапазонах световых волн. Чувствительность его матрицы примерно в 40 000 раз выше, чем чувствительность человеческого глаза. Это позволило «Хабблу» сделать одни из самых впечатляющих фотографий, известных человечеству. Это изображения удаленных галактик, моменты рождения звезд, возникновение туманностей и сверхновых и многое другое.
Телескоп «Хаббл». Галактика Андромеды. Источник: НАСА/ЕКА.
Как далеко может «видеть» космический телескоп «Хаббл»?
Самая далекая галактика, когда-либо наблюдаемая телескопом «Хаббл», — GN-z11. Она находится на расстоянии около 13,4 миллиарда световых лет от Земли. И поскольку эта галактика находится так далеко, а свет может перемещаться только с конечной скоростью (299 792 458 метров в секунду), телескоп как бы заглядывает в далекое прошлое. И видит очень далекие объекты такими, какими они были тогда, когда испустили пойманный его зеркалом свет. Вот что интересно еще: в настоящее время галактика GN-z11 удалена на 32 миллиарда световых лет от Земли. Так произошло из-за расширения Вселенной.
Какие физические параметры имеет «Хаббл»?
Космический телескоп «Хаббл» весит 11 110 кг (чуть меньше двух африканских слонов). И имеет длину около 13,2 м. Эта длина автобуса.
Для проведения наблюдений телескоп использует огромное зеркало диаметром 2,4 м. При первом использовании оказалось, что в этом зеркале есть крошечный изъян. И телескоп не мог сфокусировать свой объектив. Поэтому все снятые изображения выглядели размытыми.
К счастью, это оказалось поправимо. И через три года после запуска, в декабре 1993 года, экипаж космического корабля «Индевор» отремонтировал телескоп. Ему потребовалось для этого 11 дней. И пять выходов в открытый космос.
Телескоп «Хаббл». Туманность «Кошачий глаз». Источник: НАСА/ЕКА.
Где находится телескоп?
Космический телескоп «Хаббл» вращается по околоземной орбите на высоте 547 километров над нашей планетой. И перемещается на 8 километров каждую секунду. Наклонение его орбиты имеет значение 28,5 градусов. Вокруг Земли телескоп облетает за 97 минут.
Что открыл космический телескоп «Хаббл»?
За более чем 30-летнюю миссию космический телескоп Хаббл провел более 1,4 миллиона наблюдений, а 16 000 научных работ использовали эти данные. Телескоп дал ученым колоссальное количество информации о причинах возникновения гамма-всплесков. О том, как происходят столкновения планет и расширение Вселенной. И даже передал данные, которые, возможно, помогут найти в космосе скрытую темную материю. «Хаббл» помог ученым открыть два спутника Плутона (Никта и Гидра). И подтвердить предположение, что почти каждая крупная галактика имеет в своем центре черную дыру. Телескоп также помог астрономам уточнить возраст Вселенной. И подробнее изучить атмосферы многих экзопланет и процесс эволюции галактик.
Телескоп «Хаббл». Сверхновая звезда. Источник: НАСА/ЕКА.
В честь кого был назван космический телескоп «Хаббл»?
Телескоп назван в честь Эдвина Хаббла (1889–1953), астронома, который в 1920-х годах жил в Калифорнии, США. И с помощью телескопа обнаружил множество галактик.
Его часто называют человеком, подтвердившим расширение Вселенной — открытие, о котором было объявлено в 1929 году.
Есть ли ему замена?
У этого космического аппарата нет собственной двигательной установки. И поэтому космический телескоп Хаббл фактически постоянно падает на Землю. Но это происходит очень медленно. Отчет за сентябрь 2018 года предсказывает, что он войдет в атмосферу Земли не ранее 2027 года. А наиболее вероятно — около 2038 года.
Однако его преемник, космический телескоп имени Джеймса Уэбба, уже почти готов к запуску. Он будет гораздо мощнее своего предшественника. Диаметр линзы инструмента — 6,5 метров!. Представляете, что можно увидеть в космосе с такой линзой!
Запуск в космос нового телескопа планируется на 2021 год.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вот где находится знаменитый телескоп Хаббл
В апреле 2015 года легендарный телескоп, названый в честь Эдвина Хаббла (1889-1953), отметил свое двадцатипятилетие на околоземной орбите. Никто не скрывает, что за эти годы приходилось неоднократно «лечить» аппарат, восстанавливать и совершенствовать его. Однако все труды были не напрасны и теперь даже школьники знают, где находится телескоп Хаббл.
Телескоп этот каждые девяносто минут облетает всю Землю на высоте около шестисот километров над уровнем моря. Его основной задачей является фотографирование всего, что попадает в поле его зрения. А попадает многое. Так за время его работы на Землю было передано свыше 700 000 снимков. Трудно сосчитать, сколько научных статей и сколько открытий было сделано благодаря Хабблу!
Космический художник
Первые успехи аппарата были не впечатляющие. Снимки приходили на Землю размытые и не производили впечатления. Это было вызвано дефектом зеркала, который впрочем, через некоторое время был исправлен астронавтами. После первого ремонта было проведено еще несколько. Хаббл совершенствовался и оснащался новым оборудованием.
Его глаз становился все зорче и зорче. И теперь там, где находится знаменитый телескоп Хаббл, нет более точного и внимательного наблюдателя за всеми изменениями, которые происходят во Вселенной.
Снимки телескопа оказываются на редкость красивыми и художественными. Во Вселенной, как выяснилось, много света и цвета. Кроме того, с помощью оттенков, зафиксированных на снимках, ученые смогли установить химические вещества, содержащиеся во многих образованиях, новорожденных звездах, галактиках. Внутри каждой галактики есть гигантская черная дыра, Вселенная постоянно ускоряется, и это все мы знаем благодаря Hubble Space Telescope, запущенному в 1990 году.
Интересно то, что удалось заглянуть так далеко, что стало видно рождение новых звезд на расстоянии 6,5 тысяч световых лет. Процесс запечатлен в мельчайших деталях. Фотографии настолько оригинальны, что поражают мышление любого.
И в честь этого даже был устроен симфонический концерт. Таким образом, телескоп в космосе намного раздвинул границы возможностей человека и еще раз позволил убедиться в нашей хрупкости.
Авторы и создатели
Этот уникальный аппарат разрабатывался Европейским Космическим Агентством совместно с NASA. Всего на него уже потрачено 6 миллиардов долларов. Первоначально телескоп должен был быть запущен в космос на 4 года раньше, но произошедшая катастрофа с Челленджером отодвинула этот срок. Программа создания, запуска и дальнейшего обслуживания предусматривала ремонт аппарата каждые 5 лет.
Однако поврежденное зеркало, из-за которого снимки были сначала нечеткими, натолкнуло на мысль, что ремонт нужно осуществлять непосредственно на орбите. И в 1993 году зеркало было исправлено, аппарат получил дополнительное оснащение и стал работать еще лучше.
При таком положении вещей, учитывая, где находится знаменитый телескоп Хаббл, и его безупречную работу, он продержится еще 5 лет, а может и больше. Вывести его из строя может лишь какая-нибудь катастрофа. Хотя замена Хабблу уже готова. Это более точный и чувствительный аппарат Webb Space Telescope.
Помощник в исследовании космоса
Хаббл позволил решить проблему с изучением электромагнитного излучения. Он регистрирует его в инфракрасном излучении. Это делают и наземные телескопы. Однако Хаббл оказался эффективнее в десять раз. Поскольку там, где находится телескоп Хаббл больше возможностей.
Хаббл — достаточно небольшой аппарат, его диаметр чуть больше четырех метров. Солнечные батареи раскинулись на 2 метра в ширину. А вот длина составляет 13 метров. При таких небольших, казалось бы, габаритах, вес аппарата внушительный. Весь телескоп имеет без учета аппаратуры 11 тысяч килограммов, и еще 1,5 тысячи — это приборы.
Обслуживание телескопа полностью лежит на плечах астронавтов. Планируемые ранее ремонты со спуском на Землю могли привести лишь к его повреждениям и деформациям. Всего было осуществлено 4 выхода в открытый космос для ремонта Хаббла.
Оценить работу, которую проделал телескоп в космосе, просто невозможно. Благодаря ему, мы видим снимки Плутона, стали свидетелями столкновения Юпитера с кометой Шумейкеров-Леви, знаем возраст самой Вселенной. По данным ученых ее возраст приближается к четырнадцати миллиардам лет. Кроме того, специалисты с уверенностью заявляют об однородности Вселенной, об ускорении процессов, происходящих в ней, и многое другое.
Вселенная, у нас проблемы. «Хаббл» уже не работает, а «Джеймс Уэбб» еще не запущен
13 июня космический телескоп «Хаббл» вошел в безопасный режим, с тех пор астрономические наблюдения остановлены. Предполагалось, что проблема в блоке памяти компьютерной системы NSSC-1, которая отвечает за работу научных инструментов телескопа. Несмотря на попытки NASA решить проблему, пока что ситуацию не удалось взять под контроль.
Существует ненулевая вероятность, что телескоп больше нельзя будет эксплуатировать. Все же 30 лет, в течение которых «Хаббл» работает на благо человечества — очень большой срок для космической техники. Кроме памяти там могут быть испорчены или находиться на грани работоспособности и другие системы и компоненты. Но у «Хаббла» есть наследник, если так можно выразиться — космический телескоп «Джеймс Уэбб». Давайте вспомним его историю и посмотрим, на каком этапе реализации находится проект по его запуску в космос.
Насколько все плохо с «Хабблом»
Пока что неясно, но восстановить его работу не удается почти две недели. Агентство пытается ввести в строй резервный компьютер, который не работал с 2009 года, но пока что положительных новостей нет.
Сначала агентство пыталось перевести телескоп на резервную память, причем не один, а два раза. Но ничего не получилось, так что вполне возможно, что неисправность не в памяти, а в чем-то еще. В этом случае ввести в работу резервный компьютер, управляющий научными инструментами телескопа — отличная идея.
Сам компьютерный блок — как основной, так и дубль, разработан еще в 80-х годах XX века. Основной проработал почти 20 лет. Второй установлен в 2009 году, во время специальной миссии с участием астронавтов. Но второй компьютер содержит те же компоненты, что и основной, произведены они были в 80-х годах. Вот более подробная информация об этих системах. Сейчас неизвестно, выдержал ли второй компьютер испытание временем или нет. Если нет — то придется либо новую миссию космических спасателей запускать, что маловероятно, либо завершать эксплуатацию телескопа.
Но если на этот раз и удастся восстановить работоспособность системы, то нет никаких гарантий надежной работы в будущем. Так, в начале весны NASA уже занималось восстановлением системы после ошибки бортового ПО. Тогда проблему удалось исправить достаточно быстро.
В любом случае нужен еще один космический телескоп, который сможет продолжать работу «Хаббла», но уже при помощи обновленных научных инструментов.
Телескоп «Джеймс Уэбб»
Начало проекта положено в 1996 году, сначала он назывался Next Generation Space Telescope («Космический телескоп нового поколения», NGST). Здесь все логично, поскольку это именно следующее поколение космических телескопов. Система должна была углубить исследования, проводимые «Хабблом», поскольку ее возможности шире (об этом поговорим чуть ниже).
Спустя несколько лет проект переименовали в честь одного из первых руководителей NASA. Теперь это James Webb Space Telescope, если сокращенно, то JWST.
Особенности «Уэбба»
Новый телескоп — инфракрасный. Рабочий диапазон — излучение от 0,6 до 28,5 мкм. Для выполнения поставленных перед системой задач наблюдений телескопу необходимо зеркало внушительных размеров. Но изготовить цельное зеркало диаметром 6,5 метра, да еще и с массой, которая позволяет отправить его в космос, невозможно непросто. Поэтому было принято решение создать составное зеркало относительно небольшой массы.
Оно состоит из 18 шестиугольных сегментов. Полностью разложится зеркало по прибытию на свое место в космосе. Цельное зеркало было бы слишком большим для вывода в космос.
Каждый сегмент может быть настроен индивидуально, масса каждого около 20 кг. Покрытие, золото, очень тонкое — в тысячу раз тоньше волоса человека. Сами сегменты бериллиевые — в частности, потому, что бериллий сохраняет форму при сверхнизких температурах.
Шестиугольная форма сегментов обусловлена необходимостью убрать зазоры между элементами, плюс форма зеркала получается, конечно, не круглой, но близкой к круговой — а это дает возможность фокусировать свет на детекторах.
Чувствительность системы настолько высока, что телескоп способен засечь тепловой объект размером со шмеля на расстоянии от Земли до Луны.
Располагаться же космический телескоп будет на расстоянии около 1,5 млн км от Земли. «Хаббл» находится на низкой орбите Земли — 570 км. Именно благодаря его близости астронавты имеют возможность обслуживать телескоп. А вот с «Уэббом» так не получится — если вдруг что пойдет не так, телескоп останется висеть на огромном удалении от нашей планеты, его не починишь.
Инструменты телескопа
Камера ближнего инфракрасного диапазона
Это основной инструмент для формирования изображения Webb. Она распознает инфракрасную длину волн от 0,6 до 5 микрон. Камера сможет увидеть свет от самых ранних звезд и галактик, молодые звезды Млечного пути и пояса Койпера.
Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона
Инструмент используют для изучения рассеивания света от объекта. Анализ спектра даст информацию о физических данных объекта: температуре, массе, химическом составе.
Этот прибор видит длину волн от 5 до 28 микрон. Он может увидеть красный смещенный свет далеких галактик, вновь появившихся звезд и слабовидимые кометы.
Датчик точного наведения
Этот инструмент будут использовать для обнаружения первого света, определения характеристик экзопланет.
Основные задачи миссии
Общий перечень задач включает 286 разных программ. Все они в итоговом списке разбиты по продолжительности наблюдения:
Главная задача телескопа — выяснить, какой была Вселенная сразу после Большого взрыва. Возможно, новый инструмент поможет понять, где и когда стартовала реионизация Вселенной, а также выяснить ее причины. «Джеймс Уэбб» сможет наблюдать за далекими галактиками, находящимися на расстоянии 13,5 млрд световых лет от нас. Эти галактики появились вскоре после Большого Взрыва. «Вскоре», конечно, не по временной шкале жизни человека, а в сравнении со временем существования самой Вселенной.
Древние галактики будут сравниваться с современными — в частности, для того, чтобы выяснить процесс эволюции галактических объектов разного типа. Период изучения — примерно от 400 тыс. лет с момента Большого Взрыва до 500 млн лет.
Благодаря тому, что телескоп инфракрасный, ему не будут сильно мешать газопылевые облака, которые являются непреодолимым препятствием для «Хаббла». А именно такие облака являются колыбелью звезд и планетных систем, так что мы больше сможем узнать и о возможном происхождении Солнечной системы — наблюдая за тем, что происходит в миллиардах световых лет от нас.
Кроме того, телескоп будет вести наблюдение за экзопланетами — как очень далекими, так и относительно близкими. Инфракрасный диапазон наблюдения и здесь дает преимущество перед некоторыми другими инструментами наблюдения.
Дополнительные задачи — изучение молодых звезд нашей галактики, изучение звездных скоплений ближайших галактик, создание карты темной материи.
Телескоп будет наблюдать не только за прошлым Вселенной, но и ее настоящим. А именно — за объектами в Солнечной системе.
После того, как телескоп станет на место и развернет все необходимые системы, ему поручат изучить Юпитер, его атмосферу, кольца и спутники. В частности, особый интерес для ученых представляет полярный регион, где размещается несколько огромных циклонов. Возможности телескопа позволяют получить максимально подробные данные о происходящем в атмосфере газового гиганта.
У Юпитера есть собственные кольца, конечно, не такие шикарные, как у Сатурна, но тоже ничего. Но поскольку Юпитер сам по себе яркий объект, то наблюдать за ними сложно. Ну а «Уэбб» даст возможность сделать это, обогатив науку новыми данными.
Затем телескоп приступит к изучению двух спутников Юпитера — Ганимеда, размеры которого превосходят размеры целой планеты — Меркурия, и Ио, вулканически активной луны планеты-гиганта.
Кроме того, телескоп станет изучать объекты пояса Койпера.
По мнению астрофизика и старшего научного сотрудника миссии Джеймса Уэбба Джона С. Мазер, запуск телескопа станет открытием «инфракрасного сундука с сокровищами и сюрпризы там гарантированы».
Проблемы с новым телескопом
Когда «Уэбб» будет запущен?
Сложно сказать. Запуск телескопа переносился уже 19 раз. Последний раз — 2 июня 2021 года. Правда, сейчас речь идет о переносе срока запуска всего на несколько недель — с октября, как было изначально запланировано, на октябрь или декабрь.
Телескоп планируют отправить в космос со стартового комплекса Arianespace ELA-3 на космодроме, расположенном недалеко от Куру (Kourou) во Французской Гвиане.
Космический телескоп Хаббл (статья плюс ролик)
На орбите Земли есть три объекта, о которых знают даже далекие от астрономии и космонавтики люди: Луна, Международная Космическая Станция и космический телескоп Хаббл. Последний на целых восемь лет старше МКС и застал еще Орбитальную Станцию «Мир». Многие считают его просто большим фотоаппаратом в космосе. Реальность же немного сложнее, не зря ведь люди, работающие с этим уникальным аппаратом с уважением называют его небесной обсерваторией.
Очень много картинок!
История постройки Хаббла — это постоянное преодоление трудностей, борьба за финансирование и поиск решений в непредвиденные ситуации. Роль же Хаббла в науке бесценна. Невозможно составить полный список открытий в астрономии и смежных направлениях, совершенных благодаря снимкам телескопа, настолько много работ ссылаются на полученную им информацию. Тем не менее, официальная статистика говорит о почти 15 тысячах публикаций.
История
Идея разместить телескоп на орбите возникла почти сто лет назад. Научное обоснование важности постройки такого телескопа в виде статьи опубликовал астрофизик Лайман Спитцер в 1946-м году. В 65-м его сделали главой комитета академии наук, которая определила задачи такого проекта.
В шестидесятых удалось провести несколько успешных запусков и доставить на орбиту более простые устройства, и в 68-м НАСА дало зеленый свет предтече Хаббла — аппарату LST, Большому Космическому Телескопу, с более крупным диаметром зеркала — 3 метра против хаббловских 2,4 — и амбициозной задаче запустить его уже в 72-м году, с помощью находящегося тогда в разработке космического шаттла. Но расчетная проектная смета вышла слишком дорогой, с деньгами возникали трудности, а в 74-м финансирование и вовсе отменили. Активное лоббирование проекта астрономами, привлечение Европейского Космического Агентства и упрощение характеристик приблизительно до хаббловских позволили в 78-м получить финансирование от Конгресса в размере смешных по итоговым затратам 36-и миллионов долларов, что на сегодняшний день равно примерно 137-и миллионам.
Тогда же будущий телескоп назвали в честь Эдвина Хаббла, астронома и космолога, подтвердившего существование других галактик, создавшего теорию расширения Вселенной и давшего свое имя не только телескопу, но еще научному закону и величине.
Телескоп разрабатывали несколько компаний, отвечающих за разные элементы, из которых самые сложные: оптическая система, которой занималась Перкин-Элмер, и космический аппарат, который создавала Локхид. Бюджет вырос уже до 400 млн долларов.
Локхид затянула создание аппарата на три месяца и превысила свой бюджет на 30%. Если посмотреть на истории строительства похожих по сложности аппаратов, то это нормальная ситуация. У Перкин-Элмер же все было значительно хуже. Компания полировала зеркало по инновационной технологии до конца 81-го года, сильно превысив бюджет и испортив отношения с НАСА. Интересно, что болванку зеркала им сделала компания Корнинг, которая сегодня выпускает стекла Горилла Гласс, активно используемые в телефонах. Кстати, Кодак получил контракт на изготовление запасного зеркала с использованием традиционных методов полировки, если с полировкой основного зеркала возникнут проблемы. Задержки по созданию остальных компонентов тормозили процесс настолько, что стала известной цитата из характеристики НАСА по поводу графиков работ, которые были «неопределенными и изменяющимися ежедневно».
Запуск стал возможен лишь к 86-у году, но из-за катастрофы Челленжера, запуски шаттлов приостановили на время доработок.
Хаббл по частям положили на хранение в специальные продуваемые азотом камеры, что обходилось в шесть миллионов долларов в месяц.
В итоге, 24 апреля 1990-го года, шаттл Дискавери стартовал с телескопом на орбиту. К этому моменту на Хаббл потратили 2,5 миллиарда долларов. Общие затраты на сегодня подбираются к десяти миллиардам.
Со времени запуска произошло несколько драматичных событий с участием Хаббла, но главное произошло в самом начале.
Когда после вывода на орбиту, телескоп начал свою работу, оказалось, что его резкость на порядок ниже расчетной. Вместо десятой доли угловой секунды получалась целая секунда. После нескольких проверок, оказалось, что зеркало телескопа слишком плоское по краям: на целых два микрометра не совпадает с расчетным. Аберрация вследствие этого в буквальном смысле микроскопического дефекта делала большинство планируемых исследований невозможными.
Была собрана комиссия, члены которой нашли причину: невероятно точно рассчитанное зеркало неправильно отшлифовали. Более того, еще до запуска такие же отклонения показывала используемая в тестах пара нуль-корректоров — устройств, которые здесь отвечали за нужную кривизну поверхности. Но тогда этим показаниям не стали доверять, положившись на показания главного нуль-корректора, который показывал правильные результаты и по которому производили шлифовку. И одна из линз которого, как оказалось, была неправильно установлена.
Установить новое зеркало прямо на орбите было технически невозможно, а спускать телескоп и затем снова выводить — слишком дорого. Решение нашлось изящное.
Да, зеркало было сделано неправильно. Но оно было сделано неправильно с очень высокой точностью. Искажение было известно, и его оставалось лишь компенсировать, для чего разработали специальную систему корректировки COSTAR. Установить ее решили в рамках первой экспедиции по обслуживанию телескопа. Такая экспедиция — это сложная десятидневная операция с выходами астронавтов в открытый космос. Более футуристической работы и представить нельзя, а ведь это всего лишь техобслуживание. Всего экспедиций за время работы телескопа было четыре, с двумя вылетами в рамках третьей.
2 декабря 1993-го года шаттл Индевор, для которого это был пятый полет, доставил астронавтов к телескопу. Те установили Костар и заменили камеру.
Костар скорректировала сферическую аберрацию зеркала, сыграв роль самых дорогостоящих очков в истории. Система оптической коррекции выполняла свою задачу до 2009-го года, когда нужда в ней отпала в связи с использованием во всех новых приборах собственной корректирующей оптики. Она уступила драгоценное место в телескопе спектрографу и заняла почетное место в Национальном музее воздухоплавания и астронавтики, после демонтажа в рамках четвертой экспедиции по обслуживанию Хаббла в 2009-м году.
Управление
Управляется и контролируется телескоп в реальном времени 24/7 из центра управления в городе Гринбелт в штате Мэриленд. Задачи центра делятся на два вида: технические (обслуживание, управление и мониторинг состояния) и научные (выбор объектов, подготовка задач и непосредственно сбор данных). Еженедельно Хаббл получает с Земли более 100 000 разных команд: это корректирующие орбиту инструкции, и задания на съемку космических объектов.
В ЦУПе сутки разбиты на три смены за каждой из которых закреплена отдельная команда из трех-пяти человек. Во время экспедиций к самому телескопу штат работников увеличивается до нескольких десятков.
Кстати, существует отдельный сайт, разработанный Крисом Питом, где можно отследить положение небесной обсерватории. Там же есть данные и по другим искусственным орбитальным объектам:
www.heavens-above.com
Хаббл — телескоп занятой, но даже его плотный график позволяет помочь совершенно любому, даже непрофессиональному, астроному. Ежегодно в Институт Исследований Космоса с Помощью Космического Телескопа поступает по тысяче заявок на бронирование времени от астрономов из разных стран. Около 20% заявок получают одобрение экспертной комиссии и, по данным НАСА, благодаря международным запросам проводится плюс-минус 20 тысяч наблюдений ежегодно. Все эти заявки стыкуются, программируются и отправляются Хабблу из все того же центра в Мэриленде.
Оптика
NICMOS
Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer
Камера и мультиобъектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона
ACS
Advanced Camera для Surveys
Усовершенствованная обзорная камера
WFC3
Wide Field Camera 3
Широкоугольная камера 3
COS
Cosmic Origins Spectrograph
Ультрафиолетовый спектрограф
STIS
Space Telescope Imaging Spectrograph
Регистрирующий спектрограф космического телескопа
FGS
Fine Guidance Sensor
Система наведения
Основная оптика Хаббла сделана по системе Ричи-Кретьена. Она состоит из круглого, гиперболически изогнутого, зеркала диаметром 2,4 м с отверстием в центре. Это зеркало отражает на вторичное зеркало тоже гиперболической формы, которое отражает в центральное отверстие первичного пригодный к оцифровке пучок. Для отсеивания лишних частей спектра и выделения нужных диапазонов используются всевозможные фильтры.
В таких телескопах используют именно систему зеркал, а не линз, как в фотокамерах. Тому много причин: перепады температур, допуски полировки, общие размеры и отсутствие потерь пучка внутри самой линзы.
Основная оптика на Хаббле не менялась с самого начала. А набор разнообразных инструментов, ее использующих, полностью сменили за несколько обслуживающих экспедиций. Хабблу обновляли инструментарий, и за время его существования там работало тринадцать разных инструментов. Сегодня он несет шесть, один из которых в гибернации.
За фотографии в оптическом диапазоне отвечали Широкоугольные и планетарные камеры первого и второго поколения, и Широкоугольная камера третьего сейчас.
Потенциал первой WFPC так и не был раскрыт из-за проблем с зеркалом. А экспедиция 93-го года, установив Костар, заодно и заменила ее на вторую версию.
У камеры WFPC2 было четыре квадратных матрицы, изображения с которых формировали большой квадрат. Почти. Одна матрица — как раз-таки «планетарная» — получала изображение с бо́льшим увеличением, и при восстановлении масштаба эта часть изображения захватывает меньше шестнадцатой части общего квадрата вместо четверти, но в более высоком разрешении. Остальные три матрицы отвечали за «широкоугольность». Именно поэтому полные снимки камеры выглядят как квадрат, у которого отъели 3 блока с одного угла, а не из-за проблем с загрузкой файлов или других неполадок.
WFPC2 заменили на WFC3 в 2009-м. Разницу между ними хорошо иллюстрируют переснятые Столпы Творения, о которых позже.
Кроме оптического и ближнего инфракрасного диапазона широкоугольной камерой, Хаббл видит:
Снимки
Снимки Хаббла — это не совсем фотографии в привычном понимании. Очень много информации недоступно в оптическом диапазоне. Многие космические объекты активно излучают в других диапазонах. Хаббл оборудован множеством устройств с разнообразными фильтрами, что позволяют уловить данные, которые позже астрономы обрабатывают и могут свести в наглядное изображение. Богатство цветов обеспечивают разные диапазоны излучения звезд и ионизированных ими частиц, а также их отраженный свет.
Фотографий очень много, расскажу лишь о нескольких, самых захватывающих. Все фотографии имеют свой ID, по которому легко находятся на сайте Хаббла spacetelescope.org или прямо в Гугле. Многие снимки лежат на сайте в высоком разрешении, здесь же я оставляю screensize-версии.
Столпы творения
Свой самый знаменитый кадр Хаббл сделал первого апреля 95-го года, не отвлекаясь от умной работы в день дурака. Это Столпы Творения, названные так потому, что из этих скоплений газа формируются звезды, и потому, что напоминают формой. На снимке — небольшой кусочек центральной части туманности Орел. Туманность эта интересная тем, что крупные звезды в ее центре частично ее же развеяли, да еще и как раз со стороны Земли. Такая удача позволяет посмотреть в самый центр туманности и, например, сделать знаменитый выразительный снимок.
Другие телескопы тоже снимали этот регион в разных диапазонах, но в оптическом Столпы выходят выразительнее всего: ионизированный теми самыми звездами, что развеяли часть туманности, газ светится синим, зеленым и красным цветами, создавая красивые переливы.
В 2014-м году Столпы пересняли обновленным оборудованием Хаббла: первую версию снимала камера WFPC2, а вторую — WFC3.
Роза, сделанная из галактик
Объект Арп 273 — красивый пример коммуникации между галактиками, оказавшимися близко друг к другу. Ассиметричная форма верхней — это следствие так называемых приливных взаимодействий с нижней. Вместе они образуют грандиозный цветок, подаренный человечеству в 2011-м году.
Магическая галактика Сомбреро
Мессье 104 — величественная галактика, которую как будто придумали и нарисовали в Голливуде. Но нет, прекрасная сто-четвертая находится на южной окраине созвездия Девы. И она настолько яркая, что видна даже в домашние телескопы. Хабблу эта красавица позировала в 2004-м году.
Новый вид туманности Конской головы в инфракрасном спектре — изображение на 23-ю годовщину Хаббла
В 2013-м году Хаббл переснял Барнард 33 в инфракрасном спектре. И мрачная туманность Конская Голова в созвездии Ориона, почти непрозрачная и черная в видимом диапазоне, предстала в новом свете. То есть, диапазоне.
До этого Хаббл уже фотографировал ее в 2001-м:
Тогда она победила в интернет-голосовании на юбилейный объект для одинадцати лет на орбите. Интересно, что и до фотографий Хаббла, Конская Голова была одним из самых снимаемых объектов.
Хаббл запечатлел звездообразовательный регион S106
S106 — звездообразовательная область в созвездии Лебедя. Красивая структура обусловлена выбросами молодой звезды, что окутана пылью в форме пончика в центре. Эта пылевая завеса имеет бреши сверху и снизу, через которые вещество звезды вырывается активнее, образуя форму, напоминающую известную оптическую иллюзию. Снимок сделан в конце 2011-го года.
Кассиопея А: красочные последствия смерти звезды
Вы, вероятно слышали о взрывах Сверхновых звезд. А этот снимок наглядно показывает один из сценариев дальнейшей судьбы таких объектов.
На фото 2006-го года — последствия взрыва звезды Кассиопеи А, что случилось прямо в нашей галактике. Прекрасно видна волна разлетающегося из эпицентра вещества, со сложной и детальной структурой.
Изображение Хаббла Arp 142
И снова снимок, демонстрирующий последствия взаимодействия двух галактик, оказавшихся близко одна к другой во время своего Вселенского пути.
NGC 2936 и 2937 столкнулись и повлияли друг на друга. Это уже само по себе интересное событие, но в этом случае добавился еще один аспект: нынешняя форма галактик напоминает пингвина с яйцом, что работает как большой плюс для популярности этих галактик.
В милой картинке 2013-го года можно увидеть следы случившегося столкновения: например, глаз пингвина сформирован, по большей части, телами из галактики-яйца.
Зная возраст обеих галактик, можно наконец-то ответить, что же было раньше: яйцо или пингвин.
Бабочка, появляющаяся из остатков звезды в планетарной туманности NGC 6302
Иногда раскаленные до 20 тысяч градусов потоки газа, летящие со скоростью почти в миллион км/ч выглядят как крылышки хрупкой бабочки, нужно лишь найти правильный ракурс. Хабблу не пришлось искать, туманность NGC 6302 — ее еще называют туманностью Бабочка или Жук — сама повернулась к нам подходящей стороной.
Создает эти крылья умирающая звезда нашей галактики в созвездии Скопиона. Форму крыльев потоки газа получают снова из-за кольца пыли вокруг звезды. Эта же пыль закрывает саму звезду от нас. Возможно, кольцо было сформировано потерей вещества звездой вдоль экватора на относ ительно низкой скорости, а крылья — более быстрой потерей от полюсов.
Фотография сделана в 2009-м году.
Deep Field
Есть несколько снимков Хаббла, в названии которых имеется Deep Field. Это кадры с огромным многодневным временем экспозиции, демонстрирующие маленький кусочек звездного неба. Чтобы их снять, пришлось очень тщательно выбирать подходящий для такого экспонирования участок. Его не должны были перекрывать Земля и Луна, поблизости не должно было быть ярких объектов и так далее. В итоге Дип Филд стали очень полезными для астрономов кадрами, по которым можно изучать процессы формирования вселенной.
Самый последний такой кадр — Hubble Extreme Deep Field 2012-го года — достаточно скучный на обывательский взгляд — это беспрецедентная съемка с выдержкой в два миллиона секунд (
23 дня), показавшая 5,5 тысяч галактик, самые тусклые из которых имеют яркость в десять миллиардов меньше чувствительности человеческого зрения.
И эта невероятная картинка свободно лежит на сайте Хаббла, показывая всем желающим крохотную часть 1 / 30 000 000 нашего неба, на которой видны тысячи галактик.
Масскульт
Ценность работы телескопа Хаббл столь велика, что он перестал быть сугубо научным достижением, давно став культурным явлением, часто появляясь в кино и других видах искусства в разных ипостасях.
Уже более уважительный референс можно встретить в масштабном фантастическом дурдоме «Армагеддон» 98-го года, где именно Хаббл делает первые снимки огромного метеорита, летящего к Земле.
Одно из первых заметных появлений полученных телескопом снимков в массовой культуре — четвертый сезон сериала Стар Трек Вояджер в 97-м году.
Хаббл много снимается в кино и на телевидении, и перечислять все фильмы с его участием слишком долго. Одним из самых красивых применений фотографий телескопа, помимо документальных, можно назвать Контакт 97-го года с Джоди Фостер. Также завязка недавней Гравитации происходит во время ремонтной миссии на Хаббле.
Из неожиданных применений наследия Хаббла: меметичные космические леггинсы. Ну и в качестве принтов для одежды в целом.
Хаббл (1990 – 203_)
Хаббл должен сойти с орбиты после 2030-го года. Этот факт кажется грустным, но на самом деле телескоп на много лет превысил длительность своей изначальной миссии. Телескоп несколько раз модернизировали, меняли оборудование на все более совершенное, но основной оптики эти доработки не касались. И в ближайшие годы человечество получит более продвинутую замену старому бойцу, когда запустят телескоп Джеймс Уэбб. Но и после этого Хаббл продолжит работать, пока не выйдет из строя. В телескоп вложены невероятные объемы труда ученых, инженеров, астронавтов, людей других профессий и денег американских и европейских налогоплательщиков.
В ответ человечество имеет беспрецедентную базу научных данных и объектов искусства, помогающих понять устройство вселенной и создающих моду на науку.
Сложно понять ценность Хаббла не астроному, но для нас это прекрасный символ достижений человечества. Не беспроблемный, со сложной историей, телескоп стал успешным проектом, который еще, будем надеяться, больше десяти лет будет трудиться на благо науки.
Ролик
В формате статьи историю Хаббла я подготовил для Гиктаймс, но изначально мы делали ролик. В нем закадровый текст с историческими, техническими и просто красивыми иллюстрациями.