Hubble-űrteleszkóp — NASA–ESA földkörüli optikai űrtávcső (2,4 m, 1990)
Fedezd fel a Hubble-űrteleszkóp történetét: NASA–ESA 2,4 m-es földkörüli optikai űrtávcső (1990), amely élesen feltárja a világegyetem legtávolabbi titkait.
A Hubble Űrteleszkóp (HST) az első nagy földkörüli optikai űrtávcső, amely forradalmasította az asztrofizikai megfigyeléseket. Mivel a légkör felett van, tisztábban látja az eget, mint egy földi távcső: a légkör nem homályosítja el a csillagok fényét, és hozzáférhetőek olyan hullámhosszak (különösen az ultraibolya és a közeli infravörös), amelyeket a felszínről egészében nem lehet megfigyelni. Az Edwin Hubble csillagászról elnevezett Hubble egész nap, azaz az atmoszféra zavaró hatása nélkül dolgozik, bár a Föld eltakarása és a pálya miatt egyes célpontokat nem tud folyamatosan megszakítás nélkül figyelni. A főtükör átmérője 2,4 méter (94,5 hüvelyk), így a teleszkóp olyan nagyon halvány és nagyon távoli objektumokról is készít részletes képeket, amelyeket földi távcsövekkel szinte lehetetlen lenne megfigyelni.
Pálya, méret és sebesség
A Hubble-t a NASA és az ESA közösen fejlesztette; az űreszközt 1990. április 24-én indították útnak (STS-31 küldetés). A távcső az űrben nagyjából 600 km magasságú, alacsony Föld körüli pályán kering. Mozgási sebessége körülbelül 7,5 km/s (≈27 000 km/h), ami azt jelenti, hogy a Föld körül nagyjából 95 percenként megkerüli a bolygót — ha a Föld felszínén ilyen sebességgel lehetne haladni, New Yorkból San Franciscóba nagyjából 10 perc alatt lehetne eljutni. Ez a nagy sebesség és a pálya miatt a megfigyelések pontos ütemezése különleges tervezést igényel.
Méretek, tömeg és telepítés
A Hubble mérete nagyjából egy nagy iskolabuszé; tömege közel 11 tonna, ám még így is befért az űrsikló (Space Shuttle) rakterébe, amellyel a felszerelést a világűrbe vitték. A távcső felépítése moduláris: könnyebb volt a szervizműveletek során cserélni vagy fejleszteni az egyes egységeket és műszereket.
Korai probléma és javítások
A Hubble első képalkotó teljesítménye kezdetben csalódást okozott: a főtükör gravírozási hibája miatt szférikus aberráció lépett fel, ami életlenítette a képeket. Ezt a problémát a 1993-as szervizküldetésen (SM1) sikerült orvosolni: a hibát a COSTAR korrekciós optikai elem és a korszerűbb képalkotó kamera beépítése révén javították. Azóta többször is karbantartották és fejlesztették a teleszkópot — összesen öt szervizküldetés történt az űrsikló-program idején (1993, 1997, 1999, 2002 és 2009), amelyek során új műszereket szereltek fel, tönkrement egységeket cseréltek és a működési élettartamot jelentősen meghosszabbították.
Műszerek és tudományos képességek
A Hubble különböző spektrográfokat és kamerákat hordoz, amelyek kombináltan lehetővé teszik a nagyfelbontású képalkotást és a precíz spektroszkópiát a látható, az ultraibolya és a közeli infravörös tartományban. Jelentősebb műszerek: a Wide Field cameras (WFPC, majd WFPC2, később WFC3), az Advanced Camera for Surveys (ACS), a Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), a Cosmic Origins Spectrograph (COS), a Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) és a Fine Guidance Sensors (FGS). A pontos irányzást és stabilitást a FGS-ek biztosítják, amelyek nélkül lehetetlen lenne a nagyfelbontású expozíciók készítése.
Főbb felfedezések és hatás
- Hubble-állandó és a világegyetem kora: a Hubble megfigyelései, különösen a Cepheid változók mérései, segítettek a tágulási sebesség pontosabb meghatározásában és a világegyetem korának finomításában.
- Felfedezés az univerzum gyorsuló tágulásáról: a távoli Ia típusú szupernóvák megfigyelése hozzájárult a sötét energia felismeréséhez, amelyre az asztrofizika egyik legnagyobb kérdése épül.
- Mélyfelvételek: a Hubble Deep Field, a Hubble Ultra Deep Field és az eXtreme Deep Field elképesztően távoli, korai galaxisokat mutattak meg, lehetővé téve a galaxisfejlődés vizsgálatát az univerzum korai időszakaiban.
- Csillag- és bolygórendszer-kutatás: protoplanetáris korongok, csillagkeletkezési régiók és exobolygók légkörének vizsgálata mind a Hubble kitüntetett területei közé tartozik.
Adathozzáférés és tudományos közösség
A Hubble által gyűjtött tudományos adatok a legtöbb esetben egy rövid ideig tartó (általában 12 hónapos) kizárólagosság után nyilvánossá válnak, és kutatók a világ minden tájáról hozzáférhetnek a felvételekhez és mérésekhez. A nyilvános archívum (például a Mikulski Archive for Space Telescopes, MAST) hatalmas mennyiségű Hubble-adatot kínál, amely újabb felfedezések forrása lehet.
A Hubble öröksége és jövője
A Hubble évtizedek alatt felhalmozott eredményei mélyreható hatással voltak az asztrofizikára és a közvélemény csillagászati érdeklődésére egyaránt. A 2009-es utolsó űrsiklós szervizművelet jelentősen megnövelte a távcső élettartamát és teljesítményét; azóta is folyik a tudományos munka és az adatgyűjtés. Bár az űrsikló-program vége óta nincs emberes javítási lehetőség, a Hubble működése továbbra is fontos szerepet játszik, kiegészítve az újabb távcsöveket (például a James Webb Űrtávcső) azáltal, hogy más hullámhosszakon és nagy térbeli felbontással szolgáltat adatokat.
Összefoglalva: a Hubble a világűrből történő, nagyfelbontású optikai megfigyelések úttörője. Méretével, műszereivel és szervizelhetőségével több évtizeden át adott értékes betekintést a világegyetem működésébe és történetébe.
Hubble űrteleszkóp
A Hubble-teleszkóp által készített egyik leghíresebb kép: a "Teremtés oszlopai" a Sas-ködben.
Launch
A teleszkópot 1990-ben egy űrsiklóval indították útnak. Amikor pályára állt, minden rendben volt. De volt egy probléma a teleszkóppal, amit csak akkor fedeztek fel, amikor elkezdett képeket készíteni.
Musgrave és Hoffman űrhajósok a korrekciós optika felszerelésénél az SM1 során
A Hubble-képek javulása az SM1 után
Problémák
Amikor a HST elkészítette első képeit, a csillagászok örömmel fogadták a képeket, de azok nem voltak olyan élesek és világosak, mint várták. Az űrben lévő teleszkópok jobb képeket tudnak készíteni, mint a földi teleszkópok, de valamiért a képek nem voltak jobbak, mint a Földön készültek. A teleszkóp tükrével találtak problémát. A tükör nem volt megfelelően meggörbülve. Mindössze 2,2 mikronnyi (1/50-ed része egy papírlap vastagságának) eltérést mutatott. Ez mégis elég volt ahhoz, hogy a képek elmosódjanak. Egyesek szerint Hubble rövidlátó volt.
Javítás
Hamarosan egy másik űrsiklót küldtek fel az űrteleszkóp javítására. A javítás nem volt egyszerű. Az űrhajósoknak néhány kisebb tükröt kellett felszerelniük, hogy korrigálják a nagy tükörből érkező fényt. A nagy tükör továbbra is használható volt. Öt napig tartott az űrséta. Amikor egy űrhajós kinyitotta a Hubble egyik ajtaját, hogy egy új kamerát szereljen be, az ajtó nem záródott. Az űrhajósoknak kreatív megoldást kellett kitalálniuk a probléma megkerülésére. Végül a Hubble-t sikerült megjavítani.
A Hubble-űrteleszkópot ötször javították és szervizelték, hogy pályán tartsák, és a technológia fejlődésével még jobbá tegyék. Az űrrepülőgép-programot a tervezettnél tovább folytatták, hogy a Hubble űrteleszkóphoz még egy utat küldjenek egy utolsó javítás céljából.
Teljesítmények
- A Hubble 1994-ben tíz napig bámulta az űr egy üresnek hitt területét. Azt találta, hogy valójában még ott is sok galaxis van, de nagyon halványan és nagyon messze. Más teleszkóp ezt nem láthatta volna.
- 2004-ben a Hubble több milliárd évvel visszatekintett az első galaxisokig a Hubble Ultra Deep Fieldben.
- Segített megállapítani, hogy a világegyetem kora körülbelül 13,7 milliárd év. A Hubble előtt a tudósok csak 10 és 20 milliárd év közötti korról tudtak.
- Ez volt az első felvétel a Naprendszeren kívüli bolygókról, és képes volt megállapítani, hogy más bolygóknak milyen légköre lehet.
Sombrero galaxis infravörös fényben (Hubble Űrteleszkóp és Spitzer Űrteleszkóp)
Jövő
A Hubble-t a James Webb űrteleszkóp fogja felváltani, amely még távolabb lesz a Földtől. Jelenleg más teleszkópok is keringenek, mint például a Herschel űrobszervatórium és a Kepler űrszonda, amely kifejezetten arra készült, hogy Föld-szerű bolygókat találjon más csillagok körül.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a Hubble űrteleszkóp?
V: A Hubble Űrteleszkóp (HST) az első nagy optikai űrtávcső. A NASA és az ESA közös munkájával készült, és a nap 24 órájában képes megfigyelni.
K: Mekkora a HST főtükre?
V: A HST főtükre 94,5 hüvelyk (2,4 méter) átmérőjű.
K: Mi teszi lehetővé, hogy a HST-vel messziről is láthassunk dolgokat?
V: Mivel a légkör felett van, az égboltot tisztábban látja, mint egy földi távcső, ami lehetővé teszi olyan objektumok megfigyelését, amelyeket máshonnan szinte lehetetlen lenne látni.
K: Mikor indították a Hubble-t az űrbe?
V: A Hubble 1990. április 24-én indult az űrbe.
K: Milyen gyorsan halad a Hubble alacsony Föld körüli pályán?
V: Az alacsony Föld körüli pályán a Hubble másodpercenként 10 km (5 mérföld) sebességgel halad.
K: Mekkora a Hubble más objektumokhoz képest?
V: A Hubble mérete egy nagy iskolabuszéhoz hasonlítható, de még mindig elég kicsi ahhoz, hogy beférjen az űrsikló rakterébe.
K: Volt-e valaha javítási munka a Hubble-n a felbocsátása után? V: Igen, 1993-ban javításokat végeztek a képminőségi problémák miatt.
Keres