Хъбъл — космическият телескоп: характеристики, мисии и открития

Космическият телескоп Хъбъл (HST) е един от най-важните астрономически инструменти на XX и XXI век. Намирайки се над атмосферата, той вижда небето по-ясно и в по-широк диапазон от дължини на вълните, отколкото наземните телескопи — атмосферата на Земята разсейва и поглъща част от светлината, което замъглява образите и ограничава достъпа до ултравиолетова лъчение. Наречен на астронома Едуин Хъбъл, телескопът може да извършва наблюдения практически без прекъсване, даващи изключително детайлни изображения и спектри. Основното му огледало е с диаметър 94,5 инча (2,4 метра), което му осигурява пространствена резолюция от порядъка на 0,05 ъглови секунди в видимия диапазон — достатъчно да различи структури в далечни галактики, звезди и планетарни дискове.

Къде е и как лети

Хъбъл е проектиран и експлоатиран съвместно от НАСА и ЕКА. Телескопът обикаля Земята в ниска околоземна орбита на височина от около 540–600 км (височината варира с времето заради атмосферния дрейф и корекции на орбитата). Орбиталната му скорост е около 7,5 км/с (приблизително 27 000 км/ч), което означава, че извършва пълна обиколка около Земята за около 95–97 минути. Тази висока скорост и краткият период налагат прецизно планиране на наблюденията и синхронизация с обекти от интерес.

Изстрелване и обслужване

Хъбъл е изстрелян на 24 април 1990 г. с космическата совалка Discovery (мисия STS-31) и първоначално даде по-слабо качество на изображенията от очакваното поради дефект в формата на основното огледало (сферична аберация). Този проблем бе коригиран при първата сервизна мисия през 1993 г. (STS-61), когато бе инсталирана коригираща оптика и нов инструмент. След това телескопът е преминавал през няколко успешно изпълнени сервизни мисии, които замениха и допълниха научните инструменти, подобриха системите за управление и удължиха работния му живот:

• SM1 (1993) — корекция на оптиката и монтаж на WFPC2;
• SM2 (1997) — обновяване на инструменти и поддръжка;
• SM3A (1999) и SM3B (2002) — подмяна на гироскопи, батерии и инсталиране на нови инструменти;
• SM4 (2009) — последната голяма сервизна мисия, която инсталира Wide Field Camera 3 (WFC3), Cosmic Origins Spectrograph (COS) и извърши сериозен ремонт на други инструменти.

Конструкция и основни инструменти

Самият "Хъбъл" е с размерите приблизително на голям училищен автобус и е проектиран да побира няколко научни инструмента, които покриват ултравиолетовия, видимия и близкия инфрачервен диапазон. Основните научни инструменти през годините включват:

• Wide Field and Planetary Camera (WFPC, първоначален) и неговите наследници WFPC2 и WFC3 — за висококачествени широкополюсни изображения;
• Advanced Camera for Surveys (ACS) — за дълбоки изображения и изследване на галактики;
• Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) — спектрограф за наблюдение на линии и движения;
• Cosmic Origins Spectrograph (COS) — чувствителен ултравиолетов спектрограф;
• NICMOS — инфрачервен инструмент за наблюдение на прахови облаци и звездообразуване;
• Fine Guidance Sensors (FGS) — за високопрецизни насочвания и астрометрия.

Научни постижения и открития

Хъбъл е направил множество ключови открития и е дал основни данни за модерната космология и астрономия:

• Точни измервания на скоростта на разширяване на Вселената (постоянната на Хъбъл, H0), които помогнаха да се стесни диапазонът на възможните стойности;
• Наблюдения на далечни супернови от тип Ia, които заедно с други проучвания допринесоха за откритието на ускореното разширение на Вселената и наличието на т.нар. тъмна енергия;
• Хъбъл Deep Field и Ultra Deep Field — изображения, които разкриха хиляди далечни галактики и проследиха еволюцията на галактиките през милиарди години;
• Пряко откриване и картографиране на свръхмасивни черни дупки в центровете на галактики чрез наблюдения на движението на газ и звезди;
• Подробни наблюдения на протопланетарни дискове и процеси на формиране на звезди и планети;
• Изследвания на химичния състав и физиката на междузвездния и междугалактическия газ.

Данни и достъп

Данните от наблюденията на Хъбъл постъпват в отворени научни архиви и са достъпни за астрономическата общност и обществеността. Те се използват от хиляди учени по целия свят и служат за образователни и популярни визуализации, които правят космоса по-достъпен.

Влияние и бъдеще

Хъбъл промени представите ни за Вселената, както чрез визуалните си образи, така и чрез количествените научни резултати. Неговият принос ще остане фундаментален и след идването на по-нови инструменти като Джеймс Уеб (което работи в по-дълги инфрачервени дължини на вълните и е допълнение към наблюденията на Хъбъл). Благодарение на сервизните мисии и на внимателното управление, Хъбъл продължава да работи и да доставя нови открития десетилетия след изстрелването си.

Първоначалната версия на телескопа бе стабилно монтирана в товарния отсек на космическа совалка за изстрелването. След откриването на оптичния проблем през 1990 г. първата сервизна мисия през 1993 г. коригира качеството на изображението и позволи на Хъбъл да започне своята плодотворна кариера в космическата астрономия.

Постижения

• В началото, през 1994 г., "Хъбъл" се взира в празно пространство в продължение на десет дни. Той установи, че там всъщност има много галактики, но много слаби и много далечни. Никой друг телескоп не би могъл да види това.
• През 2004 г. Хъбъл погледна няколко милиарда години назад към първите галактики в ултрадълбокото поле на Хъбъл.
• Тя помогна да се определи възрастта на Вселената на около 13,7 милиарда години. Преди "Хъбъл" учените знаеха само, че тя е на възраст между 10 и 20 милиарда години.
• Той направи първата снимка на планета извън нашата Слънчева система и успя да установи какъв тип атмосфера може да имат други планети.

 
Галактиката Сомбреро в инфрачервена светлина (космически телескоп Хъбъл и космически телескоп Спицър)  

Въпроси и отговори

В: Какво представлява космическият телескоп Хъбъл?

В: Колко голямо е основното огледало на HST?

В: Какво позволява да се виждат неща от голямо разстояние с HST?

В: Кога Хъбъл е изстрелян в космоса?

В: С каква скорост се движи Хъбъл в ниска околоземна орбита?

В: Какъв е размерът на Хъбъл в сравнение с други обекти?

Търсене по буква