На какой высоте летает телескоп хаббл. Борьба за финансирование проекта. Передача, хранение и обработка данных телескопа

Из своего земного дома мы вглядываемся вдаль, стремясь представить себе устройство мира, в котором родились. Ныне мы глубоко проникли в пространство. Близкие окрестности мы знаем уже довольно хорошо. Но по мере продвижения вперёд наши познания становятся всё менее полными, пока мы не подходим к неясному горизонту, где в тумане ошибок ищем едва ли более реальные ориентиры. Поиски будут продолжаться. Стремление к знаниям древнее истории. Оно не удовлетворено, его нельзя остановить.
Эдвин Пауэлл Хаббл

На заре ХХ века теоретики космонавтики мечтали о том, что когда-нибудь человечество научится запускать в космос телескопы. Земная оптика в то время была несовершенна, астрономическим наблюдениям часто мешала плохая погода и «засветка» неба, поэтому казалось разумным отправить телескоп за пределы атмосферы, чтобы изучать планеты и звёзды без помех. Но даже фантасты не смогли бы в то время предсказать, сколько удивительных и неожиданных открытий принесут орбитальные телескопы.

СЧАСТЛИВЫЙ БРАК

Самым известным орбитальным телескопом является «Хаббл» (Hubble Space Telescope, HST), названный в честь знаменитого американского астронома Эдвина Пауэлла Хаббла, доказавшего, что галактики являются звёздными системами, и открывшего их разбегание.

Телескоп «Хаббл» входит в четвёрку Больших обсерваторий NASA. Имея главное зеркало диаметром 2,4 метра, он долгое время оставался самым большим оптическим инструментом на орбите, пока в 2009 году Европейское космическое агентство не запустило туда инфракрасный телескоп «Гершель» с диаметром зеркала 3,5 метра. На Земле такого размера инструменты не могут полностью реализовать свою разрешающую способность: дрожание атмосферы размывает изображение.

Проект мог провалиться, если бы телескоп изначально не был рассчитан на обслуживание астронавтами. Фирма «Кодак» быстро изготовила второе зеркало, однако заменить его в космосе было невозможно, и тогда специалисты предложили создать космические «очки» - систему оптической коррекции COSTAR из двух особых зеркал. Чтобы установить систему на «Хаббл», 2 декабря 1993 года на орбиту отправился шаттл Endeavour. Астронавты совершили пять сложнейших выходов в открытый космос и вернули дорогостоящий телескоп к жизни.

Позднее астронавты NASA летали к «Хабблу» ещё четыре раза, значительно продлив срок его эксплуатации. Очередная экспедиция была назначена на февраль 2005 года, но в марте 2003-го, после катастрофы шаттла Columbia, она была отложена на неопределённый срок, что поставило под угрозу дальнейшую работу телескопа.

Под давлением общественности в июле 2004 года комиссия Академии наук США постановила сохранить телескоп. Через два года новый директор NASA Майкл Гриффин объявил о подготовке последней экспедиции по ремонту и модернизации телескопа. Предполагается, что после этого «Хаббл» проработает на орбите до 2014 года, после чего его сменит более совершенный телескоп «Джеймс Вебб».

«Хаббл» был доставлен на орбиту 24 апреля 1990 года в грузовом отсеке шаттла Discovery. По иронии судьбы «Хаббл», начав работу в космосе, дал изображение хуже, чем такой же по размерам наземный телескоп. Причиной была ошибка при изготовлении главного зеркала

РАБОТА С «ХАББЛОМ»

С «Хабблом» может поработать любой человек, имеющий диплом астронома. Однако придётся подождать в очереди. Конкуренция за время наблюдений высока: обычно запрошенное время в шесть, а иногда в девять раз превышает реально доступное.

В течение нескольких лет часть времени из резерва выделялась астрономам-любителям. Их заявки рассматривались специальным комитетом. Основным требованием к заявке была оригинальность темы. В период между 1990 и 1997 годом было произведено 13 наблюдений по программам, предложенным астрономами-любителями. Затем из-за недостатка времени эту практику прекратили.

Открытия, сделанные с помощью «Хаббла», трудно переоценить: первые изображения астероида Церера, карликовой планеты Эрида, далёкого Плутона. В 1994 году «Хаббл» предоставил высококачественные снимки столкновения кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером. «Хаббл» отыскал множество протопланетных дисков вокруг звёзд в Туманности Ориона - таким образом астрономы смогли доказать, что процесс формирования планет происходит у большинства звёзд нашей галактики. По результатам наблюдений квазаров была построена космологическая модель Вселенной - оказалось, что наш мир расширяется с ускорением и заполнен загадочной тёмной материей. Кроме того, наблюдения «Хаббла» позволили уточнить возраст Вселенной - 13,7 миллиарда лет.

За 15 лет работы на околоземной орбите «Хаббл» получил 700 тысяч изображений 22 тысяч небесных объектов: планет, звёзд, туманностей и галактик. Поток данных, которые он ежедневно генерирует в процессе наблюдений, составляет 15 гигабайт. Общий их объём уже превысил 20 терабайт.

В этой подборке мы представляем наиболее интересные из снимков, сделанных «Хабблом». Тема - туманности и галактики. Ведь «Хаббл» прежде всего создавался для на- блюдения за ними. В следующих статьях «МФ» обратится к снимкам других космических объектов.

ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ

Туманность Андромеды, получившая в каталоге Мессье обозначение М31, хорошо известна любителям как астрономии, так и научной фантастики. И все они знают, что это вовсе не туманность, а ближайшая к нам галактика. Благодаря наблюдениям за ней Эдвин Хаббл сумел доказать, что многие из туманностей являются звёздными системами, подобными нашему Млечному Пути.

Как следует из названия, туманность расположена в созвездии Андромеды и находится от нас на расстоянии 2,52 миллиона световых лет. В 1885 году в галактике вспыхнула сверхновая SN 1885A. За всю историю наблюдений это пока единственное подобное событие, зарегистрированное в М31.

В 1912 году было установлено, что Туманность Андромеды приближается к нашей галактике со скоростью 300 км/с. Столкновение двух галактических систем произойдёт приблизительно через 3-4 миллиарда лет. Когда это произойдёт, они сольются в одну большую галактику, которую астрономы называют Млечномедой. Возможен вариант, что при этом наша Солнечная система будет выброшена в межгалактическое пространство мощными гравитационными возмущениями

КРАБОВИДНАЯ ТУМАННОСТЬ

Крабовидная туманность - одна из самых знаменитых газовых туманностей. Она занесена в каталог французского астронома Шарля Мессье под номером один (М1). Сама идея создать каталог космических туманностей пришла к Мессье после того, как, наблюдая небо 12 сентября 1758 года, он принял Крабовидную туманность за новую комету. Чтобы избежать таких ошибок в будущем, француз и взялся регистрировать подобные объекты.

Крабовидная Туманность находится в созвездии Тельца, на расстоянии 6,5 тысяч световых лет от Земли, и представляет собой остатки от взрыва сверхновой. Сам взрыв наблюдали арабские и китайские астрономы 4 июля 1054 года. Согласно сохранившимся записям, вспышка оказалась настолько яркой, что была видна даже днём. С тех пор туманность расширяется с чудовищной скоростью - около 1000 км/с. Её протяжённость сегодня составляет более десяти световых лет. В центре туманности находится пульсар PSR B0531+21 - десятикилометровая нейтронная звезда, оставшаяся после взрыва сверхновой. Свое название Крабовидная туманность получила от рисунка астронома Уильяма Парсонса, сделанного в 1844 году, - в этом наброске она очень напоминала краба

У орбитальной астрономии есть своя история. К примеру, во время полного солнечного затмения 19 июня 1936 года московский астроном Пётр Куликовский совершил подъём на субстратостате для фотографирования короны и ореола Солнца. В 1950-х годах француз Одуен Дольфюс предпринял серию стратосферных полётов в специально сконструированной для этой цели гермокабине, поднимаемой гирляндой из 104-х небольших воздушных шаров, привязанных к 450-метровому тросу. Кабина была снабжена 30-сантиметровым телескопом, и с его помощью снимались спектры планет. Развитием этих экспериментов стала беспилотная гондола «Астролаб», с которой французы выполнили серию стратосферных наблюдений, - её система ориентации и стабилизации уже создавалась на основе космических технологий.

Для американских астрономов первым шагом к орбитальным телескопам стала программа «Стратоскоп», которой руководил известный астрофизик Мартин Шварцшильд. С 1955 года начались полёты «Стратоскопа-1» с солнечным телескопом, а 1 марта 1963 года свой первый ночной полёт совершил «Стратоскоп-2», оснащённый высококачественным рефлектором системы Кассегрена - с его помощью были получены инфракрасные спектры планет и звёзд. Последний и наиболее удачный полёт состоялся в марте 1970 года. За девять часов наблюдения были получены снимки планет-гигантов и ядра галактики NGC 4151. Полётом управляла группа во главе с сотрудником Принстонского университета Робертом Даниельсоном, который позднее вошёл в группу проектантов телескопа «Хаббл».

СТОЛПЫ ТВОРЕНИЯ

Столпы Творения - фрагменты газопылевой туманности Орла (М16), которую можно разглядеть в созвездии Змеи. «Хаббл» снял их в апреле 1995 года, и этот снимок стал одним из самых популярных в коллекции NASA. Первоначально считалось, что в Столпах Творения рождаются новые звёзды - отсюда и название. Однако более поздние исследования показали обратное - как раз там материала для образования звёзд недостаточно. Пик рождения светил в туманности Орла завершился уже миллион лет назад, и первые молодые и горячие солнца своим излучением успели разогнать газ в центре

Столпы Творения являются частью нашей галактики, но отстоят на 7 тысяч световых лет. Они колоссальны (высота левого - треть парсека), но весьма неустойчивы. Недавно астрономы обнаружили, что около 9 тысяч лет назад рядом с ними взорвалась сверхновая. Ударная волна достигла Столпов 6 тысяч лет на- зад и уже уничтожила их, но с учетом удалённости земляне ещё нескоро смогут наблюдать разрушение одного из самых необычных и красивых космических объектов.

ИНКУБАТОР МИРОВ

Если в туманности Орла процесс рождения новых звёзд завершился, то в созвездии Ориона пока ещё нет. Газопылевая туманность Ориона (М42) находится в том же спиральном рукаве галактики, что и Солнце, но на расстоянии 1300 световых лет от нас. Это ярчайшая туманность ночного неба, она хорошо различима невооружённым глазом. Размеры туманности велики - её протяжённость составляет 33 световых года. Там находится около тысячи светил в возрасте менее миллиона лет (по космическим меркам, это младенцы) и десятки тысяч звёзд, которым чуть больше десяти миллионов лет. Благодаря «Хабблу» удалось разглядеть протопланетные диски рядом с юными звёздами, причём на разных стадиях формирования. Наблюдая за туманностью, астрономы могут наконец составить ясное представление о том, как рождаются планетные системы. Однако происходящие в туманности Ориона процессы настолько активны, что уже через 100 тысяч лет она распадётся и прекратит существование, оставив после себя скопление звёзд с планетами.

БУДУЩЕЕ СОЛНЦА

В космосе можно увидеть не только рождение миров, но и их смерть. На снимке «Хаббла», полученном в 2001 году, запечатлена Муравьиная туманность, которая известна астрономам под обозначением Mz3 (Menzel 3). Туманность расположена в нашей галактике на расстоянии 3 тысяч световых лет от Земли и образовалась в результате выбросов газа из звезды, похожей на наше Солнце. Её протяжённость более светового года.

Муравьиная туманность озадачила астрономов. Пока они не могут ответить на вопрос, почему вещество умирающей звезды разлетается не в виде расширяющейся сферы, а в виде двух независимых выбросов, придающих туманности вид муравья, - это плохо согласуется с существующей теорией эволюции звёзд. Одно из возможных объяснений: у затухающей звезды есть очень близкая звезда-компаньон, сильные гравитационные приливные силы которой оказыва- ют влияние на формирование потоков газа. Другое объяснение: при вращении затухающей звезды её магнитное поле приобретает сложную закручивающуюся структуру, влияя на заряженные частицы, разлетающиеся в пространстве со скоростью до 1000 км/с. Так или иначе, но пристальное наблюдение за Муравьиной туманностью поможет нам увидеть возможное будущее нашего родного светила.

СМЕРТЬ МИРА

Звёзды, превышающие по массе Солнце, обычно заканчивают свою жизнь превращением в сверхновую. «Хабблу» удалось запечатлеть несколько таких вспышек, но, пожалуй, самым эффектным выглядит снимок сверхновой 1994D, которая взорвалась на окраинах диска галактики NGC 4526 (видна на фотографии как яркое пятно внизу слева). Сверхновая 1994D не была чем-то особенным - наоборот, она интересна как раз тем, что очень похожа на другие. Имея представление о сверхновых, астрономы по блеску 1994D могут определить расстояние до неё и уточнить, как расширяется Вселенная. Сам снимок наглядно демонстрирует масштабы явления - по своей светимости сверхновая сопоставима со светимостью целой галактики.

ПОЖИРАТЕЛЬ ГАЛАКТИК

В космосе существуют не только звёзды, туманности и галактики, но и чёрные дыры. Чёрная дыра - это область в пространстве, гравитационное притяжение в которой настолько велико, что её не может покинуть даже свет. Счи- тается, что можно встретить несколько типов чёрных дыр: возникших в момент Большого взрыва, зародившихся в результате коллапса массивной звезды и сформировавшихся в центрах галактик. Астрономы говорят, что огромные чёрные дыры есть в центре любой спиральной и эллиптической галактики. Но как увидеть то, из чего не способен вырваться даже свет? Оказывается, обнаружить чёрную дыру можно по её взаимодействию с пространством.

На снимке «Хаббла», полученном в 2000 году, запечатлён центр эллиптической галактики М87 - крупнейшей в скоплении созвездия Девы. Она находится от нас на расстоянии 50 миллионов световых лет и является источником мощнейшего радио- и гамма-излучения. Ещё в 1918 году было установлено, что из центра галактики бьёт струя раскалённых газов, скорость внутри которой близка к световой. Протяжённость струи - 5 тысяч световых лет! Изучение галактики М87 показало: феноменальную плотность вещества в её центре и чудовищную струю можно объяснить, только если предположить, что там находится гигантская чёрная дыра, масса которой в 6,4 миллиарда раз больше солнечной. Наличие этого «пожирателя» галактик и периодические выбросы вещества из области рядом с ним препятствуют рождению новых звёзд. Астрономы уверены: если бы в центре М87 находилась обычная чёрная дыра, то галактика имела бы спиральный вид, а по яркости в 30 раз превосходила бы нашу.

ЮНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

Орбитальный телескоп «Хаббл» может служить не только оптическим инструментом, но и настоящей «машиной времени» - например, с его помощью можно разглядеть объекты, появившиеся практически сразу после Большого взрыва. В 2004 году «Хаббл» посредством новой чувствительной камеры сумел сфотографировать скопление из 10 тысяч самых удалённых и, соответственно, самых древних галактик. Эти галактики находятся от нас на рекордном расстоянии - 13,1 миллиарда световых лет. Если наша Вселенная родилась 13,7 миллиарда лет назад, то получается, что обнаруженные галактики появились всего-то спустя 650-700 миллионов лет после Большого взрыва. Разумеется, мы видим не сами эти галактики, а лишь их свет, который наконец-то добрался до Земли

Таким образом, на фотографии отображены события, которые происходили в первый миллиард лет жизни нашей Вселенной. По оценкам учёных, на том этапе эволюции она была на порядок меньше своих сегодняшних размеров, а находившиеся в ней объекты располагались ближе друг к другу. Некоторые из сфотографированных галактик напрочь лишены чёткой внутренней структуры, присущей нашей галактике. Другие - явно переживают период столкновения, когда чудовищные гравитационные силы придают им необычную форму.

Регион древнейших галактик астрономы условно называют Ultra Deep Field. Он находится чуть ниже созвездия Ориона.

ТУМАННОСТЬ КОНСКАЯ ГОЛОВА

Туманность Конская Голова (или Barnard 33) находится в созвездии Ориона на расстоянии около 1600 световых лет от Земли. Её линейный размер - 3,5 световых года. Она - часть огромного газопылевого комплекса, названного Облаком Ориона. Эта туманность известна даже людям, далёким от астрономии, ведь она и впрямь похожа на конскую голову. Красное свечение голове придает ионизация водорода, находящегося за туманностью, под действием излучения от ближайшей яркой звезды - Альнитак. Истекающий из туманности газ движется в сильном магнитном поле. Яркие пятна в основании туманности Конская Голова - это молодые звёзды, находящиеся в процессе формирования. Благодаря своей необычной форме туманность привлекает внимание: её часто рисуют и фотографируют. Наверное, именно поэтому снимок Конской Головы, сделанный «Хабблом», был признан лучшим по итогам голосования пользователей интернета.

ГАЛАКТИКА СОМБРЕРО

Сомбреро (М104) - это спиральная галактика в созвездии Девы, которая находится на расстоянии 28 миллионов световых лет от нас. Диаметр галактики - 50 тысяч световых лет. Свое название она получила благодаря выступающей центральной части (балджу) и ребру из тёмного вещества (не путать с тёмной материей!), придающим галактике сходство с мексиканской шляпой. Центральная часть галактики излучает во всех диапазонах электромагнитного спектра. Как установили учёные, там находится гигантская чёрная дыра, масса которой в миллиард раз превосходит солнечную. Пылевые кольца M104 содержат большое количество молодых ярких звёзд и обладают крайне сложной структурой, которая пока не поддаётся объяснению.

Снимок галактики Сомбреро был признан лучшим снимком «Хаббла» по мнению астрономов, опрошенных корреспондентами британской газеты Daily Mail. Наверное, своим выбором астрономы хотели сказать, что познание Вселенной не сводится к кропотливому изучению тысяч фотографий звёздного неба, к построению графиков и к бесконечным вычислениям. Познавая Вселенную, мы ещё и наслаждаемся её фантастической красотой. И в этом нам помогает уникальное творение человеческих рук - орбитальный телескоп «Хаббл».

Эдвин Пауэлл Хаббл - выдающийся американский астроном ХХ века. Родился 20 ноября 1889 года в Маршфилде (штат Миссури). Умер 28 сентября 1953 года в Сан-Марино (штат Калифорния). Основные труды Хаббла посвящены изучению галактик.

В 1922 году Хаббл предложил разделить наблюдаемые туманности на внегалактические (галактики) и галактические (газопылевые).
В 1923 году учёный ввёл классификацию внегалактических туманностей, разделив их на эллиптические, спиральные и иррегулярные.
В 1924-м астроном выявил на фотографиях некоторых ближайших галактик звёзды, из которых они состоят, чем доказал: галактики представляют собой звёздные системы, подобные Млечному Пути.
В 1929 году Хаббл обнаружил зависимость между красным смещением в спектре галактик и расстоянием до них (закон Хаббла). Он вычислил коэффициент, связывающий расстояние до галактики со скоростью её удаления (постоянная Хаббла). Разбегание галактик стало прямым доказательством того, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва и продолжает быстро расширяться.

Массив переданной «Хабблом» информации превышает сто терабайт и продолжает расти со скоростью около 10 Тб в год. К телескопу пять раз посылали шаттлы для ремонта и модернизации оборудования — он стал единственным беспилотным объектом, который удостоился такого внимания. С его помощью были сфотографированы экзопланеты, получены снимки самых далеких галактик и последствий столкновения Юпитера с кометой Шумейкер-Леви 9. По результатам наблюдений с его помощью астрономы опубликовали свыше 12 тысяч научных статей, что позволяет назвать «Хаббл» едва ли не самым результативным научным прибором в истории человечества.

Однако когда телескоп только вывели на орбиту, многие воспринимали его не как величайшее достижение науки, а как провальный проект.

Телескоп «Хаббл» выгружают из грузового отсека шаттла «Дискавери». Фото: NASA/IMAX

До запуска: как пришли к идее и как ее реализовали

Получить телескоп на околоземной орбите ученые хотели еще до того, как был запущен первый спутник. Проведенные еще в 1940-х годах расчеты свидетельствовали, что вынесенный за пределы атмосферы прибор даст более четкое изображение, чем наземные инструменты. В космосе нет ни облаков, ни засветки от городов, ни пыли, ни воздуха. Воздух задерживает значительную часть инфракрасного излучения и ультрафиолета, а для рентгеновского и гамма-излучения атмосфера вообще подобна кирпичной стене.

Первые телескопы, запущенные в космос, были рассчитаны на наблюдения в тех самых невидимых глазу лучах, которые атмосфера не пропускает. Телескопы Stargazer (1968, NASA) и «Орион» (1971, СССР) были ультрафиолетовыми, Uhuru (1970, NASA) — рентгеновским. Выводить сразу оптический, работающий в видимом свете, телескоп поначалу большого смысла не было, но как только технологии доросли до больших спутников и орбитальных станций, ситуация поменялась.

Четкость изображения, или, как говорят физики, разрешающая способность (возможность различить две очень близкие точки), зависит от размера зеркала, и к тому же большое зеркало собирает больше света от очень слабых звезд, поэтому до определенного предела большой телескоп внизу лучше маленького в космосе. Когда стало возможным отправить на орбиту телескоп с зеркалом свыше полутора метров, выигрыш за счет отсутствия атмосферных помех сыграл свою критическую роль, и инженеры приступили к проектированию большой орбитальной обсерватории.

Слово «обсерватория» отражает то, что «Хаббл» состоит не только из телескопа и цифровой камеры. На его борту есть несколько спектрометров, приборов для получения спектра астрономических объектов и анализа их излучения, а камер — две, для «широкоугольной» и для съемки особо тусклых объектов. Кавычки над «широкоугольной» не случайны: любой земной фотограф вряд ли употребит это прилагательное для инструмента с полем зрения немногим более одной угловой минуты! Для сравнения: применяемый при съемке дикой природы с больших расстояний сверхдлиннофокусный 600-мм объектив имеет поле зрения около трех с половиной градусов, а в одном градусе — 60 угловых минут.

Если продолжить сравнивать телескоп с фотоаппаратами, то выяснится еще одна интересная деталь. Первая камера орбитальной обсерватории имела две матрицы 800х800 пикселей, то есть суммарно 1,28 мегапикселя. Это меньше современных телефонов, но астрономическая матрица имела значительно меньший уровень шума и снимала фактически в полной темноте.

Обсерваторию в общих деталях спроектировали в первой половине 1970-х годов, но в 1974 году проект перестали финансировать вместе со значительной частью космических программ — США выиграли лунную гонку, и правительство решило, что тратить на космос порядка четырех процентов валового национального продукта смысла не имеет. Лишь к 1978 году ученые убедили политиков в необходимости орбитального телескопа и работа продолжилась. По плану 1978 года инструмент, еще не получивший названия, должен был полететь на орбиту в 1983 году.

Однако уже в 1981 году на этапе полировки главного зеркала стало ясно, что проект выбивается из сроков и бюджета. Сроки запуска сначала сдвинулись на 1984-й, потом на 1985-й, а затем и на 1986 год. В 1986 году все было почти готово и срок «октябрь» казался вполне реалистичным, но катастрофа шаттла Challenger поставила крест на этих планах. Полеты шаттлов прекратились до 1988 года, и в итоге готовый телескоп пришлось продержать на Земле несколько лет перед запуском. Впрочем, за это время инженеры заменили его аккумуляторные батареи на более надежные и дописали необходимое для управления «Хабблом» программное обеспечение.

NASA также привлекло финансирование со стороны Европейского космического агентства и в обмен предоставило 15% всего наблюдательного времени европейским коллегам.

После запуска: обнаружение и исправление дефекта

Первые же снимки разочаровали ученых. Да, они были лучше, чем с наземных телескопов, но до обещанной расчетами четкости изображения было далеко. Стало ясно, что с оптической системой инструмента что-то не так, и орбитальную обсерваторию в СМИ охарактеризовали как один из самых провальных дорогостоящих проектов.

Расследование показало, что инструмент, которым проверяли форму зеркала — она должна соблюдаться с точностью до 10 нанометров, был собран неправильно, одну из линз в нем установили со сдвигом относительно необходимого положения. Когда зеркало шлифовали, на заводе использовали два одинаковых стандартных прибора для независимых проверок, но для контроля во время окончательной полировки инженерам уже не хватало точности обычного оборудования и специально для зеркала «Хаббла» сделали уникальный прибор. Его просто нечем было поверить, и поэтому все измерения показывали, что с зеркалом все в порядке.

Изображение галактики М100 до и после установки корректирующей оптики. Фото: NASA

Поменять зеркало было невозможно, но инженеры смогли найти решение. Они определили то, каким именно образом произошло отклонение зеркала от правильной формы, и изготовили набор из двух зеркал, которые скомпенсировали искажения: эти «очки» поставили на телескоп в 1993 году, прилетев к нему на шаттле «Индевор».

Вид на телескоп с приближающегося к нему шаттла. Фото: NASA, 1993

Ремонтные работы

Ремонтировать телескоп пришлось еще несколько раз — в 1990-х и 2000-х США располагали кораблями многоразового использования, шаттлами, и могли добраться до орбитальной обсерватории. Шаттл захватывал телескоп манипулятором, из его грузового отсека выгружали необходимые запчасти, и астронавты проводили ремонт и обслуживание инструмента.

Во время второго полета в 1997 году телескопу поменяли два спектрометра, починили поврежденную теплоизоляцию и сменили устаревший накопитель на магнитной ленте на более эффективное устройство на основе микросхем. До этого телескоп записывал все данные перед передачей на Землю на магнитную ленту, как в магнитофоне.

Бортовой компьютер DF-224 «Хаббла». Фото: NASA

В ходе третьей экспедиции в 1999-м был заменен бортовой компьютер и вышедшие из строя гироскопы — устройства, представляющие собой вращающиеся маховики в специальном, позволяющем поворачиваться по всем трем осям подвесе. Когда эти маховики ускоряют или замедляют вращение, весь телескоп в строгом соответствии с законом сохранения импульса начинает вращаться сам. Гироскопы позволяют очень точно навести инструмент на интересующий объект, хотя у «Хаббла» и есть своя слепая зона: телескоп блокирует попытки развернуть его в сторону Солнца и неба по соседству.

Четвертая (но названная 3B, так как стала логическим продолжением предыдущей) экспедиция в 2002 году установила новую камеру, поменяла солнечные батареи и систему охлаждения. Миссия 3B оказалась примечательна тем, что заменила последний из оригинальных научных приборов.

Астронавт Эндрю Фейстель (Andrew Feustel) переносит ящик с корректирующей оптической системой. Потом ее выставят на Земле в музее. Фото: NASA

Пятый, последний, полет к «Хабблу» был запланирован на 2004 год, но тут снова помешала катастрофа: шаттл «Колумбия» в 2003 году сгорел в атмосфере. Погибли все семеро членов экипажа, и NASA решило отменить экспедицию к орбитальному телескопу. Без обслуживания «Хаббл» не имел шансов проработать до наших дней, и астрономы остались бы без большого орбитального телескопа вплоть до запуска «Джеймса Вебба» в 2018 году. NASA столкнулось с многочисленными протестами ученых и в 2006 пересмотрело свое решение. А в 2009 шаттл «Атлантис» доставил астронавтов к телескопу для его модернизации и обслуживания.

Телескоп «Хаббл», захваченный шаттлом «Атлантис». Фото: NASA

На телескопе в третий раз поменяли камеру, причем эта замена прошла далеко не так гладко, как предполагалось. Болты, крепившие камеру к корпусу телескопа, за 15 лет прикипели и не поддались гаечному ключу — встроенный в инструмент ограничитель срабатывал раньше, чем проворачивался болт. Астронавту Эндрю Фейстелю передали через воздушный шлюз рассчитанный на большее усилие ключ, но и он оказался бесполезен. После переговоров с Землей с ключей сняли ограничители и открутили болты грубой физической силой, решив, что сломанный болт хуже ситуацию уже не сделает, а везти назад новую камеру стоимостью в десятки миллионов долларов как-то обидно.

Поскольку полеты шаттлов прекращены, шестой миссии по ремонту уже не планируется. Вероятно, телескоп проработает еще несколько лет. 25-летний опыт показал, что самой ненадежной частью являются гироскопы, но во время последней сервисной миссии их поменяли на новую, усовершенствованную модель. Если гироскопы, камеры, спектрографы и все дополнительное оборудование продолжит функционировать, то «Хаббл» может продержаться вплоть до 2030-х годов, когда его орбита снизится настолько, что инструмент войдет в атмосферу. Предполагается, что к этому времени к телескопу отправят специальный космический аппарат, который позволит столкнуть его на Землю в том месте, где обломки не причинят никому вреда, однако конкретных планов по завершению работы «Хаббла» пока нет.

Что было открыто

«Хаббл» дает более качественное изображение, чем наземные телескопы. Это значит, что картинка получается более четкой и можно рассмотреть объекты небольшого по астрономическим меркам размера (например, планеты вблизи других звезд). А еще это значит, что телескоп позволяет увидеть более тусклые объекты, свет которых просто не пробивается через атмосферу Земли, — в первую очередь, далекие галактики.

Всего при помощи орбитальной обсерватории астрономы обозрели более 250 тысяч галактик. Фото: NASA

Именно «Хаббл» позволил наблюдать галактики, свет от которых шел до нас свыше 13 млрд лет. Открытие самых далеких галактик позволило определить то, когда рассеянная по Вселенной после Большого взрыва материя сформировала первые звезды, а детальное изучение спектров удаленных галактик позволило с ранее недоступной точностью узнать скорость расширения Вселенной.

Протопланетный диск в туманности Ориона. Фото: C.R. O"Dell/Rice University; NASA

Кроме того, «Хаббл» дал возможность разглядеть протопланетные диски — скопления пыли и газа вблизи формирующихся звезд. Именно из таких дисков потом образуются планетные системы.

В нашей Солнечной системе телескоп помог открыть ранее неизвестные спутники Плутона, а также увидеть в деталях последствия падения на Юпитер кометы Шумейкер-Леви 9 в 1994 году. В 2009 «Хаббл» также смог заснять след от падения на Юпитер небольшого астероида — вспышку увидел вначале астроном-любитель, а потом ученые оперативно навели на планету орбитальный телескоп.

След от падения кометы на Юпитер. Фото: NASA

Также «Хаббл» использовался для наблюдений полярных сияний вблизи Ганимеда, спутника Юпитера, и по этим сияниям астрофизики смогли сделать вывод о подледном океане Ганимеда: возникают при взаимодействии солнечных частиц с магнитосферой, а магнитное поле возникает в том числе при циркуляции соленой воды.

Более полная подборка снимков «Хаббла» и их научное значение — в нашей галерее. А мы в завершение скажем, что с 1991 по 1997 год NASA выделяло небольшую долю времени астрономам-любителям, которые могли воспользоваться лучшим в мире телескопом для своих целей. После сокращения бюджета эту программу свернули, но по сей день любой ученый в мире может подать заявку на проведение наблюдений (правда, не работающим в академических институтах США придется заплатить). Конкуренция за доступ к «Хабблу» столь велика, что лишь один проект из пяти поданных заявок получает желаемое время.

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.

Человеческий фактор.

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 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

Актуальный набор инструментов:

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:

с помощью спектрографа STIS в ближнем и дальнем ультрафиолете, а также от видимого до ближнего ифракрасного;
там же с помощью одного из каналов ACS , другие каналы которой перекрывают огромный диапазон частот от инфракрасной до ультрафиолетовой области;
слабые точечные источники в ультрафиолетовом диапазоне спектрографом COS .

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.

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

ID: heic1107a

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

ID: opo0328a

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

ID: heic1307a

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:

Хаббл запечатлел звездообразовательный регион S106

ID: heic1118a

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

ID: heic0609a

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

ID: heic1311a

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

ID: heic0910h

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.

Телескоп Хаббл - наверное, самый популярный и известный объект так или иначе связанный с космосом, мало кто не слышал это название.

Назван телескоп в честь великого американского ученого Эдвина Пауэлла Хаббла , главным достижением которого было открытия эффекта Расширения Вселенной.

Хаббл был запущен на земную орбиту в апреле 1990 года. По своей сути это не просто телескоп - это настоящая автоматическая орбитальная обсерватория.

На воплощение и запуск такого сложного и масштабного проекта как Хаббл понадобилось невероятно много времени, ресурсов и финансовых средств. Видимо поэтому Хаббл и стал совместным проектом двух крупнейших космических агенств мира: НАСА и ЕКА (Европейское космическое агенство).

Размещение телескопа в космосе было абсолютно логичным шагом на пути к его изучению, поскольку земная атмосфера сильно затрудняет наблюдение в некоторых диапазонах (в частности инфракрасном, менее в ультрафиолетовом) а также практически не позволяет регистрировать электромагнитные излучения средней и низкой интенсивности. Таким образом, Хаббл делает в 7 - 10 раз более качественные снимки чем аналогичные аппараты на поверхности Земли.

Статус главного "небесного ока" Хаббл приобрел не сразу после своего запуска, т.к. изначально при изготовлении оптики, в частности главного зеркала, подрядчиками была допущена серьезная ошибка, что сильно сказывалось на качестве получаемых снимков. Дефект был устранен в 1993 году первой экспедицией по техническому обслуживанию и ремонту в результате установки корректирующей оптической системы COSTAR . Процедура установки этой системы стала одной из самых сложных операций в истории астронавтики. Результат не заставил себя долго ждать - качество изображений возросло на несколько порядков и Хаббл был готов покорять новые, неизведанные тайны космоса.

снимок одной и той же галактики до и после установки системы COSTAR

С каждой из четырех последующих обслуживающих экспедиций 1997, 1999, 2002 и 2009 годов космический телескоп получал новейшие обновления для своего технического арсенала, становясь все более совершенным и универсальным орудием исследования просторов космоса. На данный момент в распоряжении Хаббла имеются такие приборы: широкоугольная и планетарные камеры, усовершенствованная обзорная камера, мульти-объектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, ультрафиолетовый спектрограф. Благодаря своему техническому арсеналу Хаббл был так или иначе причастен к львиной части новостей космоса : открытиям, наблюдениям и снимкам Вселенной начиная еще с 1993 года.

Почти за 23 года проведенных на околоземной орбите Хаббл стал легендарным телескопом. Им было сделано несколько миллионов фотографий, было сделано множество открытий, на базе которых была построена не одна космологическая теория. Ежемесячный поток данных превышает 80 Гигабайт, а их общий объем достиг 50 Терабайт.

Наиболее значимые наблюдения Хаббла:

Съемка столкновения кометы Шумейкеров - Леви с Юпитером в 1994 году.
Получены подробные кадры поверхности Плутона и Эриды (еще одна карликовая планета).
Засняты ультрафиолетовые полярные сияния Сатурне, Юпитере и на его спутнике Ганимеде.
Найдены планеты вне Солнечной системы, а также большое количество протопланетных дисков вокруг звезд в Туманности Ориона. Были найдены доказательства того, что формирование планет происходит у многих звезд в нашей галактике.
Способствовал частичному подтверждению теории о присутствии сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.
Получено доказательство того, что Вселенная расширяется с ускорением, а не с постоянной (или затухающей) скоростью.
Подтвержден точный возраст Вселенной - 13,7 млрд. лет.
Обнаружено наличие аналогов гамма-всплесков в оптическом диапазоне.
Подтверждение гипотезы об изотропности (т.е. одинаковости самой Вселенной и ее свойств в отдельных ее частях) Вселенной.
Сфотографированы самые дальние участки Вселенной, вплоть до времени образования первых звезд (т.е. Хаббл позволил заглянуть в прошлое на 12,7 - 13 млрд. лет).

Также к заслугам телескопа можно отнести огромное количество впечатляющих снимков неба и отдельных его объектов, которые помимо научной ценности несут еще и эстетическую. Ниже представлены лучшие снимки за 23 года работы Хаббла. Рассматривать и любоваться этими кадрами можно часами.

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.

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

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.

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».

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.

Человеческий фактор

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.

Управление

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

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.

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:

с помощью спектрографа STIS в ближнем и дальнем ультрафиолете, а также от видимого до ближнего ифракрасного;
там же с помощью одного из каналов ACS, другие каналы которой перекрывают огромный диапазон частот от инфракрасной до ультрафиолетовой области;
слабые точечные источники в ультрафиолетовом диапазоне спектрографом COS.

Снимки

Столпы творения

ID: opo9544a

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.

ID: heic1501a

Роза, сделанная из галактик

ID: heic1107a

Магическая галактика Сомбреро

ID: opo0328a

Новый вид туманности Конской головы в инфракрасном спектре - изображение на 23-ю годовщину Хаббла

ID: heic1307a

До этого Хаббл уже фотографировал ее в 2001-м:

ID: heic0105a

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

ID: heic1118a

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

ID: heic0609a

Изображение Хаббла Arp 142

ID: heic1311a

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

ID: heic0910h

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.

ID: heic1214a

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.

Хаббл (1990 – 203_)

Хаббл до лжен 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. опубликовано

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .