www.referat.ro

Telescopul spaial Hubble(prescurtatHST, de la numele lui nenglezHubble Space Telescope) este untelescopplasat peorbitn jurulPmntului, numit aa dup astronomulamericanEdwin Hubble. Este poziionat n afaraatmosfereiterestre, ceea ce i confer avantaje semnificative fa de telescoapele de pe Pmnt, imaginile nefiind perturbate de ctre turbulenele atmosferice, iar telescopul putnd capta informaii i n spectrulultraviolet, ale crui lungimi de und sunt n mod normal puternic atenuate de ctre stratul deozonal Pmntului. De la lansarea lui n1990a devenit unul dintre cele mai importante instrumente din istoria astronomiei. Cu el astronomii au fcut numeroase observaii, care au dus la importante descoperiri nastrofizic. Camera fotografic cu cmp foarte larg de pe Hubble furnizeaz cele mai detaliate imagini nluminvizibil realizate vreodat.

De la conceperea lui n1946i pn la lansare, proiectul construirii unui telescop spaial a fost ntrziat repetat de probleme tehnice i de buget. n plus, imediat dup lansarea din1990s-a descoperit c oglinda lui principal suferea de oaberaie de sfericitate, aberaie care compromitea grav capacitile telescopului. Totui, dup o misiune de ntreinere din 1993, telescopul a atins calitile preconizate n proiect, devenind un instrument vital att pentru astronomie, ct i pentru publicul larg. Telescopul spaial Hubble face parte din programulNASAGreat Observatories(nromnMari Observatoare Spaiale), alturi deObservatorul Compton pentru raze Gamma,Observatorul Chandra pentru raze XiTelescopul spaial Spitzer[1]. Hubble este rezultatul unei colaborri ntre NASA iAgenia Spaial European(ESA).

Cuprins

1Despre Hubble

2Concepie, design i scopuri

2.1Propuneri i precursori

2.2Problema finanrilor

2.3Construcie i tehnic

2.4Ansamblul Telescop Optic (OTA)

2.5Naveta purttoare

2.6Suportul de la sol

2.7Un dezastru numitChallenger

2.8Instrumente

3Oglinda defect

3.1Originea problemei

3.2Proiectarea unei soluii

3.3COSTAR

4Misiunile de ntreinere i instrumentele suplimentare

4.1Misiunea de ntreinere 1

4.2Misiunea de ntreinere 2

4.3Misiunea de ntreinere 3A

4.4Misiunea de ntreinere 3B

4.5Misiunea de ntreinere 4

5Rezultate tiinifice

5.1Descoperiri importante

5.2Impactul asupra astronomiei

6Utilizarea telescopului

6.1Programarea observaiilor

6.2Observaiile amatorilor

7Datele furnizate de Hubble

7.1Transmisia ctre Pmnt

7.2Arhiva

7.3Reducerea prelucrrii

7.4Analiza datelor

8Activiti promoionale

9Viitor

9.1Defectri de echipament

9.2Degradarea orbitei

9.3Discuii privind ultima misiune de ntreinere

10Note

11Legturi externe

Despre Hubble[modificare surs]

Secvena din timpul Misiunii de ntreinere 1

Hubble este singurul telescop spaial conceput pentru a fi ntreinut n spaiu de ctre astronaui. Pn n prezent au fost executate cinci misiuni de ntreinere. Prima misiune de ntreinere a avut loc ndecembrie1993, cnd a fost corectat aberaia de sfericitate a oglinzii telescopului. A doua misiune de ntreinere a fost efectuat nfebruarie1997cnd au fost adugate dou noi instrumente. A treia misiune de ntreinere s-a efectuat n dou etape: SMA3A dindecembrie1999cnd la telescop s-au fcut reparaiile urgente, urmat de SMA3B dinmartie2002cnd a fost montat Camera pentru observaii panoramice (ACS -Advanced Camera for Surveys).

Fa de situaia din momentul SM3B, dou instrumente tiinifice au devenit indisponibile, ele ieind din funciune. La bordul telescopului sunt ase giroscoape, dintre care numai trei sunt folosite n mod curent la observaii. Totui, dup alte defectri ale acelor giroscoape i pentru a mri durata de via a telescopului, s-a luat, naugust2005, decizia de a opri unul dintre cele trei giroscoape care funcionau de obicei. Acum Hubble folosete doar dou giroscoape alturi de senzori pentru reglajul fin. Acest mod de lucru d rezultate excelente, Hubble realiznd n continuare imagini de foarte bun calitate. Sunt n cercetare giroscoapele care vor fi montate pe telescop la a patra misiune de ntreinere.

Modul de funcionare al telescopului spaial Hubble.

Cele dou instrumente tiinifice suntSpectrometrul Vizual al Telescopului Spaialcare s-a oprit din funciune n august 2004, Advanced Camera for Surveys, care s-a defectat n urma unor operaiuni n ianuarie 2007 (totui, ea mai poate da imagini n spectrul ultraviolet). n prezent, (mijlocul lui 2007) observaiile de pe Hubble sunt obinute cuWide Field and Planetary Camera 2(Camera planetar i de cmp larg) i cuNear Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer(Camera pentru spectru infraroul apropiat i spectrometrul multiobiect). Astrometrul este fixat peFine Guidance Sensor(senzori pentru reglajul fin al poziiei). Fr o corectare a orbitei sale, orbita HST se va micora, ceea ce va duce la o reintrare n atmosfer a telescopului spaial dup 2010.

Dup dezastrul din 2003 alNavetei Spaiale Columbia, cea de-a cincea misiune de ntreinere care era iniial programat pentru2004a fost amnat de mai multe ori din motive de siguran. NASA a hotrt c o misiune uman este prea periculoas datorit faptului cStaia Spaial Internaional(SSI) ar fi prea departe pentru ca astronauii s se adposteasc acolo n caz de pericol. Naveta Spaial nu poate s cltoreasc ntre orbita Telescopului spaial Hubble i cea a Staiei Spaiale Internaionale. NASA i-a reconsiderat ulterior prerea i pe31 octombrie2006, administratorul NASAMike Griffina dat und verde pentru a cincea misiune de ntreinere, care a fost efectuat de Naveta Spaial Atlantis. Misiunea, planificat pentru luna septembrie 2008,[2] HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Telescopul_spa%C8%9Bial_Hubble" \l "cite_note-3" [3]a fost amnat i lansat n mai 2009, i a constat n instalarea a dou noi instrumente i n efectuarea de numeroase reparaii, i pare s fi avut succes.[4]Ca o msur de precauie, NASA a avut pe rampa de lansare de la Centrul Spaial Kennedy, Complexul 39B, iNaveta Spaial Discovery, care ar fi ajutat cealalt navet spaial n caz de urgen, dar aceasta nu a fost necesar. Aceste reparaii vor face ca Telescopul spaial Hubble s funcioneze pn n2013cnd va fi lansat succesorul lui,Telescopul Spaial James Webb, care va fi mult superior. Acesta ns va putea face observaii doar ninfrarou, Hubble rmnnd principalul telescop spaial pentru observarea spectrelor vizibil i ultraviolet.

Concepie, design i scopuri[modificare surs]

Propuneri i precursori[modificare surs]

Istoria telescopului spaial Hubble ncepe n 1946, cnd astronomulLyman Spitzera scris un referat ntitulat Avantajele astronomice ale unui telescop pe orbit, n afara atmosferei terestre. n acesta autorul a expus cele dou mari avantaje ale unui telescop spaial viitor. Primul avantaj este c rezoluia unghiular (unghiul cel mai mic, sau puterea separatoare cea mai mare pentru care dou obiecte s fie vzute distinct) va fi limitat doar de difracie, nu i de turbulenele atmosferice de pe Pmnt, care dau efectul de sclipire al stelelor. Telescoapele de pe Pmnt sunt limitate la rezoluii de 0,51,0secunde de arc, prin comparaie cu rezoluia teoretic limitat doar de difracie, de 0,1 secunde de arc pentru un telescop cu o oglind de 2,5 m diametru. Al doilea avantaj este c un telescop spaial va putea face observaii i pentru lungimi de und din spectrele infrarou i ultraviolet, care sunt puternic absorbite de atmosfera terestr.

Spitzer i-a dedicat mare parte a carierei militnd pentru construirea unui telescop spaial. n1962un raport al Academiei Naionale de tiine a Statelor Unite ale Americii recomanda dezvoltarea unui telescop spaial n cadrul Programului Spaial Uman, i n1965Spitzer a fost numit coordonatorul comitetului care s defineasc obiectivele telescopului spaial.

Astronomia spaial a nceput s se dezvolte dup cel de-al doilea rzboi mondial, oamenii de tiin folosind tehnologia rachetelor, utilizat n rzboi. Primul spectru ultraviolet alSoareluia fost obinut n 1946. n 1962Regatul Unita lansat un telescop care avea o traiectorie n jurul Soarelui, ca parte a programului spaial Ariel, iar n1966NASA a lansat primulOrbiting Astronomical Observatory(OAO) - Observator astronomic orbital. Primului Observator astronomic orbital i s-a stricat bateria dup numai 3 zile, iar ca urmare misiunea spaial a trebuit terminat. A fost urmat de Observatorul astronomic orbital nr. 2, care a observat stelele i galaxiile n ultraviolet, de la lansarea lui din 1968 pn n 1972, mult peste durata de via estimat.

Misiunile Observatoarelor astronomice orbitale au demonstrat rolul important al telescoapelor spaiale n astronomie, iar n 1968 NASA a planificat construirea de telescoape spaiale cu oglind de 3m n diametru, cunoscute temporar sub numele deLarge Orbiting Telescope(Marele Telescop Orbital) sauLarge Space Telescope(LST) (Marele Telescop Spaial), cu o lansare programat pentru 1979. Aceste planuri au evideniat faptul c, pentru a asigura o durat de via ct mai ndelungat pentru un proiect att de costisitor, lansarea telescoapelor spaiale trebuia urmat obligatoriu de misiuni umane n spaiu pentru reparaii. Astfel a aprut ideea unei navete spaiale reutilizabile, tehnologie care a devenit disponibil curnd dup aceasta.[5]

Problema finanrilor[modificare surs]

Machet a Telescopului spaial Hubble din Marshfield, Missouri, Statele Unite.

Succesul continuu al programului OAO a ncurajat un puternic consens ntre astronomi cum c Marele Telescop Spaial va fi o mare realizare. n 1970 NASA a format dou comitete, unul care s se ocupe de partea tehnic a proiectului telescopului spaial i cealalt care s determine obiectivele tiinifice ale misiunii. Odat ce acestea au fost stabilite, urmtorul pas era cel ca NASA s obin fonduri pentru instrument, mult mai mari dect pentru orice alt telescop terestru. Congresul Statelor Unite ale Americii a ezitat asupra mai multor aspecte ale bugetului propus pentru telescop, cernd mai multe reduceri de buget n stadiile de cercetare. n acel moment cheltuielile vizau studiile detailate ale unor poteniale noi instrumente pentru acel telescop i partea de logistic. n 1974, reducerile de cheltuieli bugetare promovate deGerald Fordau condus la anularea tuturor fondurilor dedicate proiectului unui telescop spaial.

Ca rspuns la aceasta, o micare naional de lobby a fost iniiat de ctre astronomi. Muli astronomi s-au ntlnit cu senatorii i congresmenii americani n persoan, i au fost iniiate campanii de petiii pe scar larg. n final, Academia Naional de tiine a SUA a publicat un raport dedicat telescopului spaial, iar Senatul american a deblocat jumtate din fondurile cerute Congresului prima dat.

Problema fondurilor a dus la o reducere a scrii proiectului, cu propunerea de a micora diametrul lentilei de la 3m la 2,4m, ambele pentru a reduce costurile prevzute iniial i a conferi o construcie ct mai compact potrivit a telescopului. La varianta propus privind un telescop spaial precursor cu un diametru de 1,5m, care s testeze sistemul celui care l va urma s-a renunat, iar nesigurana financiar a sczut i ea odat cu nceperea colaborrii cu Agenia Spaial European. ESA a fost de acord s furnizeze materialele primei generaii de instrumente pentru telescop, celulele solare pentru energia telescopului, precum i oameni care s lucreze n SUA n schimbul faptului ca astronomii europeni s foloseasc telescopul n 15% din timpul su. Congresul a aprobat n final finanarea de 36000000USD pentru anul 1978, ncepnd astfel proiectarea Marelui Telescop Spaial, cu lansarea estimat n anul 1983. La nceputul anilor 1980 s-a hotrt ca numele telescopului s fie dat dup numele luiEdwin Hubble, cel care a fcut una dintre cele mai revoluionare descoperiri ale secolului al XX-lea, cea c universul se extinde.

Construcie i tehnic[modificare surs]

lefuirea oglinzii principale a Telescopului Spaial Hubble a nceput la corporaiaPerkin-Elmer,Danbury,Connecticut, n mai 1979. Inginerul din imagine este Dr. Martin Yellin, un inginer optician care lucra la Perkin-Elmer n cadrul proiectului.

Odat ce proiectul telescopului spaial a pornit, activitatea s-a mprit ntre mai multe instituii.Centrului pentru Zbor Spaial Marshall(MSFC) i-a revenit responsabilitatea proiectrii, dezvoltrii i construciei telescopului, n timp ceCentrului pentru Zbor Spaial Goddardi-a fost ncredinat partea privind instrumentele optice tiinifice i conducerea misiunii de la sol. Marshall s-a unit mpreun cu companiaPerkin-Elmerpentru a proiecta i construi Optical Telescope Assembly (Ansamblul al Telescopului Optic) i Fine Guidance Sensors (Senzorii pentru Reglajul Fin) pentru telescopul spaial.Lockheeda primit sarcina de construi naveta spaial n care s fie transportat pe orbit telescopul spaial.[6]

Ansamblul Telescop Optic (OTA)[modificare surs]

Diagrama interioar a Telescopului spaial Hubble.

Cea mai important parte a telescopului erau oglinda i sistemele optice, care trebuiau construite conform specificaiilor. Oglinzile telescoapelor trebuiau realizate cu o precizie de aproximativ o zecime din lungimea de und a luminii vizibile, dar deoarece telescopul spaial urma s fie folosit i la observaii n ultraviolet sau infraroul apropiat, cu o rezoluie de zece ori mai bun dect telescoapele din trecut, oglinda lui trebuia lefuit cu o precizie de 1/20 din lungimea de und specific luminii vizibile, aproximativ 30nanometri.

Perkin-Elmer inteniona s utilizeze calculatoare puternice pentru a ndeplini sarcina de lefuire i tot aceleai calculatoare pentru a da forma oglinzii, form cerut de NASA. Aceast tehnologie a ntmpinat mai multe dificulti dect se ateptau productorii. Ca urmare, firmeiKodaki-a revenit sarcina de a construi o oglind de rezerv, prin metodele tradiionale de lefuire. Oglinda Kodak este expus i n prezent la Institutul Smithsonian[7]. Construcia oglinzii Perkin-Elmer a nceput n 1979, folosind o sticl foarte stabil dimensional.

lefuirea oglinzii a nceput n 1979 i a continuat pn n mai 1981. Procesul de lefuire a durat mult mai mult dect era prevzut iniial i a costat mai mult. Pentru a face economie, NASA a oprit construcia oglinzii Kodak. A modificat data lansrii ca fiind octombrie 1984. Oglinda a fost terminat la sfritul anului 1981 prin adugarea unui strat reflector de aluminiu subire de 75nm i a unui strat protector de fluorur de magneziu de 25nm.

Totui, au existat voci care i exprimau ndoiala privind competena firmei Perkin-Elmer de a lucra n acest important proiect (OTA), n care s-au investit muli bani, programul fiind foarte ncrcat. Ca urmare a ntrzierilor NASA a amnat data lansrii pe aprilie 1985. Dar cum Perkin-Elmer nu putea respecta programul, pierznd cte o lun la fiecare patru luni lucrate, n fiecare zi ntrzierea cretea. NASA a fost din nou nevoit s amne data lansrii prima oar pentru martie 1986, iar apoi pentru septembrie 1986. Pn acum proiectul costase 1175milioanedeUSD.

Naveta purttoare[modificare surs]

Fazele iniiale ale construciei HST, 1980.

Naveta purttoare n care avea s fie transportat telescopul i instrumentele sale a fost o alt probleminginereascmajor. Trebuia s reziste la trecerile brute de la zona luminat de Soare, la cea umbrit de Pmnt, treceri care produc schimbri brute detemperatur. Soluia a fost una ingenioas, i anume un strat multiplu nconjurat de o carcas dealuminiuuor care s menin temperatura n interior constant, i n care s stea telescopul i instrumentele auxiliare. n interiorul carcasei de aluminiu, un cadru de fibr de carbon cu grafit i rin epoxidic urma s in instrumentele aliniate.

Dei construcia navetei purttoare n care s stea telescopul i instrumentele sale a nceput mai bine dect OTA, Lockheed a avut i ea probleme cu bugetul i cu programul. n vara lui 1985 construcia a fost gata, dar cu trei luni ntrziere i cheltuindu-se cu 30% mai mult dect se crezuse iniial. Un raport al Centrului pentru Zbor Spaial Marshall spunea c Lockheed a inut cont mai mult de directivele NASA dect de propriile lor idei.[6]

Suportul de la sol[modificare surs]

n 1983, n urma unor controverse ntre NASA i comunitatea tiinific, a fost nfiinat Institutul tiinific al Telescopului Spaial. Institutul tiinific al Telescopului Spaial a fost condus de Asociaia American a Universitilor Pentru Cercetare n Astronomie (AAUC) din campusul Universitii Johns Hopkins dinBaltimore, una din cele 32 de universiti americane afiliate la acest proiect (AAUC).

Institutul tiinific al Telescopului Spaial era responsabil pentru operaiunea tiinific de a prelua datele de la telescop i a le furniza astronomilor, o responsabilitate pe care NASA voia s o pstreze pentru ea, dar oamenii de tiin voiau s se ajung la un acord academic. Partea tehnic urma s fie furnizat de ctre NASA la Centrul pentru Zbor Spaial Goddard dinGreenbelt,Maryland, 48 kilometri sud fa de Institutul tiinific al Telescopului Spaial. Operaiunile lui Hubble urmau s fie monitorizate timp de 24 de ore pe zi de o echip de controlori de zbor care au lucrat i la operaiunile de lansare ale telescopului pe orbit.

Space Telescope European Coordinating Facility(Punctul European de Coordonare a Telescopului Spaial) a fost stabilit laGarching bei MnchenlngMnchenn 1984 pentru a face accesibil informaia provenit de la telescopul spaial i astronomilor de pe btrnul continent.

Un dezastru numitChallenger[modificare surs]

La nceputul anului 1986, cnd lansarea prea posibil n octombrie, dezastrul navetei spaiale Challenger a determinat o pauz n programul spaial al SUA, innd la sol toate navetele spaiale pentru mai muli ani, astfel fiind amnat i lansarea telescopului spaial. Toate componentele au fost inute n ncperi curate pn cnd lansarea a fost reprogramat, o situaie costisitoare, care a mrit bugetul i-aa depit de nenumrate ori.

n final, cnd s-au reluat zborurile spaiale, evenimentul mult ateptat a fost programat pentru 1990. n pregtirile finale pentru lansare praful care se adunase pe oglinzi a trebuit nlturat cu jeturi de azot, iar toate sistemele au fost verificate serios pentru a se asigura c funcioneaz. n sfrit, pe24 aprilie1990, misiunea spaialSTS-31de pe Naveta Spaial Discovery a lansat pe orbit Telescopul Spaial Hubble.

De la costul iniial estimat la 400milioaneUSD, costul construciei ajunsese acum la 2,5miliardeUSD. Costul total al Telescopului spaial Hubble pn n 1999 era situat ntre 4,5 i 6miliardeUSD din partea SUA, iar din partea european 593milioane de euro[8].

Instrumente[modificare surs]

Misiunea STS-31 lanseaz Telescopul spaial Hubble pe orbit.

Cnd a fost lansat, telescopul spaial Hubble (TSH) era echipat cu 5 instrumente tiinifice:Camera foto cu cmp larg i planetar,Spectrograful de nalt rezoluie Goddard,Fotometru de mare vitez,Camera foto pentru obiecte neclareiSpectrograful pentru obiecte neclare. Camera foto cu cmp larg i planetar a fost un aparat de fotografiat cu nalt rezoluie ce avea scopul de a lua imagini din spaiu. A fost construit de unul dintre laboratoarele NASA i i-au fost incorporate un set de 48 filtre (optice) pentru a izola liniile spectrale de interes astrofizic. Instrumentul coninea 8 chipuri CCD distribuite n 2 camere foto, fiecare folosind 4 chipuri CCD. Camera cu cmp larg convertea un cmp unghiular larg la dimensiunile rezoluiei fotografiei n timp ce camera planetar lua imagini la o distan focal mai mare dect alte aparate foto (imaginea avea o putere de mrire considerabil mbuntit).

Spectrograful de nalt rezoluie Goddard a fost unspectrografmenit s opereze n domeniul ultraviolet. A fost construit la Centrul Spaial Goddard i putea ajunge la o rezoluie spectral de 90000.[9]De asemenea, tot pentru observaii n ultraviolet au fost optimizate i Camera foto pentru obiecte neclare i Spectrograful pentru obiecte neclare, ambele fiind capabile s obin cea mai nalt rezoluie dintre toate instrumentele de pe Hubble. Camera foto pentru obiecte neclare a fost construit de Agenia Spaial European n timp ce spectrograful pentru obiecte neclare a fost construit de Corporaia Martin Marietta. Ultimul instrument era Fotometrul de mare vitez, proiectat i construit la Universitatea Madison Wisconsin. A fost optimizat pentru lumina vizibil i n ultraviolet a stelelor variabile i altor obiecte astronomice care variaz n strlucire. Putea efectua pn la 100000 de msurtori pe secund cu un fotometru (astronomic) cu o acuratee de aproximativ 2% sau mai bun.[10]

Sistemul de direcie a Telescopului spaial Hubble putea fi folosit ca instrument. Avnd trei senzori pentru reglajul fin cu un scop primar de a ine telescopul stabil pe poziia necesar pe parcursul realizrii unei fotografii exacte, dar poate fi folosit i ca astrometru (foarte precis); face msurri cu o acuratee de pn la 0,0003 secunde de arc.[11]

Oglinda defect[modificare surs]

La cteva sptmni de la lansarea telescopului imaginile primite de echipa de la sol artau c exista o problem serioas la sistemul optic. Dei primele imagini preau s fie mai clare dect imaginile de pe Pmnt, telescopul eua n ncercarea de a gsi o bun focalizare final, iar imaginile care trebuiau s fie de cea mai bun calitate erau de fapt mult inferioare fa de ce se pronosticase (v. figura comparativ mai jos). Imaginile unui punct surs formau o pat pe o raz de o secund de arc sau chiar mai mult n loc de a forma un punct pe un cerc de 0,1secundedearc n diametru, aa cum era prevzut n caietul de sarcini.[12]Detalii tehnice pot fi vzute laenGraficele post-reparaie.

Analiza imaginilor greite a artat cauza problemei: oglinzii primare i s-a dat la sol o form greit. Dei a fost probabil cea mai precis oglind fcut vreodat, oglinda a fost prea turtit pe margini. Greeala a fost de numai 2,3micrometri, dar urmrile au fost catastrofale: o aberaie de sfericitate mare, adic un defect prin care lumina reflectat de marginea oglinzii focaliza n alt punct dect cel n care focaliza lumina reflectat de centrul oglinzii.

Impactul defectului oglinzii asupra observaiilor tiinifice varia n funcie de subiectul acestor observaii. Partea central a oglinzii era destul de precis ca s permit observaii reuite de nalt rezoluie asupra unor obiecte luminoase, iar partea despectroscopienu era practic afectat. ns pierderea de lumin datorat haloului produs de aberaia de sfericitate a redus drastic utilitatea telescopului n cazul observrii obiectelor slab luminoase sau a imaginilor cu contrast mare. Ca o consecin, aproape toate programele prevzute erau imposibil de derulat deoarece ele necesitau observarea unor obiecte foarte puin luminoase. NASA i telescopul au devenit subiect de bancuri, iar proiectul era privit ca unelefant alb. (De exemplu, ntr-unul din filmeleThe Naked Gun, Hubble era pus alturi deTitanic,Hindenburg, iEdsel).

Originea problemei[modificare surs]

Analiznd imaginile unor surse punctiforme, astronomii au calculatconstanta coniceioglinzii. Aceasta avea valoarea de 1,01324, n loc de 1,00230 cum s-a dorit. Acelai numr a fost calculat att analiznd instrumentele care msoar cu precizie curbura suprafeelor lefuite, folosite de Perkin-Elmer pentru a realiza profilul oglinzii, ct i prin analizainterferogramelorobinute n timpul testelor la sol.

S-a nfiinat o comisie, condus deLew Allen, director laJet Propulsion Laboratory, pentru a determina modul n care a aprut eroarea. Comisia Allen a descoperit c instrumentele folosite de Perkin-Elmer pentru msura curburii fuseser incorect asamblate. Astfel, lentila de cmp a acestuia fusese plasat greit cu o abatere de 1,3mm.[13]

n timpul lefuirii oglinzii, cei de la Perkin-Elmer i analizaser suprafaa cu alte dou corectoare, ambele indicnd, corect, c oglinda suferea de aberaii de sfericitate. Aceste teste fuseser gndite anume pentru a elimina posibilitatea apariiei unor aberaii optice majore. n ciuda instruciunilor scrise privind asigurarea calitii, compania a ignorat aceste rezultate ale testelor, ntruct credea c cele dou corectoare erau mai puin precise dect dispozitivul primar care raporta c oglinda are form perfect.

Comisia a dat vina pentru erori n primul rnd pe Perkin-Elmer. Relaiile dintre NASA i compania de aparatur optic au fost ncordate pe parcursul construciei telescopului datorit numeroaselor ntrzieri i depiri de costuri. NASA a considerat c Perkin-Elmer nu a privit oglinda telescopului ca o sarcin esenial a activitii sale fiindc era sigur de faptul c NASA nu putea merge la o companie concurent odat ce lefuirea a nceput. Comisia a criticat dur nu numai compania Perkin-Elmer pentru aceste disfuncionaliti, ci i pe NASA, pentru c nu a obiectat n problemele de control al calitii, cum ar fi ncrederea n rezultatele unor teste efectuate cu un singur instrument.[14]

Proiectarea unei soluii[modificare surs]

Oglinda de rezerv construit de Eastman Kodak pentru telescopul spaial Hubble. Astzi se afl n Muzeul Naional Aerospaial din SUA.[15]A fost corect lefuit dar niciodat argintat.

Proiectul telescopului prevzuse dintotdeauna misiuni de ntreinere, iar astronomii au nceput imediat s caute soluii ale problemei, de efectuat la prima misiune de ntreinere, programat n 1993. DeiKodakiIteklefuiser oglinzile de rezerv pentru Hubble, ar fi fost imposibil de nlocuit oglinda pe orbit, iar s se aduc temporar telescopul pe Pmnt pentru reparaii ar fi fost prea scump i ar fi durat prea mult. n schimb, faptul c oglinda fusese lefuit att de precis n form greit a permis proiectarea unor noi componente care s compenseze abaterile i care s fie adugate la telescop cu ocazia misiunii de ntreinere, acionnd efectiv ca nite "ochelari" care corecteaz aberaia.[16]

Din cauza modului n care au fost proiectate instrumentele, erau necesare dou seturi diferite de corectoare. Proiectul camerei planetare i de cmp larg (WF/PC) includea oglinzi ce aveau rolul de a dirija lumina pe opt cipuriCCDdiferite care intrau n componena celor dou camere, iar eroarea invers ar fi putut fi aplicat pe suprafeele acestor oglinzi, anulnd complet aberaiile oglinzii primare. Aceast soluie a fost aplicat laCamera Planetar i de Cmp Larg 2(care, ns, coninea doar patru, n loc de opt senzori CCD, din cauza termenelor limit i constrngerilor bugetare). ns celelalte instrumente nu mai aveau alte suprafee intermediare care puteau fi modificate n acest fel, pentru corectarea lor era nevoie de dispozitive de corecie externe.

COSTAR[modificare surs]

Sistemul proiectat pentru a corecta aberaia de sfericitate pentru lumin focalizat la FOC, FOS i GHRS s-a numit "Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement" (COSTAR -nlocuitor axial pentru corecie optic pentru telescopul spaial) i a constat n esen din dou oglinzi intercalate n drumul optic, din care una putea fi construit astfel nct s corecteze aberaia.[17]Pentru a monta sistemul COSTAR pe telescop trebuia s se renune la unul din celelalte instrumente, iar astronomii au decis s sacrificeFotometrul de mare vitez.

n primii trei ani ai misiunii Hubble, nainte de montarea corectoarelor optice, telescopul efectuase un numr mare de observaii. Observaiile spectroscopice n particular nu fuseser afectate grav de aberaie, dar multe proiecte bazate pe imagini fuseser anulate sau amnate, dat fiind slaba performan a telescopului la observaiile asupra obiectelor slab luminoase. n ciuda problemelor ntmpinate, n primii trei ani s-au realizat numeroase progrese tiinifice, astronomii lucrnd la optimizarea rezultatelor obinute folosind tehnici sofisticate de prelucrarea imaginilor, cum ar fideconvoluia.

Misiunile de ntreinere i instrumentele suplimentare[modificare surs]

Misiunea de ntreinere 1[modificare surs]

Astronaui lucrnd la Hubble n timpul primei misiuni de ntreinere.

mbuntiri ale imaginilor Hubble dup prima misiune de ntreinere. Credit:NASA/ESA.

Telescopul fusese proiectat de la nceput astfel nct s poat fi ntreinut regulat, dar dup ce au ieit la lumin problemele legate de oglind, prima misiune de ntreinere a cptat o importan mult mai mare, deoarece astronauii a trebuit s efectueze asupra telescopului operaii complexe pentru a instala sistemele optice de corecie. Cei apte astronaui alei pentru misiune au fost pregtii intensiv n utilizarea a aproximativ o sut de instrumente specializate care trebuia s fie folosite. Misiunea STS-61 a navetei spaialeEndeavoura avut loc n decembrie 1993, i a inclus instalarea unor instrumente i echipamente de-a lungul a 10 zile.

Mai important,Fotometrul de mare viteza fost nlocuit cu pachetul de corecie optic COSTAR, iarCamera planetar i de cmp larga fost nlocuit cuCamera planetar i de cmp larg 2(WFPC2) cu sistemul propriu de corecie optic. n plus, au fost nlocuitepanourile solarei electronica lor de comand, mpreun cu patrugiroscoapefolosite de sistemul de poziionare al telescopului, dou uniti electrice de comand, alte componente electrice i dou magnetometre. Calculatoarelor de bord li s-au adus mbuntiri, i, n cele din urm a fost corectat i orbita telescopului, pentru a compensa modificarea orbitei datorat rezisteneiaeruluin timpul celor trei ani petrecui de telescop n straturile superioare ale atmosferei.

Pe13 ianuarie1994, NASA a declarat misiunea un succes i a artat primele imagini noi, mult mai precise.[18]Misiunea fusese una dintre cele mai complexe misiuni efectuate vreodat, implicnd cinci perioade ndelungate de activitate n spaiu iar succesul su enorm a fost un mare balon de oxigen pentru NASA, ca i pentru astronomii care aveau acum la dispoziie un telescop cu posibiliti mult mai mari.

Misiunile de ntreinere ulterioare nu au fost att de dramatice, dar fiecare a adugat telescopului noi funcii.

Misiunea de ntreinere 2[modificare surs]

Misiunea de ntreinere 2Discovery(STS-82) din februarie 1997 a nlocuit GHRS i FOS cuSpectrograful de imagine al telescopului spaial(STIS) i cuSpectrometrul multiobiect i camera de cvasiinfrarou(NICMOS), a nlocuitaparatul de nregistrare tiinific i ingineresc cu bandcu un nou aparat de nregistrat cu dispozitive de stocare electronice, a reparat izolarea termic i a corectat din nou orbita lui Hubble. NICMOS avea unradiatordinazotsolid pentru reducereazgomotului termical instrumentului, dar la scurt timp dup instalare, odilatare termicneateptat a avut ca rezultat intrarea n contact a unei pri din radiator cu o garnitur optic. Aceasta a condus la o vitez alarmant de nclzire a instrumentului i i-a redus durata de via prevzut, de 4,5 ani la aproximativ 2 ani.

Misiunea de ntreinere 3A[modificare surs]

Misiunea de ntreinere 3ADiscovery(STS-103) a avut loc n decembrie 1999, separat din Misiunea de ntreinere 3, dup ce trei din cele ase giroscoape de la bord s-au defectat. (Un al patrulea s-a defectat cu cteva sptmni nainte de misiune, fcnd telescopul incapabil de a efectua observaii tiinifice). Misiunea a nlocuit toate cele ase giroscoape, a nlocuit un senzor pentru ghidaj fin i calculatorul, a instalat un sistem de mbuntire a tensiunii i temperaturii (nenglezVoltage/temperature Improvement Kit, VIK) pentru a preveni suprancrcarea bateriei, i a nlocuit izolaia termic. Noul calculator era bazat pe un procesorIntel 486rezistent la radiaii i permitea unele funcionaliti care erau anterior disponibile doar pe calculatoarele de la sol.

Misiunea de ntreinere 3B[modificare surs]

Hubble pe naveta spaial naintea lansrii; Pmntul se vede n fundal.

n cadrul Misiunii de ntreinere 3BColumbia(STS-109) din martie 2002 a fost instalat un nou instrument, FOC fiind nlocuit cuCamera pentru observaii panoramice(nenglezAdvanced Camera for Surveys, ACS), i s-a reactivat NICMOS, care rmsese frlichid de rciren 1999. A fost instalat un nou sistem de rcire care a redus temperatura instrumentului suficient nct s devin din nou utilizabil, dei sistemul de rcire nu era att de puternic ct era prevzut n proiectul original.[19]

Misiunea a nlocuit panourile solare pentru a doua oar. Noile panouri erau proiectate pe baza celor folosite pentru satelitul de comunicare Irridium i aveau doar dou treimi din dimensiunile celor vechi, avnd ca rezultat reducerea rezistenei aerului n atmosfera rarefiat din straturile superioare, i totodat furniznd cu 30% mai mult putere electric. Puterea suplimentar a permis tuturor instrumentelor de la bordul lui Hubble s funcioneze simultan, iar dimensiunile mai mici au redus problema vibraiilor care apreau atunci cnd panourile vechi, mai puin rigide, intrau i ieeau din lumina direct a Soarelui. Unitatea de distribuie a puterii de pe Hubble a fost i ea nlocuit pentru a corecta o problem cu releele, procedur care a necesitat pentru prima dat de la lansare oprirea total a alimentrii cu energie electric a telescopului.

ncheierea acestei misiuni de ntreinere a mrit considerabil posibilitile telescopului Hubble. Cele dou instrumente afectate n mod deosebit de misiune, Camera pentru observaii panoramice (ACS) i NICMOS, au realizat imagineaHubble Ultra Deep Fieldn 2003 i 2004.

Misiunea de ntreinere 4[modificare surs]

Astronauii NASA lucrnd la telescopul spaial Hubble n cadrul celei de-a patra misiuni de ntreinere.

Misiunea de ntreinere (SM4), este ultima misiune a programuluiSpace Shuttle(misiuneaSTS-125) pentru Telescopul Spaial Hubble.[20]n cadrul SM4, astronauii vor efectua cinci ieiri n spaiu prin care vor instala dou noi instrumente, (Camera de Cmp Larg 3iSpectrograful pentru Originile Cosmosului), vor repara dou instrumente care s-au defectat (Camera pentru Observaii PanoramiceiSpectroscopul de imagini) precum i alte nlocuiri necesare pentru a ine telescopul n funciune cel puin pn n anul 2014.[21]Misiunea de ntreinere folosete naveta spaial Atlantis i a fost iniial planificat pentru data de 14 octombrie 2008.[22]La 27 septembrie 2008, ns, Unitatea de Comand a Instrumentelor tiinifice i de Prelucrare de Date (nenglezScience Instrument Command and Data Handling Unit (SIC&DH)s-a defectat. Toate datele tiinifice erau trecute prin aceast unitate nainte de a ajunge napoi pe Pmnt. Dei exist o rezerv, care a fost pus n funciune, dac i ea se defecteaz, atunci Hubble ar fi inutilizabil.[23]Din acest motiv, la 29 septembrie 2008, NASA a anunat c lansarea SM4 se amn pn n 2009 pentru ca i aceast unitate s fie nlocuit.[24]Misiunea de ntreinere 4 s-a lansat la 11 mai 2009.[25]

Rezultate tiinifice[modificare surs]

Descoperiri importante[modificare surs]

Una dintre cele mai celebre imagini ale lui Hubble: "stlpii creaiei" unde se formeaz stele nNebuloasa Vulturului. Credit: NASA/ESA.

Hubble a ajutat la rezolvarea unor vechi probleme din astronomie, i a furnizat date care au necesitat elaborarea de noi teorii care s le explice. Printre primele misiuni efectuate a fost cea de msurare a distanelor pn la stelele variabile numite "cefeide" cu mai mare precizie dect fusese msurat nainte, dnd o mai mare precizie aproximriiconstantei Hubble, msura vitezei de extindere a universului, care la rndul ei este legat de vrsta sa. nainte de lansarea lui Hubble, estimrile constantei Hubble aveau erori de pn la 50%, dar msurtorile telescopului Hubble asupra cefeidelor dinconstelaia Fecioareii din alte constelaii ndeprtate degalaxiiau furnizat o valoare cu o imprecizie de numai 10%, n acord cu alte msurtori, mai precise, folosind alte tehnici, efectuate dup lansarea lui Hubble.

n timp ce Hubble a ajutat la precizarea estimrilor vrstei universului, a generat ndoieli privind teoriile despre viitorul acestuia. Astronomii din echipa de cercetareHigh-z Supernovai dinProiectul cosmologic Supernovaau folosit telescopul pentru a observasupernovei au gsit dovezi c extinderea universului nu este frnat de influenagravitaiei, ci ar putea chiar s se accelereze. Aceast accelerare a fost msurat ulterior cu mai mare precizie de alte telescoape de la sol i din spaiu care au confirmat descoperirea lui Hubble, dar cauza acestei accelerri este nc puin neleas.

Spectrele i imaginile de nalt rezoluie furnizate de Hubble erau foarte potrivite pentru stabilirea existeneigurilor negren nucleele galaxiilor apropiate. La nceputul anilor 1960 fuseser emise ipoteze c n centrele unor galaxii se gsesc guri negre, iar unele lucrri din anii 1980 au identificat cteva candidate la statutul de gaur neagr, dar a rmas n sarcina lucrrilor efectuate cu Hubble s se arate c gurile negre sunt des ntlnite n centrele galaxiilor. Programele Hubble au stabilit c, mai mult, masele gurilor negre centrale i proprietile galaxiilor sunt strns legate. Astfel, unul din rezultatele programelor Hubble n domeniul gurilor negre din galaxii este demonstrarea unei profunde legturi ntre galaxii i gurile negre din centrul lor.

Coliziuneacometei Shoemaker-Levy 9cuJupiterdin 1994 a avut loc, din fericire pentru astronomi, la cteva luni dup ce Misiunea de ntreinere 1 a refcut performanele optice ale lui Hubble. Imaginile de pe Hubble aleplaneteierau mai detaliate dect cele efectuate la trecerea sondeiVoyager 2n 1979, i au fost eseniale n studiul dinamicii coliziunii unei comete cu Jupiter, un eveniment despre care se consider c are loc o dat la cteva secole. A fost folosit i pentru a studia obiecte aflate n regiunile ndeprtate ale Sistemului Solar, inclusiv planetele piticePlutoiEris.

Alte mari descoperiri realizate datorit datelor de la Hubble includ discurile proto-planetare dinNebuloasa Orion; dovezi ale prezeneiplanetelor extrasolaren jurul stelelor similare cu Soarele; i corespondentele n lumin vizibil ale nc misterioaselor explozii de raze gamma.

Un rezultat unic al telescopului Hubble l constituie imaginileHubble Deep FieldiHubble Ultra Deep Field, care au utilizat sensibilitatea lui Hubble n domeniul lungimilor de und vizibile pentru a crea imagini ale unor poriuni mici de cer cu obiectele cele mai ndeprtate fotografiate vreodat. Imaginile arat galaxii aflate la miliarde de ani lumin deprtare, i au generat o mulime de lucrri tiinifice, furniznd o nou fereastr ctre Universul din perioada sa iniial.

Impactul asupra astronomiei[modificare surs]

Galaxii ndeprtate n celebra fotografieHubble Ultra Deep Field. Credit: NASA/ESA.

Multe msurtori obiective arat impactul pozitiv al datelor de la Hubble asupra astronomiei. Peste 4000 de lucrri bazate pe informaii furnizate de Hubble au fost publicate n reviste prestigioase, i nenumrate altele au fost prezentate la conferine. Privind lucrrile de astronomie la civa ani dup publicare, aproape o treime din toate acestea nu sunt citate nicieri, dar dintre lucrrile bazate pe date de la Hubble, doar 2% dintre acestea nu sunt citate. n medie, o lucrare bazat pe date de la Hubble este citat de aproape dou ori mai mult ca alte lucrri. Din cele 200 de lucrri publicate n fiecare an i care sunt citate cel mai mult, aproximativ 10% sunt bazate pe date de la Hubble.[26]

Dei telescopul a avut n mod cert un impact semnificativ asupra cercetrilor astronomice, costurile acestui program au fost mari. Un studiu privind impactul relativ asupra astronomiei al mai multor telescoape de diverse dimensiuni au artat c lucrrile bazate pe date de la Hubble primesc de 15 ori mai multe citri dect cele bazate pe telescoape terestre de 4m cum ar fiTelescopul William Herschel, iar construcia i ntreinerea lui Hubble cost de aproximativ 100 de ori mai mult.[27]

Luarea deciziei ntre a investi n telescoape terestre i a investi n telescoape spaiale n viitor este o problem complex. Progresele n domeniul opticii adaptive au extins rezoluia telescoapelor terestre pn la a le permite s realizeze imagini n infrarou ale unor obiecte slab luminoase. Utilitatea opticii adaptive n raport cu observaiile Hubble depind puternic de detaliile particulare ale fiecrui subiect de cercetare n parte. Domeniul de lungimi de und n care coreciile optice adaptive de nalt calitate este ns limitat, mai ales n culori optice. Telescopul Hubble pstreaz abilitatea unic de a realiza imagini de mare rezoluie n cmp larg de frecvene. Pe de alt parte, tehnologiile optice terestre puteau furniza imagini ale obiectelor luminoase la o rezoluie superioar celor pe care le poate obine Hubble, chiar i nainte de lansarea lui.[28]

Utilizarea telescopului[modificare surs]

Oricine poate cere s foloseasc un timp telescopul; nu exist restricii privind naionalitatea sau afilierea academic. Competiia pentru durata de utilizare a telescopului este ns extrem de intens, raportul ntre durata cerut i durata disponibil ia valori ntre 6 i 9.[29]

Cereri de propuneri se emit anual, durata alocat unui ciclu durnd aproximativ un an. Propunerile sunt mprite n cteva categorii. Propunerile deobservaie generalsunt cele mai des ntlnite, i includ observaii de rutin.Observaiile punctualesunt cele care necesit mai puin de 45 de minute, incluznd aici i durata ndreptrii spre int; observaiile punctuale sunt utilizate pentru a umple programul ce nu poate fi umplut cu observaii generale.

Astronomii pot face propuneri de tipint ocazional, n care observaiile sunt programate dac are loc un eveniment trector, acoperit de propuneri n timpul ciclului de programri. n plus, pn la 10% din timpul de utilizare al telescopului este considerattimp la dispoziia directorului. Astronomii pot cere s foloseasc acest timp n orice moment din an, i este de obicei folosit pentru studii ale unor fenomene neateptate i trectoare, cum ar fi supernovele. Alte utilizri ale acestui tip de timp au inclus observaii care au condus la producerea imaginilorHubble Deep FieldiHubble Ultra Deep Fieldi, n primele 4 cicluri de timp de telescop, observaii efectuate de astronomi amatori.

Programarea observaiilor[modificare surs]

Orbita joas a lui Hubble nseamn c multe inte sunt mascate de Pmnt pe o perioad ndelungat a orbitei. (imagine: ESA)

Programarea observaiilor efectuate de Hubble nu este o problem simpl. El se afl pe o orbit joas astfel nct s se poat ajunge la el cu uurin cu navetele spaiale la misiunile de ntreinere, dar aceasta nseamn c majoritatea intelor astronomice sunteclipsatede Pmnt timp de aproape jumtate din durata orbitei. Observaiile nu pot avea loc cnd telescopul trece prinAnomalia Atlanticului de Suddin cauza nivelelor ridicate deradiaie, i mai exist zone de excludere n jurul Soarelui (mpiedicnd unele observaii asupra luiMercur), asupraLuniii a Pmntului. Unghiul de evitare a Soarelui este de aproximativ 50, care este specificat pentru a preveni iluminarea de ctre Soare a vreunei pri din OTA. Evitarea Pmntului i a Lunii au scopul de a ine lumina puternic departe de FGS-uri i de a mpiedica lumina difuz s intre n instrumente. ns dac FGS-urile sunt oprite, Luna i Pmntul pot fi observate. Observaiile asupra Pmntului au fost folosite nc de la nceputul programului pentru a genera cmpuri plate pentruCamera planetar i de cmp larg 1. Exist o aa-numit zon de vizualizare continu, n unghi de aproximativ 90 cu planul orbitei lui Hubble, n care intele sunt neeclipsate perioade lungi de timp. Datoritprecesieiorbitei, poziia zonei se deplaseaz de-a lungul unei perioade de opt sptmni. Datorit faptului c nimbul Pmntului este mereu la aproximativ 30 de regiunile din zona de vizualizare continu, strlucirea Pmntului poate fi ridicat perioade lungi i n zona de vizualizare continu.

Deoarece Hubble orbiteaz n atmosfera superioar, orbita sa se modific n timp ntr-un fel care nu poate fi prevzut cu exactitate. Densitatea atmosferei superioare variaz n funcie de muli factori, i asta nseamn c dup ase sptmni poziia lui Hubble poate avea o eroare de pn la 4000km fa de valoarea prezis. Programarea observaiilor este finalizat de regul doar cu cteva zile nainte, ntruct programarea mai din timp ar putea fi dat peste cap de modificarea poziiei telescopului, modificare ce poate face inta neobservabil.[30]

Observaiile amatorilor[modificare surs]

Primul director al STScI,Riccardo Giacconi, a anunat n 1986 c intenioneaz s dedice o parte din timpul la dispoziia directorului astronomilor amatori, permindu-le i lor s foloseasc telescopul. Dei timpul total ce urma s le fie alocat acestora era de doar cteva ore pe ciclu, astronomii amatori au fost foarte interesai.

Propunerile pentru timpul folosit de amatori erau analizate foarte exigent de o comisie de astronomi amatori, iar timpul era acordat doar propunerilor cu real merit tiinific, care nu dublau propuneri efectuate de profesioniti i care necesitau posibilitile unice ale telescopului spaial. n total, 13 astronomi amatori au primit timp de telescop, observaiile lor fiind efectuate ntre 1990 i 1997. Dup aceast perioad, ns, reducerile de buget de la STScI au fcut imposibil susinerea astronomilor amatori, ca urmare nu au mai fost desfurate programe cu timp de telescop pentru amatori.[31]

Datele furnizate de Hubble[modificare surs]

Transmisia ctre Pmnt[modificare surs]

Datele obinute de Hubble erau iniial stocate chiar pe telescop. n momentul lansrii tehnologia de stocare erabanda magnetic, dar aceasta a fost nlocuit de dispozitive electronice de stocare n timpul misiunilor de ntreinere 2 i 3A. De pe dispozitivele de stocare de la bord, datele sunt transferate la sol prinSistemul de satelii de localizare i transmisie de date, un sistem de satelii proiectat astfel nct sateliii de pe orbit joas s poat comunica cu controlul misiunii pe o durat de 85% din orbita lor. Datele sunt transmise la staia de baz a sistemului de satelii, apoi la Centrul de Zbor Spaial Goddard i de acolo n cele din urm pentru arhivare la Institutul tiinific al Telescopului Spaial.

Arhiva[modificare surs]

Toate datele de la Hubble sunt n cele din urm puse la dispoziia publicului printr-oarhivpublic, la adresahttp://archive.stsci.edu/hst. Datele sunt de obicei proprietate intelectual disponibile doar investigatorului principal i astronomilor desemnai de ctre acesta timp de un an de la data realizrii lor. n anumite circumstane investigatorul principal poate cere directorului STScI extinderea sau reducerea perioadei de proprietate intelectual.

Observaiile fcute petimpul la dispoziia directoruluisunt lipsite de perioada de proprietate intelectual, i sunt imediat eliberate publicului. Datele de calibrare cum ar fi cmpurile plate sau cadrele ntunecate devin i ele publice imediat. Toate datele din arhiv sunt formatFITS, un format potrivit analizelor astronomice, dar nu i pentru utilizarea public. ProiectulMotenirea Hubble(nenglezHubble Heritage Project) prelucreaz i elibereaz publicului o mic selecie din cele mai bune imagini n formateleJPEGiTIFF.