Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Галлактическому телескопу «Хаббл» исполнилось пятнадцать лет

2011-11-14 19:07:03 (читать в оригинале)

«Хаббл» издавна нуждается в ремонте, но продолжает работать - ведет поиск миров на самом краю видимой Вселенной.





Мысль орбитального телескопа, судя по всему, в первый раз пришла в голову одному из отцов-основателей ракетной техники Герману Оберту (1894—1989). В собственной книжке «Ракеты в галлактическом пространстве», размещенной в 1923 году, Оберт предложил поставить телескоп на искусственый спутник, находящийся на геостационарной орбите. А в 1946 году южноамериканский астрофизик Лайман Спитцер (1914—1997) подготовил для проекта RAND компании Douglas Aircraft широкий доклад «Астрономические достоинства инопланетный обсерватории».


В этой поистине пророческой работе он не только лишь обосновал, что большие орбитальные телескопы неизмеримо расширят способности исследования инопланетных объектов, да и наметил развернутую программку схожих исследовательских работ. Доклад Спитцера произвел сильное воспоминание на начальство проекта и авиастроительной компании Douglas… и был немедля засекречен.


Когда галлактические полеты стали реальностью, Спитцер начал добиваться практического воплощения собственных мыслях. В большой степени по его инициативе NASA утвердило первую программку сотворения автоматических орбитальных обсерваторий, созданных для исследования далекого космоса. В ее рамках были запущены четыре спутника (удачно — всего два, в 1968 x 1972 годах) с устройствами для наблюдений в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. Спитцер же грезил о большем. Он осознавал, что для подлинно революционных открытий астрономии нужен мощнейший орбитальный телескоп, работающий в оптическом спектре (и примыкающих с ним).


В те годы разрешающая способность огромнейших земных телескопов не превосходила одной угловой секунды (в самых хороших критериях — одной половины секунды). Они не позволяли вести наблюдения ни в УФ, ни в ИК лучах, очень поглощаемых и рассеиваемых атмосферой. Орбитальный телескоп не имел бы этих ограничений, и по расчетам его разрешающая способность должна была составить около одной десятой секунды в видимом диапазоне и одной двадцатой — в ультрафиолете. И в конце концов, он позволял следить объекты, нижний порог светимости которых в 50 раз уступал аналогичному показателю наилучших земных инструментов. Сначало у проекта галлактического телескопа было не очень много приверженцев, но они обладали высочайшим авторитетом и умели им воспользоваться. Доктор института канадской провинции Альберта Роберт Смит, длительное время занимавшийся историей «Хаббла», поведал об этом «Популярной механике»: «Лайман Спитцер умел убеждать не только лишь коллег-астрономов, да и чиновников NASA и членов Конгресса. Логично, что конкретно он возглавил комитет по планированию большого галлактического телескопа, учрежденный в 1965 году Государственной Академией США. После 4 лет обсуждений комитет опубликовал доклад, в каком содержались очень суровые аргументы в пользу пуска телескопа. Посреди 1970-х Спитцер и его единомышленники заручились поддержкой не только лишь южноамериканского астрономического общества и управляющих NASA, но также законодателей и президента США Джеральда Форда».


Удачному выполнению этих планов содействовало соглашение с Европейским галлактическим агентством, которое взяло на себя 15% расходов. Сначало предполагалось вывести на орбиту громаду с трехметровым рефлектором, но в конце концов восторжествовала концепция более дешевенького инструмента с 240-сантиметровым зеркалом, который можно было доставить в космос в грузовом отсеке галлактического корабля многоразового использования. В каком-то смысле возникновению на свет нового телескопа посодействовало само существование шаттлов — NASA желало оправдать истраченные на их большие средства.


Малыши шпионов


В 1977 году Конгресс США выделил на галлактическую обсерваторию $475 млн., после этого началась шлифовка головного зеркала и изготовка других инструментов. Работу по сборке возглавила аэрокосмическая компания Lockheed, телескоп был смонтирован на ее заводе в Саннивейле, одном из городов Силиконовой Равнины.


Lockheed не случаем стала главным изготовителем «Хаббла». В 70—80-е годы она строила разведывательные спутники KH-11 (KeyHole — «замочная скважина»). Эти тринадцатитонные аппараты были самыми реальными орбитальными телескопами, но нацеливались они не в глубины космоса, а на поверхность нашей планетки. На борту каждого спутника находился 230-сантиметровый рефлектор, дополненный маленьким вращающимся зеркалом, которое сканировало земную поверхность. Для регистрации изображений в первый раз использовались фоточувствительные интегральные схемы, позволявшие передавать на Землю оцифрованную информацию в реальном масштабе времени. Вточности такие же устройства позже были установлены и на «Хаббле».


Главные зеркала спутников-шпионов KH-11 поставляла оптическая компания PerkinElmer, которая получила (и практически провалила — но об этом позднее) заказ на зеркало для «Хаббла». Существовал (правда, лишь на бумаге) очередной военный предок галлактического телескопа — проект пилотируемой галлактической станции MOL (Manned Orbiting Laboratory), которую в 1960-х Пентагон собирался вывести на околоземную орбиту для сбора развединформации. Программка MOL так и не свершилась, а вот сделанная под нее разработка производства зеркал галлактического базирования очень понадобилась.


Долгострой


Согласно начальным планам, 1-ый в мире орбитальный телескоп был должен вступить в строй в 1983 году. Но в намеченные сроки его не только лишь не вывели на орбиту, но даже не выстроили. Пуск поменяли на церемонию крещения — вот тогда телескопу присвоили имя Эдвина Хаббла. NASA к тому же пришлось не раз просить у Конгресса дополнительных ассигнований на окончание проекта. В конечном счете разработка, изготовка и пуск «Хаббла» обошлись без малого в $2 миллиардов.


«Хаббл» имел все шансы отправиться в космос в 1986 году, но старт отложили из-за катастрофы «Челленджера». Разобранный телескоп пролежал на заводе в Саннивейле еще три года. В октябре 1989-го упрятанную в контейнер 11-тонную обсерваторию перевезли на авиабазу Моффет-Филд, погрузили на военно-транспортный самолет С-5А и под покровом секретности доставили на мыс Канаверал. 29 марта 1990 года ее расположили в грузовом отсеке корабля «Дискавери», который ушел в космос 24 апреля. На последующий денек, на 14-м витке шаттла, космонавты выслали обсерваторию в свободный полет. 20 мая «Хаббл» передал на Землю 1-ый снимок галлактического объекта NGC 3532 — маленького звездного скопления из нашей Галактики, отстоящего от Солнца на 1300 световых лет.


Об этом событии NASA сказало с большой помпой, хотя по сути ликовать было еще рано. Галлактические рисунки не были довольно резкими, и спецам никак не удавалось прирастить их четкость. Сначала эту информацию скрывали от публики, но 27 июня управление NASA кинуло ее гласности на пресс-конференции. О конфузе немедля и с большим ехидством заговорила глобальная пресса. Дорогостоящий проект, от которого ожидали величавых астрономических открытий, угрожал обернуться полным провалом.


Предпосылкой проблем оказался недостаток шлифовки головного зеркала. Его центральная зона приблизительно соответствовала данной гиперболической геометрии, но на периферии оно оказалось чуток наименее вогнутым, ежели требовалось. Сама по для себя эта погрешность была жалкой (наименее 2 мкм), да и этого хватило для появления значимой сферической аберрации.


Жадный платит два раза


Виновных нашли стремительно. Оказалось, что техники PerkinElmer контролировали точность шлифовки лазерным интерферометром с некорректно установленными линзами. Неисправный прибор завысил кривизну зеркала, и его перешлифовали, сделав очень плоским. Интересно, что PerkinElmer получила от NASA договор на изготовка зеркала сначала поэтому, что запросила на $30 млн. меньше, чем ее основной соперник, компания Kodak, включившая в цена проекта дополнительный всесторонний контроль свойства рефлектора. Начальство NASA клюнуло на дешевизну, но заплатить пришлось намного больше — PerkinElmer в конечном итоге стребовала с федеральной казны $450 млн. (в 6 раз больше начальной цены договора!).


Малоприятные последствия недостатка шлифовки основного зеркала можно было до некой степени нейтрализовать за счет понижения светочувствительности телескопа. Для этого в его электрические камеры следовало посылать только свет, отраженный от центра зеркала, и улучшать оцифрованные изображения при помощи подкорректирующих компьютерных программ, но при всем этом терялось более 80% прошедшего через апертуру света. Это сводило к нулю основное достоинство галлактического телескопа — способность фотографировать очень мерклые галлактические объекты, и качество снимков с «Хаббла» было ненамного наилучшим, чем у огромнейших земных телескопов.


Очки для телескопа


Но спецы отыскали выход. «Хаббл» нес 5 астрономических устройств: широкоугольную камеру, способную производить обзорные съемки и работать в режиме наблюдения планет, камеру для съемки мерклых объектов, два спектрографа и скоростной фотометр. Специалисты рекомендовали поменять основную камеру на аналогичную модель с измененной оптикой, исправляющей сферическую аберрацию. В этих же целях было решено оснастить «Хаббл» зеркальным оптическим преобразователем COSTAR, позволяющим сделать лучше работу спектрографов и камеры для съемки слабосветящихся объектов. Для его размещения потребовалось убрать фотометр, но другого выхода все равно не было.


Новейшую аппаратуру необходимо было сделать и отъюстировать, а это добивалось времени. Более того, ее могли установить только инженеры-астронавты, а у 3-х шаттлов и так хватало работы. Потому еще больше 3-х лет «Хаббл» проработал в нештатном режиме.


К декабрю 1993 года у телескопа начали «барахлить» солнечные панели и отказали два банка электрической памяти и три гироскопа системы ориентации. Потому ремонт никак не ограничился подменой астрономической аппаратуры. Работы, выполненные экипажем галлактического корабля «Индевер», заняли в общей трудности 35 часов, но зато после чего «Хаббл» в первый раз «прозрел».


Позже «Хаббл» модернизировали еще три раза — в 1997, 1999 x 2002 годах. Он получил новые спектроскопы, гироскопы и запоминающие устройства, более мощнейший бортовик, также сверхсовременную камеру для обзорных съемок, позволяющую вести наблюдения в спектральном спектре от ближней инфракрасной зоны до ультрафиолета.


Долгая вахта


Еще пару лет вспять спецы подразумевали, что «Хаббл» прослужит прямо до 2010 года. Но в августе 2004-го из-за дефектов в системе питания отказал спектрограф. Плановое техобслуживание намечалось провести в феврале 2005-го, но доставить ремонтную бригаду к телескопу было нечем: после смерти «Колумбии» (1 февраля 2003 года) все пуски шаттлов были отменены.


Существует и поболее суровая неувязка. «Хаббл» ориентируется в пространстве при помощи гироскопов, которые, как досадно бы это не звучало, не вечны. Телескоп стабилизировали три «волчка», но для больщей сохранности какой-то из них 28 августа 2005 года перевели в пассивный режим. Есть настоящая опасность, что к 2008 году у «Хаббла» остается только один действующий гироскоп, тогда и телескоп, вероятнее всего, станет совсем никчемным. Для исправления этой ситуации нужен 5-ый по счету сеанс техобслуживания, но вот состоится ли он — вопрос открытый. «Руководство NASA не исключает очередной модернизации „Хаббла“, но гласить о ней пока заблаговременно. Полеты шаттлов возобновятся не ранее мая 2006 года. Если 1-ые пуски пройдут гладко, появится шанс и на отправку корабля к „Хабблу“, — гласит управляющий научной программки „Хаббла“ Дэвид Лекрон. — Сначала придется привести в порядок систему ориентации. Возможность того, что к середине 2008 года по последней мере два гироскопа сохранят работоспособность, составляет всего 50%. На данный момент мы пытаемся создать способ нацеливания телескопа при помощи единственного гироскопа, но получится ли это, пока не ясно». «Хаббл» нуждается и в новых аккумах: емкость старенькых равномерно сокращается и уже через четыре года они не сумеют обеспечить телескоп нужной энергией. Хотелось бы также оснастить его новейшей широкоугольной камерой и новым ультрафиолетовым спектрографом. Если получится провести 5-ый ремонт, «Хаббл», вероятнее всего, сумеет работать прямо до пуска собственного преемника, галлактического телескопа «Джеймс Уэбб», который будет выведен на орбиту не ранее середины 2013 года«.


Орбитальный телескоп «Хаббл» уже выслал на Землю выше семисот тыщ изображений разных галлактических объектов. Эта информация оказалась очень принципиальной для астрономии, астрофизики и космологии: с ее помощью было установлено присутствие сверхмассивных темных дыр в галактических ядрах и подтверждено, что Вселенная расширяется с растущей скоростью. Но «Хаббл» все еще продолжает трудиться — он ведет поиск миров на самом краю видимой Вселенной.