Телескоп "Хаббл"
Телескоп "Хаббл"
Пріоритет виготовлення телескопа дискутується до цих пір. Згідно ряду документів, один з перших інструментів був зроблений в Нідерландах Захаром Янсеном в 1604 році по італійській моделі 1590 року. Інші протоколи опитів свідків повідомляють, що перші зорові труби були винайдені близько 1605—1610 років в Мідельбурзі виготівником окулярів Іоанном Лапрєєм. У будь-якому випадку вже в 1608 році телескопи робили багато майстрів. Зокрема, Якоб Метциус.
У 1610 році Галілей створив телескоп із збільшенням 32 рази! Астрономічні дослідження ученого принесли йому велику славу. Під враженням успіхів Галілея Іоганн Кеплер знов повернувся в 1610 році до прикладної оптики. Він запропонував принципово нову оптичну схему зорової труби. До цього в ній використовувалася лише одна комбінація лінз — послідовне з'єднання розсіюючою (увігнутою) як об'єктив і такою, що збирає (опуклою) як окуляр.
Труба ж Кеплера мала дві опуклі лінзи, що крім більшого поля зору вперше дозволило отримати пряме зображення спостережуваного об'єкту. Такий телескоп міг служити візирним пристосуванням, тобто з інструменту чисто наглядового ставав ще і вимірником. А це значно розширило область його застосування.
Проте перші телескопи давали зображення, помітно спотворені різними дефектами (аберацією). Учені — які тоді і були головними телескопобудівниками — намагалися усунути їх, збільшуючи фокусну відстань об'єктиву.
Так було поки до 1668 року, коли Ісаак Ньютон вперше побудував інструмент абсолютно нового типу — телескоп-рефлектор (дзеркальний), позбавлений хроматичній аберації, властивій лінзовим пристроям (рефракторам). Об'єктивом в ньому служило увігнуте металеве дзеркало. Від якості виготовлення останнього і залежала досконалість зображення.
Через двадцять один рік після Ньютона англійський астроном і оптик Вільям Гершель відшліфував дзеркало діаметром 122 сантиметри. У той час це був найбільший в світі рефлектор.
Зрозумівши, що збільшення розмірів телескопів — прямий шлях до нових відкриттів, астрономи провідних обсерваторій миру вступили в справжнє змагання. У 1917 році американець Л. Річи побудував новий рефлектор для обсерваторії Маунт-Вілсон, він багато років залишався найбільшим в світі. Його 258-сантиметрове дзеркало важило п'ять тонн при загальній масі інструменту сто тонн.
У 1931 році німецький оптик Би. Шмідт, а потім його радянський колега Д.Д. Максутов (1941) розробили два варіанти конструкції комбінованих, дзеркально-лінзових телескопів. Обидва інструменти отримали світове визнання і почали носити імена своїх творців.
У звичайний дзеркальний телескоп Максутов ввів лінзу, що коректувала, виправляла спотворення, що вносяться сферичним дзеркалом. Вже перші подібні системи дозволили отримати унікальні за якістю фотографії зоряного неба і випустити фундаментальне астрономічне видання — атлас туманностей.
У історії телескопбудування рефрактори довго «боролися» з рефлекторами, поки, нарешті, не перемогли останні. Найбільший з них, з шестиметровим головним дзеркалом із склокристалічного матеріалу — ситалу, був встановлений в Спеціальній астрофізичній обсерваторії Російською АН на горі Семіродникі біля станції Зеленчукської, на Північному Кавказі. Обробка семидесятитонного дзеркала тривала до літа 1974-го, а регулярні спостереження почалися в лютому 1976 року — в цілому після шістнадцяти років підготовчих робіт. Грандіозна 42-метрова споруда в зборі важить 950 тонн. Цей телескоп «бачить» небесні об'єкти до 26-ої зоряної величини, що знаходяться на межі спостережуваного Всесвіту.
Ще в 1940-і роки астрономи усвідомили, що електромагнітне випромінювання космічних об'єктів зовсім не обмежується видимим спектром, але розподіляється практично по всіх діапазонах — від радіохвиль до гамма-променів і що спостереження в нових областях спектру може принести цінну інформацію, раніше здійснену недоступну.
Першими у ряді «неоптичних» приладів стали радіотелескопи, завдяки яким ще в ті ж 1940-і роки були відкриті радіогалактики, невидимі навіть для кращих тодішніх оптичних інструментів. Дослідники відразу ж оцінили і те, що на відміну від останніх нові прилади не залежать від капризів погоди. Що стосується конструкції, то серед радіотелескопів, як і у оптичних, царюють рефлектори. Дзеркалом тут служить металевий сітчастий параболоїд, у фокусі якого встановлена антена. Наведений в ній сигнал поступає на обробку в приймач, а з нього — на реєструючі прилади.
Найбільший інфрачервоний телескоп був побудований на Мауна-Кеа (Га- ваї, США) на висоті 4200 метрів над рівнем моря з дзеркалом діаметром 374 сантиметри. Він настільки досконалий, що може використовуватися також і для візуальних спостережень. Забезпечений комп'ютерною системою управління, він може автоматично наводитися на заданий об'єкт і відстежувати його. Зліва — головне дзеркало, справа — вузол системи.
А в 1985 році в обсерваторії Мауна-Кеа почалася робота над десятиметровим складеним рефлектором Кека, що включає 36 автономно керованих шестикутних дзеркал поперечником 183 сантиметри кожне. Для точнішої фіксації дзеркал і загального фокусування зображення розроблений спеціальний розвантажувальний пристрій, що ослабляє напруги в елементах конструкції.
Проте і можливості поліпшення характеристик оптичних телескопів не були вичерпані. Почали використовуватися електронні фотопомножувачі, що дозволяють збільшити ефективність спостережень майже на два порядки. Так, оснащений ними 508-сантиметровий рефлектор Хейла в обсерваторії Маунт-Паломар (Каліфорнія, США), побудований в 1948 році, має роздільну здатність «простого» телескопа з дзеркалом 25,4 метра. Зараз це найефективніший земний оптичний інструмент.
За новою інформацією телескопи відправилися на навколоземні орбіти. Так, космічна станція «Мир» була укомплектована модулем «Квант» з двома спеціальними телескопами — ультрафіолетовим і інфрачервоним. А прилади автоматичної орбітальної обсерваторії «Астрон» могли спостерігати космічні об'єкти одночасно в рентгенівських і ультрафио-летовых променях.
24 квітня 1990 року із запуском космічного телескопа «Хаббл» почалося справді золоте століття астрономії.
До розробки проекту космічного телескопа НАСА сумісно з Європейським космічним агентством приступило в кінці 1970-х років. Планувалося, що це буде космічна обсерваторія, яку почнуть відвідувати кожні два-три роки кораблі із Землі для технічного обслуговування і усунення поломок.
Своє ім'я телескоп отримав на честь одного з видатних астрономів XX століття Едвіна Хаббла, справжнього класика науки. Він залишив грандіозну спадщину — еволюціонуючий мир галактик, керований законом його імені. Хаббл зробив такі видатні відкриття, що вони дають безперечне право назвати Хаббла найбільшим астрономом з часів Коперника.
Едвін Хаббл народився 20 листопада 1889 року. Його дитинство пройшло в міцній дружній сім'ї, де росли вісім дітей. Астрономією Едвін зацікавився рано, ймовірно, під впливом свого діда по матери, що побудував собі невеликий телескоп. У 1906 році Едвін закінчив школу, після чого поступив в університет Чікаго. Там працював астроном Ф.Р. Мультон, автор відомої теорії походження Сонячної системи. Він зробив великий вплив на подальший вибір Хаббла.
Після закінчення університету Хабблу вдалося отримати стипендію Родса і на три роки виїхати до Англії для продовження освіти. Проте замість природних наук йому довелося вивчати в Кембріджі юриспруденцію.
Літом 1913 року Едвін повернувся на батьківщину, але юристом він не став. Хаббл прагнув до науки і повернувся в університет Чікаго, де в Йеркськой обсерваторії під керівництвом професора Фроста підготував дисертацію на ступінь доктора філософії.
Весною 1917 року, коли він закінчував свою дисертацію, США вступили в Першу світову війну. Молодий учений відхилив запрошення, записався добровольцем в армію. Літом 1919 року Хаббл демобілізувався і поспішив до Пасадени, щоб працювати в новій обсерваторії Маунт-Вільсон. Хаббл працював тут до своєї смерті з чотирилітньою перервою під час Другої світової війни.
У обсерваторії він почав вивчати туманності, зосередившись спочатку на об'єктах, видимих в смузі Чумацького Шляху. Перше, що зробив Хаббл — це класифікував їх. Класифікація ця продовжує служити науці, і все подальші модифікації її істоти не торкнулися.
Потім він встановив дійсну природу туманностей — це визначило місце Хаббла в історії астрономії. Але на його долю випало і ще видатніше досягнення — відкриття закону червоного зсуву.
Після війни в обсерваторії, куди повернувся астроном, поновилася розробка двухсотдюймового (508-сантиметрового) телескопа. Хаббл очолив комітет із створення перспективних планів досліджень на новому інструменті, був членом комітету з управління обсерваторій, що об'єдналися, Маунт-Вільсон і Маунт-паломар. Головне завдання обсерваторії Хаббл бачив у вирішенні космологічної проблеми. «Можна з упевненістю передбачити, — переконано говорив він, — що 200-дюймовик відповість нам, чи слідує червоний зсув вважати свідоцтвом на користь швидкого Всесвіту, що розширюється, або воно зобов'язане якомусь новому принципу природи».
Хаббл помер від інсульту 28 вересня 1953 року. На Землі немає пам'ятників Хабблу. Нікому не відомий навіть, де він похований, така була воля його дружини. Його ім'ям названий кратер на Місяці, астероїд № 2069 і космічний телескоп — найбільший в світі.
Телескоп вагою в 11 тонн, при довжині 13,1 метрів і діаметрі рефлектора 240 сантиметрів, коштує 1,2 мільярдів доларів — більше ста мільйонів доларів за тонну. По розрахунках фахівців, «Хаббл» пропрацює на орбіті до 2005 року.
На телескопі встановлено декілька наукових приладів. Ширококутна камера призначена для фотографування поверхонь планет і їх супутників. Камера для слабосвітних об'єктів підсилює в сто тисяч разів світло, що потрапляє на неї. Спектрограф для цього слабкого світла аналізує випромінювання і може виявити хімічний склад і температуру того, що його випустило. Так званий спектрограф Годдарда визначає, як рухається об'єкт, що випустив світло.
«Хаббл» вивів на орбіту висотою 613 кілометрів один з «Шаттлов» в квітні 1990 року. Почалася робота телескопа з невдачі. Через два місяці після запуску стало ясно, що основне дзеркало телескопа діаметром в два з половиною метри відхиляється у своїх країв від розрахункового розміру на декілька мікрон — п'ятдесяту частину товщини людського волоса. Але цього виявилося достатнім, щоб практично перекреслити працю тисяч людей — зображення було неясним і розпливчатим.
Щоб виправити наслідки аберації, були створені складні програми, що коректували, і зображення почали підправляти вже на Землі за допомогою комп'ютерів. Але навіть у такому вигляді телескоп «Хаббл» дозволяв зробити відкриття: виявити чорні дірки в центрах галактик, новий шторм на Сатурні, кільця, що розходяться, навколо найновішої зірки. Проте було очевидне, що без ремонту не обійтися. Міняти дзеркало в космічних умовах неможливо, тому було вирішено на кожен з приладів телескопа «надіти окуляри»: додати невеликі пристрої для кор-рекции. По два маленькі люстерка виправляли недолік великого.
Рано вранці 2 грудня 1993 року семеро астронавтів відправилися на Космічному кораблі багаторазового використання ремонтувати телеокоп. Вони повернулися через одинадцять днів, зробивши все, що було заплановане, і встановивши рекорд по виходах в космос — їх було п'ять.
Ще через чотири дні в кімнаті обробки даних Інституту космічного телескопа в балтіморі, штат Меріленд, зібралися учені, що з нетерпінням чекали перших картинок з виправленої обсерваторії. Вони з'явилися на екрані терміналу під час ночі, і кімната відразу наповнилася радост-ными криками — тепер телескоп працював на всі сто процентів. А його можливості такі, що з будь-якого міста Америки він зміг би розрізнити Двох світляків, що пурхають на відстані аж до Токіо, будь вони не ближче за три метри один від одного.
За роки свого польоту за хмарами космічна обсерваторія зробила декілька десятків тисяч оборотів навколо Землі, «накрутивши» при цьому Мільярди кілометрів.
Телескоп «Хаббл» дозволив спостерігати вже більше восьми тисяч небесних об'єктів. Для порівняння — приблизно стільки ж зірок видно із Землі Неозброєним оком. У його пам'яті зберігаються «адреси» п'ятнадцяти мільйонів зірок, які він може досліджувати. Два з половиною трильйони байтів інформації, набраної телескопом, зберігається на 375 оптичних дисках. Ученим близько сорока країн він дозволив опублікувати більше тисячі наукових робіт.
Завдяки «Хабблу» були зроблені відкриття, що увійшли до історії астрономії і навіть в інститутські підручники. Вдалося з'ясувати, наприклад, Що чорні дірки дійсно існують і зазвичай розташовані в центрах галактик. Або те, що первинна стадія зародження планет однакова для всіх зірок, а темна пляма на нептунові не стоїть на місці: воно зникає в одній півсфері і з'являється в іншій. Інший вивід — у супутника Юпітера, Європи, є тонка киснева атмосфера. Ще відкриття — пояс з сотень мільйонів комет оточує Сонячну систему.
Телескоп допоміг знайти нові супутники за зовнішнім кільцем Сатурну, вправити першу карту поверхні астероїда, що пролітає недалеко від Землі, дозволив виявити в міжгалактичному просторі гелій, що залишився з часу Великого вибуху. «Хаббл» дав можливість заглянути в самі видалені куточки космосу, змінити наші переконання на найраніші стадії виникнення Всесвіту.
«Хаббл» виявив новий клас гравітаційних лінз, які використовуватимуться як «телескопи» для дослідження Всесвіту. З їх допомогою астрономи можуть розглянути, як йшов тоді процес утворення зірок в блакитній галактиці.
Телескоп допоміг вченим зміряти швидкість обертання газового диска еліптичної галактики М87 в сузір'ї Діви, віддаленої від Землі на п'ятдесят мільйонів світлових років. Виявилось, що обертається він навколо «чогось» з масою в три мільярди сонячних мас. «Якщо це не чорна дірка, тоді я взагалі не представляю, що це таке, — вважає професор форд з Інституту космічного телескопа. — Ми абсолютно не чекали побачити спіральну структуру, що оберталася, в центрі еліптичної галактики».
Чорні дірки — дуже масивні і неймовірно щільні об'єкти. Останні десятиліття про них багато говорили, сперечалися, їх шукали, але лише телескоп «Хаббл» підтвердив їх існування. Давно було відомо, що з центру галактики М87 виходить могутнє оптичне і радіовипромінювання Тільки тепер, після виявлення диска, що обертається, стало зрозуміло, що це чорна дірка, всмоктуючи речовину, створює ефект «торнадо» — вихору, що крутиться, розміром в сотні світлових років. Цей струмінь добре видно на знімку.
Вдалося також встановити, що пиловий диск розігрітий до десяти тисяч градусів і зовнішніх країв його крутяться із швидкістю більше п'ятисот кілометрів в секунду. Гігантські чорні дірки можуть викидати в струмені частинки, розігнані практично до швидкості світла.
Із зображень планет, отриманих телескопом, можливо скласти невелику виставку. Так, телескоп першим сфотографував поверхню Плутона з таким дозволом, що можна почало говорити про карту планети. До недавнього часу дев'ята планета Сонячної системи була прихована від пильного погляду дослідників космічного простору. Це унікальне небесне тіло: воно не вписується ні в які класифікації. Обертається Плутон навколо Сонця, але його не відносять ні до газових гігантів, ні до твердих планет. Він поводиться, як комета, періодично втрачаючи свою атмосферу, але кометою не є. Він може бути таким, що останнім залишився з крижаних карликів, що населяли Сонячну систему на зорі її освіти. Лише Тритон — супутник Нептуна — годиться йому в родичі.
«Результати просто фантастичні, — вважає американський астроном Марк Буе з Техасу. — «Хаббл» зробив Плутон з неясної плямочки мі-ром зі своїми горами, западинами і часом роки. Подібне відчуття я переживав, дивлячись на Марс в телескоп». Експерти розрізняють на знімках полярні шапки, яскраві плями, що переміщаються, і загадкові лінії. На їх думку, все це або просто сніг, або брудний сніг, оскільки зараз Плутон знаходиться в ближньому до Сонця положенні і там теплий сезон, сніг тане.
Із Землі Плутон ледве-ледве можна розгледіти, і ні про яку його поверхню мови ніколи не йшло. Тепер учені роблять висновок, що за різноманітністю поверхневих особливостей Плутон займає в Сонячній системі друге місце після Землі. Плутон — єдина планета, до якої не був поки посланий космічний корабель, але після таких відкриттів телескопа «Хаббл» вже планується туди запуск зонда.
Під час другого «техогляду» в лютому 1997 року на телескопі замінили спектрограф високого дозволу, спектрограф слабких об'єктів, пристрій наведення на зірки, магнітофон для запису інформації і електроніку сонячних батарей.
Межі розвитку телескопобудування в найближчому майбутньому не видно. Судячи з усього, ще дуже далекий той час, коли астрономам вдасться «викачувати» з випромінювання зірок і галактик, що доходить до нас, всю інформацію, що міститься в нім...
Використана література
1 2 3 Dunar A. J., Waring S. P. (1999) Power To Explore—History of Marshall Space Flight Center 1960—1990. U.S. Government Printing Office, ISBN 0-16-058992-4 (Chapter 12, Hubble Space telescope: [1]) (англ.)
Информация на сайте НАСА (англ.)
Исторический обзор на официальном сайте, ч. 3 (англ.)
The European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope — Frequently Asked Questions (англ.). Проверено 10 января 2007.
Brandt J. C. et al (1994). The Goddard High Resolution Spectrograph: Instrument, goals, and science results. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, v. 106, p. 890—908 (англ.)
Benedict, G. Fritz; McArthur, Barbara E. (2005), High-precision stellar parallaxes from Hubble Space Telescope fine guidance sensors, Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy, Proceedings of IAU Colloquium #196, Ed. D. W. Kurtz. Cambridge University Press, p. 333—346 (англ.)
Burrows C. J. et al (1991), The imaging performance of the Hubble Space Telescope, Astrophysical Journal, v.369, p.21 (англ.)
Сравнение реальных и расчётных графиков отображения точечных объектов. (англ.)
Пріоритет виготовлення телескопа дискутується до цих пір. Згідно ряду документів, один з перших інструментів був зроблений в Нідерландах Захаром Янсеном в 1604 році по італійській моделі 1590 року. Інші протоколи опитів свідків повідомляють, що перші зорові труби були винайдені близько 1605—1610 років в Мідельбурзі виготівником окулярів Іоанном Лапрєєм. У будь-якому випадку вже в 1608 році телескопи робили багато майстрів. Зокрема, Якоб Метциус.
У 1610 році Галілей створив телескоп із збільшенням 32 рази! Астрономічні дослідження ученого принесли йому велику славу. Під враженням успіхів Галілея Іоганн Кеплер знов повернувся в 1610 році до прикладної оптики. Він запропонував принципово нову оптичну схему зорової труби. До цього в ній використовувалася лише одна комбінація лінз — послідовне з'єднання розсіюючою (увігнутою) як об'єктив і такою, що збирає (опуклою) як окуляр.
Труба ж Кеплера мала дві опуклі лінзи, що крім більшого поля зору вперше дозволило отримати пряме зображення спостережуваного об'єкту. Такий телескоп міг служити візирним пристосуванням, тобто з інструменту чисто наглядового ставав ще і вимірником. А це значно розширило область його застосування.
Проте перші телескопи давали зображення, помітно спотворені різними дефектами (аберацією). Учені — які тоді і були головними телескопобудівниками — намагалися усунути їх, збільшуючи фокусну відстань об'єктиву.
Так було поки до 1668 року, коли Ісаак Ньютон вперше побудував інструмент абсолютно нового типу — телескоп-рефлектор (дзеркальний), позбавлений хроматичній аберації, властивій лінзовим пристроям (рефракторам). Об'єктивом в ньому служило увігнуте металеве дзеркало. Від якості виготовлення останнього і залежала досконалість зображення.
Через двадцять один рік після Ньютона англійський астроном і оптик Вільям Гершель відшліфував дзеркало діаметром 122 сантиметри. У той час це був найбільший в світі рефлектор.
Зрозумівши, що збільшення розмірів телескопів — прямий шлях до нових відкриттів, астрономи провідних обсерваторій миру вступили в справжнє змагання. У 1917 році американець Л. Річи побудував новий рефлектор для обсерваторії Маунт-Вілсон, він багато років залишався найбільшим в світі. Його 258-сантиметрове дзеркало важило п'ять тонн при загальній масі інструменту сто тонн.
У 1931 році німецький оптик Би. Шмідт, а потім його радянський колега Д.Д. Максутов (1941) розробили два варіанти конструкції комбінованих, дзеркально-лінзових телескопів. Обидва інструменти отримали світове визнання і почали носити імена своїх творців.
У звичайний дзеркальний телескоп Максутов ввів лінзу, що коректувала, виправляла спотворення, що вносяться сферичним дзеркалом. Вже перші подібні системи дозволили отримати унікальні за якістю фотографії зоряного неба і випустити фундаментальне астрономічне видання — атлас туманностей.
У історії телескопбудування рефрактори довго «боролися» з рефлекторами, поки, нарешті, не перемогли останні. Найбільший з них, з шестиметровим головним дзеркалом із склокристалічного матеріалу — ситалу, був встановлений в Спеціальній астрофізичній обсерваторії Російською АН на горі Семіродникі біля станції Зеленчукської, на Північному Кавказі. Обробка семидесятитонного дзеркала тривала до літа 1974-го, а регулярні спостереження почалися в лютому 1976 року — в цілому після шістнадцяти років підготовчих робіт. Грандіозна 42-метрова споруда в зборі важить 950 тонн. Цей телескоп «бачить» небесні об'єкти до 26-ої зоряної величини, що знаходяться на межі спостережуваного Всесвіту.
Ще в 1940-і роки астрономи усвідомили, що електромагнітне випромінювання космічних об'єктів зовсім не обмежується видимим спектром, але розподіляється практично по всіх діапазонах — від радіохвиль до гамма-променів і що спостереження в нових областях спектру може принести цінну інформацію, раніше здійснену недоступну.
Першими у ряді «неоптичних» приладів стали радіотелескопи, завдяки яким ще в ті ж 1940-і роки були відкриті радіогалактики, невидимі навіть для кращих тодішніх оптичних інструментів. Дослідники відразу ж оцінили і те, що на відміну від останніх нові прилади не залежать від капризів погоди. Що стосується конструкції, то серед радіотелескопів, як і у оптичних, царюють рефлектори. Дзеркалом тут служить металевий сітчастий параболоїд, у фокусі якого встановлена антена. Наведений в ній сигнал поступає на обробку в приймач, а з нього — на реєструючі прилади.
Найбільший інфрачервоний телескоп був побудований на Мауна-Кеа (Га- ваї, США) на висоті 4200 метрів над рівнем моря з дзеркалом діаметром 374 сантиметри. Він настільки досконалий, що може використовуватися також і для візуальних спостережень. Забезпечений комп'ютерною системою управління, він може автоматично наводитися на заданий об'єкт і відстежувати його. Зліва — головне дзеркало, справа — вузол системи.
А в 1985 році в обсерваторії Мауна-Кеа почалася робота над десятиметровим складеним рефлектором Кека, що включає 36 автономно керованих шестикутних дзеркал поперечником 183 сантиметри кожне. Для точнішої фіксації дзеркал і загального фокусування зображення розроблений спеціальний розвантажувальний пристрій, що ослабляє напруги в елементах конструкції.
Проте і можливості поліпшення характеристик оптичних телескопів не були вичерпані. Почали використовуватися електронні фотопомножувачі, що дозволяють збільшити ефективність спостережень майже на два порядки. Так, оснащений ними 508-сантиметровий рефлектор Хейла в обсерваторії Маунт-Паломар (Каліфорнія, США), побудований в 1948 році, має роздільну здатність «простого» телескопа з дзеркалом 25,4 метра. Зараз це найефективніший земний оптичний інструмент.
За новою інформацією телескопи відправилися на навколоземні орбіти. Так, космічна станція «Мир» була укомплектована модулем «Квант» з двома спеціальними телескопами — ультрафіолетовим і інфрачервоним. А прилади автоматичної орбітальної обсерваторії «Астрон» могли спостерігати космічні об'єкти одночасно в рентгенівських і ультрафио-летовых променях.
24 квітня 1990 року із запуском космічного телескопа «Хаббл» почалося справді золоте століття астрономії.
До розробки проекту космічного телескопа НАСА сумісно з Європейським космічним агентством приступило в кінці 1970-х років. Планувалося, що це буде космічна обсерваторія, яку почнуть відвідувати кожні два-три роки кораблі із Землі для технічного обслуговування і усунення поломок.
Своє ім'я телескоп отримав на честь одного з видатних астрономів XX століття Едвіна Хаббла, справжнього класика науки. Він залишив грандіозну спадщину — еволюціонуючий мир галактик, керований законом його імені. Хаббл зробив такі видатні відкриття, що вони дають безперечне право назвати Хаббла найбільшим астрономом з часів Коперника.
Едвін Хаббл народився 20 листопада 1889 року. Його дитинство пройшло в міцній дружній сім'ї, де росли вісім дітей. Астрономією Едвін зацікавився рано, ймовірно, під впливом свого діда по матери, що побудував собі невеликий телескоп. У 1906 році Едвін закінчив школу, після чого поступив в університет Чікаго. Там працював астроном Ф.Р. Мультон, автор відомої теорії походження Сонячної системи. Він зробив великий вплив на подальший вибір Хаббла.
Після закінчення університету Хабблу вдалося отримати стипендію Родса і на три роки виїхати до Англії для продовження освіти. Проте замість природних наук йому довелося вивчати в Кембріджі юриспруденцію.
Літом 1913 року Едвін повернувся на батьківщину, але юристом він не став. Хаббл прагнув до науки і повернувся в університет Чікаго, де в Йеркськой обсерваторії під керівництвом професора Фроста підготував дисертацію на ступінь доктора філософії.
Весною 1917 року, коли він закінчував свою дисертацію, США вступили в Першу світову війну. Молодий учений відхилив запрошення, записався добровольцем в армію. Літом 1919 року Хаббл демобілізувався і поспішив до Пасадени, щоб працювати в новій обсерваторії Маунт-Вільсон. Хаббл працював тут до своєї смерті з чотирилітньою перервою під час Другої світової війни.
У обсерваторії він почав вивчати туманності, зосередившись спочатку на об'єктах, видимих в смузі Чумацького Шляху. Перше, що зробив Хаббл — це класифікував їх. Класифікація ця продовжує служити науці, і все подальші модифікації її істоти не торкнулися.
Потім він встановив дійсну природу туманностей — це визначило місце Хаббла в історії астрономії. Але на його долю випало і ще видатніше досягнення — відкриття закону червоного зсуву.
Після війни в обсерваторії, куди повернувся астроном, поновилася розробка двухсотдюймового (508-сантиметрового) телескопа. Хаббл очолив комітет із створення перспективних планів досліджень на новому інструменті, був членом комітету з управління обсерваторій, що об'єдналися, Маунт-Вільсон і Маунт-паломар. Головне завдання обсерваторії Хаббл бачив у вирішенні космологічної проблеми. «Можна з упевненістю передбачити, — переконано говорив він, — що 200-дюймовик відповість нам, чи слідує червоний зсув вважати свідоцтвом на користь швидкого Всесвіту, що розширюється, або воно зобов'язане якомусь новому принципу природи».
Хаббл помер від інсульту 28 вересня 1953 року. На Землі немає пам'ятників Хабблу. Нікому не відомий навіть, де він похований, така була воля його дружини. Його ім'ям названий кратер на Місяці, астероїд № 2069 і космічний телескоп — найбільший в світі.
Телескоп вагою в 11 тонн, при довжині 13,1 метрів і діаметрі рефлектора 240 сантиметрів, коштує 1,2 мільярдів доларів — більше ста мільйонів доларів за тонну. По розрахунках фахівців, «Хаббл» пропрацює на орбіті до 2005 року.
На телескопі встановлено декілька наукових приладів. Ширококутна камера призначена для фотографування поверхонь планет і їх супутників. Камера для слабосвітних об'єктів підсилює в сто тисяч разів світло, що потрапляє на неї. Спектрограф для цього слабкого світла аналізує випромінювання і може виявити хімічний склад і температуру того, що його випустило. Так званий спектрограф Годдарда визначає, як рухається об'єкт, що випустив світло.
«Хаббл» вивів на орбіту висотою 613 кілометрів один з «Шаттлов» в квітні 1990 року. Почалася робота телескопа з невдачі. Через два місяці після запуску стало ясно, що основне дзеркало телескопа діаметром в два з половиною метри відхиляється у своїх країв від розрахункового розміру на декілька мікрон — п'ятдесяту частину товщини людського волоса. Але цього виявилося достатнім, щоб практично перекреслити працю тисяч людей — зображення було неясним і розпливчатим.
Щоб виправити наслідки аберації, були створені складні програми, що коректували, і зображення почали підправляти вже на Землі за допомогою комп'ютерів. Але навіть у такому вигляді телескоп «Хаббл» дозволяв зробити відкриття: виявити чорні дірки в центрах галактик, новий шторм на Сатурні, кільця, що розходяться, навколо найновішої зірки. Проте було очевидне, що без ремонту не обійтися. Міняти дзеркало в космічних умовах неможливо, тому було вирішено на кожен з приладів телескопа «надіти окуляри»: додати невеликі пристрої для кор-рекции. По два маленькі люстерка виправляли недолік великого.
Рано вранці 2 грудня 1993 року семеро астронавтів відправилися на Космічному кораблі багаторазового використання ремонтувати телеокоп. Вони повернулися через одинадцять днів, зробивши все, що було заплановане, і встановивши рекорд по виходах в космос — їх було п'ять.
Ще через чотири дні в кімнаті обробки даних Інституту космічного телескопа в балтіморі, штат Меріленд, зібралися учені, що з нетерпінням чекали перших картинок з виправленої обсерваторії. Вони з'явилися на екрані терміналу під час ночі, і кімната відразу наповнилася радост-ными криками — тепер телескоп працював на всі сто процентів. А його можливості такі, що з будь-якого міста Америки він зміг би розрізнити Двох світляків, що пурхають на відстані аж до Токіо, будь вони не ближче за три метри один від одного.
За роки свого польоту за хмарами космічна обсерваторія зробила декілька десятків тисяч оборотів навколо Землі, «накрутивши» при цьому Мільярди кілометрів.
Телескоп «Хаббл» дозволив спостерігати вже більше восьми тисяч небесних об'єктів. Для порівняння — приблизно стільки ж зірок видно із Землі Неозброєним оком. У його пам'яті зберігаються «адреси» п'ятнадцяти мільйонів зірок, які він може досліджувати. Два з половиною трильйони байтів інформації, набраної телескопом, зберігається на 375 оптичних дисках. Ученим близько сорока країн він дозволив опублікувати більше тисячі наукових робіт.
Завдяки «Хабблу» були зроблені відкриття, що увійшли до історії астрономії і навіть в інститутські підручники. Вдалося з'ясувати, наприклад, Що чорні дірки дійсно існують і зазвичай розташовані в центрах галактик. Або те, що первинна стадія зародження планет однакова для всіх зірок, а темна пляма на нептунові не стоїть на місці: воно зникає в одній півсфері і з'являється в іншій. Інший вивід — у супутника Юпітера, Європи, є тонка киснева атмосфера. Ще відкриття — пояс з сотень мільйонів комет оточує Сонячну систему.
Телескоп допоміг знайти нові супутники за зовнішнім кільцем Сатурну, вправити першу карту поверхні астероїда, що пролітає недалеко від Землі, дозволив виявити в міжгалактичному просторі гелій, що залишився з часу Великого вибуху. «Хаббл» дав можливість заглянути в самі видалені куточки космосу, змінити наші переконання на найраніші стадії виникнення Всесвіту.
«Хаббл» виявив новий клас гравітаційних лінз, які використовуватимуться як «телескопи» для дослідження Всесвіту. З їх допомогою астрономи можуть розглянути, як йшов тоді процес утворення зірок в блакитній галактиці.
Телескоп допоміг вченим зміряти швидкість обертання газового диска еліптичної галактики М87 в сузір'ї Діви, віддаленої від Землі на п'ятдесят мільйонів світлових років. Виявилось, що обертається він навколо «чогось» з масою в три мільярди сонячних мас. «Якщо це не чорна дірка, тоді я взагалі не представляю, що це таке, — вважає професор форд з Інституту космічного телескопа. — Ми абсолютно не чекали побачити спіральну структуру, що оберталася, в центрі еліптичної галактики».
Чорні дірки — дуже масивні і неймовірно щільні об'єкти. Останні десятиліття про них багато говорили, сперечалися, їх шукали, але лише телескоп «Хаббл» підтвердив їх існування. Давно було відомо, що з центру галактики М87 виходить могутнє оптичне і радіовипромінювання Тільки тепер, після виявлення диска, що обертається, стало зрозуміло, що це чорна дірка, всмоктуючи речовину, створює ефект «торнадо» — вихору, що крутиться, розміром в сотні світлових років. Цей струмінь добре видно на знімку.
Вдалося також встановити, що пиловий диск розігрітий до десяти тисяч градусів і зовнішніх країв його крутяться із швидкістю більше п'ятисот кілометрів в секунду. Гігантські чорні дірки можуть викидати в струмені частинки, розігнані практично до швидкості світла.
Із зображень планет, отриманих телескопом, можливо скласти невелику виставку. Так, телескоп першим сфотографував поверхню Плутона з таким дозволом, що можна почало говорити про карту планети. До недавнього часу дев'ята планета Сонячної системи була прихована від пильного погляду дослідників космічного простору. Це унікальне небесне тіло: воно не вписується ні в які класифікації. Обертається Плутон навколо Сонця, але його не відносять ні до газових гігантів, ні до твердих планет. Він поводиться, як комета, періодично втрачаючи свою атмосферу, але кометою не є. Він може бути таким, що останнім залишився з крижаних карликів, що населяли Сонячну систему на зорі її освіти. Лише Тритон — супутник Нептуна — годиться йому в родичі.
«Результати просто фантастичні, — вважає американський астроном Марк Буе з Техасу. — «Хаббл» зробив Плутон з неясної плямочки мі-ром зі своїми горами, западинами і часом роки. Подібне відчуття я переживав, дивлячись на Марс в телескоп». Експерти розрізняють на знімках полярні шапки, яскраві плями, що переміщаються, і загадкові лінії. На їх думку, все це або просто сніг, або брудний сніг, оскільки зараз Плутон знаходиться в ближньому до Сонця положенні і там теплий сезон, сніг тане.
Із Землі Плутон ледве-ледве можна розгледіти, і ні про яку його поверхню мови ніколи не йшло. Тепер учені роблять висновок, що за різноманітністю поверхневих особливостей Плутон займає в Сонячній системі друге місце після Землі. Плутон — єдина планета, до якої не був поки посланий космічний корабель, але після таких відкриттів телескопа «Хаббл» вже планується туди запуск зонда.
Під час другого «техогляду» в лютому 1997 року на телескопі замінили спектрограф високого дозволу, спектрограф слабких об'єктів, пристрій наведення на зірки, магнітофон для запису інформації і електроніку сонячних батарей.
Межі розвитку телескопобудування в найближчому майбутньому не видно. Судячи з усього, ще дуже далекий той час, коли астрономам вдасться «викачувати» з випромінювання зірок і галактик, що доходить до нас, всю інформацію, що міститься в нім...
Використана література
1 2 3 Dunar A. J., Waring S. P. (1999) Power To Explore—History of Marshall Space Flight Center 1960—1990. U.S. Government Printing Office, ISBN 0-16-058992-4 (Chapter 12, Hubble Space telescope: [1]) (англ.)
Информация на сайте НАСА (англ.)
Исторический обзор на официальном сайте, ч. 3 (англ.)
The European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope — Frequently Asked Questions (англ.). Проверено 10 января 2007.
Brandt J. C. et al (1994). The Goddard High Resolution Spectrograph: Instrument, goals, and science results. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, v. 106, p. 890—908 (англ.)
Benedict, G. Fritz; McArthur, Barbara E. (2005), High-precision stellar parallaxes from Hubble Space Telescope fine guidance sensors, Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy, Proceedings of IAU Colloquium #196, Ed. D. W. Kurtz. Cambridge University Press, p. 333—346 (англ.)
Burrows C. J. et al (1991), The imaging performance of the Hubble Space Telescope, Astrophysical Journal, v.369, p.21 (англ.)
Сравнение реальных и расчётных графиков отображения точечных объектов. (англ.)
