Teleskop Hubble na orbicie od 25 lat

Choć teleskop Hubble’a nie jest jedynym teleskopem pracującym w przestrzeni kosmicznej, to z całą pewnością zasługuje na miano najbardziej zasłużonego dla nauki jak i edukacji. I pomimo iż powinien w zasadzie już dawno odejść na emeryturę, NASA nadal wspiera projekt. Jeden z najdłuższych w historii bo trwający nieprzerwanie 25 lat (nie licząc kilkunastu lat zanim teleskop wyniesiono na orbitę wokół Ziemi).

Teleskop Hubble’a to dziś nieporównanie bardziej zaawansowane urządzenie niż to, które trafiło na orbitę 24 kwietnia 1990 roku. Początki były ciężkie, niewiele brakowało by projekt całkowicie anulowano jeszcze zanim na dobre się zaczął. Projekt naznaczyły zarówno błędy ludzkie (pomyłka przy szlifowaniu zwierciadła głównego) co spowodowało, że przez pierwsze kilka lat jakość obrazów pozostawiała wiele do życzenia, jak i nieprzewidziane wypadki (ze względu na katastrofę wahadłowca Challenger w 1986 roku, wraz z programem misji wahadłowców odłożono na kilka lat również realizację projektu Hubble).

Główne zwierciadło wykonano na piątkę, tylko, że inżynierowie rozwiązali nie to zadanie co trzeba

Od samego początku wiadome było jednak, że nie można zmarnować takiej szansy jaką dane możliwość obserwacji sponad warstw atmosfery, które blokują cenny sygnał w wielu długościach fal, a także znacznie pogarszają jakość obrazu. Ta pierwsza zaleta Hubble’a do dziś jest najważniejszą. Druga w dobie rozwoju astronomii adaptywnej straciła sporo na znaczeniu gdyż obecnie ziemskie teleskopy mogą rywalizować z teleskopami orbitalnymi pod względem rozdzielczości.

Misja serwisowa w 2009 roku

W ciągu 25 lat Hubble przeszedł kilka modernizacji w trakcie 5 misji serwisowych (w roku 1993, 1997, 1999 , 2002 oraz 2009), które wiązały się między innymi z:

• zainstalowaniem „kosmicznych” okularów, czyli systemu COSTAR, który korygował wady optyczne głównego zwierciadła (nastąpiło to w grudniu 1993 roku)
• instalacja kamery WFPC2
• instalacją pamięci stałej dla zapisu obserwacji
• wymianą paneli słonecznych (w 2002 roku) na nowe o 30% wydajniejsze
• wymianą uszkodzonych elementów kontroli położenia (żyroskopy, system pozycjonowania)
• instalacją kamery AFC (2002 rok), a następnie kamery WFC3 i spektografu COS (2009 rok)
• modernizacją komputerów pokładowych
• naprawą systemu chłodzenia

Od początku Hubble był pomyślany jako teleskop, który ma zmieścić się w luku bagażowym wahadłowca kosmicznego. Również z pomocą wahadłowców, które przechwytywały swoim ramieniem teleskop na orbicie, prowadzono misje serwisowe. Teraz gdy wahadłowców zabrakło, teleskop jest skazany tylko na siebie i miejmy nadzieję, że nic złego mu się nie przydarzy. NASA planuje wspierać misję Hubble co najmniej do 2020 roku. Bez pomocy z zewnątrz teleskop powinien utrzymać się na orbicie jeszcze około 10 lat.

Stanowisko kontroli teleskopu

W ciągu 25 lat swojej pracy Hubble dostarczył niesamowitej liczby danych obserwacyjnych, które pozwoliły zmienić nasze potrzeganie Wszechświata. Zarówno tego najbliższego jak i najdalszych zakątków Kosmosu. To właśnie z Hubble’a pochodziły do niedawna najlepsze zdjęcia Plutona - obecnie najlepsze warunki do obserwacji ma sonda New Horizons. Hubble przyczynił się do zmiany naszych poglądów na rozwój układów planetarnych, dostarczył obrazów najmłodszych znanych galaktyk, wspomaga zarówno poszukiwania planet pozasłonecznych jak i życia w naszym własnym (teorie o oceanach powierzchnią księżyców Jowisza i Saturna). Dotychczas teleskop przeprowadził 1,2 miliona obserwacji ponad 38 tysięcy obiektów.

Technologie obserwacyjne i algorytmy przetwarzania obrazu stały się inspiracją między innymi dla branży fotograficznej. W 2014 roku zastosowano nową technikę bezpośredniego pomiaru odległości, który pozwala na podstawie obserwacji Hubble’a, precyzyjnie ocenić dystans do obiektów znajdujących się nawet 10 tysięcy lat świetlnych od nas.

Jubileuszowe zdjęcie. Gromada Westerlund 2 to te biało-czerwone punkty.

Pierwsze zdjęcia Hubble wykonał 20 maja 1990 roku. Była to otwarta gromada gwiazd  NGC 3532, która znajduje się w niewidocznym z terenu Polski gwiazdozbiorze Kila. Niespełna dwadzieścia pięć lat później opublikowano  jubileuszowe zdjęcie odległej o 20 tysięcy lat świetlnych gromady gwiezdnej Westerlund 2, która znajduje się w tym samym gwiazdozbiorze. W tejże gromadzie astronomowie obserwują jedne z najmasywniejszych i najgorętszych znanych nam gwiazd, które powstają z materii w mgławicy wodorowej o nazwie Gum 29 (jego część widoczna na zdjęciu). Obraz jest połączeniem danych wizualnych, które uzyskano z pomocą kamery ACS oraz ujęć w podczerwieni wykonanych przez kamerę WFC 3. Obraz jest przykładem obowiązującego już od wielu lat trendu w astronomii obserwacyjnej, który polega na łączeniu danych z wielu różnych źródeł i wnioskowaniu na podstawie jak najszerszego zestawu danych (tzw. multiwavelength astronomy).

Kilka faktów dotyczących teleskopu Hubble:

• wymiary i waga (bez paneli słonecznych): 13,2 x 4,2 m (kształt tulei) i 11,1 tony
• średnica głównego zwierciadła: 2,4 m
• zasilanie: dwa panele słoneczne, energia gromadzona jest w akumulatorach wiklowo-wodorowych, zapotrzebowanie wynosi 2800 W
• orbita: wysokość około 550 kilometrów, obieg Ziemi w ciągu 97 minut, w ciągu 25 lat teleskop okrążył ziemię 137 tysięcy razy przebywając 5,5 miliarda kilometrów (mniej więcej tak daleko Pluton znajduje się obecnie od Ziemi)
• generowane dane: obecnie około 890 GB miesięcznie, dotychczas w archiwach zebrano ponad 100 TB (z uwzględnieniem danych po przetworzeniu)
• precyzja pozycjonowania: 0,007 sekundy łuku, można to opisać jako stabilne oświetlanie laserowym wskaźnikiem 5 groszowej monety znajdującej się w odległości około 643 km

Edwin Hubble

Patronem teleskopu jest Edwin Hubble. Prawnik, który pasjonował się astronomią i ostatecznie poświęcił jej sporą część życia. Jego obserwacje doprowadziły do ugruntowania poglądu o bardzo dużych odległościach do innych galaktyk (wcześniej traktowano je jako niezbyt odległe obiekty w Drodze Mlecznej), zmieniły skalę jaką przypisywaliśmy rozmiarom Wszechświata. W 1929 roku Hubble ogłosił słynne prawo, które stanowi, że im dalej znajduje się galaktyka tym szybciej się od nas oddala (dotyczy to skali globalnej). Ten fakt przyczynił się do upowszechnienia  teorii o Wielkim Wybuchu w latach 30-tych XX wieku. Teraz obserwacje gwiazd pulsujących zwanych Cefeidami, wykonane za pomocą teleskopu Hubble’a, pomogły ocenić wiek Wszechświata na 13,8 miliarda lat. 

Źródło: NASA