Як передається інформація з хабл. Останні фотографії телескопа хаббл. Прилади та оптичні системи

Правовласник ілюстрації BBC World Service Image caption "Хаббл" був виведений на орбіту човниковим кораблем "Діскавері" 24 квітня 1990 року

Цього тижня виповнюється 25 років від виведення на орбіту космічного телескопа "Хаббл". Срібний ювілей відзначили черговим знімком, на якому зображені молоді зірки, що сяють на тлі густої хмари з газу та пилу.

Це зіркове скупчення - Westerlund 2 - розташоване за 20 тисяч світлових років від Землі в сузір'ї Каріна.

Інженери НАСА вважають, що орбітальний телескоп прослужить ще щонайменше п'ять років.

"Найбільший оптиміст не міг передбачити в 1990 році, наскільки "Хаббл" перепише всі наші підручники з астрофізики та планетології", - каже адміністратор НАСА Чарлі Болден.

Незабаром після запуску телескопа виявився дефект у головному дзеркалі, що робило все знімки нечіткими.

У 1993 році астронавтам вдалося виправити цей дефект шляхом встановлення спеціально створеного коригувального пристрою.

Ще через чотири візити з обслуговування телескопа він знаходиться в чудовому стані і з технічної точки зору здатний на набагато більше, ніж відразу після запуску.

У минулому "Хаббл" страждав від поступового зношування всіх його шести гіроскопів, які використовуються в системі орієнтації.

Однак після їх заміни лише один вийшов з ладу у березні 2014 року. За минулі роки завдяки заміні застарілих електронних блоків та встановленню нових камер телескоп став працювати помітно краще.

Важко переоцінити внесок цього орбітального телескопа у науку.

У момент його запуску астрономи нічого не знали про вік Всесвіту – оцінки коливалися від 10 до 20 млрд років.

Дослідження пульсарів, проведене за допомогою телескопа, звузило цей розкид, і, згідно з нинішніми уявленнями, з моменту Великого вибуху пройшло 13,8 млрд років.

"Хаббл" відіграв найважливішу роль у виявленні прискорення, з яким розширюється Всесвіт, а також приніс вирішальні докази існування надмасивних чорних дірок у центрах галактик.

Найсильнішою стороною космічного телескопа, порівняно з новим поколінням земних телескопів, залишається його унікальна здатність проникати в глибоке минуле Всесвіту, спостерігаючи об'єкти, які сформувалися на дуже ранніх етапах її історії.

Серед найбільших досягнень телескопа, безсумнівно, слід назвати спостереження "глибокого поля", коли він протягом багатьох днів фіксував світлове випромінювання, що приходить до нас з темної ділянки неба і виявив присутність тисяч вкрай віддалених і дуже слабких галактик.

В даний час телескоп більшу частину часу займається подібними спостереженнями у рамках програми "Поля фронтіра". "Хаббл" розглядає шість величезних кластерів стародавніх галактик.

Використовуючи ефект гравітаційного лінзування, "Хаббл" здатний зазирнути в ще далеке минуле Всесвіту.

"Гравітація, спотворюючи світло, що надходить від далеких галактик, дозволяє нам зазирнути за ці скупчення", - каже Дженніфер Лотц, учасниця програми.

"Хаббл" в даний час здатний "бачити" об'єкти, світло від яких у 10-50 разів слабше, ніж від тих, що спостерігалися раніше.

Метою цих досліджень є спостереження ранніх етапів формування першого покоління зірок і галактик, віддалених від Великого Вибуху всього на кілька сотень мільйонів років.

Саме цим на іншому рівні займеться і спадкоємець телескопа "Хаббл" - набагато більший і досконаліший космічний телескоп "Джеймс Вебб".

Його запуск заплановано на 2018 рік. Він був спроектований та побудований спеціально для виконання такого завдання. Отримання знімків, на які біля телескопа "Хаббл" витрачаються дні та тижні, займе лише годинник.

Передісторія, концепції, ранні проекти

Перша згадка про концепцію орбітального телескопа зустрічається в книзі Германа Оберта «Ракета в міжпланетному просторі» (ньому. «Die Rakete zu den Planetenraumen» ).

1946 року американський астрофізик Лайман Спітцер опублікував статтю «Астрономічні переваги позаземної обсерваторії» (англ. Астрономічні відзнаки an extra-terrestrial observatory ). У статті зазначено дві головні переваги такого телескопа. По-перше, його кутовий дозвіл буде обмежений лише дифракцією, а не турбулентними потоками в атмосфері; у той час роздільна здатність наземних телескопів була від 0,5 до 1,0 кутової секунди, тоді як теоретична межа дозволу по дифракції для телескопа з дзеркалом 2,5 метра становить близько 0,1 секунди. По-друге, космічний телескоп міг би вести спостереження в інфрачервоному та ультрафіолетовому діапазонах, у яких поглинання випромінювань земною атмосферою дуже значне.

Спітцер присвятив значну частину своєї наукової кар'єри просуванню проекту. У 1962 році доповідь, опублікована Національною академією наук США, рекомендувала включити розробку орбітального телескопа в космічну програму, і в 1965 Спітцер був призначений главою комітету, в завдання якого входило визначення наукових завдань для великого космічного телескопа.

Космічна астрономія почала розвиватися після закінчення Другої світової війни. У 1946 році вперше було отримано ультрафіолетовий спектр Сонця. Орбітальний телескоп для досліджень Сонця був запущений Великобританією в 1962 в рамках програми «Аріель», а в 1966 НАСА запустила в космос першу орбітальну обсерваторію OAO -1 (англ. Orbiting Astronomical Observatory ). Місія не увінчалася успіхом через відмову акумуляторів через три дні після старту. У 1968 року було запущено OAO-2, яка проводила спостереження ультрафіолетового випромінювання зірок і галактик до 1972 року, значно перевищивши розрахунковий термін експлуатації один рік.

Місії OAO послужили наочною демонстрацією ролі, яку можуть грати орбітальні телескопи, і в 1968 НАСА затвердило план будівництва телескопа-рефлектора з дзеркалом діаметром 3 м. Проект отримав умовну назву LST (англ. Large Space Telescope). Запуск планувався на 1972 рік. Програма наголошувала на необхідності регулярних пілотованих експедицій для обслуговування телескопа з метою забезпечення тривалої роботи дорогого приладу. Програма, що паралельно розвивалася, Спейс шаттл давала надії на отримання відповідних можливостей.

Боротьба за фінансування проекту

Завдяки успіху програми ВАТ в астрономічному співтоваристві склався консенсус про те, що будівництво великого орбітального телескопа має стати пріоритетним завданням. У 1970 році NASA заснувало два комітети, один для вивчення та планування технічних аспектів, завданням другого була розробка програми наукових досліджень. Наступною серйозною перешкодою було фінансування проекту, витрати на який мали перевершити вартість будь-якого наземного телескопа. Конгрес США поставив під сумнів багато статей запропонованого кошторису і суттєво урізав асигнування, що спочатку передбачали масштабні дослідження інструментів та конструкції обсерваторії. У 1974 році, в рамках програми скорочень видатків бюджету, ініційованої президентом Фордом, Конгрес повністю скасував фінансування проекту.

У відповідь на це астрономами було розгорнуто широку кампанію з лобіювання. Багато вчених особисто зустрілися з сенаторами та конгресменами, було також проведено кілька великих розсилок листів на підтримку проекту. Національна Академія Наук опублікувала доповідь, в якій наголошувалося на важливості створення великого орбітального телескопа, і в результаті сенат погодився виділити половину коштів з бюджету, спочатку затвердженого Конгресом.

Фінансові проблеми призвели до скорочень, головним з яких було рішення зменшити діаметр дзеркала з 3 до 2,4 метра для зниження витрат і отримання більш компактної конструкції. Також було скасовано проект телескопа з півтораметровим дзеркалом, який передбачалося запустити з метою тестування та відпрацювання систем, та ухвалено рішення про кооперацію з Європейським космічним агентством. ЄКА погодилася брати участь у фінансуванні, а також надати низку інструментів та сонячні батареї для обсерваторії, замість європейських астрономів резервувалося не менше 15% часу спостережень. 1978 року Конгрес затвердив фінансування у розмірі 36 млн дол., і відразу після цього почалися повномасштабні роботи з проектування. Дата запуску планувалася на 1983 рік. На початку 1980-х телескоп отримав ім'я Едвіна Хаббла.

Організація проектування та будівництва

Робота над створенням космічного телескопа була поділена між багатьма компаніями та установами. Космічний центр Маршалла відповідав за розробку, проектування та будівництво телескопа, Центр космічних польотів Годдарда займався загальним керівництвом розробкою наукових приладів та був обраний як наземний центр управління. Центр Маршалла уклав контракт із компанією Перкін-Елмер на проектування та виготовлення оптичної системи телескопа (англ. Optical Telescope Assembly, OTA ) та датчиків точного наведення. Корпорація Локхід одержала контракт на будівництво космічного апарату для телескопа.

Виготовлення оптичної системи

Полірування головного дзеркала телескопа, лабораторія компанії Перкін-Елмер, травень 1979.

Дзеркало та оптична система загалом були найважливішими частинами конструкції телескопа, і до них пред'являлися особливо жорсткі вимоги. Зазвичай дзеркала телескопів виготовляються з допуском приблизно в одну десяту довжини хвилі видимого світла, але оскільки космічний телескоп призначався для спостережень в діапазоні від ультрафіолетового до майже інфрачервоного, а роздільна здатність повинна була бути в десять разів вищою, ніж у наземних приладів, допуск для виготовлення його головне дзеркало було встановлено в 1/20 довжини хвилі видимого світла, або приблизно 30 нм.

Компанія Перкін-Елмер мала намір використати нові верстати з числовим програмним керуванням для виготовлення дзеркала заданої форми. Компанія Кодак отримала контракт на виготовлення запасного дзеркала з використанням традиційних методів полірування на випадок непередбачених проблем з неапробованими технологіями (дзеркало, виготовлене компанією Кодак, в даний час знаходиться в експозиції музею). Роботи над основним дзеркалом розпочалися у 1979 році, для виготовлення використовувалося скло із наднизьким коефіцієнтом розширення. Для зменшення ваги дзеркало складалося з двох поверхонь - нижньої та верхньої, з'єднаних гратчастою конструкцією стільникової структури.

Резервне дзеркало телескопа, Смітсонівський музей авіації та космонавтики, Вашингтон.

Роботи з полірування дзеркала тривали до травня 1981 року, при цьому було зірвано початкові терміни та значно перевищено бюджет. У звітах НАСА того періоду висловлюються сумніви щодо компетентності керівництва компанії Перкін-Елмер та її здатності успішно завершити проект такої важливості та складності. З метою економії коштів НАСА відмінило замовлення на резервне дзеркало та перенесло дату запуску на жовтень 1984 року. Остаточно роботи завершилися до кінця 1981 після нанесення відбиває покриття з алюмінію товщиною 75 нм і захисного покриття з фториду магнію товщиною в 25 нм.

Незважаючи на це, сумніви в компетентності Перкін-Елмер залишалися, оскільки терміни закінчення робіт над іншими компонентами оптичної системи постійно відсувалися, а бюджет проекту зростав. Графіки робіт, надані компанією, НАСА охарактеризувало як «невизначені і щодня щоденно», і відклало запуск телескопа до квітня 1985 року. Проте терміни продовжували зриватися, затримка зростала в середньому на один місяць щокварталу, а на завершальному етапі зростала на один день щодня. НАСА було змушене ще двічі перенести старт, спочатку на березень, а потім на вересень 1986 року. На той час загальний бюджет проекту зріс до 1,175 млрд дол.

Космічний апарат

Початкові етапи робіт над космічним апаратом, 1980р.

Інший складної інженерної проблемою було створення космічного корабля для телескопа та інших приладів. Основними вимогами були захист обладнання від постійних перепадів температур під час нагрівання від прямого сонячного освітлення та охолодження в тіні Землі та особливо точне орієнтування телескопа. Телескоп змонтований усередині легкої алюмінієвої капсули, яка покрита багатошаровою термоізоляцією, що забезпечує стабільну температуру. Жорсткість капсули та кріплення приладів забезпечує внутрішня просторова рама з вуглецевого волокна.

Хоча роботи зі створення космічного апарату проходили успішніше, ніж виготовлення оптичної системи, Локхід також допустила деяке відставання від графіка та перевищення бюджету. До травня 1985 року перевитрата коштів становила близько 30 % від початкового обсягу, а відставання від плану - 3 місяці. У доповіді, підготовленій Космічним центром Маршалла, зазначалося, що під час проведення робіт компанія не виявляє ініціативу, воліючи покладатися на вказівки НАСА.

Координація досліджень та управління польотом

У 1983 році, після деякого протистояння між НАСА і науковою спільнотою було засновано . Інститут керується Асоціацією університетів з астрономічних досліджень (англ. Association of Universities for Research in Astronomy ) (англ. AURA) і знаходиться в кампусі університету Джона Хопкінса в Балтіморі , штат Меріленд . Університет Хопкінса - один із 32 американських університетів та іноземних організацій, що входять до асоціації. Науковий інститут космічного телескопа відповідає за організацію наукових праць та забезпечення доступу астрономів до отриманих даних, функції яких НАСА хотіло залишити під своїм контролем, але вчені вважали за краще передати їх академічним установам.

Європейський координаційний центр космічного телескопа був заснований у 1984 році в місті Гархінг, Німеччина для надання аналогічних можливостей європейським астрономам.

Управління польотом було покладено Центр космічних польотів Годдарда (англ. Goddard Space Flight Center), який знаходиться в місті Грінбелт, Меріленд за 48 кілометрів від Наукового інституту космічного телескопа. За функціонуванням телескопа ведеться цілодобове позмінне спостереження чотирма групами фахівців.

Технічний супровід здійснюється НАСА та компаніями-контакторами через Центр Годдарда.

Запуск та початок роботи

Старт шатла "Діскавері" з телескопом "Хаббл" на борту.

Спочатку запуск телескопа на орбіту планувався на жовтень 1986, але катастрофа Челленджера 28 січня призупинила програму Спейс шатл на кілька років, і запуск довелося відкласти.

Вимушена затримка дозволила зробити ряд удосконалень: сонячні батареї були замінені на більш ефективні, модернізовано бортовий обчислювальний комплекс і системи зв'язку, а також змінено конструкцію кормового захисного кожуха з метою полегшити обслуговування телескопа на орбіті.

Весь цей час частини телескопа зберігалися у приміщеннях із штучно очищеною атмосферою, що ще більше збільшило витрати на проект.

Після відновлення польотів шатлів у 1988 році запуск був остаточно призначений на 1990 рік. Перед запуском пил, що накопичився на дзеркалі, був видалений за допомогою стисненого азоту, а всі системи пройшли ретельне тестування.

Прилади, встановлені на момент запуску

На момент запуску на борту було встановлено п'ять наукових приладів:

• Ширококутна та планетарна камера (англ. Wide Field and Planetary Camera ) (англ. Wide Field and Planetary Camera, WFPC ). Камера була сконструйована в Лабораторії реактивного руху НАСА. Вона була оснащена набором з 48 світлофільтрів для виділення ділянок спектру, що становлять особливий інтерес для астрофізичних спостережень. Прилад мав 8 ПЗЗ-матриць, розділених між двома камерами, кожна з яких використовувала по 4 матриці. Ширококутна камера мала великий кут огляду, тоді як планетарна камера мала більшу фокусну відстань і, отже, давала більше збільшення.

• Камера зйомки тьмяних об'єктів (англ. Faint Object Camera) (англ. Faint Object Camera, FOC). Прилад розроблений ЕКА. Камера призначалася для зйомки об'єктів в ультрафіолетовому діапазоні з високою роздільною здатністю до 0,05 сек.

• Спектрограф тьмяних об'єктів (англ. Faint Object Spectrograph) (англ. Faint Object Spectrograph, FOS ). Призначався для дослідження особливо тьмяних об'єктів в ультрафіолетовому діапазоні.

• Високошвидкісний фотометр (англ. High Speed ​​Photometer) (англ. High Speed ​​Photometer, HSP). Розроблений в Університеті Вісконсіна, призначався для спостережень за змінними зірками та іншими об'єктами з яскравістю, що змінюється. Міг робити до 10 000 вимірів на секунду з похибкою близько 2%.

Дефект головного дзеркала

Вже в перші тижні після початку роботи отримані зображення продемонстрували серйозну проблему оптичної системи телескопа. Хоча якість зображень була кращою, ніж у наземних телескопів, «Хаббл» не міг досягти заданої різкості, і дозвіл знімків був значно гіршим за очікуваний. Зображення мали радіус понад одну тілесну секунду замість фокусування в коло 0,1 секунди в діаметрі, згідно специфікації.

Аналіз зображень показав, що джерелом проблеми є неправильна форма головного дзеркала. Незважаючи на те, що це було, можливо, найбільш точно розраховане дзеркало з коли-небудь створених, а допуск становив не більше 1/20 довжини видимого світла, воно було виготовлено занадто плоским по краях. Відхилення від заданої форми поверхні склало лише 2 мкм, але результат виявився катастрофічним - сильна сферична аберація, оптичний дефект, при якому світло, відбите від країв дзеркала, фокусується в точці, відмінної від тієї, в якій фокусується світло, відбите від центру дзеркала.

Вплив дефекту на астрономічні дослідження залежало від конкретного типу спостережень - характеристики розсіювання були достатні для отримання унікальних спостережень яскравих об'єктів з високою роздільною здатністю, і спектроскопія практично не постраждала. Тим не менш, втрата значної частини світлового потоку через розфокусування значно зменшили придатність телескопа для спостережень тьмяних об'єктів та отримання зображень із високою контрастністю. Це означало, що майже всі космологічні програми стали просто нездійсненними, оскільки вимагали спостережень особливо тьмяних об'єктів.

Причини дефекту

Аналізуючи зображення точкових джерел світла, астрономи встановили, що конічна постійна дзеркала становить -1,0139, замість необхідної -1,00229. Те саме число було отримано шляхом перевірки нуль-коректорів (прилади, що дозволяють вимірювати з високою точністю кривизну поверхні, що полірується), використаних компанією Перкін-Елмер, а також з аналізу інтерферограм, отриманих в процесі наземного тестування дзеркала.

Комісія, яку очолює Лю Аллен (англ. Lew Allen), директором Лабораторії реактивного руху, встановила, що дефект виник у результаті помилки при монтажі головного нуль-коректора, польова лінза якого була зсунута на 1,3 мм щодо правильного положення. Зрушення відбулося з вини техніка, що здійснювала складання приладу. Він помилився при роботі з лазерним вимірювачем, що застосовувався для точного розміщення оптичних елементів приладу, а коли після закінчення монтажу помітив непередбачений зазор між лінзою і конструкцією, що підтримує її, то просто вставив звичайну металеву шайбу .

У процесі полірування дзеркала його поверхню перевіряли за допомогою двох інших нуль-коректорів, кожен з яких правильно вказував на наявність сферичної аберації. Ці перевірки були спеціально передбачені для унеможливлення серйозних оптичних дефектів. Незважаючи на чіткі інструкції з контролю якості, компанія проігнорувала результати вимірювань, воліючи вірити, що два нуль-коректори менш точні, ніж головний, показання якого свідчили про ідеальну форму дзеркала.

Комісія поклала провину за те, що сталося насамперед на виконавця. Відносини між оптичною компанією та НАСА серйозно погіршилися в процесі роботи над телескопом через постійний зрив графіка робіт та перевитрати коштів. НАСА встановило, що компанія не належала до робіт над дзеркалом як до основної частини свого бізнесу і перебувала у впевненості, що замовлення не може бути передано іншому підряднику після початку робіт. Хоча комісія піддала компанію суворій критиці, частина відповідальності лежала також на НАСА, насамперед – за нездатність виявити серйозні проблеми з контролем якості та порушення процедур з боку виконавця.

Пошуки рішення

Оскільки конструкція телескопа спочатку передбачала обслуговування на орбіті, вчені негайно розпочали пошук потенційного рішення, яке можна було б застосувати під час першої технічної місії, запланованої на 1993 рік. Хоча Кодак закінчив виготовлення запасного дзеркала для телескопа, заміна його в космосі не була можливою, а знімати з орбіти телескоп для заміни дзеркала на Землі було б занадто довго і дорого. Той факт, що дзеркало з високою точністю було відполіровано до неправильної форми, призвело до ідеї розробити новий оптичний компонент, який виконував би перетворення, еквівалентне помилці, але зі зворотним знаком. Новий пристрій працював би подібно до окулярів для телескопа, коригуючи сферичну аберацію.

Через різницю в конструкції приладів потрібно розробити два різних коригувальних пристроїв. Одне призначалося для Широкоформатної і Планетарної камери, яка мала спеціальні дзеркала, що перенаправляли світло на її сенсори, і корекція могла здійснюватися рахунок використання дзеркал спеціальної форми, які повністю компенсували аберацію. Відповідна зміна була передбачена у конструкції нової Планетарної камери. Інші прилади не мали проміжних поверхонь, що відображають, і таким чином потребували зовнішнього коригувального пристрою.

Система оптичної корекції (COSTAR)

Система, призначена для коригування сферичних аберацій, отримала назву COSTAR (англ. COSTAR) та складалася з двох дзеркал, одне з яких компенсувало дефект. Для встановлення COSTAR на телескоп необхідно було демонтувати один з приладів, і вчені вирішили пожертвувати високошвидкісним фотометром.

Протягом трьох років роботи, до встановлення коригувальних пристроїв, телескоп виконав велику кількість спостережень. Зокрема, дефект не впливав на спектроскопічні виміри. Незважаючи на скасовані через дефект експерименти, було досягнуто безліч важливих наукових результатів, у тому числі нові алгоритми покращення якості зображень за допомогою деконволюції.

Технічне обслуговування телескопа

Обслуговування «Хаббла» проводиться під час виходів у відкритий космос із космічних кораблів багаторазового використання типу Спейс шатл.

Усього було здійснено чотири експедиції з обслуговування телескопа «Хаббл»:

Перша експедиція

Роботи на телескоп під час першої експедиції.

У зв'язку з дефектом дзеркала, що виявився, значення першої експедиції з обслуговування було особливо велике, оскільки вона повинна була встановити на телескопі коригуючу оптику. Політ Індевор STS-61 відбувся 2-13 грудня 1993 року, роботи на телескопі тривали протягом десяти днів. Експедиція була однією з найскладніших за всю історію, у її рамках було здійснено п'ять тривалих виходів у відкритий космос.

Високошвидкісний фотометр був замінений на систему оптичної корекції, ширококутна та планетарна камера була замінена на нову модель (WFPC2). Wide Field and Planetary Camera 2 )) із системою внутрішньої оптичної корекції. Камера мала три квадратні ПЗС-матриці, з'єднаних кутом, і меншу «планетарну» матрицю вищої роздільної здатності в четвертому кутку. Тому знімки камери мають характерну форму вищербленого квадрата.

STIS має робочий діапазон 115-1000 нм і дозволяє вести двовимірну спектрографію, тобто одержувати спектр одночасно кількох об'єктів у полі зору.

Було також замінено бортовий реєстратор, проведено ремонт теплоізоляції та виконано корекцію орбіти.

Третя експедиція (A)

Експедиція 3A («Діскавері» STS-103) відбулася 19-27 грудня 1999 року, після того, як було ухвалено рішення про дострокове проведення частини робіт за програмою третього сервісного обслуговування. Це було викликано тим, що три із шести гіроскопів системи наведення вийшли з ладу. Четвертий гіроскоп відмовив за кілька тижнів до польоту, зробивши телескоп непридатним для спостережень. Експедиція замінила всі шість гіроскопів, датчик точного наведення та бортовий комп'ютер. Новий комп'ютер використовував процесор Intel 80486 у спеціальному виконанні – з підвищеною стійкістю до радіації. Це дозволило виробляти частину обчислень, які раніше виконували землі, з допомогою бортового комплексу.

Третя експедиція (B)

«Хаббл» у вантажному відсіку шатла перед поверненням на орбіту, на тлі висхідної Землі. Експедиція STS-109

Експедиція 3B (четверта місія) виконана 1-12 березня 2002, політ «Колумбія» STS-109. У ході експедиції Камера зйомки тьмяних об'єктів замінили на Удосконалену оглядову камеру (англ. Advanced Camera for Surveys) (англ. Advanced Camera for Surveys, ACS ) та відновлено функціонування Камери та спектрометра навколо-інфрачервоного діапазону, в системі охолодження якого у 1999 році закінчився рідкий азот.

ACS складається з трьох камер, одна з яких працює в далекому ультрафіолеті, а інші дублюють та покращують можливості WFPC2. Частково непрацездатна з 29 січня 2007 року.

Були вдруге замінені сонячні батареї. Нові панелі були на третину менші за площею, що значно зменшило втрати на тертя в атмосфері, але при цьому виробляли на 30% більше енергії, завдяки чому стала можлива одночасна робота з усіма приладами, встановленими на борту обсерваторії. Також було замінено вузол розподілу енергії, що вимагало повного вимкнення електроживлення на борту – вперше з моменту запуску.

Зроблені роботи значно розширили можливості телескопа. Два прилади, введені в дію під час робіт - ACS та NICMOS, дозволили отримати зображення глибокого космосу.

Четверта експедиція

Чергова експедиція з обслуговування з метою заміни акумуляторів і гіроскопів, а також встановлення нових удосконалених інструментів була призначена на лютий 2005 року, але після катастрофи космічного корабля «Колумбія» 1 березня 2003 року була відкладена на невизначений термін. Хаббла». Навіть після відновлення польотів шатлів, місія була скасована, оскільки було прийнято рішення, що кожен човник, що вирушає в космос, повинен мати можливість досягти МКС у разі виявлення несправностей, а через велику різницю в способі і висоті орбіт, шатл не може причалити до станції після відвідування телескопа.

Після цієї місії телескоп «Хаббл» має продовжувати свою роботу на орбіті принаймні до 2014 року.

Досягнення

За 15 років роботи на навколоземній орбіті «Хаббл» отримав 700 тис. зображень 22 тис. небесних об'єктів – зірок, туманностей, галактик, планет. Потік даних, що він щодня генерує у процесі спостережень, становить близько 15 Гб . Загальний обсяг, накопичений за весь час роботи телескопа, перевищує 20 терабайт. Понад 3900 астрономів отримали можливість використовувати його для спостережень, опубліковано близько 4000 статей у наукових журналах. Встановлено, що в середньому індекс цитування астрономічних статей, заснованих на даних телескопа, в два рази вищий, ніж статей, заснованих на інших даних. Щорічно у списку 200 статей, що найбільш цитуються, не менше 10 % займають роботи, виконані на основі матеріалів Хаббла. Нульовий індекс цитування мають близько 30 % робіт з астрономії загалом, і лише 2 % робіт, виконаних з допомогою космічного телескопа.

Тим не менш, ціна, яку доводиться платити за досягнення «Хаббла», дуже висока: спеціальне дослідження, присвячене вивченню впливу на розвиток астрономії телескопів різних типів, встановило, що хоча роботи, виконані за допомогою орбітального телескопа, мають сумарний індекс цитування в 15 разів більше, ніж у наземного рефлектора з 4-метровим дзеркалом, вартість утримання космічного телескопа вища у 100 і більше разів.

Найбільш значущі спостереження

Доступ до телескопа

Будь-яка людина або організація може подати заявку на роботу з телескопом - не існує обмежень щодо національної чи академічної належності. Конкуренція під час спостережень дуже висока, зазвичай сумарно запрошений час у 6-9 разів перевищує реально доступний.

Конкурс заявок на спостереження оголошується приблизно на рік. Заявки поділяються на декілька категорій:

• Загальні спостереження (англ. General observer). До цієї категорії потрапляє більшість заявок, які потребують звичайної процедури та тривалості спостережень.
• Бліц-спостереження (англ. Snapshot observations), спостереження, які вимагають трохи більше 45 хвилин, включаючи час наведення телескопа, дозволяють заповнити паузи між загальними спостереженнями.
• Термінові спостереження (англ. Target of Opportunity), вивчення явищ, які можна спостерігати протягом обмеженого, заздалегідь відомого проміжку часу.

Крім того, 10% часу спостережень залишається в так званому резерві директора. Астрономи можуть подавати заявки на використання резерву у будь-який час, зазвичай він використовується для спостережень незапланованих короткострокових явищ, таких як вибухи наднових. Зйомки глибокого космосу за програмами Hubble Deep Field та Hubble Ultra Deep Field також було здійснено за рахунок директорського резерву.

Протягом перших кількох років частина часу з резерву виділялася астрономам-аматорам. Їхні заявки розглядалися комітетом, що складається також з найпомітніших астрономів-непрофесіоналів. Основними вимогами до заявки були оригінальність дослідження та розбіжність теми з поданими запитами професійних астрономів. Загалом, у період між 1997 роком було проведено 13 спостережень за програмами, запропонованими астрономами-аматорами. Надалі через скорочення бюджету інституту надання часу непрофесіоналам було припинено.

Планування спостережень

Планування спостережень є надзвичайно складним завданням, оскільки необхідно враховувати вплив багатьох факторів:

• Оскільки телескоп знаходиться на низькій орбіті, що необхідно для забезпечення обслуговування, значна частина астрономічних об'єктів затінена Землею трохи менше половини часу обігу. Існує так звана «зона тривалої видимості», приблизно у напрямку 90° до площини орбіти, проте через прецесію орбіти точний напрямок змінюється з восьмитижневим періодом.
• Через підвищений рівень радіації спостереження неможливі, коли телескоп пролітає над Південно-Атлантичною аномалією.
• Мінімальне відхилення від Сонця становить 45° для запобігання попаданню прямого сонячного світлав оптичну систему, що, зокрема, унеможливлює спостереження Меркурія, а прямі спостереження Місяця і Землі допустимі при відключених датчиках точного наведення.
• Так як орбіта телескопа проходить у верхніх шарах атмосфери, щільність яких змінюється протягом часу, неможливо точно передбачити розташування телескопа. Помилка шеститижневого прогнозу може становити до 4 тис. км. У зв'язку з цим, точні розклади спостережень складаються лише кілька днів наперед, щоб уникнути ситуації, коли обраний для спостереження об'єкт буде видно в призначений час.

Передача, зберігання та обробка даних телескопа

Передача на Землю

Дані "Хаббла" спочатку запасаються в бортових накопичувачах, на момент запуску в цій якості використовувалися котушкові магнітофони, в ході експедицій 2 і 3A вони були замінені на твердотільні накопичувачі. Потім, через систему комунікаційних супутників (TDRSS) (англ. TDRSS)), розташованих на низькій орбіті, дані передаються до Центру Годдарда.

Архівування та доступ до даних

Протягом першого року з моменту отримання дані надаються лише основному досліднику (подавцю заявки на спостереження), а потім розміщуються в архіві з вільним доступом. Дослідник може подати прохання на ім'я директора інституту щодо скорочення або збільшення цього терміну.

Спостереження, виконані рахунок часу з резерву директора, негайно стають громадським надбанням, як і допоміжні і технічні дані.

Дані в архіві зберігаються у форматі приладів, повинні пройти низку перетворень, перш ніж стануть придатними для аналізу. Інститут космічного телескопа розробив пакет програм для автоматичного перетворення та калібрації даних. Перетворення виконуються автоматично при запиті даних. Через великий обсяг інформації та складність алгоритмів обробка може зайняти добу і більше.

Астрономи можуть отримати необроблені дані і виконати цю процедуру самостійно, що зручно, коли процес перетворення відрізняється від стандартного.

Дані можуть бути оброблені за допомогою різних програм, але Інститут телескопу надає пакет STSDAS(система аналізу наукових даних космічного телескопа, англ. Space Telescope Science Data Analysis System ). Пакет містить усі необхідні для обробки даних програми, які оптимізовані для роботи з інформацією «Хаббла». Пакет працює як модуль найпопулярнішої астрономічної програми IRAF.

Зв'язки з громадськістю

Для проекту космічного телескопа завжди було важливо привернути увагу і уяву широкої публіки, і особливо американських платників податків, які зробили найбільший внесок у фінансування «Хаббла».

Однією з найважливіших зв'язків із громадськістю є проект «Спадщина Хаббла» (англ. The Hubble Heritage). Його завданням є публікація найефектніших візуально та естетично зображень, отриманих телескопом. Галереї проекту містять не лише оригінальні знімки, а й створені на їх основі колажі та малюнки. Проект виділено невелику кількість часу спостережень для отримання повноцінних кольорових зображень об'єктів, фотографування яких у видимій частині спектра не було необхідним для досліджень.

Крім того, Інститут космічного телескопа підтримує кілька веб-сайтів із зображеннями та вичерпною інформацією про телескоп.

У 2000 році для координації зусиль різних відомств було створено Бюро зв'язків із громадськістю (англ. Office for Public Outreach).

У Європі з 1999 року зв'язками із громадськістю займається Європейський інформаційний центр (англ. Hubble European Space Agency Information Centre ) (англ. Hubble European Space Agency Information Centre, HEIC ), започаткований при Європейському координаційному центрі космічного телескопа. Центр відповідає за освітні програми ЕКА, пов'язані з телескопом.

Майбутнє «Хаббла»

Передбачається, що після ремонтних робіт, виконаних четвертою експедицією, "Хаббл" пропрацює на орбіті до 2014 року, коли його змінить космічний телескоп "Джеймс Вебб".

Технічні дані

Загальний вигляд телескоп.

Параметри орбіти

• Нахилення: 28,469 °.
• Апогей: 571 км.
• Перігей: 565 км.
• Період звернення: 96,2 хв.

Космічний апарат

• Довжина космічного апарату – 13,3 м, діаметр – 4,3 м, розмах сонячних батарей – 12,0 м, маса 11 000 кг (із встановленими приладами близько 12 500 кг).
• Телескоп є рефлектор системи Річі-Кретьєна з діаметром дзеркала 2,4 м, що дозволяє отримати оптичну роздільну здатність порядку 0,1 кутової секунди.

Прилади

Телескоп має модульну структуру та містить п'ять відсіків для оптичних приладів. Один із відсіків протягом тривалого часу (1993-2009 роки) займала коригуюча оптична система (англ. Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement ) (COSTAR), встановлена ​​під час першої експедиції обслуговування у 1993 році для компенсації неточності виготовлення головного дзеркала. Оскільки всі пристрої, встановлені після запуску телескопа, мають вбудовані системи корекції дефекту, під час останньої експедиції стало можливо демонтувати систему COSTAR і використовувати відсік для установки ультрафіолетового спектрографа.

Хронологія встановлення приладів на борту космічного телескопа (ново встановлені прилади виділені курсивом):

Як зазначалося вище, система наведення також використовують у наукових цілях.

Примітки

1. Історичний огляд на офіційному сайті, ч. 2 (англ.)
2. Lyman S. Spitzer. (1979) History of the Space Telescope // Quarterly Journal of Royal Astronomical Society. V. 20. P. 29
3. Chapter 12. Hubble Space telescope // 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
4. Інформація на сайті НАСА (англ.)
5. Історичний огляд на офіційному сайті, ч. 3 (англ.)
6. European Homepage for NASA/ESA Hubble Space Telescope - Frequently Asked Questions (англ.) . Перевірено 10 січня 2007 року.
7. Brandt J. C. та ін. (1994). Goddard High Resolution Spectrograph: Instrument, goals, and science results // Publications of Astronomical Society of the Pacific. V. 106., P. 890-908
8. G. Fritz Benedict, Barbara E. McArthur. (2005) High-precision stellar parallaxes від Hubble Space Telescope fine guidance sensors. Transits of Venus: New Views of Solar System and Galaxy. Proceedings of IAU Colloquium #196, Ed. D. W. Kurtz. Cambridge University Press. P. 333-346
9. Burrows C. J. та ін. (1991) Imaging performance of Hubble Space Telescope // Astrophysical Journal. V. 369. P. 21
10. Порівняння реальних та розрахункових графіків відображення точкових об'єктів (англ.)
11. Звіт комісії Аллена (англ.) The Hubble Space Telescope Optical Systems Failure Report, 1990, NASA-TM-103443
12. Selected Documents in the History of the US. Civil Space Program Volume V: Exploring the Cosmos/John M. Logsdon, editor. 2001
13. Jedrzejewski R. I., Hartig G., Jakobsen P., Crocker J. H., Ford H. C. (1994) In-orbit виконання COSTAR-коректованого Faint Object Camera // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L7-L10
14. Thackeray's Globules in IC 2944 . Hubble Heritage. Перевірено 25 січня 2009 року.
15. Trauger J. T., Ballester G. E., Burrows C. J., Casertano S., Clarke J. T., Crisp D. (1994) The on-orbit performance of WFPC2 // Astrophysical Journal Letters. V. 435. P. L3-L6
16. STSci NICMOS pages (англ.)
17. Guy Gugliotta. Nominee Backs a Review Of NASA's Hubble Decision , Washington Post(12 квітня 2005 року). Перевірено 10 січня 2007 року. (en мова)
18. NASA Approves Mission and Names Crew for Return to Hubble (англ.) NASA, 31 жовтня 2006
19. NASA Announces New Target Launch Dates, Status News Conference (англ.) . НАСА (24 вересня 2008 року). Перевірено 22 жовтня 2008 року.
20. (англ.). НА СА
21. Коротка інформація про четверту експедицію (англ.). НАСА (24 вересня 2008 року). Перевірено 30 травня 2009 року.
22. STSCi newsletter. V. 20. Issue 2. Spring 2003
23. Benn C. R., Sánchez S. F. (2001) Scientific Impact of Large Telescopes // Publications of Astronomical Society of the Pacific. V. 113. P. 385

На орбіті Землі є три об'єкти, про які знають навіть далекі від астрономії та космонавтики люди: Місяць, Міжнародна Космічна Станція та космічний телескоп Хаббл.

На орбіті Землі є три об'єкти, про які знають навіть далекі від астрономії та космонавтики люди: Місяць, Міжнародна Космічна Станція та космічний телескоп Хаббл.

Останній на вісім років старший за МКС і застав ще Орбітальну Станцію «Світ». Багато хто вважає його просто великим фотоапаратом у космосі. Реальність же трохи складніша, адже не дарма люди, які працюють з цим унікальним апаратом з повагою називають його небесною обсерваторією.

Історія побудови Хаббла - це постійне подолання труднощів, боротьба за фінансування та пошук рішень у непередбачені ситуації. Роль Хаббла в науці безцінна. Неможливо скласти повний список відкриттів в астрономії та суміжних напрямках, зроблених завдяки знімкам телескопа, настільки багато робіт посилаються на отриману інформацію. Тим не менш, офіційна статистика говорить про майже 15 тисяч публікацій.

Історія

Ідея розмістити телескоп на орбіті виникла майже сто років тому. Наукове обґрунтування важливості побудови такого телескопа у вигляді статті опублікував астрофізик Лайман Спітцер у 1946-му році. 65-го його зробили головою комітету академії наук, яка визначила завдання такого проекту.

У шістдесятих вдалося провести кілька успішних запусків та доставити на орбіту більше прості пристрої, і в 68-му НАСА дало зелене світло предтечі Хаббла - апарату LST, Великому Космічному Телескопу, з більшим діаметром дзеркала - 3 метри проти хабблівських 2,4 - і амбітному завданню запустити його вже в 72-му році, за допомогою перебуває тоді у розробці космічного шатлу. Але розрахунковий проектний кошторис вийшов надто дорогим, з грошима виникали труднощі, а в 74-му фінансування взагалі скасували.

Активне лобіювання проекту астрономами, залучення Європейського Космічного Агентства та спрощення характеристик приблизно до хаблівських дозволили у 78-му отримати фінансування від Конгресу у розмірі смішних за підсумковими витратами 36 мільйонів доларів, що на сьогодні дорівнює приблизно 137 мільйонам.

Тоді ж майбутній телескоп назвали на честь Едвіна Хаббла, астронома і космолога, який підтвердив існування інших галактик, створив теорію розширення Всесвіту і дав своє ім'я як телескопу, а й науковому закону і величині.

Телескоп розробляли кілька компаній, які відповідають за різні елементи, з яких найскладніші: оптична система, якою займалася Перкін-Елмер, та космічний апарат, який створювала Локхід. Бюджет зріс уже до 400 млн. доларів.

Локхід затягла створення апарату на три місяці та перевищила свій бюджет на 30%. Якщо подивитися на історії будівництва схожих складності апаратів, то це нормальна ситуація. У Перкін-Елмер все було значно гірше. Компанія полірувала дзеркало за інноваційною технологією до кінця 81-го року, сильно перевищивши бюджет та зіпсувавши відносини з НАСА. Цікаво, що болванку дзеркала їм зробила компанія Корнінг, яка сьогодні випускає скло Горила Глас, що активно використовуються в телефонах.

До речі, Кодак отримав контракт на виготовлення запасного дзеркала з використанням традиційних методів полірування, якщо з поліруванням основного дзеркала виникнуть проблеми. Затримки щодо створення інших компонентів гальмували процес настільки, що стала відомою цитата з характеристики НАСА з приводу графіків робіт, які були «невизначеними і щодня що змінюються».

Запуск став можливим лише до 86-го року, але через катастрофу Челленжера, запуски шатлів призупинили на час доробок.

Хаббл частинами поклали на зберігання в спеціальні камери, що продуваються азотом, що обходилося в шість мільйонів доларів на місяць.

У підсумку, 24 квітня 1990 року, шатл Дискавері стартував з телескопом на орбіту. На цей момент на Хаббл витратили 2,5 мільярда доларів. Загальні витрати на сьогодні добираються до десяти мільярдів.

З часу запуску відбулося кілька драматичних подій за участю Хаббла, але головне відбулося на самому початку.

Коли після виведення на орбіту, телескоп почав свою роботу, виявилося, що його різкість на порядок нижча за розрахункову. Замість десятої частки кутової секунди виходила ціла секунда. Після кількох перевірок виявилося, що дзеркало телескопа надто плоске по краях: на цілих два мікрометри не збігається з розрахунковим. Аберація внаслідок цього в буквальному значенні мікроскопічного дефекту унеможливлювала більшість планованих досліджень.

Було зібрано комісію, члени якої знайшли причину: неймовірно точно розраховане дзеркало неправильно відшліфували. Більш того, ще до запуску такі ж відхилення показувала пара нуль-коректорів - пристроїв, які тут відповідали за потрібну кривизну поверхні.

Але тоді цим свідченням не стали довіряти, поклавшись на свідчення головного нуль-коректора, який показував правильні результати і яким робили шліфування. І одна з лінз якого, як виявилось, була неправильно встановлена.

Людський фактор

Встановити нове дзеркало на орбіті було технічно неможливо, а спускати телескоп і потім знову виводити - занадто дорого. Рішення знайшлося витончене.

Так, дзеркало було зроблено неправильно. Але його було зроблено неправильно з дуже високою точністю. Спотворення було відомо, і його залишалося лише компенсувати, навіщо розробили спеціальну систему коригування COSTAR. Встановити її вирішили у рамках першої експедиції з обслуговування телескопа.

Така експедиція – це складна десятиденна операція з виходами астронавтів у відкритий космос. Більш футуристичної роботи і уявити не можна, адже це всього лише техобслуговування. Загалом експедицій за час роботи телескопа було чотири, з двома вильотами в рамках третьої.

2 грудня 1993 року шатл Індевор, для якого це був п'ятий політ, доставив астронавтів до телескопа. Ті встановили Костар та замінили камеру.

Костар скоригувала сферичну аберацію дзеркала, зігравши роль найдорожчих очок в історії. Система оптичної корекції виконувала своє завдання до 2009 року, коли потреба в ній відпала у зв'язку з використанням у всіх нових приладах власної оптики, що коригує. Вона поступилася дорогоцінним місцем у телескопі спектрографу і посіла почесне місце в Національному музеї повітроплавання та астронавтики після демонтажу в рамках четвертої експедиції з обслуговування Хаббла в 2009-му році.

Управління

Керується та контролюється телескоп у реальному часі 24/7 з центру управління у місті Грінбелт у штаті Меріленд. Завдання центру поділяються на два види: технічні (обслуговування, управління та моніторинг стану) та наукові (вибір об'єктів, підготовка завдань та безпосередньо збір даних). Щотижня Хаббл отримує з Землі понад 100 000 різних команд: це інструкції, що коригують орбіту, і завдання на зйомку космічних об'єктів.

У ЦУПі добу розбито на три зміни за кожну з яких закріплено окрему команду з трьох-п'яти осіб. Під час експедицій до телескопа штат працівників збільшується до кількох десятків.

Хаббл - телескоп зайнятий, але навіть його щільний графік дозволяє допомогти будь-якому, навіть непрофесійному, астроному. Щорічно в Інститут Досліджень Космосу з Допомога Космічного Телескопа надходить по тисячі заявок на бронювання часу від астрономів з різних країн.

Близько 20% заявок отримують схвалення експертної комісії та, за даними НАСА, завдяки міжнародним запитам проводиться плюс-мінус 20 тисяч спостережень щороку. Всі ці заявки стикуються, програмуються і відправляються Хаблу з того самого центру в Меріленді.

Оптика

Основна оптика Хаббла зроблена за системою Річі-Кретьєна. Вона складається з круглого, гіперболічно вигнутого, дзеркала діаметром 2,4 м з отвором у центрі. Це дзеркало відбиває на вторинне дзеркало теж гіперболічної форми, яке відбиває в центральний отвір первинного придатний до оцифрування пучок. Для відсіювання надлишкових елементів діапазону і виділення необхідних спектрів застосовуються різні фільтри.

У таких телескопах використовують систему дзеркал, а не лінз, як у фотокамерах. Тому багато причин: перепади температур, допуски полірування, загальні розміри та відсутність втрат пучка всередині самої лінзи.

Основна оптика на Хаблі не змінювалася від початку. А набір різноманітних інструментів, які її використовують, повністю змінили за кілька обслуговуючих експедицій. Хаблу оновлювали інструментарій, і за його існування там працювало тринадцять різних інструментів. Сьогодні він несе шість, один із яких у глибокій глибині.

За фотографії в оптичному діапазоні відповідали ширококутні та планетарні камери першого та другого покоління, і ширококутна камера третього зараз.

Потенціал першої WFPC так і не був розкритий через проблеми із дзеркалом. А експедиція 93-го року, встановивши Костар, заразом і замінила її на другу версію.

У камери WFPC2 було чотири квадратні матриці, зображення з яких формували великий квадрат. Майже. Одна матриця - саме «планетарна» - отримувала зображення з більшим збільшенням, і при відновленні масштабу ця частина зображення захоплює менше шістнадцятої частини загального квадрата замість чверті, але у вищій роздільній здатності.

Інші три матриці відповідали за «ширококутність». Саме тому повні знімки камери виглядають як квадрат, у якого від'їли 3 блоки з одного кута, а не через проблеми із завантаженням файлів або інших неполадок.

WFPC2 замінили на WFC3 у 2009-му. Різницю між ними добре ілюструють перезняті Стовпи Творіння, про які пізніше.

Крім оптичного та ближнього інфрачервоного діапазону ширококутною камерою, Хаббл бачить:

• за допомогою спектрографа STIS у ближньому та далекому ультрафіолеті, а також від видимого до ближнього іфрачервоного;
• там-таки за допомогою одного з каналів ACS, інші канали якої перекривають величезний діапазон частот від інфрачервоної до ультрафіолетової області;
• слабкі точкові джерела у ультрафіолетовому діапазоні спектрографом COS.

Знімки

Знімки Хаббла - це не зовсім фотографії у звичному розумінні. Дуже багато інформації недоступне в оптичному діапазоні. Багато космічних об'єктів активно випромінюють в інших діапазонах. Хабл обладнаний безліччю пристроїв з різноманітними фільтрами, що дозволяють вловити дані, які пізніше астрономи обробляють і можуть звести в наочне зображення. Багатство кольорів забезпечують різні діапазони випромінювання зірок та іонізованих ними частинок, а також їх відбите світло.

Фотографій дуже багато, розповім лише про кілька найзахоплюючих. Всі фотографії мають свій ID, за яким легко знаходяться на сайті Хаббла spacetelescope.org або прямо в Гуглі. Багато знімків лежать на сайті у високій роздільній здатності, тут же я залишаю screensize-версії.

Стовпи творіння

ID: opo9544a

Свій найзнаменитіший кадр Хаббл зробив першого квітня 95-го року, не відволікаючись від розумної роботи в день дурня. Це Стовпи Творіння, названі так оскільки з цих скупчень газу формуються зірки, і тому, що нагадують формою. На знімку – невеликий шматочок центральної частини туманності Орел.

Туманність ця цікава тим, що великі зірки в її центрі частково її розвіяли, та ще й саме з боку Землі. Така удача дозволяє подивитися в центр туманності і, наприклад, зробити знаменитий виразний знімок.

Інші телескопи теж знімали цей регіон у різних діапазонах, але в оптичному Стовпі виходять найвиразніше: іонізований тими самими зірками, що розвіяли частину туманності, газ світиться синім, зеленим та червоним кольорами, створюючи гарні переливи.

У 2014 році Стовпи перезняли оновленим обладнанням Хаббла: першу версію знімала камера WFPC2, а другу - WFC3.

ID: heic1501a

Троянда, виготовлена ​​з галактик

ID: heic1107a

Об'єкт Арп 273 - чудовий приклад комунікації між галактиками, що опинилися близько один до одного. Асиметрична форма верхньої - це наслідок про припливних взаємодій з нижньої. Разом вони утворюють грандіозну квітку, подаровану людству у 2011-му році.

Магічна галактика Сомбреро

ID: opo0328a

Месьє 104 - велична галактика, яку начебто вигадали і намалювали в Голлівуді. Але ні, прекрасна сто-четверта знаходиться на південній околиці сузір'я Діви. І вона настільки яскрава, що видно навіть у домашніх телескопах. Хаблу ця красуня позувала у 2004-му році.

Новий вид туманності Кінської голови в інфрачервоному спектрі - зображення на 23 річницю Хаббла

ID: heic1307a

У 2013 році Хаббл перезняв Барнард 33 в інфрачервоному спектрі. І похмура туманність Кінська Голова у сузір'ї Оріона, майже непрозора та чорна у видимому діапазоні, постала у новому світлі. Тобто діапазоні.

До цього Хаббл вже фотографував її 2001-го:

ID: heic0105a

Тоді вона перемогла у інтернет-голосуванні на ювілейний об'єкт для одинадцяти років на орбіті. Цікаво, що і до фотографій Хаббла, Кінська Голова була одним з об'єктів, що найбільш знімаються.

Хаббл зняв зіркоосвітній регіон S106

ID: heic1118a

S106 - зіркоосвітня область у сузір'ї Лебедя. Красива структура обумовлена ​​викидами молодої зірки, що огорнута пилом у формі пончика у центрі. Ця пилова завіса має проломи зверху та знизу, через які речовина зірки виривається активніше, утворюючи форму, що нагадує відому оптичну ілюзію. Знімок зроблено наприкінці 2011 року.

Кассіопея А: барвисті наслідки смерті зірки

ID: heic0609a

Ви, мабуть, чули про вибухи Наднових зірок. А цей знімок наочно показує один із сценаріїв подальшої долі таких об'єктів.

На фото 2006-го року - наслідки вибуху зірки Кассіопеї А, що сталося прямо в нашій галактиці. Прекрасно видно хвиля речовини, що розлітається з епіцентру, зі складною і детальною структурою.

Зображення Хаббла Arp 142

ID: heic1311a

І знову знімок, що демонструє наслідки взаємодії двох галактик, що опинилися близько одна до одної під час свого Всесвітнього шляху.

NGC 2936 та 2937 зіткнулися та вплинули один на одного. Це вже сама собою цікава подія, але в цьому випадку додався ще один аспект: нинішня форма галактик нагадує пінгвіна з яйцем, що працює як великий плюс для популярності цих галактик.

У милій картинці 2013-го року можна побачити сліди зіткнення, що сталося: наприклад, око пінгвіна сформоване, здебільшого, тілами з галактики-яйця.

Знаючи вік обох галактик, можна відповісти, що було раніше: яйце чи пінгвін.

Метелик, що з'являється із залишків зірки у планетарній туманності NGC 6302

ID: heic0910h

Іноді розпечені до 20 тисяч градусів потоки газу, що летять зі швидкістю майже в мільйон км/год, виглядають як крильця крихкого метелика, потрібно лише знайти правильний ракурс. Хаблу не довелося шукати, туманність NGC 6302 – її ще називають туманністю Метелик чи Жук – сама повернулася до нас підходящою стороною.

Створює ці крила вмираюча зірка нашої галактики у сузір'ї Скопіона. Форму крил потоки газу одержують знову через кільце пилу навколо зірки. Цей же пил закриває саму зірку від нас. Можливо, кільце було сформоване втратою речовини зіркою вздовж екватора на відносно низькій швидкості, а крила - швидше втратою від полюсів.

Deep Field

Є кілька знімків Хаббла, у назві яких є Deep Field. Це кадри з величезним багатоденним часом експозиції, які демонструють маленький шматочок зоряного неба. Щоб їх зняти, довелося дуже ретельно вибирати відповідну для такого експонування ділянку. Його не мали перекривати Земля і Місяць, поблизу не мало бути яскравих об'єктів і так далі. У результаті Діп Філд стали дуже корисними для астрономів кадрами, якими можна вивчати процеси формування всесвіту.

Найостанніший такий кадр - Hubble Extreme Deep Field 2012-го року - досить нудний на обивательський погляд - це безпрецедентна зйомка з витримкою в два мільйони секунд (~23 дні), що показала 5,5 тисяч галактик, найтьмяніші з яких мають яскравість десять мільярдів менше чутливості людського зору.

ID: heic1214a

І ця неймовірна картинка вільно лежить на сайті Хаббла, показуючи всім бажаючим крихітну частину 1/30 000 000 нашого неба, на якій видно тисячі галактик.

Хаббл (1990 - 203_)

Хаббл до брехень зійти з орбіти після 2030-го року. Цей факт видається сумним, але телескоп на багато років перевищив тривалість своєї початкової місії. Телескоп кілька разів модернізували, змінювали обладнання на все досконаліше, але основної оптики ці доробки не стосувалися.

І найближчими роками людство отримає більш просунуту заміну старому бійцю, коли запустять телескоп Джеймс Вебб. Але і після цього Хаббл продовжить працювати, поки не вийде з ладу. У телескоп вкладено неймовірні обсяги праці вчених, інженерів, астронавтів, людей інших професій та грошей американських та європейських платників податків.

У відповідь людство має безпрецедентну базу наукових даних та об'єктів мистецтва, які допомагають зрозуміти устрій всесвіту та створюють моду на науку.

Важко зрозуміти цінність Хаббла не астроному, але це прекрасний символ досягнень людства. Не безпроблемний, зі складною історією, телескоп став успішним проектом, який ще, сподіватимемося, більше десяти років буде працювати на благо науки. опубліковано

Якщо у вас виникли питання на цю тему, задайте їх фахівцям та читачам нашого проекту.

Зі свого земного дому ми вдивляємося в далечінь, прагнучи уявити собі устрій світу, в якому народилися. Нині ми глибоко проникли у простір. Близькі околиці ми знаємо вже досить добре. Але в міру поступу вперед наші знання стають все менш повними, поки ми не підходимо до неясного горизонту, де в тумані помилок шукаємо більш реальні орієнтири. Пошуки продовжуватимуться. Прагнення знань древнє історії. Воно не задоволене, його не можна зупинити.
Едвін Пауелл Хаббл

На зорі ХХ століття теоретики космонавтики мріяли про те, що колись людство навчиться запускати в космос телескопи. Земна оптика на той час була недосконала, астрономічним спостереженням часто заважала погана погода та «засвітлення» неба, тому здавалося розумним відправити телескоп за межі атмосфери, щоб вивчати планети та зірки без перешкод. Але навіть фантасти не змогли б на той час передбачити, скільки дивовижних і несподіваних відкриттів принесуть орбітальні телескопи.

ЩАСЛИВИЙ ШЛЮБ

Найвідомішим орбітальним телескопом є «Хаббл» (Hubble Space Telescope, HST), названий на честь знаменитого американського астронома Едвіна Пауелла Хаббла, який доказав, що галактики є зоряними системами і відкрив їх розбігання.

Телескоп «Хаббл» входить до четвірки Великих обсерваторій NASA. Маючи головне дзеркало діаметром 2,4 метри, він тривалий час залишався найбільшим оптичним інструментом на орбіті, доки 2009 року Європейське космічне агентство не запустило туди інфрачервоний телескоп «Гершель» із діаметром дзеркала 3,5 метра. На Землі такого розміру інструменти не можуть повністю реалізувати свою роздільну здатність: тремтіння атмосфери розмиває зображення.

Проект міг провалитися, якби телескоп спочатку не розрахований на обслуговування астронавтами. Фірма «Кодак» швидко виготовила друге дзеркало, проте замінити його в космосі було неможливо, і тоді фахівці запропонували створити космічні «окуляри» – систему оптичної корекції COSTAR із двох спеціальних дзеркал. Щоб встановити систему на «Хаббл», 2 грудня 1993 на орбіту відправився шатл Endeavour. Астронавти здійснили п'ять найскладніших виходів у відкритий космос та повернули дорогий телескоп до життя.

Пізніше астронавти NASA літали до «Хаббла» ще чотири рази, значно продовживши термін його експлуатації. Чергова експедиція була призначена на лютий 2005 року, але в березні 2003-го після катастрофи шатла Columbia вона була відкладена на невизначений термін, що поставило під загрозу подальшу роботу телескопа.

Під тиском громадськості у липні 2004 року комісія Академії наук США ухвалила зберегти телескоп. Через два роки новий директор NASA Майкл Гріффін оголосив про підготовку останньої експедиції з ремонту та модернізації телескопа. Передбачається, що після цього «Хаббл» пропрацює на орбіті до 2014 року, після чого його змінить досконаліший телескоп «Джеймс Вебб».

"Хаббл" був доставлений на орбіту 24 квітня 1990 року у вантажному відсіку шатла Discovery. За іронією долі «Хаббл», розпочавши роботу в космосі, дав зображення гірше, ніж такий самий за розмірами наземний телескоп. Причиною була помилка при виготовленні головного дзеркала

РОБОТА З «ХАББЛОМ»

З «Хабблом» може попрацювати будь-яка людина, яка має диплом астронома. Однак доведеться почекати у черзі. Конкуренція під час спостережень висока: зазвичай запрошений час у шість, інколи ж у дев'ять разів перевищує реально доступне.

Протягом кількох років частина часу з резерву виділялася астрономам-аматорам. Їхні заявки розглядалися спеціальним комітетом. Основною вимогою заявки була оригінальність теми. У період між 1990 та 1997 роком було проведено 13 спостережень за програмами, запропонованими астрономами-аматорами. Потім через брак часу цю практику припинили.

Відкриття, зроблені за допомогою Хабла, важко переоцінити: перші зображення астероїда Церера, карликової планети Еріда, далекого Плутона. 1994 року «Хаббл» надав високоякісні знімки зіткнення комети Шумейкерів-Леві-9 з Юпітером. «Хаббл» знайшов безліч протопланетних дисків навколо зірок у Туманності Оріону - в такий спосіб астрономи змогли довести, що формування планет відбувається у більшості зірок нашої галактики. За результатами спостережень квазарів була побудована космологічна модель Всесвіту - виявилося, що наш світ розширюється із прискоренням та заповнений загадковою темною матерією. Крім того, спостереження «Хаббла» дозволили уточнити вік Всесвіту – 13,7 мільярда років.

За 15 років роботи на навколоземній орбіті «Хаббл» отримав 700 тисяч зображень 22 тисячі небесних об'єктів: планет, зірок, туманностей і галактик. Потік даних, що він щодня генерує у процесі спостережень, становить 15 гігабайт. Загальний їх обсяг уже перевищив 20 терабайт.

У цій добірці ми представляємо найцікавіші зі знімків, зроблених "Хабблом". Тема - туманності та галактики. Адже «Хаббл» насамперед створювався для спостереження за ними. У наступних статтях МФ звернеться до знімків інших космічних об'єктів.

ТУМАННІСТЬ АНДРОМЕДИ

Туманність Андромеди, що отримала в каталозі Месьє позначення М31, добре відома аматорам як астрономії, так і наукової фантастики. І всі вони знають, що це не туманність, а найближча до нас галактика. Завдяки спостереженням за нею Едвін Хаббл зумів довести, що багато туманностей є зоряними системами, подібними до нашого Чумацького Шляху.

Як випливає з назви, туманність розташована в сузір'ї Андромеди і знаходиться від нас на відстані 2,52 мільйона світлових років. У 1885 році в галактиці спалахнула наднова SN 1885A. За всю історію спостережень це поки що єдина подібна подія, зареєстрована в М31.

1912 року було встановлено, що Туманність Андромеди наближається до нашої галактики зі швидкістю 300 км/с. Зіткнення двох галактичних систем відбудеться приблизно через 3-4 мільярди років. Коли це станеться, вони зіллються в одну велику галактику, яку астрономи називають Млечномед. Можливий варіант, що при цьому Сонячна система буде викинута в міжгалактичний простір потужними гравітаційними обуреннями.

КРАБОВИДНА ТУМАННІСТЬ

Крабовидна туманність – одна з найзнаменитіших газових туманностей. Вона занесена до каталогу французького астронома Шарля Месьє під номером один (М1). Сама ідея створити каталог космічних туманностей прийшла до Месьє після того, як, спостерігаючи небо 12 вересня 1758, він прийняв Крабовидну туманність за нову комету. Щоб уникнути таких помилок у майбутньому, француз і почав реєструвати подібні об'єкти.

Крабовидна Туманність знаходиться в сузір'ї Тельця, на відстані 6,5 тисячі світлових років від Землі, і являє собою залишки від вибуху наднової. Сам вибух спостерігали арабські та китайські астрономи 4 липня 1054 року. Згідно з збереженими записами, спалах виявився настільки яскравим, що було видно навіть днем. З того часу туманність розширюється із жахливою швидкістю - близько 1000 км/с. Її протяжність сьогодні становить понад десять світлових років. У центрі туманності знаходиться пульсар PSR B0531+21 - десятикілометрова нейтронна зірка, що залишилася після вибуху наднової. Свою назву Крабовидна туманність отримала від малюнка астронома Вільяма Парсонса, зробленого в 1844 році, - у цьому нарисі вона дуже нагадувала краба

Орбітальна астрономія має свою історію. Наприклад, під час повного сонячного затемнення 19 червня 1936 року московський астроном Петро Куликовський здійснив підйом на субстратостаті для фотографування корони та ореолу Сонця. У 1950-х роках француз Одуен Дольфюс розпочав серію стратосферних польотів у спеціально сконструйованій для цієї мети гермокабіні, що піднімається гірляндою зі 104 невеликих повітряних куль, прив'язаних до 450-метрового троса. Кабіна була забезпечена 30-сантиметровим телескопом і з його допомогою знімалися спектри планет. Розвитком цих експериментів стала безпілотна гондола "Астролаб", з якою французи виконали серію стратосферних спостережень, - її система орієнтації та стабілізації вже створювалася на основі космічних технологій.

Для американських астрономів першим кроком до орбітальних телескопів стала програма «Стратоскоп», якою керував відомий астрофізик Мартін Шварцшільд. З 1955 почалися польоти «Стратоскопа-1» з сонячним телескопом, а 1 березня 1963 свій перший нічний політ здійснив «Стратоскоп-2», оснащений високоякісним рефлектором системи Кассегрена - з його допомогою були отримані інфрачервоні спектри планет і звёз. Останній та найбільш вдалий політ відбувся у березні 1970 року. За дев'ять годин спостереження було отримано знімки планет-гігантів та ядра галактики NGC 4151. Польотом керувала група на чолі зі співробітником Прінстонського університету Робертом Даніельсоном, який пізніше увійшов до групи проектантів телескопа «Хаббл».

СТОЛПИ ТВОРЕННЯ

Стовпи Творіння – фрагменти газопилової туманності Орла (М16), яку можна розглянути у сузір'ї Змії. «Хаббл» зняв їх у квітні 1995 року, і цей знімок став одним із найпопулярніших у колекції NASA. Спочатку вважалося, що у Стовпах Творіння народжуються нові зірки - звідси назва. Однак пізніші дослідження показали протилежне - саме там матеріалу для освіти зірок недостатньо. Пік народження світив у туманності Орла завершився вже мільйон років тому, і перші молоді та гарячі сонця своїм випромінюванням встигли розігнати газ у центрі.

Стовпи Творіння є частиною нашої галактики, але стоять на 7 тисяч світлових років. Вони колосальні (висота лівого – третина парсека), але дуже нестійкі. Нещодавно астрономи виявили, що близько 9 тисяч років тому поряд із ними вибухнула наднова. Ударна хвиля досягла Столпов 6 тисяч років тому і вже знищила їх, але з урахуванням віддаленості земляни ще нескоро зможуть спостерігати руйнування одного з найнезвичайніших і найкрасивіших космічних об'єктів.

ІНКУБАТОР СВІТІВ

Якщо туманності Орла процес народження нових зірок завершився, то сузір'ї Оріона поки що немає. Газопилова туманність Оріона (М42) знаходиться в тому ж спіральному рукаві галактики, що і Сонце, але на відстані 1300 світлових років від нас. Це яскрава туманність нічного неба, вона добре помітна неозброєним оком. Розміри туманності великі - її довжина становить 33 світлові роки. Там знаходиться близько тисячі світил у віці менше мільйона років (за космічними мірками, це немовлята) та десятки тисяч зірок, яким трохи більше десяти мільйонів років. Завдяки «Хабблу» вдалося розглянути протопланетні диски поруч із юними зірками, причому різних стадіях формування. Спостерігаючи за туманністю, астрономи можуть нарешті скласти ясне уявлення у тому, як народжуються планетні системи. Однак процеси, що відбуваються в туманності Оріона, настільки активні, що вже через 100 тисяч років вона розпадеться і припинить існування, залишивши після себе скупчення зірок з планетами.

МАЙБУТНЄ СОНЦЯ

У космосі можна побачити не лише народження світів, а й їхню смерть. На знімку «Хаббла», отриманому в 2001 році, зображена Мурашина туманність, яка відома астрономам під позначенням Mz3 (Menzel 3). Туманність розташована в нашій галактиці на відстані 3 тисячі світлових років від Землі і утворилася в результаті викидів газу з зірки, схожої на наше Сонце. Її довжина більш світлового року.

Мурашина туманність спантеличила астрономів. Поки вони не можуть відповісти на питання, чому речовина зірки, що вмирає, розлітається не у вигляді сфери, що розширюється, а у вигляді двох незалежних викидів, що надають туманності вигляду мурашки, - це погано узгоджується з існуючою теорією еволюції зірок. Одне з можливих пояснень: затухаюча зірка має дуже близьку зірку-компаньйону, сильні гравітаційні приливні сили якої впливають на формування потоків газу. Інше пояснення: при обертанні загасаючої зірки її магнітне поле набуває складної структури, що закручується, впливаючи на заряджені частинки, що розлітаються в просторі зі швидкістю до 1000 км/с. Так чи інакше, але пильне спостереження за Мурашиною туманністю допоможе нам побачити можливе майбутнє нашого рідного світила.

СМЕРТЬ СВІТУ

Зірки, що перевищують за масою Сонце, зазвичай закінчують своє життя перетворенням на наднове. «Хабблу» вдалося сфотографувати кілька таких спалахів, але, мабуть, найефектнішим виглядає знімок наднової 1994D, яка вибухнула на околицях диска галактики NGC 4526 (помітна на фотографії як яскрава пляма внизу зліва). Наднова 1994D не була чимось особливим - навпаки, вона цікава саме тим, що дуже схожа на інші. Маючи уявлення про наднові, астрономи по блиску 1994D можуть визначити відстань до неї та уточнити, як розширюється Всесвіт. Сам знімок наочно демонструє масштаби явища - за своєю світністю надновою можна порівняти зі світністю цілої галактики.

ПОЖИРАЧ ГАЛАКТИК

У космосі існують не лише зірки, туманності та галактики, а й чорні дірки. Чорна діра - це область у просторі, гравітаційне тяжіння у якій настільки велике, що її може покинути навіть світло. Вважається, що можна зустріти кілька типів чорних дірок: виникли в момент Великого вибуху, що зародилися в результаті колапсу масивної зірки і сформувалися в центрах галактик. Астрономи кажуть, що величезні чорні дірки є у центрі будь-якої спіральної та еліптичної галактики. Але як побачити те, з чого не здатне вирватися навіть світло? Виявляється, виявити чорну дірку можна з її взаємодії з простором.

На знімку «Хаббла», отриманому в 2000 році, знято центр еліптичної галактики М87 - найбільшої в скупченні сузір'я Діви. Вона знаходиться від нас на відстані 50 мільйонів світлових років і є джерелом найпотужнішого радіо- та гамма-випромінювання. Ще в 1918 році було встановлено, що з центру галактики б'є струмінь розпечених газів, швидкість усередині якої близька до світлової. Протяжність струменя – 5 тисяч світлових років! Вивчення галактики М87 показало: феноменальну щільність речовини в її центрі і жахливий струмінь можна пояснити, тільки якщо припустити, що там знаходиться гігантська чорна діра, маса якої в 6,4 мільярда разів більша за сонячну. Наявність цього «пожирача» галактик та періодичні викиди речовини з області поруч із ним перешкоджають народженню нових зірок. Астрономи впевнені: якби в центрі М87 знаходилася звичайна чорна дірка, то галактика мала б спіральний вигляд, а за яскравістю в 30 разів перевершувала б нашу.

ЮНІСТЬ ВСЕСВІТНОЇ

Орбітальний телескоп «Хаббл» може бути як оптичним інструментом, а й справжньої «машиною часу» - наприклад, з його допомогою можна розглянути об'єкти, які з'явилися майже відразу після Великого вибуху. У 2004 році «Хаббл» за допомогою нової чутливої ​​камери зумів сфотографувати скупчення з 10 тисяч найвіддаленіших і, відповідно, найдавніших галактик. Ці галактики знаходяться від нас на рекордній відстані – 13,1 мільярда світлових років. Якщо наш Всесвіт народився 13,7 мільярда років тому, то виходить, що виявлені галактики з'явилися всього через 650-700 мільйонів років після Великого вибуху. Зрозуміло, ми бачимо не самі ці галактики, а лише їхнє світло, яке нарешті дісталося Землі.

Таким чином, на фотографії відображено події, які відбувалися у перший мільярд років життя нашого Всесвіту. За оцінками вчених, на тому етапі еволюції вона була на порядок менше своїх сьогоднішніх розмірів, а об'єкти, що знаходилися в ній, розташовувалися ближче один до одного. Деякі зі сфотографованих галактик геть-чисто позбавлені чіткої внутрішньої структури, властивої нашій галактиці. Інші – явно переживають період зіткнення, коли жахливі гравітаційні сили надають їм незвичайної форми.

Регіон найдавніших галактик астрономи умовно називають Ultra Deep Field. Він знаходиться трохи нижче за сузір'я Оріона.

ТУМАННІСТЬ КІНСЬКА ГОЛОВА

Туманність Кінська Голова (або Barnard 33) знаходиться у сузір'ї Оріону на відстані близько 1600 світлових років від Землі. Її лінійний розмір – 3,5 світлових років. Вона – частина величезного газопилового комплексу, названого Хмарою Оріону. Ця туманність відома навіть людям, далеким від астрономії, адже вона справді схожа на кінську голову. Червоне світіння надає голові іонізація водню, що знаходиться за туманністю, під дією випромінювання від найближчої яскравої зірки - Альнітак. Газ, що витікає з туманності, рухається в сильному магнітному полі. Яскраві плями в основі туманності Кінська Голова – це молоді зірки, які перебувають у процесі формування. Завдяки своїй незвичайній формі туманність привертає увагу: її часто малюють та фотографують. Напевно, саме тому знімок Кінської Голови, зроблений «Хабблом», визнано найкращим за підсумками голосування користувачів інтернету.

ГАЛАКТИКА СОМБРЕРО

Сомбреро (М104) – це спіральна галактика у сузір'ї Діви, яка знаходиться на відстані 28 мільйонів світлових років від нас. Діаметр галактики – 50 тисяч світлових років. Свою назву вона отримала завдяки виступаючій центральній частині (балджу) і ребру з темної речовини (не плутати з темною матерією!), що надає галактиці схожість з мексиканським капелюхом. Центральна частина галактики випромінює у всіх діапазонах електромагнітного спектра. Як встановили вчені, там знаходиться гігантська чорна діра, маса якої в мільярд разів перевищує сонячну. Пилові кільця M104 містять велику кількість молодих яскравих зірок і мають вкрай складну структуру, яка поки не піддається пояснення.

Знімок галактики Сомбреро визнано найкращим знімком «Хаббла» на думку астрономів, опитаних кореспондентами британської газети Daily Mail. Напевно, своїм вибором астрономи хотіли сказати, що пізнання Всесвіту не зводиться до кропіткого вивчення тисяч фотографій зоряного неба, побудови графіків і нескінченних обчислень. Пізнаючи Всесвіт, ми ще й насолоджуємося її фантастичною красою. І в цьому нам допомагає унікальний витвір людських рук – орбітальний телескоп «Хаббл».

Едвін Пауелл Хаббл – видатний американський астроном ХХ століття. Народився 20 листопада 1889 року у Маршфілді (штат Міссурі). Помер 28 вересня 1953 року у Сан-Марино (штат Каліфорнія). Основні праці Хаббла присвячені вивченню галактик.

• У 1922 році Хаббл запропонував розділити туманності, що спостерігаються, на позагалактичні (галактики) і галактичні (газопилові).
• У 1923 році вчений запровадив класифікацію позагалактичних туманностей, розділивши їх на еліптичні, спіральні та іррегулярні.
• 1924-го астроном виявив на фотографіях деяких найближчих галактик зірки, з яких вони складаються, чим довів: галактики є зоряними системами, подібними до Чумацького Шляху.
• У 1929 році Хаббл виявив залежність між червоним зміщенням у спектрі галактик та відстанню до них (закон Хаббла). Він обчислив коефіцієнт, що пов'язує відстань до галактики зі швидкістю її видалення (постійна Хаббла). Розбігання галактик стало прямим доказом того, що Всесвіт виник у результаті Великого вибуху і продовжує швидко розширюватись.

Технічні характеристики космічного телескопа ім. Е. Хаббла

Розміри: 13,1 х 4,3 м
Маса: 11 600 кг
Оптична схема: Річі-Кретьєна
Віньєтування: 14 %
Поле зору: 18" (для наукових цілей), 28" (для гідування)
Кутова роздільна здатність: 0,1" на довжині хвилі 632,8 нм
Спектральний діапазон: 115 нм – 1 мм
Точність стабілізації: 0,007" за 24 год
Розрахункова орбіта КА: висота - 610 км, спосіб - 28,5°
Запланований час функціонування: 15 років (з обслуговуванням)
Вартість телескопа та КА: 1,5 млрд. дол. (у дол. 1989 р.)
Головне дзеркало: Діаметр 2400 мм; Радіус кривизни 11040 мм; Квадрат ексцентриситету 1,0022985
Вторинне дзеркало: Діаметр 310 мм; Радіус кривизни 1358 мм; Квадрат ексцентриситету 1,49686
Відстань: Між центрами дзеркал 4906,071 мм; Від вторинного дзеркала до фокусу 6406,200 мм

Телескоп, що знаходиться поза межами земної атмосфери, має щонайменше три переваги перед розташованим на Землі. Перше - на якість зображення не впливає атмосферна турбуленція. Друге – йому доступний ширший діапазон електромагнітних хвиль – від ультрафіолетових до інфрачервоних. І, нарешті, третє - менше розсіювання світла поза атмосфери уможливлює спостереження набагато слабших об'єктів.

Для того, щоб використати ці переваги, конструкторам довелося вирішити непрості завданняз виготовлення оптики та створення системи управління телескопом, яка б забезпечувала точне наведення його на об'єкт і вкрай жорстку стабілізацію.

Діаметр головного дзеркала телескопа 2,4 м. Вторинне дзеркало діаметром 0,34 м у комбінації з головним складають оптичну систему Річі - Кретьєна, варіант відомої схеми Кассегрена (відносний отвір 1:24). Відстань між дзеркалами (4,9 м) витримана з точністю 0,0025 мм. Несуча конструкція труби телескопа – легка та дуже жорстка епоксидно-графітова ферма. Телескоп спроектований так, щоб збирати світло, що потрапляє в нього, в гурток діаметром 0,05" (I); у наземних інструментів насамперед через вплив атмосфери гурток розсіювання рідко буває менше 0,5".

Ясно, що необхідні дуже велика точність наведення на об'єкт і високий ступінь стабілізації телескопа під час експозиції, тому система управління телескопом, що є комбінацією гіроскопів, зіркових гідів і датчиків, сконструйована так, що телескоп наводиться на об'єкт з точністю не менше 0,01" та утримує його в межах 0,007" протягом тривалого часу (аж до 24 годин).

Акумулятори, комп'ютери, телеметричні та інші системи розташовані навколо головного дзеркала у вигляді окремих блоків так, щоб у разі потреби одягнені в скафандри астронавти могли замінити їх.

Перебуваючи на освітленому Сонцем ділянці орбіти, телескоп отримує електроенергію від двох сонячних батарей (по дві панелі розміром 118 х 23 м). Частина її прямує на підзарядку шести великих воднево-нікелевих акумуляторів, які постачають телескоп електроживленням на тіньовій ділянці витка.