Светослав Александров. Космически телескоп Хъбъл – кой ли не е чувал за него? Благодарение на този телескоп открития бяха направени, учебници бяха пренаписани. Но дори и този проект, както повечето космически проекти, е страдал от проблеми, които неведнъж са заплашвали неговата работа. Бъдещето на Хъбъл е несигурно дори и днес, когато полетите на совалката са затруднени и сервизните мисии са ограничени. Едно е ясно – трябва да бъдат положени всички възможни усилия, за да може Хъбъл да работи поне до 2010 година.
Наблюдения от космоса и наземни наблюдения
Когато извършваме наблюдения от Земята ние сме зависими от атмосферните явления. Но при наблюдения от открития космос или места, където няма атмосфера разделителната способност на телескопа ще бъде ограничена само от дифракцията, но не и от атмосферната турбуленция (която е причина за блещукането на звездите). Другото важно предимство на космическите телескопи е че те могат да извършват наблюдения в инфрачервената и ултравиолетовата област от спектъра. Инфрачервените и ултравиолетовите лъчи силно се абсорбират от атмосферата.
Начални етапи от проекта
Би могло да се каже, че бащата на проекта е Лаймън Спицър, професор от университета Йейл. Той е първият, който е работил (теоретично) върху идеята за строежа на голям космически телескоп. Вернер фон Браун, един от най-големите ракетчици в НАСА също е работил с неговия екип от космическия център Маршал върху това през 60-те години.
През средата на 60-те години НАСА сериозно започва да извършва проучвания на базата на досегашния опит и опита, който ще бъде придобит в последствие със строежа на космическата совалка. Последният проект на НАСА, който, ако би се оказал гъвкав би осигурил периодична поддръжка на орбиталната обсерватория.
Следва големия проблем – парите. През 1975 година правителството упорито отказва да даде нужното финансиране за космическия телескоп докато НАСА се опитва да се наложи, заедно със Спицър. Агенцията кани и Европейската организация за космически проучвания (която по-късно става ЕСА) да участва в проекта (и така съответно ще поеме част от разходите). Прави се и компромис с дизайна – огледалото от 3 става на 2.4 метра и крайната цена се оформя на 200 милиона долара. Проектът най-сетне е одобрен от Конгреса, който отпуска нужното финансиране през 1977 година.
Следващата година започва строежа на огледалото, което се дава на корпорацията Перкин-Елмър. Космическият кораб пък трябва да бъде построен от Локхийд Мисайлс. Европейците пък са отговорни за строежа на слънчевите панели, които биха осигурявали електрическата мощност на телескопа.
НАСА планира да изстреля телескопа през 1983 година, но проектът търпи отлагане. Огледалото на Перкин-Елмър е завършено през 1981 година, но цялата оптическа система така и не е сглобена до 1984 година.
Трагедията със совалката Челинджър и последствията за проекта
Космическият телескоп Хъбъл е сглобен през 1985 година. Изстрелването е планирано за октомври 1986 година, но на 28 януари совалката Челинджър експлодира . Голямата трагедия води до спиране на всички полети на совалки и става ясно, че телескопът не може да излети същата тази година. Вече започват да се прокарват съмнения дали той изобщо ще бъде изстрелян и дали ще достигне орбита.
Всички системи на телескопа сега трябва да бъдат поставени в стерилни стаи докато полетите бъдат възобновени и нова дата бъде определена. Както знаем, всяко отлагане е свързано с много пари. Така цената на проекта става още по-висока. Най-накрая полетите на совалките са възобновени през 1988 година и стартът на телескопа е планиран за 1990. През това време прах се е бил натрупал на главното огледало и то е трябвало да бъде почистено наново с потоци от азот.
През това време цената от 200 милиона става на цели 2.5 милиарда долара.
Изстрелване на телескопа, размазаните снимки и изключителната поправка
На 24 април 1990 година совалката Дискавъри най-сетне излита с телескопа Хъбъл на борда. След няколко седмици става ясно обаче нещо неприятно – изображенията, които са изпратени обратно към Земята са леко размазани. Докато този проблем позволяваше на учените да извършват наблюдения и да правят открития, част от планираната мисия не можеше да бъде изпълнена.
Дискавъри излита с телескопа Хъбъл на борда. На заден план се вижда и совалката Колумбия - един от редките случаи, когато две совалки са били на стартовата площадка. Image Credit : NASA
След проведения анализ се оказало, че формата на главното огледало не е перфектна – ръбовете са с 2.3 микрометра по-плоски от колкото трябва да бъдат. Човек би казал, че това е нищо, но резултата е катастрофален. Резултатът е сферична аберация, което е явление добре познато на астрономите.
Това е била неприятна ситуация на НАСА. Агенцията и нейния телескоп попаднали в обекта на множество критики и шеги.
Инженерите веднага започнали да търсят решение на проблема за първата сервизна мисия през 1993 година. Системата, която измислили се наричала КОСТАР и представлявала серия от оптически инструменти, които компенсирали ефектите на сферична аберация и позволявали на телескопа да функционира нормално.
През декември, 1993 година е изстреляна мисия STS-61 на совалката Индевър. Екипажът трябва да използва инструменти за поправка, които преди никога не са били използвани в космическото пространство. Те успешно инсталират КОСТАР, сменяват Планетарната камера, сменят жироскопи и инсталират нови слънчеви панели.
Скоро след това се оказва, че мисията е успешна. Хъбъл започва да изпраща към Земята забележителни снимки на звезди, галактики, мъглявини.
Научни резултати
Научните резултати от Хъбъл помогнаха на астрономите да решат едни от най-належащите проблеми в астрономията. Например с помощта на телескопа учените успяха да определят по-точно каква е стойността на константата на Хъбъл.
Раждане на звезди в мъглявината Орел. Image Credit : NASA/ESA
Докато учените знаят, че Вселената се разширява от много години, едва от скоро е известно, и то благодарение на телескопа Хъбъл, че разширяването става с ускорение. И докато днес знаем за наличието на това ускорение, ние нищо не знаем за неговата причина.
Преди време е имало хипотеза, че в центъра на някои галактики е възможно да има черни дупки и само рядко е имало доказателства за това, че черни дупки в центъра на някои галактики съществуват. Хъбъл показва нещо съвсем различно – черните дупки се срещат в центъра на всички галактики! С помощта на Хъбъл учените знаят, че има тясна връзка между масата на черната дупка и свойствата на дадената галактика.
Далечни галактики, заснети от Хъбъл. Image Credit : NASA/ESA
Мъглявината "Конска глава". Image Credit : NASA/ESA
С помощта на Хъбъл са проучвани и планетите. Проучена е атмосферата на Юпитер, направени са снимки на Марс, проучени са планетите-джуджета Плутон и Ерида.
Други открития на Хъбъл са протопланетарните дискове в мъглявината Орион и откритието на извънслънчеви екзопланети.
Бъдещето на Хъбъл и проблеми с хардуера му
Хъбъл непрекъснато има нужда от поправка. Без поправка инструментите на телескопа непременно ще откажат. Сред критичния хардуер е жироскопите, които по принцип са шест на брой. Нормално три жироскопа са необходими за наблюдения. Наблюдения са възможни и при два жироскопа, но областта от небето, която Хъбъл може да наблюдава е ограничена и наблюденията на далечни обекти, които изискват прецизност могат да бъдат затруднени. От 2005 година Хъбъл работи на два жироскопа с цел да се удължи продължителността на използването му. Има съмнения, че до 2008 година Хъбъл може да остане на един жироскоп след което ще бъде неизползваем.
Хъбъл и Международната станция са космическите кораби, които са най-силно засегнати от трагедията на совалката Колумбия през 2003 година. Докато полетите до МКС бяха възстановени, едва по-късно бе взето решение през 2008 година да се осъществи една последна сервизна мисия на телескопа от совалката Атлантис.
От 2007 година и главната камера не работи.
Краят на Хъбъл е неясен
Телескопът Хъбъл се намира в ниска околоземна орбита, което означава, че той е изложен на влиянието на горните слоеве на атмосферата на Земята. Счита се, че оставен в неконтролирано състояние той ще навлезе и ще изгори в атмосферата между 2010 до 2033 година. Вероятно не всички части ще изгорят напълно и е възможно някои от тях да достигнат Земята, дори да причинят щети или да убият човек.
НАСА оригинално планираше совалка да върне телескопа обратно на Земята, където той би бил изложен в музей. Но рискът при полетите на совалка и фактът, че тя ще бъде пенсионирана през 2010 година оставя Хъбъл на волята на съдбата. Счита се, че ако мисията на Атлантис през 2008 г. е успешна Хъбъл ще бъде поставен в по-висока орбита за да се отложи скорошното му падане на Земята. Каквото и да стане, краят на телескопа е все още неясен.
Информация: NASA, КОСМОС БГ, Wikipedia