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El Telescopio Espacial Hubble (llamado así en honor a Edwin Hubble) es un observatorio autónomo en órbita terrestre. proyecto conjunto NASA y la Agencia Espacial Europea. Se colocan telescopios en el espacio para grabar radiación electromagnética en rangos que la atmósfera terrestre no transmite. Hubble ha estado funcionando durante casi 15 años (desde 1990) y continúa funcionando (aunque la misión principal ha sido completada y continúa por los colegas de Hubble, Spitzer y Kepler, lanzados en 2003 y 2009, respectivamente). Un proyecto de enorme importancia, con la ayuda del cual se probaron innumerables teorías y se hicieron una gran cantidad de descubrimientos. Los mapas de Plutón y Eris, las imágenes de alta calidad de los cometas, la confirmación de la hipótesis de la isotropía del Universo y el descubrimiento del nuevo satélite de Neptuno, el Hubble, aportaron tantos datos que su estudio continúa y continúa.
A finales de 2018, la sonda espacial OSIRIS-Rex entró en la órbita del asteroide Bennu y reveló características interesantes sobre su estructura. Parecería que con tal proximidad del dispositivo, todos los nuevos descubrimientos deberían realizarse únicamente con la ayuda de su equipo a bordo, pero no. Los investigadores descubrieron que la velocidad de rotación del asteroide aumenta constantemente; esta característica no fue registrada por una sonda, sino por telescopios terrestres y el Observatorio Hubble. Después de este descubrimiento, los investigadores tuvieron nuevas preguntas y suposiciones.
Hay indicios de que las espectaculares imágenes de nebulosas y galaxias que han deleitado a los entusiastas de la astronomía en la NASA pueden haber sido tomadas desde un telescopio a bordo de un avión estratosférico como el SOFIA. ¿Cuáles son estos signos?
1. El espejo del telescopio Hubble tiene un diámetro de 2,4 metros. El telescopio estratosférico SOFIA, ubicado en un avión Boeing 747 modificado, tiene el mismo diámetro. Esto por sí solo no prueba nada, pero el hecho sigue siendo un hecho.
El avión vuela a una altitud de hasta 14 km, mientras que los telescopios terrestres de gran altitud se encuentran a una altitud mucho menor.
El observatorio del monte Chacaltaya, Bolivia, inaugurado en 1962, está situado a una altitud de 5200 m. No cuenta con un solo telescopio, sino sólo con receptores de rayos gamma. (c) Libro Guinness de los Récords.
En consecuencia, debería haber alta calidad Las imágenes resultantes muestran que una parte importante de la atmósfera (así como las nubes, el polvo y las corrientes ascendentes de aire caliente) se encuentra en su mayor parte muy por debajo. En particular, el 99% del vapor de agua que interfiere con las observaciones infrarrojas permanece debajo de Sophia. Y mantener un telescopio de este tipo es mucho más fácil que mantener una nave espacial.
Oficialmente, el telescopio aéreo SOFIA se encuentra actualmente en etapa de prueba (el primer vuelo de prueba tuvo lugar el 26 de abril de 2007), sin embargo, nada impidió que la NASA lanzara dicho avión (extraoficialmente) antes.
2. No se pueden tomar fotografías ultravioleta de alta calidad desde un avión.
Se afirma que el Hubble toma imágenes en los rangos infrarrojo, visible y ultravioleta. Pero no se pueden tomar fotografías ultravioleta de alta calidad desde un avión; es este rango el que se ve significativamente debilitado por la capa de ozono de la estratosfera (esta capa de la atmósfera, que atrapa los rayos ultravioleta, se encuentra a una altitud de 15– 20 a 55-60 km, exactamente más alto que la altitud de un telescopio aéreo como SOFIA).
Por tanto, las fotografías ultravioleta buena calidad Debería haber resuelto nuestras dudas. Parecería que se pueden encontrar fácilmente imágenes ultravioleta de alta calidad en el sitio web de la NASA, ¡pero no fue así! O tienen una calidad repugnante (como si las fotografías ultravioleta se hubieran tomado con un espejo de diámetro mucho más pequeño) o no existen en absoluto.
HubbleSite - NewsCenter - Sitios de colisión de cometas de Júpiter vistos en luz visible y ultravioleta (18/07/1994) - Imágenes de publicación
Esta comparación de imágenes de luz visible (azul) y ultravioleta lejano (FUV) de Júpiter tomadas con la Cámara Planetaria de Campo Amplio-2 (WFPC-2) del Telescopio Espacial Hubble de la NASA muestra cómo se ve la apariencia del planeta y del cometa Shoemaker-Levy. -9 sitios de impacto difieren en estas dos longitudes de onda (1400-2100 y 3100-3600 Angstroms). Las imágenes tomadas con 20 minutos de diferencia el 17 de julio de 1994 (alrededor de las 19:00 UT), muestran los sitios de impacto en el hemisferio sur, de izquierda a derecha. a la derecha, de los fragmentos de cometa C, A y E, aproximadamente 12, 23 y 4 horas después de cada colisión. // Siguiente - hubblesite.orgTenga en cuenta que la imagen ultravioleta de Júpiter es de calidad mucho peor. ¿Por qué crees que sería esto?
3. Las famosas fotografías del Hubble, que sorprenden por su calidad y resolución, fueron tomadas en rayos visibles e infrarrojos.
Es decir, nada impediría que se fabricaran desde un avión.
Como ejemplo, daré la famosa fotografía de la Nebulosa del Águila, tomada en rayos visibles.
(haga clic en este enlace para ver los componentes espectrales individuales de la imagen).
Galaxy ESO 510-G13 fotografiado en colores naturales
¿Tiene la NASA imágenes de alta calidad tomadas específicamente con rayos ultravioleta, que son inalcanzables para un avión?
4. Fotos de Júpiter en rayos ultravioleta.
Sin embargo, existen fotografías de Júpiter de mayor o menor calidad supuestamente tomadas por el Hubble en rayos ultravioleta:
HubbleSite - NewsCenter - Imagen ultravioleta del Hubble de múltiples impactos de cometas en Júpiter (23/07/1994) - Imágenes de publicación
Imagen ultravioleta de Júpiter tomada por la cámara de gran campo del Telescopio Espacial Hubble. La imagen muestra la atmósfera de Júpiter en una longitud de onda de 2550 Angstroms después de numerosos impactos de fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9. El impactador más reciente es el fragmento R que se encuentra debajo del centro de Júpiter (tercera mancha oscura desde la derecha). fue tomada a las 3:55 EDT del 21 de julio, aproximadamente 2,5 horas después del impacto de R. Una gran mancha oscura debido al impacto del fragmento H es visible elevándose en el lado izquierdo de la mañana. Continuando hacia la derecha, otras manchas oscuras fueron causadas por impactos de los fragmentos Ql, R, D y G (ahora una mancha grande), y L, donde L cubre el área más grande de todas las vistas hasta ahora. // Siguiente - hubblesite.orgSin embargo, exactamente las mismas fotografías fueron tomadas exactamente al mismo tiempo (22 de julio de 1994) por la sonda Galileo que pasaba cerca de Júpiter.
Puse las fotografías tomadas por Galileo y Hubble una al lado de la otra, girando a Júpiter en el mismo ángulo. ¿Realmente lo parece?
http://x-romix.narod.ru/nasa/galileo_hubble.png
Júpiter gira rápidamente (hace una revolución completa en 9 horas terrestres y 56 minutos).
Sería posible distinguir las imágenes por el terminador (la posición de la parte de Júpiter no iluminada por el Sol), pero por alguna razón aparece cortado en las imágenes del Hubble. ¿Por qué crees que la NASA cortó la parte de la imagen donde debería estar el terminador? ¿Será porque esta parte del encuadre delataría el verdadero origen de la foto?
5. Espejo distorsionante
Si en el futuro alguien (por ejemplo, Rusia o China) pone en órbita un telescopio con un gran espejo y toma imágenes mucho mejores en el rango ultravioleta, la NASA siempre tiene una excusa preparada: averías constantes del Hubble (qué lástima) y una Defecto inicial en el espejo principal (poner arandela extra).
Una comisión encabezada por Lew Allen, director del Laboratorio de Propulsión a Chorro, determinó que el defecto surgió como resultado de un error en la instalación del corrector nulo principal, cuya lente de campo estaba desplazada 1,3 mm con respecto a la posición correcta. El cambio se produjo por culpa del técnico que montó el dispositivo. Cometió un error al trabajar con un medidor láser, que se utilizaba para colocar con precisión los elementos ópticos del dispositivo, y cuando, después de completar la instalación, notó un espacio inesperado entre la lente y la estructura que la soporta, simplemente insertó un ordinario. arandela metálica.
6. El Hubble se fabrica en una sola copia.
Otra característica incriminatoria: el Hubble se fabricó en una sola copia. Pero ¿qué pasaría si hubiera un fallo que no pudiera corregirse? Se sabe que producir una solución lista para usar y que funcione bien, haciendo solo los ajustes necesarios, es decenas y cientos de veces más barato que la muestra original. Así, Rusia sigue produciendo los mismos protones y uniones desde hace décadas. ¿Qué le impediría producir varios Hubbles y tomar fotografías de alta calidad con ellos? Después de todo, el segundo dispositivo y los siguientes son mucho más baratos que el primero, y la presencia de varios dispositivos en órbita permite realizar una mayor cantidad de trabajo y filmar eventos astronómicos que quedan ocultos por la cercana Tierra. “La competencia por el tiempo de observación es muy alta; normalmente el tiempo total solicitado es entre 6 y 9 veces mayor que el tiempo realmente disponible” (ibid.).
http://moon.thelook.ru/book/15.htm
Según la NASA, el coste del programa Apolo fue de entre 20 y 25 mil millones de dólares. Se sabe que cuando se desarrollan nuevas tecnologías o productos, las primeras muestras son caras, pero el coste de producir muestras posteriores comienza a disminuir drásticamente. Tomemos el mismo cohete Saturno 5. Su desarrollo, y por tanto la primera copia, costó alrededor de 7 mil millones de dólares. Pero las copias posteriores costaron 400 millones cada una. Repetir siempre es más barato.
7. cabeza de caballo
Una frase interesante en la descripción de la imagen de la Nebulosa Cabeza de Caballo:
"Esta imagen publicada por el 11º aniversario fue compuesta por el Hubble Heritage Team, que superpuso los datos del Hubble a los datos terrestres (limitados a pequeñas regiones triangulares alrededor del borde exterior de la imagen). Imagen terrestre cortesía de Nigel A. Sharp (NOAO) /AURA/NSF) tomada con el telescopio de 0,9 metros en Kitt Peak".
HubbleSite - NewsCenter - Por demanda popular: Hubble observa la nebulosa Cabeza de Caballo (24/04/2001) - Imágenes de publicación
Emergiendo de un mar de polvo y gas como un caballito de mar gigante, la nebulosa Cabeza de Caballo es uno de los objetos más fotografiados del cielo. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA observó de cerca este ícono celestial y reveló la intrincada estructura de la nube. Esta vista detallada de la cabeza del caballo se publica para celebrar el undécimo aniversario del observatorio en órbita. Producida por el Hubble Heritage Project, esta imagen es un testimonio de la popularidad de Horsehead que los votantes de Internet seleccionaron este objeto para que lo observara el telescopio en órbita. // Siguiente - hubblesite.orgCon cierta alegría, agregaron una imagen del telescopio Kitt Peak de 0,9 metros, ubicado en tierra, a la imagen del Hubble de 2,4 m. No se indica la longitud de onda en la que se tomó la foto. No hay otras imágenes, sólo se recortó un trozo de la “cabeza de caballo”.
8. La reciente explosión de la supernova GRB 060218 no fue filmada por el Hubble. Adivina por qué.
Elementos - Noticias científicas: Supernova Live
El objeto, que ahora los astrónomos observan con gran interés, no se puede encontrar ni siquiera con un potente telescopio de aficionado, aunque irradia como una galaxia entera. A principios de septiembre, a medianoche, se pueden ver en el este las constelaciones ascendentes de Aries y Tauro. En la constelación de Tauro hay un grupo de estrellas llamadas Pléyades. Este asombroso objeto se encuentra a 10 grados al oeste de las Pléyades. //elementy.ruEl 18 de febrero de 2006, el Observatorio Swift detectó un estallido de rayos gamma, denominado (por fecha) GRB060218, que duró hasta 40 segundos (el tiempo habitual para los estallidos de rayos gamma es de milisegundos a varios segundos). Durante este tiempo, fue posible registrar la explosión con tres instrumentos Swift: el telescopio Burst Alert Telescope (BAT) para registrar explosiones de rayos gamma con un receptor de rayos gamma, el telescopio de rayos X (XRT) y un telescopio que opera en el rango ultravioleta y visible - Telescopio óptico/ultravioleta (UVOT).
El diámetro del espejo del telescopio Swift se parece más a la verdad: 30 cm.
"La llamarada GRB 060218 también será monitoreada desde el espacio Telescopios Hubble y Chandra, operando en los rangos de longitud de onda visible y de rayos X, respectivamente".
¿Quién dudaría de eso en lo visible? Después de todo, no se pueden tomar imágenes ultravioleta de alta calidad desde un avión: la capa de ozono y la estratosfera interfieren.
Hay tres objetos en la órbita de la Tierra que incluso personas alejadas de la astronomía y la cosmonáutica conocen: la Luna, la Estación Espacial Internacional y el Telescopio Espacial Hubble.
Hay tres objetos en la órbita de la Tierra que incluso personas alejadas de la astronomía y la cosmonáutica conocen: la Luna, la Estación Espacial Internacional y el Telescopio Espacial Hubble.
Esta última es ocho años más antigua que la ISS y también incluía la Estación Orbital Mir. Mucha gente piensa que se trata simplemente de una gran cámara en el espacio. La realidad es un poco más complicada, no en vano las personas que trabajan con este dispositivo único lo llaman respetuosamente observatorio celeste.
La historia de la construcción del Hubble es una historia de constante superación de dificultades, lucha por la financiación y búsqueda de soluciones a situaciones imprevistas. El papel del Hubble en la ciencia no tiene precio. Es imposible compilar una lista completa de los descubrimientos en astronomía y campos afines realizados gracias a las imágenes del telescopio, por lo que muchos trabajos hacen referencia a la información obtenida por este. Sin embargo, las estadísticas oficiales indican casi 15 mil publicaciones.
Historia
La idea de poner un telescopio en órbita surgió hace casi cien años. La justificación científica de la importancia de construir un telescopio de este tipo se publicó en un artículo del astrofísico Lyman Spitzer en 1946. En 1965 fue nombrado jefe del comité de la Academia de Ciencias, que determinó los objetivos de dicho proyecto.
En los años sesenta, fue posible realizar varios lanzamientos exitosos y poner en órbita dispositivos más simples, y en el 68, la NASA dio luz verde al predecesor del Hubble: el aparato LST, el Gran Telescopio Espacial, con un diámetro de espejo mayor: 3 metros frente al 2,4 del Hubble, y la ambiciosa tarea de lanzarlo ya en 1972, con la ayuda del transbordador espacial entonces en desarrollo. Pero el presupuesto estimado del proyecto resultó ser demasiado caro, surgieron dificultades con el dinero y en 1974 la financiación se canceló por completo.
El lobby activo del proyecto por parte de los astrónomos, la participación de la Agencia Espacial Europea y la simplificación de las características aproximadamente a las del Hubble permitieron en 1978 recibir financiación del Congreso por la ridícula cantidad de 36 millones de dólares en términos de costes totales, que hoy equivale aproximadamente a 137 millones.
Al mismo tiempo, el futuro telescopio recibió su nombre en honor a Edwin Hubble, el astrónomo y cosmólogo que confirmó la existencia de otras galaxias, creó la teoría de la expansión del Universo y dio su nombre no solo al telescopio, sino también al una ley científica y una cantidad.
El telescopio fue desarrollado por varias empresas responsables de diferentes elementos, de los cuales los más complejos fueron el sistema óptico, desarrollado por Perkin-Elmer, y la nave espacial, creada por Lockheed. El presupuesto ya ha aumentado a 400 millones de dólares.
Lockheed retrasó la creación del dispositivo durante tres meses y superó su presupuesto en un 30%. Si nos fijamos en la historia de la construcción de dispositivos de complejidad similar, esta es una situación normal. Para Perkin-Elmer, las cosas fueron mucho peores. La empresa pulió el espejo según tecnología innovadora hasta finales de 1981, superando con creces el presupuesto y dañando las relaciones con la NASA. Curiosamente, la pieza en bruto del espejo fue fabricada por Corning, que hoy produce Gorilla Glass, que se utiliza activamente en los teléfonos.
Por cierto, se contrató a Kodak para que fabricara un espejo de repuesto utilizando métodos de pulido tradicionales si surgieran problemas al pulir el espejo principal. Los retrasos en la construcción de otros componentes ralentizaron tanto el proceso que se citó a la NASA diciendo que los cronogramas eran "inciertos y cambiaban a diario".
El lanzamiento no fue posible hasta 1986, pero debido al desastre del Challenger, los lanzamientos del transbordador se suspendieron mientras duraran las modificaciones.
El Hubble fue almacenado pieza por pieza en cámaras especiales bañadas con nitrógeno a un coste de seis millones de dólares al mes.
Como resultado, el 24 de abril de 1990 el transbordador Discovery se puso en órbita con el telescopio. En ese momento, se habían gastado 2.500 millones de dólares en el Hubble. Los costos totales hoy se acercan a los diez mil millones.
Desde su lanzamiento, han ocurrido varios acontecimientos dramáticos relacionados con el Hubble, pero el principal ocurrió al principio.
Cuando, después de ser puesto en órbita, el telescopio comenzó a funcionar, resultó que su nitidez era un orden de magnitud menor de lo calculado. En lugar de una décima de segundo de arco, fue un segundo entero. Después de varias comprobaciones, resultó que el espejo del telescopio era demasiado plano en los bordes: no coincidía ni dos micrómetros con el calculado. La aberración resultante en literalmente El defecto microscópico hizo imposible la mayoría de los estudios planificados.
Se formó una comisión cuyos miembros descubrieron el motivo: el espejo calculado con una precisión increíble no había sido pulido correctamente. Además, incluso antes del lanzamiento, las mismas desviaciones mostraban el par de correctores nulos utilizados en las pruebas, dispositivos que eran responsables de la curvatura deseada de la superficie.
Pero luego no confiaron en estas lecturas, confiando en las lecturas del corrector cero principal, que mostraba los resultados correctos y según el cual se realizó la molienda. Y resultó que una de cuyas lentes estaba instalada incorrectamente.
factor humano
Era técnicamente imposible instalar un nuevo espejo directamente en órbita, y bajar el telescopio y luego volver a colocarlo era demasiado caro. Se encontró una solución elegante.
Sí, el espejo se hizo incorrectamente. Pero se hizo muy mal. alta precisión. La distorsión era conocida y sólo quedaba compensarla, para lo cual desarrollaron sistema especial Ajustes COSTAR. Se decidió instalarlo como parte de la primera expedición para dar servicio al telescopio.
Una expedición de este tipo es una operación compleja de diez días en la que los astronautas viajan al espacio exterior. Es imposible imaginar un trabajo más futurista y es sólo mantenimiento. En total se realizaron cuatro expediciones durante el funcionamiento del telescopio y dos vuelos como parte de la tercera.
El 2 de diciembre de 1993, el transbordador espacial Endeavour, del que éste era el quinto vuelo, entregó a los astronautas al telescopio. Instalaron Costar y reemplazaron la cámara.
Costar corrigió la aberración esférica del espejo, desempeñando el papel de las gafas más caras de la historia. El sistema de corrección óptica cumplió su tarea hasta 2009, cuando desapareció su necesidad debido al uso de su propia óptica correctiva en todos los dispositivos nuevos. Cedió un valioso espacio en el telescopio al espectrógrafo y ocupó un lugar de honor en el Museo Nacional del Aire y la Astronáutica después de ser desmantelado como parte de la cuarta misión de mantenimiento del Hubble en 2009.
Control
El telescopio se controla y monitorea en tiempo real las 24 horas del día, los 7 días de la semana desde un centro de control en Greenbelt, Maryland. Las tareas del centro se dividen en dos tipos: técnicas (mantenimiento, gestión y seguimiento del estado) y científicas (selección de objetos, preparación de tareas y recogida directa de datos). Cada semana, el Hubble recibe más de 100.000 órdenes diferentes de la Tierra: se trata de instrucciones de corrección de órbitas y tareas para fotografiar objetos espaciales.
En el MCC, el día se divide en tres turnos, a cada uno de los cuales se le asigna un equipo separado de tres a cinco personas. Durante las expediciones al propio telescopio, el personal aumenta a varias docenas.
Hubble es un telescopio muy ocupado, pero incluso su apretada agenda le permite ayudar absolutamente a cualquier persona, incluso a un astrónomo no profesional. Cada año, el Instituto de Investigación Espacial que utiliza el Telescopio Espacial recibe miles de solicitudes de reserva de tiempo de astrónomos de diferentes países.
Alrededor del 20% de las solicitudes reciben la aprobación de una comisión de expertos y, según la NASA, gracias a las solicitudes internacionales, cada año se realizan más o menos 20 mil observaciones. Todas estas solicitudes se conectan, programan y envían al Hubble desde el mismo centro en Maryland.
Óptica
La óptica principal del Hubble se basa en el sistema Ritchie-Chrétien. Consiste en un espejo redondo, hiperbólicamente curvado, de 2,4 m de diámetro con un agujero en el centro. Este espejo refleja sobre un espejo secundario, también de forma hiperbólica, que refleja un haz apto para la digitalización hacia el orificio central del primario. Se utilizan todo tipo de filtros para filtrar partes innecesarias del espectro y resaltar los rangos necesarios.
Estos telescopios utilizan un sistema de espejos, no lentes, como en las cámaras. Hay muchas razones para esto: cambios de temperatura, tolerancias de pulido, dimensiones generales y sin pérdida de haz dentro de la propia lente.
La óptica básica del Hubble no ha cambiado desde el principio. Y el conjunto de diversos instrumentos que lo utilizan fue cambiado completamente a lo largo de varias expediciones de mantenimiento. El Hubble se actualizó con instrumentación y durante su existencia trabajaron allí trece instrumentos diferentes. Hoy lleva seis, uno de los cuales está en hibernación.
Las cámaras gran angular y planetarias de la primera y segunda generación, y ahora la cámara gran angular de la tercera, se encargaban de las fotografías en el rango óptico.
El potencial del primer WFPC nunca se materializó debido a problemas con el espejo. Y la expedición de 1993, habiendo instalado Kostar, al mismo tiempo lo reemplazó con la segunda versión.
La cámara WFPC2 tenía cuatro matrices cuadradas, cuyas imágenes formaron un gran cuadrado. Casi. Una matriz, simplemente "planetaria", recibió una imagen con mayor aumento, y cuando se restablece la escala, esta parte de la imagen captura menos de un decimosexto del cuadrado total en lugar de un cuarto, pero con una resolución más alta.
Las tres matrices restantes eran responsables del “gran angular”. Es por eso que las tomas de cámara completa parecen un cuadrado con 3 bloques eliminados de una esquina, y no por problemas con la carga de archivos u otros problemas.
WFPC2 fue reemplazado por WFC3 en 2009. La diferencia entre ellos queda bien ilustrada por la nueva filmación de Pillars of Creation, sobre la cual hablaremos más adelante.
Además del alcance óptico y del infrarrojo cercano con una cámara gran angular, el Hubble ve:
- utilizando el espectrógrafo STIS en el ultravioleta cercano y lejano, así como del visible al infrarrojo cercano;
- allí, utilizando uno de los canales ACS, cuyos otros canales cubren un enorme rango de frecuencia desde el infrarrojo hasta el ultravioleta;
- fuentes puntuales débiles en el rango ultravioleta con el espectrógrafo COS.
Fotos
Las imágenes del Hubble no son exactamente fotografías en el sentido habitual. Mucha información no está disponible en el rango óptico. Muchos objetos espaciales emiten activamente en otros rangos. Hubble está equipado con muchos dispositivos con una variedad de filtros que les permiten capturar datos que luego los astrónomos procesan y pueden resumir en una imagen visual. La riqueza de colores la proporcionan los diferentes rangos de radiación de las estrellas y las partículas ionizadas por ellas, así como su luz reflejada.
Hay muchas fotografías, solo les contaré algunas de las más interesantes. Todas las fotografías tienen su propia identificación, que se puede encontrar fácilmente en el sitio web del Hubble spacetelescope.org o directamente en Google. Muchas de las fotografías están en el sitio en alta resolución, pero aquí les dejo versiones en tamaño de pantalla.
Pilares de la creación
Identificación: opo9544a
Hubble realizó su disparo más famoso el 1 de abril de 1995, sin distraerse de trabajo inteligente el día de los inocentes. Estos son los Pilares de la Creación, llamados así porque las estrellas se forman a partir de estas acumulaciones de gas y porque se parecen a ellas en su forma. La imagen muestra un pequeño trozo de la parte central de la Nebulosa del Águila.
esta nebulosa tema interesante, que las grandes estrellas en su centro lo disiparon parcialmente, e incluso solo de la Tierra. Tal suerte le permite mirar hacia el centro de la nebulosa y, por ejemplo, tomar la famosa y expresiva fotografía.
Otros telescopios también fotografiaron esta región en diferentes rangos, pero en óptica los Pilares salen más expresivos: ionizado por las mismas estrellas que disiparon parte de la nebulosa, el gas brilla en azul, verde y rojo, creando una hermosa iridiscencia.
En 2014, los Pilares se volvieron a filmar con equipos Hubble actualizados: la primera versión fue filmada con la cámara WFPC2 y la segunda con la cámara WFC3.
ID: heic1501a
Rosa hecha de galaxias
ID: heic1107a
Objeto Arp 273 - buen ejemplo Comunicaciones entre galaxias cercanas entre sí. La forma asimétrica del superior es consecuencia de las llamadas interacciones de marea con el inferior. Juntos forman una flor grandiosa, presentada a la humanidad en 2011.
Sombrero mágico de galaxia
ID: opo0328a
Messier 104 es una galaxia majestuosa que parece inventada y pintada en Hollywood. Pero no, el hermoso ciento cuarto se encuentra en el extremo sur de la constelación de Virgo. Y es tan brillante que es visible incluso a través de telescopios domésticos. Esta belleza posó para el Hubble en 2004.
Nueva vista infrarroja de la Nebulosa Cabeza de Caballo - Imagen del 23º aniversario del Hubble
ID: heic1307a
En 2013, Hubble volvió a tomar imágenes de Barnard 33 en el espectro infrarrojo. Y la sombría Nebulosa Cabeza de Caballo en la constelación de Orión, casi opaca y negra en el rango visible, apareció bajo una nueva luz. Es decir, el alcance.
Antes de esto, el Hubble ya lo había fotografiado en 2001:
ID: heic0105a
Luego ganó la votación en línea para el objeto conmemorativo que lleva once años en órbita. Curiosamente, incluso antes de las fotografías de Hubble, la cabeza de caballo era uno de los objetos más fotografiados.
Hubble captura la región de formación estelar S106
ID: heic1118a
S106 es una región de formación estelar en la constelación de Cygnus. La hermosa estructura se debe a la eyección de una estrella joven que está envuelta en polvo en forma de rosquilla en el centro. Esta cortina de polvo tiene huecos en la parte superior e inferior, a través de los cuales el material de la estrella se escapa más activamente, formando una forma que recuerda a la conocida ilusión óptica. La foto fue tomada a finales de 2011.
Casiopea A: las coloridas secuelas de la muerte de una estrella
ID: heic0609a
Probablemente hayas oído hablar de las explosiones de supernovas. Y esta imagen muestra claramente uno de los escenarios para el destino futuro de tales objetos.
La fotografía de 2006 muestra las consecuencias de la explosión de la estrella Casiopea A, que tuvo lugar en nuestra galaxia. Se ve claramente una ola de materia que se dispersa desde el epicentro, con una estructura compleja y detallada.
Imagen del Hubble de Arp 142
ID: heic1311a
Y de nuevo, una imagen que muestra las consecuencias de la interacción de dos galaxias que se encontraron cerca una de la otra durante su viaje ecuménico.
NGC 2936 y 2937 chocaron y se influyeron mutuamente. Este es un evento interesante en sí mismo, pero en este caso se ha añadido otro aspecto: la forma actual de las galaxias se asemeja a un pingüino con un huevo, lo que supone una gran ventaja para la popularidad de estas galaxias.
En una simpática imagen de 2013 se pueden ver las huellas de la colisión que tuvo lugar: por ejemplo, el ojo del pingüino está formado en su mayor parte por cuerpos de la galaxia huevo.
Conociendo la edad de ambas galaxias, finalmente podemos responder qué fue primero: el huevo o el pingüino.
Una mariposa emergiendo de los restos de una estrella en la nebulosa planetaria NGC 6302
Identificación: heic0910h
A veces, los chorros de gas, calentados a 20 mil grados, que vuelan a una velocidad de casi un millón de kilómetros por hora, parecen las alas de una frágil mariposa, sólo hay que encontrar el ángulo correcto. El Hubble no tuvo que mirar, la nebulosa NGC 6302, también llamada nebulosa de la Mariposa o del Escarabajo, giró hacia la derecha hacia nosotros.
Estas alas son creadas por la estrella moribunda de nuestra galaxia en la constelación de Skopio. Los flujos de gas recuperan su forma de ala gracias al anillo de polvo que rodea la estrella. El mismo polvo cubre la propia estrella de nosotros. Es posible que el anillo se haya formado porque la estrella perdió materia a lo largo del ecuador a un ritmo relativamente bajo, y las alas por una pérdida más rápida desde los polos.
Campo profundo
Hay varias imágenes del Hubble que tienen Deep Field en el título. Se trata de fotogramas con un enorme tiempo de exposición de varios días, que muestran un pequeño trozo de cielo estrellado. Para eliminarlos, tuve que seleccionar con mucho cuidado un área adecuada para dicha exposición. No debería haber sido bloqueado por la Tierra y la Luna, no debería haber objetos brillantes cerca, etc. Como resultado, Deep Field se convirtió en material de archivo muy útil para los astrónomos, que puede utilizarse para estudiar los procesos de formación del universo.
La fotografía más reciente de este tipo, la del Campo Profundo Extremo del Hubble de 2012, es bastante aburrida para el ojo medio: se trata de una fotografía sin precedentes con una velocidad de obturación de dos millones de segundos (~23 días), que muestra 5,5 mil galaxias, la más tenue de las cuales Tienen un brillo diez mil millones menor que la sensibilidad de la visión humana.
ID: heic1214a
Y esta increíble imagen está disponible gratuitamente en el sitio web del Hubble y muestra a todos una pequeña parte de 1/30.000.000 de nuestro cielo, en el que son visibles miles de galaxias.
Hubble (1990 – 203_)
Está previsto que el Hubble abandone su órbita después de 2030. Este hecho parece triste, pero en realidad el telescopio ha excedido en muchos años la duración de su misión original. El telescopio se modernizó varias veces, el equipo se cambió por otros cada vez más avanzados, pero estas mejoras no afectaron la óptica principal.
Y en los próximos años, la humanidad recibirá un reemplazo más avanzado para el viejo caza cuando se lance el Telescopio James Webb. Pero incluso después de esto, el Hubble seguirá funcionando hasta que falle. En el telescopio se invirtieron cantidades increíbles de trabajo de científicos, ingenieros, astronautas, personas de otras profesiones y dinero de los contribuyentes estadounidenses y europeos.
En respuesta, la humanidad dispone de una base sin precedentes de datos científicos y objetos de arte que ayudan a comprender la estructura del universo y crear una moda para la ciencia.
Es difícil entender el valor del Hubble para alguien que no sea astrónomo, pero para nosotros es un maravilloso símbolo de los logros humanos. No sin problemas, con una historia compleja, el telescopio se ha convertido en un proyecto exitoso que, con suerte, funcionará en beneficio de la ciencia durante más de diez años. publicado
Si tienes alguna duda sobre este tema, pregúntale a los expertos y lectores de nuestro proyecto.
Desde que comenzaron los trabajos, ha crecido toda una generación de personas que dan por sentado el Hubble, por lo que es fácil olvidar lo revolucionario que fue este dispositivo. De momento sigue funcionando, quizás dure otros cinco años. El telescopio transmite aproximadamente 120 gigabytes de datos científicos por semana durante su funcionamiento y se han recopilado más de 10 mil imágenes; artículos científicos.
El sucesor del Hubble será el telescopio espacial James Webb. El proyecto de este último ha experimentado importantes sobrecostos presupuestarios y plazos incumplidos durante más de cinco años. Con el Hubble todo sucedió exactamente igual, incluso peor: se superpusieron los problemas de financiación y el desastre del Challenger, y más tarde del Columbia. En 1972 se creía que el programa costaría 300 millones de dólares (teniendo en cuenta la inflación, esto equivale a unos 590 millones). Cuando el telescopio finalmente llegó a la plataforma de lanzamiento, el precio se había multiplicado varias veces hasta alcanzar aproximadamente 2.500 millones de dólares. En 2006, se estimó que el Hubble costó 9 mil millones (10,75 mil millones con la inflación), más cinco vuelos del transbordador espacial para mantenimiento y reparaciones, cada lanzamiento costó aproximadamente 500 millones.
La parte principal del telescopio es un espejo con un diámetro de 2,4 metros. En general, se planeó un telescopio con un diámetro de espejo de 3 metros y querían lanzarlo en 1979. Pero en 1974 el programa fue retirado del presupuesto y sólo gracias al lobby los astrónomos consiguieron recibir la mitad de lo solicitado inicialmente. Por tanto, tuvimos que frenar nuestro ardor y reducir el alcance del futuro proyecto.
Ópticamente, el Hubble es una implementación del sistema Ritchie-Chrétien con dos espejos, común entre los telescopios científicos. Permite obtener un buen ángulo de visión y una excelente calidad de imagen, pero los espejos tienen una forma difícil de fabricar y probar. Los sistemas ópticos y el espejo deben fabricarse con tolerancias mínimas. Los espejos de los telescopios convencionales están pulidos hasta una tolerancia de aproximadamente una décima parte de la longitud de onda de la luz visible, pero se requirió que Hubble observara la luz ultravioleta, de longitud de onda más corta. Por lo tanto, el espejo se pulió con una tolerancia de 10 nanómetros, 1/65 de la longitud de onda de la luz roja. Por cierto, los espejos se calientan a una temperatura de 15 grados, lo que limita el rendimiento en el rango de infrarrojos, otro límite del espectro visible.
Un espejo fue fabricado por Kodak y el otro por Itek Corporation. El primero está ubicado en el Museo Nacional del Aire y el Espacio, el segundo se utiliza en el Observatorio Magdalena Ridge. Se trataba de espejos de repuesto, y lo que hay en el Hubble fue producido por la empresa Perkin-Elmer utilizando sofisticadas máquinas CNC, lo que provocó otro incumplimiento de los plazos. Trabajando en pulir una pieza de trabajo de Corning (la misma que fabrica Vidrio de gorila) no comenzó hasta 1979. Se simularon condiciones de microgravedad colocando un espejo sobre 130 varillas, cuya resistencia de soporte variaba. El proceso continuó hasta mayo de 1981. El vidrio se lavó con 9.100 litros de agua desmineralizada caliente y se aplicaron dos capas: una capa reflectante de aluminio de 65 nanómetros y una protectora de fluoruro de magnesio de 25 nanómetros.
Y las fechas de lanzamiento continuaron retrasándose: primero a octubre de 1984, luego a abril de 1985, a marzo de 1986 y a septiembre. Cada trimestre del trabajo de Perkin-Elmer provocó un cambio en los plazos de un mes y, en algunos puntos, cada día de trabajo retrasó el lanzamiento un día. Los horarios de trabajo de la empresa no satisfacían a la NASA porque eran vagos e inciertos. El coste del proyecto ya ha aumentado a 1.175 millones de dólares.
El cuerpo de la nave fue otro dolor de cabeza; tenía que ser capaz de soportar tanto la exposición directa a los rayos del sol como la oscuridad de la sombra de la Tierra. Y estos aumentos de temperatura amenazaron los sistemas precisos de un telescopio científico. Las paredes del Hubble constan de varias capas de aislamiento térmico, que están rodeadas por una ligera carcasa de aluminio. En el interior, el equipo está alojado en una estructura de grafito-epoxi. Para evitar la absorción de agua por compuestos higroscópicos de grafito y hielo en los dispositivos, se bombeó nitrógeno al interior antes del lanzamiento. Aunque la producción de la nave espacial fue mucho más estable que la de los sistemas ópticos del telescopio, también aquí surgieron problemas de organización. En el verano de 1985, Lockheed Corporation, que estaba trabajando en el dispositivo, estaba un 30 por ciento por encima del presupuesto y tres meses de retraso.
El Hubble tenía cinco instrumentos científicos en el momento del lanzamiento, todos los cuales fueron reemplazados posteriormente durante el mantenimiento en órbita. Las cámaras planetarias y gran angular realizaron observaciones ópticas. El dispositivo tenía 48 filtros de líneas espectrales para resaltar elementos específicos. Se dividieron ocho CCD en dos cámaras, cuatro para cada una. Cada matriz tenía una resolución de 0,64 megapíxeles. La cámara gran angular tenía un campo de visión mayor, mientras que la cámara planetaria tenía una distancia focal más larga y, por lo tanto, proporcionaba una mayor ampliación.
El espectrógrafo de alta resolución, creado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, operaba en el rango ultravioleta. También se observaron en el UV la cámara de objetos débiles desarrollada por la Agencia Espacial Europea y el espectrógrafo de objetos débiles de la Universidad de California y Martin Marietta Corporation. La Universidad de Wisconsin-Madison ha creado un fotómetro de alta velocidad para observar la luz visible y la luz ultravioleta de las estrellas y otros objetos astronómicos que varían en brillo. Podría realizar hasta 100 mil mediciones por segundo con una precisión fotométrica del 2% o mejor. Finalmente, los sensores de orientación de los telescopios podrían usarse como instrumento científico y permitirían una astrometría muy precisa.
En la Tierra, la investigación del Hubble está a cargo del Instituto de Investigación Espacial del Telescopio Espacial, creado especialmente en 1981. Su formación no se produjo sin lucha: la NASA quería controlar el dispositivo, pero la comunidad científica no estuvo de acuerdo.
Se eligió la órbita del Hubble para poder acercarse al telescopio y realizar su mantenimiento. La mitad de la órbita interfiere con las observaciones de la Tierra y la Luna y tampoco debería obstaculizar el camino; proceso científico La anomalía magnética brasileña interfiere; al sobrevolarla, el nivel de radiación aumenta considerablemente. Hubble se encuentra a una altitud de 569 kilómetros y la inclinación de su órbita es de 28,5°. Debido a la presencia de la atmósfera superior, la posición del telescopio puede cambiar de manera impredecible, lo que hace imposible predecir con precisión la posición durante largos períodos de tiempo. El calendario de trabajo normalmente se aprueba sólo unos días antes del inicio, ya que no está claro si en ese momento será posible observar el objeto deseado.
A principios de 1986, comenzó a vislumbrarse un lanzamiento en octubre, pero el desastre del Challenger retrasó la fecha límite. transbordador espacial - similar a eso, que debía poner en órbita un telescopio único valorado en mil millones, explotó en un cielo despejado a los 73 segundos de vuelo, matando a siete personas. Hasta 1988, toda la flota de transbordadores permaneció inmovilizada mientras se investigaba el incidente. Por cierto, la espera también fue cara: el Hubble se mantuvo en una habitación limpia, inundada de nitrógeno. Cada mes cuesta aproximadamente $6 millones. No se perdió tiempo; se reemplazó la batería poco confiable del dispositivo y se realizaron varias mejoras más. En 1986, no existía ningún software para los sistemas de control terrestre y el software apenas estaba listo para su lanzamiento en 1990.
El 24 de abril de 1990, hace 25 años, el telescopio finalmente fue puesto en órbita varias veces por encima del presupuesto. Pero esto fue sólo el comienzo de las dificultades.
STS-31, el telescopio sale del compartimento de carga del transbordador Discovery
Al cabo de unas semanas quedó claro que el sistema óptico tenía un defecto grave. Sí, las primeras imágenes eran más claras que las de los telescopios terrestres, pero el Hubble no pudo alcanzar las características declaradas. Las fuentes puntuales aparecían como círculos de 1 segundo de arco en lugar de círculos de 0,1 segundos de arco. Al final resultó que, la NASA no estaba en vano preocupada por la competencia de Perkin-Elmer: el espejo tenía una desviación de forma en los bordes de aproximadamente 2200 nanómetros. El defecto fue catastrófico porque resultó en una severa aberración esférica, lo que significa que la luz reflejada desde los bordes del espejo se enfocaba en un punto diferente de aquel en el que se enfocaba la luz reflejada desde el centro. Debido a esto, la espectroscopia no se vio muy afectada, pero la observación de objetos oscuros resultó difícil, lo que puso fin a la mayoría de los programas cosmológicos.
Aunque produjo algunas observaciones posibles gracias a sofisticadas técnicas de obtención de imágenes en la Tierra, el Hubble fue considerado un proyecto fallido y la reputación de la NASA quedó gravemente empañada. Comenzaron a bromear sobre el telescopio, por ejemplo, en la película "The Naked Gun 2½: The Smell of Fear", se compara la nave espacial con el Titanic, el auto Edsel fallido y la caída más famosa de una aeronave: el accidente de Hindenburg.
Fotografía en blanco y negro El telescopio está presente en una de las pinturas.
Se cree que la causa del defecto fue un error durante la instalación del corrector nulo principal, dispositivo que ayuda a alcanzar el parámetro de curvatura superficial deseado. Una de las lentes del dispositivo estaba desplazada 1,3 milímetros. Durante el trabajo, Perkin-Elmer analizó la superficie utilizando dos correctores nulos y luego utilizó un corrector nulo especial diseñado para tolerancias muy estrictas para la etapa final. Como resultado, el espejo resultó ser muy preciso, pero tenía la forma incorrecta. El error se descubrió más tarde: dos correctores nulos convencionales indicaron la presencia de aberración esférica, pero la empresa decidió ignorar sus mediciones. Perkin-Elmer y la NASA comenzaron a arreglar las cosas. La agencia espacial estadounidense consideró que la empresa no supervisó adecuadamente el proceso de fabricación y no utilizó a sus mejores trabajadores en el proceso de fabricación y control de calidad. Sin embargo, estaba claro que parte de la culpa era de la NASA.
La buena noticia fue que el telescopio fue diseñado para requerir mantenimiento (el primero en 1993), por lo que se inició una búsqueda para encontrar una solución al problema. Había un espejo de respaldo de Kodak en la Tierra, pero era imposible cambiarlo en órbita, y bajar el dispositivo en el transbordador habría sido demasiado costoso y requeriría mucho tiempo. El espejo se hizo con precisión, pero tenía la forma incorrecta, por lo que se propuso agregar nuevos componentes ópticos para compensar el error. Por análisis fuentes puntuales luz, se determinó que la constante cónica del espejo era −1.01390±0.0002 en lugar del −1.00230 requerido. La misma cifra se obtuvo procesando datos de error del corrector nulo Perkin-Elmer y analizando interferogramas de prueba.
Se añadió corrección de errores a las matrices CCD de la segunda versión de las cámaras planetaria y gran angular, pero esto era imposible para otros instrumentos. Requirieron otro dispositivo de corrección óptica externo, que se denominó Reemplazo Axial del Telescopio Espacial de Óptica Correctiva (COSTAR). En términos generales, las gafas se hicieron para el telescopio. No había suficiente espacio para COSTAR, por lo que hubo que abandonar el fotómetro de alta velocidad.
El primer vuelo de mantenimiento se realizó en diciembre de 1993. La primera misión fue la más importante. En total eran cinco, durante cada uno el transbordador espacial se acercaba al telescopio, luego los instrumentos y dispositivos averiados eran reemplazados mediante un manipulador. Se llevaron a cabo varios paseos espaciales durante una o dos semanas, y luego se ajustó la órbita del telescopio, que se redujo constantemente debido a la influencia de las capas superiores de la atmósfera. De esta manera, fue posible actualizar el equipamiento del envejecido Hubble al más moderno.
La primera operación de mantenimiento se realizó desde Inedeavour y duró 10 días. El fotómetro de alta velocidad fue reemplazado por la óptica de corrección COSTAR, y la primera versión de las cámaras planetarias y gran angular fue reemplazada por la segunda. fueron reemplazados paneles solares y su electrónica, cuatro giroscopios para el sistema de guía del telescopio, dos magnetómetros, ordenadores de a bordo y diversos sistemas eléctricos. El vuelo se consideró exitoso.
Foto de la galaxia M 100 antes y después de la instalación de los sistemas de corrección.
La segunda operación de mantenimiento se llevó a cabo en febrero de 1997 desde el transbordador Discovery. Se retiraron del telescopio un espectrógrafo de alta resolución y un espectrógrafo de objetos débiles. Han sido reemplazados por STIS (espectrógrafo de grabación de telescopios espaciales) y NICMOS (cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro de objetos múltiples). NICMOS se enfrió con nitrógeno líquido para reducir el ruido, pero el resultado fue una expansión inesperada de las piezas y mayor velocidad calefacción, la vida útil se redujo de 4,5 años a 2. Inicialmente, la unidad de datos del Hubble era de cinta, fue reemplazada por una de estado sólido. También se ha mejorado el aislamiento térmico del dispositivo.
Hubo cinco vuelos de servicio, pero se cuentan en el orden 1, 2, 3A, 3B y 4 y, a pesar de la similitud de nombres, 3A y 3B no se volaron en sucesión inmediata como podría esperarse. El tercer vuelo tuvo lugar en diciembre de 1999 en el transbordador Discovery y se debió al fallo de cuatro de los seis giroscopios del telescopio. Se reemplazaron los seis giroscopios, los sensores de orientación y la computadora de a bordo; ahora había Procesador Intel 80486 con una frecuencia de 25 MHz. Anteriormente, Hubble usaba un DF-224 con un procesador principal de 1,25 MHz y dos procesadores de respaldo iguales, un mecanismo de cable magnético de seis bancos con palabras de 8K y 24 bits, y cuatro bancos podían funcionar simultáneamente.
Esta foto fue tomada durante el tercer mantenimiento. hizo Scott Kelly. Hoy se encuentra en la ISS como parte de un experimento para estudiar los efectos biológicos de los vuelos espaciales de larga duración en el cuerpo humano.
El cuarto vuelo (o 3B) se realizó en Columbia en marzo de 2002. El último dispositivo original, la cámara de objetos oscuros, fue reemplazada por una cámara de visión general mejorada. La segunda vez que se sustituyeron los paneles solares, los nuevos eran un 30% más potentes. NICMOS pudo seguir funcionando gracias a la instalación de crioenfriamiento experimental.
A partir de ese momento, todos los instrumentos del Hubble tenían corrección de errores de espejo y COSTAR ya no era necesario. Pero sólo fue retirado en el último vuelo de mantenimiento, que ocurrió después del desastre del Columbia. Durante el vuelo posterior del Hubble, el transbordador se derrumbó al regresar a la Tierra, debido a una violación de la capa protectora contra el calor. La muerte de siete personas hizo retroceder indefinidamente la fecha original de febrero de 2005. El caso es que ahora todos los vuelos del transbordador debían realizarse en una órbita que les permitiera llegar a la Estación Espacial Internacional en caso de problemas imprevistos. Pero ni un solo transbordador pudo alcanzar la órbita del Hubble y la ISS en un solo vuelo: no había suficiente combustible. El lanzamiento del Telescopio James Webb no estaba previsto hasta 2018, dejando un hueco tras el fin del Hubble. A muchos astrónomos se les ha ocurrido la idea de que el mantenimiento más reciente merece el riesgo de vidas humanas.
Bajo presión del Congreso, la administración de la NASA anunció en enero de 2004 que se reconsideraría la decisión de cancelar. En agosto, el Centro de Vuelos Espaciales Goddard comenzó a preparar propuestas para un vuelo totalmente controlado de forma remota, pero los planes fueron cancelados más tarde al considerarse inviables. En abril de 2005 nuevo administrador La NASA Michael Griffin ha admitido la posibilidad de un vuelo tripulado al Hubble. En octubre de 2006 se confirmaron finalmente las intenciones y se programó el vuelo de 11 días para septiembre de 2008.
Posteriormente, el vuelo se pospuso hasta mayo de 2009. Se completaron las reparaciones del STIS y de la cámara de vigilancia avanzada del Atlantis. Se instalaron dos nuevas baterías de níquel-hidrógeno en el Hubble y se reemplazaron sensores de guía y otros sistemas. En lugar de COSTAR, se instaló un espectrógrafo ultravioleta en el telescopio y se agregó un sistema para la futura captura y eliminación del telescopio, ya sea mediante lanzamiento tripulado o completamente automático. La segunda versión de la cámara gran angular fue reemplazada por la tercera. Como resultado de todo el trabajo realizado, el telescopio.
El telescopio permitió aclarar la constante de Hubble, confirmó la hipótesis de la isotropía del Universo, descubrió el satélite de Neptuno y realizó muchas otras investigaciones científicas. Pero para el ciudadano medio, el Hubble es importante sobre todo por su gran cantidad de fotografías coloridas. Algunas publicaciones técnicas creen que estos colores en realidad no existen, pero esto no es del todo cierto. El color es una representación en el cerebro humano y las imágenes se colorean analizando la radiación de diferentes longitudes de onda. Un electrón, que pasa del segundo al tercer nivel de la estructura del átomo de hidrógeno, emite luz con una longitud de onda de 656 nanómetros y la llamamos roja. Nuestros ojos se adaptan a diferentes brillos, por lo que no siempre es posible crear un reflejo preciso de los colores. Algunos telescopios pueden registrar espectros de radiación ultravioleta o infrarroja invisibles para el ojo humano, y sus datos también deben reflejarse de alguna manera en fotografías.
La astronomía utiliza el formato FITS, Sistema Flexible de Transporte de Imágenes. En él se presentan todos los datos en forma de texto, esto es una especie de analogía formato RAW. Para obtener algo, debes procesarlo. Por ejemplo, los ojos perciben la luz en una escala logarítmica, pero un archivo puede representarla en una escala lineal. Sin ajustar el brillo, la imagen puede aparecer demasiado oscura.
Antes y después de la corrección de contraste y brillo.
Más comercial cámaras disponibles Tiene grupos de píxeles que capturan los colores rojo, verde o azul, y la combinación de estos puntos produce una fotografía en color. Los conos del ojo humano perciben el color de forma muy similar. La desventaja de este enfoque es que cada tipo de sensor detecta sólo una pequeña fracción de luz, por lo que los equipos astronómicos detectan grandes rangos de longitudes de onda y se utilizan filtros para resaltar los colores. Como resultado, los datos brutos en astronomía suelen ser blancos y negros.
Hubble capturó M 57 a 658 nm (rojo), 503 nm (verde) y 469 nm (azul), ¡comienza con una explosión!
Luego, mediante filtros, se obtienen imágenes en color. Con el conocimiento del proceso es posible crear una imagen que se acerque lo más posible a la realidad, aunque muchas veces los colores no son del todo reales, en ocasiones esto se hace de forma intencionada. Esto se llama el "efecto National Geographic". A finales de los años setenta, el programa Voyager sobrevoló Júpiter y por primera vez en la historia tomó fotografías de este planeta. Revistas como National Geographic han dedicado páginas enteras a impresionantes fotografías procesadas de diversas formas. efectos de color, y lo publicado no era del todo cierto.
La fotografía más famosa tomada por el Telescopio Hubble son los "Pilares de la Creación" tomadas el 1 de abril de 1995. Registró el nacimiento de nuevas estrellas en la Nebulosa del Águila y la luz de estrellas jóvenes cerca de nubes de gas y polvo. Los objetos fotografiados se encuentran a 7.000 años luz de la Tierra. La estructura de la izquierda tiene aproximadamente 4 años luz de largo. Las protuberancias de los "pilares" son más grandes que nuestro sistema solar. El color verde de la fotografía es responsable del hidrógeno, el rojo del azufre monoionizado y el azul del oxígeno doblemente ionizado.
¿Por qué ella y muchas otras fotografías del Hubble están dispuestas en una “escalera”? Esto se debe a la configuración de la segunda versión de las cámaras planetarias y gran angular. Posteriormente fueron reemplazados y hoy se exhiben en el Museo Nacional del Aire y el Espacio.
Para conmemorar el 25 aniversario del telescopio, se volvió a tomar una fotografía tomada en 2014 y publicada en enero de este año. Fue producida por la tercera versión de la cámara gran angular, que permite comparar la calidad del equipo.
Aquí hay algunos más de los más fotografías famosas Telescopio Hubble. A medida que aumenta su calidad, es fácil notar vuelos de mantenimiento.
1990, supernova 1987A
1991, galaxia M 59
1992, Nebulosa de Orión
1993, Nebulosa del Velo
1994, galaxia M 100
1996, Campo profundo del Hubble. Casi los 3.000 objetos son galaxias y se capturó aproximadamente 1/28.000.000 de la esfera celeste.
1997, "firma" del agujero negro M 84
La cantidad de información transmitida por el Hubble supera los cien terabytes y sigue creciendo a un ritmo de unos 10 terabytes al año. Se enviaron lanzaderas al telescopio cinco veces para reparar y modernizar el equipo; se convirtió en el único objeto no tripulado que recibió tanta atención. Con su ayuda se fotografiaron exoplanetas, se obtuvieron imágenes de las galaxias más distantes y las consecuencias de la colisión de Júpiter con el cometa Shoemaker-Levy 9. A partir de los resultados de las observaciones, los astrónomos publicaron más de 12 mil artículos científicos. nos permite llamar al Hubble quizás el instrumento científico más productivo en la historia de la humanidad.
Sin embargo, cuando el telescopio se puso en órbita por primera vez, muchos lo percibieron no como el mayor logro de la ciencia, sino como un proyecto fallido.
El telescopio Hubble se descarga de la bodega de carga del transbordador espacial Discovery. Foto: NASA/IMAX
Antes del lanzamiento: cómo se nos ocurrió la idea y cómo la implementamos
Los científicos querían poner un telescopio en órbita terrestre baja incluso antes de que se lanzara el primer satélite. Los cálculos realizados en la década de 1940 indicaron que un dispositivo sacado de la atmósfera proporcionaría más imagen clara que los instrumentos terrestres. En el espacio no hay nubes, ni luz de las ciudades, ni polvo, ni aire. El aire bloquea una parte importante de la radiación infrarroja y ultravioleta, y en cuanto a los rayos X y la radiación gamma, la atmósfera es generalmente similar a una pared de ladrillos.
Los primeros telescopios lanzados al espacio fueron diseñados para observar esos rayos tan invisibles que la atmósfera no transmite. Los telescopios Stargazer (1968, NASA) y Orion (1971, URSS) eran ultravioleta, Uhuru (1970, NASA) eran rayos X. Muestre inmediatamente un telescopio óptico que funcione en luz visible al principio. tiene mucho sentido no lo hubo, pero tan pronto como la tecnología llegó a grandes satélites y estaciones orbitales, la situación cambió.
La claridad de la imagen, o como dicen los físicos, el poder de resolución (la capacidad de distinguir dos puntos muy cercanos), depende del tamaño del espejo, y además un espejo grande recoge más luz de estrellas muy débiles, por lo que hasta cierto límite, una Un gran telescopio debajo es mejor que uno pequeño en el espacio. Cuando fue posible poner en órbita un telescopio con un espejo de más de un metro y medio, la ganancia debida a la ausencia de interferencias atmosféricas jugó un papel fundamental y los ingenieros comenzaron a diseñar un gran observatorio orbital.
La palabra "observatorio" refleja el hecho de que el Hubble consiste en algo más que un simple telescopio y cámara digital. A bordo se encuentran varios espectrómetros, instrumentos para obtener el espectro de los objetos astronómicos y analizar su radiación, y dos cámaras, para "gran angular" y para fotografiar objetos especialmente oscuros. Las comillas sobre "gran angular" no son accidentales: ¡es poco probable que cualquier fotógrafo terrestre use este adjetivo para un instrumento con un campo de visión de poco más de un minuto de arco! A modo de comparación: utilizado al disparar. fauna Desde largas distancias, la lente de distancia focal ultralarga de 600 mm tiene un campo de visión de aproximadamente tres grados y medio y 60 minutos de arco en un grado.
Si seguimos comparando el telescopio con las cámaras, surgirá otro detalle interesante. La primera cámara del observatorio orbital tenía dos matrices de 800x800 píxeles, es decir, un total de 1,28 megapíxeles. es menos teléfonos modernos, pero la matriz astronómica tenía un nivel de ruido significativamente menor y filmó en prácticamente completa oscuridad.
El observatorio fue diseñado en detalle en la primera mitad de la década de 1970, pero en 1974 el proyecto dejó de recibir financiación junto con una parte importante del programa espacial: Estados Unidos ganó la carrera lunar y el gobierno decidió gastar alrededor del cuatro por ciento. del producto nacional bruto al espacio no tenía sentido. Sólo en 1978 los científicos convencieron a los políticos de la necesidad de un telescopio orbital y el trabajo continuó. Según el plan de 1978, el instrumento, que aún no había recibido nombre, debía entrar en órbita en 1983.
Sin embargo, ya en 1981, en la etapa de pulido del espejo principal, quedó claro que el proyecto estaba fuera de plazo y presupuesto. Las fechas de lanzamiento primero se trasladaron a 1984, luego a 1985 y luego a 1986. En 1986 todo estaba casi listo y el plazo de octubre parecía bastante realista, pero el desastre del transbordador Challenger puso fin a estos planes. Los vuelos de transbordadores cesaron hasta 1988 y, como resultado, el telescopio terminado tuvo que permanecer en la Tierra durante varios años antes de su lanzamiento. Sin embargo, durante este tiempo, los ingenieros reemplazaron sus baterías por otras más confiables y agregaron el software necesario para controlar el Hubble.
La NASA también obtuvo financiación de la Agencia Espacial Europea y, a cambio, proporcionó el 15% de todo el tiempo de observación a sus colegas europeos.
Después del lanzamiento: detección y corrección de defectos
Las primeras imágenes decepcionaron a los científicos. Sí, eran mejores que los de los telescopios terrestres, pero estaban lejos de la claridad de imagen prometida por los cálculos. Quedó claro que con sistema óptico algo andaba mal con el instrumento y el observatorio orbital fue descrito en los medios de comunicación como uno de los proyectos costosos más fallidos.
La investigación mostró que el instrumento utilizado para comprobar la forma del espejo (debe mantenerse con una precisión de 10 nanómetros) estaba montado incorrectamente; una de las lentes estaba instalada en él con un desplazamiento con respecto a la posición requerida. Cuando se pulió el espejo, la fábrica utilizó dos dispositivos estándar idénticos para controles independientes, pero para el control durante el pulido final, los ingenieros ya no contaban con la precisión de los equipos convencionales y crearon un dispositivo único específicamente para el espejo del Hubble. Simplemente no había nada que creerle y, por lo tanto, todas las mediciones mostraron que todo estaba en orden con el espejo.
Imagen de la galaxia M100 antes y después de la instalación de ópticas correctivas. Foto: NASA
Fue imposible cambiar el espejo, pero los ingenieros pudieron encontrar una solución. Determinaron exactamente cómo el espejo se desviaba de su forma correcta e hicieron un conjunto de dos espejos que compensaban las distorsiones: estos "anteojos" se instalaron en el telescopio en 1993, después de haber volado hasta él en el transbordador Endeavour.
Vista del telescopio desde el transbordador acercándose. Foto: NASA, 1993
Trabajos de reparación
El telescopio tuvo que ser reparado varias veces más: en las décadas de 1990 y 2000, Estados Unidos tenía naves espaciales y transbordadores reutilizables y podía llegar al observatorio orbital. El transbordador agarró el telescopio con un manipulador, se descargaron las piezas de repuesto necesarias de su compartimento de carga y los astronautas realizaron la reparación y el mantenimiento del instrumento.
Durante su segundo vuelo en 1997, se reemplazaron dos espectrómetros del telescopio, se reparó el aislamiento térmico dañado y se reemplazó la obsoleta unidad de cinta magnética por una más moderna. dispositivo eficiente Basado en microcircuitos. Anteriormente, el telescopio registraba todos los datos antes de transmitirlos a la Tierra en una cinta magnética, como una grabadora.
Computadora de a bordo DF-224 del Hubble. Foto: NASA
Durante la tercera expedición, en 1999, se reemplazaron la computadora de a bordo y los giroscopios averiados, dispositivos que son volantes giratorios en una suspensión especial que permite la rotación en los tres ejes. Cuando estos volantes aceleran o desaceleran la rotación, todo el telescopio, estrictamente de acuerdo con la ley de conservación del impulso, comienza a girar. Los giroscopios permiten apuntar con mucha precisión el instrumento hacia un objeto de interés, aunque el Hubble tiene su propio punto ciego: el telescopio bloquea los intentos de girarlo hacia el Sol y el cielo cercano.
La cuarta expedición (pero llamada 3B, ya que se convirtió en una continuación lógica de la anterior) en 2002 estableció nueva camara, Se cambiaron paneles solares y sistema de refrigeración. La Misión 3B se destacó por reemplazar el último de los instrumentos científicos originales.
El astronauta Andrew Feustel lleva una caja con un sistema óptico correctivo. Luego será exhibido en la Tierra en un museo. Foto: NASA
El quinto y último vuelo al Hubble estaba previsto para 2004, pero un desastre lo impidió nuevamente: el transbordador Columbia se quemó en la atmósfera en 2003. Los siete miembros de la tripulación murieron y la NASA decidió cancelar la expedición al telescopio orbital. Sin mantenimiento, el Hubble no tenía ninguna posibilidad de funcionar hasta el día de hoy, y los astrónomos se habrían quedado sin un gran telescopio en órbita hasta el lanzamiento del James Webb en 2018. La NASA enfrentó numerosas protestas de los científicos y reconsideró su decisión en 2006. Y en 2009, el transbordador Atlantis llevó astronautas al telescopio para su modernización y mantenimiento.
El telescopio Hubble capturado por el transbordador Atlantis. Foto: NASA
La cámara del telescopio fue reemplazada por tercera vez y este reemplazo no salió tan bien como se esperaba. Los pernos que sujetaban la cámara al cuerpo del telescopio se habían atascado después de 15 años y no podían moverse con una llave; el limitador integrado en la herramienta funcionó antes de que se pudiera girar el perno. El astronauta Andrew Feistel pasó a través de una esclusa de aire diseñada para más esfuerzo clave, pero resultó ser inútil. Después de negociar con la Tierra, quitaron las ataduras de las llaves y desenroscaron los pernos con fuerza física bruta, decidiendo que un perno roto no empeoraría la situación y que de alguna manera era ofensivo traer de vuelta una nueva cámara valorada en decenas de millones de dólares. .
Dado que los vuelos del transbordador están en tierra, ya no está prevista una sexta misión de reparación. Es probable que el telescopio funcione durante varios años más. 25 años de experiencia han demostrado que la parte menos fiable son los giroscopios, pero durante la última misión de servicio fueron sustituidos por un modelo nuevo y mejorado. Si giroscopios, cámaras, espectrógrafos y todo equipo adicional continúa funcionando, entonces el Hubble podría sobrevivir hasta la década de 2030, cuando su órbita disminuirá lo suficiente como para que el instrumento entre en la atmósfera. Se supone que en ese momento se enviará una nave espacial especial al telescopio, lo que permitirá llevarlo a la Tierra a un lugar donde los escombros no dañarán a nadie, pero no hay planes específicos para completar el trabajo del Hubble.
lo que fue revelado
Hubble proporciona mejores imágenes que los telescopios terrestres. Esto significa que la imagen es más clara y se pueden ver objetos que son pequeños según los estándares astronómicos (por ejemplo, planetas cerca de otras estrellas). Esto también significa que el telescopio permite ver objetos más débiles, cuya luz simplemente no atraviesa la atmósfera terrestre, principalmente galaxias distantes.
En total, utilizando el observatorio orbital, los astrónomos observaron más de 250 mil galaxias. Foto: NASA
Fue el Hubble el que permitió observar galaxias cuya luz tardó más de 13 mil millones de años en llegar hasta nosotros. El descubrimiento de las galaxias más distantes permitió determinar cuándo la materia esparcida por el Universo después del Big Bang formó las primeras estrellas, y un estudio detallado de los espectros de las galaxias distantes permitió determinar la tasa de expansión del Universo. con una precisión antes inaccesible.
Disco protoplanetario en la Nebulosa de Orión. Foto de : C.R. Universidad O'Dell/Rice; NASA
Además, Hubble hizo posible ver discos protoplanetarios: acumulaciones de polvo y gas cerca de estrellas en formación. A partir de estos discos se forman los sistemas planetarios.
en nuestro sistema solar El telescopio ayudó a descubrir lunas de Plutón previamente desconocidas, así como a ver en detalle las consecuencias de la caída del cometa Shoemaker-Levy 9 sobre Júpiter en 1994. En 2009, el Hubble también pudo fotografiar la huella de un pequeño asteroide que cayó sobre Júpiter: el destello fue visto por primera vez por un astrónomo aficionado y luego los científicos rápidamente apuntaron con un telescopio orbital al planeta.
El rastro de un cometa golpeando a Júpiter. Foto: NASA
El Hubble también se utilizó para observar auroras cerca de Ganímedes, el satélite de Júpiter, y a partir de estas auroras los astrofísicos pudieron sacar una conclusión sobre el océano subglacial de Ganímedes: surgen de la interacción de las partículas solares con la magnetosfera y el campo magnético. Surge, entre otras cosas, de la circulación del agua salada.
En nuestra galería encontrará una selección más completa de imágenes del Hubble y su importancia científica. Y concluiremos diciendo que de 1991 a 1997 la NASA dedicó una pequeña parte de su tiempo a los astrónomos aficionados, que podían utilizar el mejor telescopio del mundo para sus fines. Después de los recortes presupuestarios, este programa se redujo, pero hasta el día de hoy cualquier científico del mundo puede solicitar realizar observaciones (aunque aquellos que no trabajan en instituciones académicas estadounidenses tendrán que pagar). La competencia por el acceso al Hubble es tan intensa que sólo un proyecto de cada cinco solicitudes presentadas recibe el tiempo deseado.
