Κρίνοντας πώς λειτουργεί το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

Στην χαμηλή τροχιά της Γης, υπάρχει ένα τηλεσκόπιο γνωστό ως Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς λειτουργεί το Χαμπλ για να συλλάβει το σύμπαν σε μια εκπληκτική εικόνα;

Το τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα διαστημικό τηλεσκόπιο, το οποίο έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των επίγειων τηλεσκοπίων.

Αν και τα επίγεια τηλεσκόπια βρίσκονται συνήθως σε πολύ υψηλές περιοχές (όπως πάνω από βουνά) με ελάχιστη ρύπανση του φωτός, πρέπει ακόμη να αντιμετωπίσουν την ατμοσφαιρική αναταραχή, η οποία μειώνει λίγο την οπτική οξύτητα. Ένα από τα αποτελέσματα της ατμοσφαιρικής αναταραχής είναι όταν βλέπουμε αστέρια που φαίνονται να αναβοσβήνουν.

Ένα άλλο μειονέκτημα των επίγειων τηλεσκοπίων είναι ότι η ατμόσφαιρα της Γης μπορεί να απορροφήσει πολλές από τις υπέρυθρες και υπεριώδεις ακτίνες που τη διέρχονται. Τώρα, τα διαστημικά τηλεσκόπια μπορούν να εντοπίσουν ευκολότερα αυτά τα κύματα. Γι 'αυτό το Χαμπλ τοποθετήθηκε στο διάστημα: έτσι ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να μελετήσουν το κοσμικό σε όλα τα μήκη κύματος, ειδικά εκείνα που δεν μπορούσαν να εντοπιστούν από την επιφάνεια της Γης.

Ωστόσο, υπάρχει ένα μειονέκτημα στα διαστημικά τηλεσκόπια όπως το Hubble, που είναι ότι είναι πολύ δύσκολο να διατηρηθούν και να επισκευαστούν όταν υποστούν ζημιά. Ωστόσο, το Χαμπλ ήταν το πρώτο τηλεσκόπιο που σχεδιάστηκε ειδικά για να σταθεροποιείται απευθείας στην τροχιά της Γης από αστροναύτες, ενώ άλλα διαστημικά τηλεσκόπια, όπως ο Κέπλερ και ο Σπίτζερ, δεν μπορούσαν να επισκευαστούν καθόλου.

Το Hubble κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τη Γη κάθε 97 λεπτά, κινείται με ταχύτητα 8 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Ίσως νομίζετε ότι αυτή είναι μια πολύ γρήγορη ταχύτητα, αλλά λόγω της μεγάλης διαμέτρου της Γης, αυτή η ταχύτητα του Χαμπλ δεν έχει νόημα.

Το Χαμπλ πρέπει να παραμείνει σε αυτήν την ταχύτητα, εάν θέλει να συνεχίσει να περιβάλλει τη Γη. Αν ήταν λίγο πιο αργό, το Χαμπλ θα έπεφτε προς τη Γη, αλλά αν ήταν πιο γρήγορο, θα ρίχτηκε έξω από την τροχιά της Γης. Τώρα, όταν κινείται, ο καθρέφτης του Χαμπλ συλλαμβάνει φως από το σύμπαν, τότε αυτό το φως αποστέλλεται σε ορισμένα από τα επιστημονικά του όργανα.

Συμπεριλαμβανόμενος σε έναν τύπο τηλεσκοπίου γνωστό ως ανακλαστήρας Cassegrain, ο τρόπος λειτουργίας του Hubble είναι πραγματικά πολύ απλός. Φως από αντικείμενα στο σύμπαν που αγγίζουν τον κύριο καθρέφτη του τηλεσκοπίου ή τον πρωτεύοντα καθρέφτη, θα ανακλάται στον δευτερεύοντα καθρέφτη. Μετά από αυτό, ο δευτερεύων καθρέφτης θα εστιάσει το φως μέσα από μια τρύπα στη μέση του πρωτεύοντος καθρέφτη για να σταλεί σε επιστημονικά όργανα.

Μερικοί άνθρωποι, ίσως και εσείς, συχνά εσφαλμένα ισχυρίζονται ότι τα τηλεσκόπια χρησιμοποιούνται για τη μεγέθυνση αντικειμένων. Αν και δεν είναι έτσι. Η πραγματική λειτουργία του τηλεσκοπίου είναι να συλλέγει περισσότερο φως από τα ουράνια σώματα από ό, τι μπορεί το ανθρώπινο μάτι. Όσο μεγαλύτερος είναι ο καθρέφτης του τηλεσκοπίου, τόσο περισσότερο φως μπορεί να συλλέξει και τόσο καλύτερα τα αποτελέσματα απεικόνισης.

Ο ίδιος ο κύριος καθρέφτης Hubble έχει διάμετρο 2,4 μέτρα, η οποία είναι μικρή σε σύγκριση με τα τρέχοντα επίγεια τηλεσκόπια, τα οποία μπορούν να φτάσουν σε διάμετρο 10 μέτρων ή μεγαλύτερη. Ωστόσο, η τοποθεσία του Χαμπλ έξω από την ατμόσφαιρα προσφέρει εξαιρετική ευκρίνεια απεικόνισης.

Μόλις οι καθρέφτες του Hubble συλλέξουν φως, τα επιστημονικά όργανα του Hubble θα αρχίσουν να λειτουργούν, είτε ταυτόχρονα είτε μεμονωμένα ανάλογα με τις ανάγκες της παρατήρησης. Κάθε όργανο έχει σχεδιαστεί για να εξετάζει το σύμπαν με διαφορετικό τρόπο.

Αυτά τα μέσα περιλαμβάνουν:

Κάμερα ευρείας περιοχής 3(WFC3), ένα όργανο που μπορεί να δει τρεις διαφορετικούς τύπους φωτός: κοντά στο υπεριώδες, ορατό φως και κοντά στο υπέρυθρο, αν και όχι ταυτόχρονα. Η ανάλυση και το οπτικό της πεδίο είναι πολύ μεγαλύτερα από εκείνα άλλων οργάνων στο Hubble. Το WFC3 είναι ένα από τα δύο νεότερα όργανα του Χαμπλ και χρησιμοποιείται ευρέως για τη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας, της σκοτεινής ύλης, του σχηματισμού άστρων και της ανακάλυψης μακρινών γαλαξιών.

Φασματογράφος Κοσμικής Προέλευσης (COS), συμπεριλαμβανομένου ενός άλλου από τα νέα όργανα του Hubble, το COS είναι ένας φασματογράφος που μπορεί να δει αποκλειστικά σε υπεριώδες φως. Ο φασματογράφος είναι σαν ένα πρίσμα, που διαχωρίζει το φως από τα ουράνια σώματα στα συστατικά του χρώματα. Παρέχει επίσης ένα "δακτυλικό αποτύπωμα" του μήκους κύματος του αντικειμένου που παρατηρείται, το οποίο λέει στους αστρονόμους τη θερμοκρασία, τη χημική σύνθεση, την πυκνότητα και την κίνηση. Το COS θα αυξήσει την υπεριώδη ευαισθησία του Hubble κατά τουλάχιστον 70 φορές όταν παρατηρεί πολύ αχνά αντικείμενα.

Προηγμένη κάμερα για έρευνα (ACS), ένα όργανο που μπορεί να κάνει το Hubble να βλέπει ορατό φως και σχεδιάστηκε για να μελετήσει κάποια από τη δραστηριότητα του πρώιμου σύμπαντος. Το ACS συμβάλλει στη χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης, στον εντοπισμό των πιο απομακρυσμένων αντικειμένων στο σύμπαν, στην αναζήτηση μεγάλων πλανητών και στη μελέτη της εξέλιξης των σμήνων γαλαξιών. Η ACS σταμάτησε για λίγο το 2007 λόγω έλλειψης ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά επισκευάστηκε τον Μάιο του 2009.

Φασματογράφος απεικόνισης διαστημικού τηλεσκοπίου (STIS)Το άλλο όργανο φασματογράφου του Hubble που μπορεί να δει σε υπεριώδες, ορατό και σχεδόν υπέρυθρο φως. Σε αντίθεση με το COS, το STIS είναι γνωστό για την ικανότητά του να κυνηγά μαύρες τρύπες. Ενώ το COS λειτουργεί μόνο καλύτερα για τη μελέτη αστεριών ή κβάζαρ, το STIS μπορεί να χαρτογραφήσει μεγαλύτερα αντικείμενα, όπως γαλαξίες.

Κοντά υπέρυθρη κάμερα και φασματόμετρο πολλαπλών αντικειμένων (NICMOS), είναι ο αισθητήρας θερμότητας Hubble. Η ευαισθησία του στο υπέρυθρο φως επιτρέπει στους αστρονόμους να παρατηρούν ουράνια σώματα κρυμμένα πίσω από τη διαστρική σκόνη. Αυτό το όργανο NICMOS χρησιμοποιείται συνήθως όταν το Hubble ερευνά ένα νεφέλωμα.

Το τελευταίο όργανο, Αισθητήρες καλής καθοδήγησης(FGS), είναι μια συσκευή ικανή να κλειδώσει τη θέση του Χαμπλ σε οποιοδήποτε ουράνιο αντικείμενο που θέλετε να παρατηρήσετε, διατηρώντας το Χαμπλ στραμμένο προς τη σωστή κατεύθυνση. Εκτός από αυτό, το FGS μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ακριβή μέτρηση των αποστάσεων των αστεριών.

Λοιπόν, όλα αυτά τα όργανα Hubble μπορούν να είναι ενεργά επειδή υποστηρίζονται από το φως του ήλιου. Το Hubble διαθέτει πολλά ηλιακά πάνελ που μπορούν να μετατρέψουν το ηλιακό φως απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Μερικά από αυτά η ηλεκτρική ενέργεια θα αποθηκευτεί σε μπαταρίες που διατηρούν το τηλεσκόπιο ενεργό όταν βρίσκεται πάνω από τη νυχτερινή περιοχή της Γης, αποκλεισμένη από το φως του ήλιου.

Το Hubble είναι επίσης εξοπλισμένο με τέσσερις κεραίες που χρησιμεύουν για την αποστολή και λήψη πληροφοριών μεταξύ του Hubble και της ομάδας επιχειρησιακών αποστολών στο Goddard Space Flight Center στο Μέριλαντ των ΗΠΑ. Επιπλέον, υπάρχουν δύο κύριοι υπολογιστές και ένας αριθμός μικρότερων συστημάτων στο Hubble. Ένας από τους κύριους υπολογιστές χρησιμοποιείται για τον χειρισμό των εντολών που κατευθύνουν το τηλεσκόπιο, ενώ ο άλλος είναι για τη διοίκηση των οργάνων, τη λήψη των δεδομένων τους και την αποστολή τους στον δορυφόρο, έως ότου τελικά ληφθεί από το Κέντρο Αποστολής στη Γη.

Αφού το Κέντρο Αποστολής λάβει δεδομένα από το Χαμπλ, το προσωπικό που εργάζεται εκεί θα αρχίσει να μεταφράζει τα δεδομένα, όπως άλλα μήκη κύματος, και να αρχειοθετεί τις πληροφορίες σε μια συσκευή αποθήκευσης. Μόνο το Hubble στέλνει αρκετές πληροφορίες για να γεμίζει περίπου 18 DVD κάθε εβδομάδα. Οι αστρονόμοι μπορούν να κατεβάσουν αρχειοθετημένα δεδομένα μέσω του Διαδικτύου και να τα αναλύσουν από οπουδήποτε στον κόσμο.

Τώρα, έτσι λειτουργεί το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Και παρεμπιπτόντως, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το Hubble για έρευνα. Το μόνο που χρειάζεται είναι να στείλετε τις καλύτερες προτάσεις στο Κέντρο Αποστολής του Χαμπλ. Οι επιλεγμένες προτάσεις θα έχουν την ευκαιρία να επωφεληθούν από τις δυνατότητες του Hubble για παρατήρηση και έρευνα. Κάθε χρόνο, εξετάζονται περίπου 1.000 προτάσεις και επιλέγονται περίπου 200.

Ενδιαφέρεστε να παρατηρήσετε το σύμπαν με τον Χαμπλ;