cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Хабл (вселенски телескоп)
Предлози и претходници
Мисиите ОЅО и ОАО ја покажаа важната улога која можат да ја одиграат вселенските набљудувања за астрономијата, а во 1968 година НАСА се погрижи да се развијат цврсти планови за вселенски рефлектирачки телескоп, со огледало од 3 метра во пречник, привремено познато како Голем орбитирачки телескоп или Голем вселенски телескоп (LST), и закажа лансирање за 1979 година. Овие планови ја нагласија потребата за мисии за одржување на телескопот со човечки екипаж, за да се осигура дека толку скапа програма ќе има долг работен век, и истовременото развивање на планови за спејс- шатлови за повеќекратна употреба покажуваше дека технологијата која ќе го овозможи ова наскоро ќе биде достапна.
Потрага по парични средства
Континуираниот успех на програмата ОАО, доведе до тоа сè поголемиот консензус во рамките на астрономската заедница, да смета дека LST треба да биде главна цел. Во 1970 година НАСА основаше две комисии, едната да ја планира техничката страна на проектот за вселенскиот телескоп, а другата да ги одреди научните цели на мисијата. Кога тие се одредија, следната препрека за НАСА беше да добие пари за проектот, кој е многу поскап од телескоп на површината на Земјата. Конгресот на САД изрази сомнеж за многу точки од предложениот буџет за телескопот, и наметна намалувања во буџетот за фазите на планирање, кои тогаш вклучуваа многу детални истражувања на потенцијални инструменти и деловите за телескопот. Во 1974 година заради буџетските намалувања иницирани од Џералд Форд, дојде до целосно прекинување на финансирањето на проектот за телескопот.
Како одговор на ова, беше напорот за лобирање на национално ниво координиран од астрономите. Многу астрономи имаа директни средби со конгресмени и сенатори, а беа организирани и кампањи за масовно пишување писма. Националата академија на науките објави извештај кој ја нагласи потребата за вселенски телескоп, по што Сенатот најпосле се согласи на половина од буџетот што првично беше одобрен од Конгресот.
Финансиските проблеми доведоа до одредно намалување на размерите на проектот, со што предложениот пречник на огледалото од 3 метри се намали на 2,4m, со цел да се намалат и трошоците, и да се овозможи покомпактна и поефикасна конфигурација на деловите на телескопот. Беше отфрлен предложениот прототип на вселенски телескоп од 1,5 m за тестирање на системите кои ќе се користат за главниот сателит, а и проблемите со буџетот доведоа до соработка со Европската всленска агенција (ЕВА). ЕВА се согласи да обезбеди пари и ги снабди еден од инструментите од првата генерација на телескопот, како и сончеви ќелии кои ќе го напојуваат, и персонал да работи на телескопот во САД, а за возврат да им биде обезбедено на европските астрономи најмалку 15% од времето за набљудување со телескопот. На крајот Конгресот одобри буџет од 36 милиони долари за 1978 година, и сериозно започна конструирањето на LST, со цел да биде лансиран во 1983 година. Во 1983 година телескопот беше именуван по Едвин Хабл, кој го направи едно од најголемите научни откритија на 20 век, кога откри дека универзумот се шири.
Конструкција и инженерство
Штом му беше дадено зелено светло на проектот за вселенскиот телескоп, работата на програмата беше поделена меѓу многу институции. На Маршаловиот центар за вселенски летови (MSFC) му беше доделена одговорноста за дизајнот, развојот и конструкцијата на телескопот, додека на Годардовиот центар за вселенски летови (GSFC) му беше доделена целосна контрола на научните инструменти и центарот за контрола од површината на Земјата на мисијата. MSFC ѝ даде овластување на компанијата за оптика Перкин-Елмер да го дизајнира и состави оптичкиот систем на телескопот (OTA) и сензорите за прецизно насочување на вселенскиот телескоп. Локхид беше овластен да го конструира и склопи вселенското летало во кое ќе биде сместен телескопот.
Составување на оптичкиот систем на телескопот (OTA)
Оптички, телескопот Хабл е кесегреинов тип на рефлектор од дизајнот на Ричи- Кретјен, како што се и повеќето големи и професионални телескопи. Овој дизајн со две хиперболични огледала, е познат по тоа што прави добри слики на широко видно поле, единствен недостаток е тоа што огледалата имаат облик кој тешко се произведува и тестира. Огледалото и оптичките системи на телескопот се одлучувачки за крајниот перформанс, а беа изработени по строги спецификации. Оптичките телескопи обично имаат огледала центрирани со точност од околу една десетина од брановата должина на видливата светлина, но вселенскиот телескоп беше дизајниран да се користи за набљудувања од видливите до ултравиолетовите (пократки бранови должини) и беше предвидено да биде дифракциски лимитиран за целосно да се искористи предноста на вселенскиот простор. Затоа неговото огледало требаше да се центрира со точност од 10 нанометри, или околу 1/65 од брановата должина на црвената светлина. На крајот од долгата бранова должина, OTA не беше дизајниран и измислен за оптимална работа со инфрацрвени зраци- на пример, огледалата се чуваат на стабилни (и топли на околу 15 °C) температури со греачи. Ова ги ограничува способностите на Хабл како телескоп за инфрацрвена светлина.
Перкин-Елмер имаа намера да користат специјално создадени и исклучително софистицирани машини за полирање, контролирани со компијутери, за да го избрусат огледалото во потребниот облик. Сепак, доколку нивната најсовремена технологија наиде на проблеми, НАСА побара ПЕ да склучат поддоговор со Кодак за да конструираат резервно огледало со користење на традиционалните техники за полирање на огледала.(Тимовите на Кодак и Итек исто така дадоа понуда и за работата за полирање на главното огледало. Нивната понуда бараше двете компании да си ја проверуваат работата едни со други, при што сигурно ќе ја согледаа грешката во полирањето која подоцна предизвика такви проблеми). Огледалото на Кодак сега е изложено во Институтот Смитсон. Огледало на Итек изградено како дел од програмата сега се користи во телескопот голем 2,4 метри на опсерваторијата- Магдалена Риџ.
Конструкцијата на огледалото на Перкин-Елмер започна во 1979 година, започнувајќи со материјал произведен од Корнинг од нивното стакло со многу мал коефициент на ширење. За да остане што е можно помала тежината на огледалото, тоа се состои од плочи одозгора и од долу, дебели 2,5 сантиметри, кои ја приклештуваат решетка во облик на саќе. Перкин-Елмер симулираа микрогравитација со тоа што го придржуваа огледалото од двете страни со 138 прачки кои применуваа различно количество сила. Ова осигуруваше дека крајната форма на огледалото ќе биде точна и според спецификациите кога ќе биде употребено. Полирањето на огледалото траеше до мај 1981 година, во тоа време во извештаите на НАСА беше изразен сомнежот на менаџерската способност на Перкин-Елмер, бидејќи полирањето почна да доцни и да го надминува буџетот. За да заштедат пари, НАСА ја запре работата на резервното огледало и повторно го постави датумот на лансирање за октомври 1984 година. Огледалото беше завршено до крајот на 1981 година. Беше измиено со 9,100 литри жешка, дејонизирана вода, а потоа беше премачкано со рефлетирачки слој од алуминиум дебел 65 nm и заштитен слој од магнезиум флуорид, дебел 25 nm.
И понатаму се изразуваа сомнежите за способноста на Перкин-Елмер за проект од олкава важност, како што нивниот буџет и временска рамка за производство на остатокот од оптичкиот систем на телескопот, се зголемуваа. Како одговор на рокот опишан како „ неодреден и кој се менува секојденевно“, НАСА го одложи датумот за лансирање на телескопот до април 1985 година. Рокот на Перкин- Елмер продолжи да се одложува со по еден дополнителен месец на секој квартал, а некогаш одложувањата достигаа и до еден ден за секој ден работење. НАСА беше приморана да го одложи датумот за лансирање прво до март, а потоа до септември 1986 година. Дотогаш вкупниот буџет за проектот се искачил до 1,175 милијарди американски долари.
Системи за вселенски летала
Вселенското летало во кое требаше да се стават телскопот и инструментите беше уште еден голем инженерски предизвик. Тоа ќе треба соодветно да ги издржи честите премини од директна сончева светлина во темнината на замјината сенка, што ќе предизвика големи температурни промени, додека е доволно стабилен за да овозможи исклучително прецизни насочувања на телескопот. Обвивката од повеќеслојна изолација ја одржува температурата на телескопот стабилна, и ја опкружува лесен алуминиумски оклоп во кој се сместени телескопот и инструментите. Во оклопот, графитно-неоксидирачка рамка ги одржува функционалните делови на телескопот целосно усогласени. Бидејќи графитните составни делови се хигроскопни, постоеше ризик дека водената пареа апсорбирана од решетката додека е во чистата просторија на Локхид, подоцна ќе се одрази во вакуум просторот, и инструментите на телескопот ќе бидат покриени со мраз. За да го намалат ризикот, пред лансирањето на телескопот во вселената беше прочистен со гас од азот.
Додека изградбата на вселенското летало во кое би се сместиле телескопот и инструментите продолжи на некој начин со помалку пречки од изградбата на OTA, Локхид и понатаму беше соочен со преминувања на буџетот и доцнење во рокот, а до летото 1985 година, изградбата на вселенското летало беше 30% над буџетот и доцнеше три месеци. Во извештајот на MSFC беше наведено дека Локхид се потпирал на упатствата на НАСА, а не ја земал иницијативата за изградба во свои раце.
Првични инструменти
Кога беше лансиран телескопот Хабл носеше пет научни инструменти: Широкоаголната и планетарна камера (WF/PC), Годардовиот спектографот за висока разложеност (GHRS), Фотометар за голема брзина (HSP), камера за бледи објекти (FOC) и спектографот за бледи објекти (FOS). WF/PC беше уред за слики со висока разложеност првенствено направен за оптички набљудувања. Уредот беше изграден од лабораторијата за млазни погони на НАСА и вклучуваше сет од 48 филтри кои изолираат спектарни линии со посебен астрофизички интерес. Инструментот содржеше осум CCD (уред со спрегнато полнење) чипови поделени меѓу две камери, секоја користејќи четири CCD чипови. „Широкоаголната камера“ (WFC) покриваше големо аголно поле на сметка на разложеноста, додека „планетарната камера“ (PC) правеше слики со подолго делотворна фокусна должина отколку WF чиповите, со што ѝ дава поголемо зголемување.
Последен беше инструментот HSP, дизајниран и изграден од Универзитетот во Висконсин- Медисон. Беше прилагоден за набљудувања на видлива и ултравиолетова светлина на променливи ѕвезди и други астрономски објекти со различна светлина. Може да направи до 100,000 мерења во секунда со фотометриска точност од околу 2% или подобра. Системот за прецизно насочување на ВТХ исто така може да се користи како научен инструмент. Неговите три сензори за прецизно насочување (FGS) првенствено се користат да го држат телескопот прецизно насочен за време на набљудувањето, но може да се користат и за спроведување на исклучително прецизна астрометрија. Постигнати се мерења со прецизност од 0,0003 аголни секунди.
Техничка поддршка
Главна статија:(Space Telescope Science Institute)
Научниот институт за вселенски телескопи (STScI) е одговорен за научното работење на телескопот и доставувањето на податоците до астрономите. STScI е раководен од Сојузот на универзитети за истражувања во областа на астрономијата (AURA), кој се наоѓа во Балтимор, Мериленд во кампусот на Универзитетот Џонс Хопкинс, еден од 33 универзитети од САД и 7 меѓународни факултети кои го сочинуваат конзорциумот на AURA. STScI е основан во 1981 година поради борбата за превласт помеѓу НАСА и целата научна заедница. НАСА сакаше да ја задржи таа функција „дома“, но научниците сакаа да биде основана научна установа. Установата за европска координација за вселенски телескоп (ST-ECF), кој е основан на (Garching bei München) Гархинг во близина на Минхен во 1984 година, обезбедува слична поддршка за европските астрономи.
Една од особено тешките задачи, која спаѓа во надлежностите на STScI, е правењето распоред за набљудувањата со телескопот. Хабл е сместен во нискоземската орбита, со цел да може да се стигне до него со спејс- шатл заради мисиите за сервисирање, но ова значи дека повеќето од астрономските цели се прикриени од Земјата за нешто помалку од половината од секоја орбита. Набљудувањата се попречени кога телескопот поминува низ јужно-атлантсите аномалии поради покаченото ниво на зрачење, а има и големи исклучувачки зони околу Сонцето ( кои ги попречуваат набљудувањата на Меркур), Месечината и Земјата. Аголот за одбегнување на сончевата светлина е околу 50°, кој е одреден да спречи сончевата светлина да го осветли кој било дел на ОТА. Одбегнувањето на Земјата и Месечината е да ја држи јаката светлина подалеку од FGS и да попречи распрсканата светлина да навлезе во инструментите. Меѓутоа, ако се исклучат FGS, Месечината и Земјата ќе може да се набљудуваат. Набљудувања на Земјата беа користени на почетокот од програмата за создадавање униформни полиња за WFPC1 инструментот. Постои т.н. континуирано видно поле (CVZ), на отприлика 90 степени од рамнината на орбитата на Хабл, во којашто целите не се сокриени долг период. Поради прецесијата на орбитата, местоположбата на CVZ бавно се поместува во период од осум недели. Бидејќи лимбот на Земјата е секогаш околу 30° од областите во CVZ, светлината на распрснатото зрачење на Земјата може да биде подигнато за долги периоди за време на CVZ набљудувањата.
Бидејќи Хабл орбитира во горната атмосфера, неговата орбита повремено се менува на начин кој не може прецизно да се предвиди. Густината на горниот слој на атмосферата се менува поради многу фактори, а ова значи дека предвидената позиција на Хабл за време од шест недели може да е погрешна дури за 4,000 км. Распоредот за набљудувања обично се знаат само неколку дена однапред, бидејќи однапред предвидено време би значело дека постои шанса целта да не може да се набљудува тогаш кога е закажано.
Инженерската поддршка за ВТХ ја дава НАСА и изведувачот на работите на Годардовиот центар за вселенски летови во Гринбелт, Мериленд, 48 км јужно од STScI. Работењето на Хабл се надгледува 24 часа на ден од страна на четири тима на контролори на летови кои го сочинуваат тимот за летање на Хабл.
Несреќата „Челинџер“, одложувања и конечно лансирање
До почетокот на 1986 година планираниот датум за лансирање во октомври изгледеше возможен, но несреќата на Челинџер ја доведе Американската вселенска програма до застој, приземјувајќи ја флотата од спејс-шатлови со што принудно го одложи лансирањето на Хабл за неколку години. Телескопот мораше да се чува во чиста просторија, напоен и прочистуван со азот, сè додека се презакаже лансирањето. Оваа скапа ситуација (околу 6 милиони месечно) ги зголеми вкупните трошоци уште повеќе. Од друга страна, инженерите го искористија ова време за понатамошни тестови, ја заменија батеријата која можеше да откаже, и направија други подобрувања. Освен тоа, програмите кои требаше да го контролираат Хабл од Земјата не беа готови во 1986 година, а всушност одвај беа готови и до лансирањето во 1990 година.
Најпосле, по продолжувањето на шатл-летовите во 1988 година, лансирањето на телескопот беше закажано за во 1990 година. На 24 април 1990 г. Шатл-мисијата СТС-31 (STS-31) се погрижи Дискавери успешно да го лансира телескопот во планираната орбита.
Од планираните вкупни трошоци од околу 400 милиони американски долари, конструирањето на телескопот достигна 2,5 милијарда долари. Кумулативните трошоци на Хабл сè до денес сепак се дури и за неколкупати повисоки од проценките за трошоците на САД од помеѓу 4,5 и 6 милијарда долари и финансискиот придонес на Европа со 593 милиони евра (проценки од 1999 г.).
Дефект на огледалото
По само неколку недели од лансирањето на телескопот, повратните слики покажаа дека постои сериозен проблем со оптичкиот систем. Иако првите слики изгледаа поостри отколку оние направени од површината на Земјата, телескопот не можеше да го достигне бараниот остар фокус, а најдобриот квалитет на сликата што го добија беше значително помал од очекуваниот. Слики на точкести извори се простираа во полупречник од повеќе од една аголна секунда, наместо фокусотpoint spread function(PSF) да е концентиран во круг од 0,1 аголна секунда во пречник како што било пропишано во критериумите за дизајнот. Деталниот приказ е покажан во графи во кои STScI ги илустрира изобличените PSF-и споредени со тие по корегирањето и PSF-и на Земјата.
Анализите за недостатоците на сликите покажаа дека причинител на проблемот е погрешно избрусената форма на главното огледало. Иако најверојатно дотогаш ова било огледало кое е најпрецизно обликувано, со варијација на предвидената крива од само 10 нанометри, тоа беше прерамно на рабовите за околу 2200 нанометри (2,2 микрони). Оваа разлика беше катастрофална и доведе до силна сферна аберација, грешка во која светлината која се рефлектира од работ на огледалото се фокусира на различна точка од онаа светлината која се рефлектира од центарот на огледалото.
Ефектот од дефектот на огледалото врз научните набљудувања зависеше од конкретното набљудување - јадрото на аберацијата на PSF беше доволно јасно да овозможи набљудувања со висока разложеност на светли објекти, и без поголеми последици врз спектроскопијата. Сепак, загубата од светлина на големата и дефокусирана корона, значително ја намали корисноста на телескопот за сликање на бледи објекти или слики со висок контраст. Ова значеше дека скоро сите космлошки програми во суштина беа невозможни, бидејќи се бараше набљудување на исклучително бледи објекти. НАСА и телескопот станаа предмет на многу потсмевања, а проектот популарно го именуваа како промашена инвестиција. (На пример, во филмот „Гол пиштол 2½: Мирисот на стравот“, Хабл беше прикажан како Титаник, Хинденбург и Едзел). И покрај тоа, во текот на првите три години на мисјата на Хабл, пред оптичките исправки, телескопот сепак реализираше голем број продуктивни набљудувања. Грешката беше соодветно окарактеризирана и стабилизирана, што им овозможи на астрономите максимално да ги искористат резултатите добиени со користење на софистицирани техники за обработка на слики, како што е изострувањето.
Причини за проблемот
Комисијата на чело со Лу Ален, директор на Лабораторијата за млазни погони, беше основана за да ја открие причината за грешката. Комисијата на Ален откри дека главниот нулти коректор, направа за мерење на точната форма на огледалото, бил погрешно монтиран- една од леќите била погрешно поставена за 1,3 mm. За време на полирањето на огледалото, Перкин-Елмер ја анализирал неговата површина со два други нулти коректори, и двете точно покажувајќи дека огледалото има сферна аберација. Компанијата ги игнорирала овие резултати, бидејќи верувала дека тие два нулти коректори се помалку прецизни од примарната направа која покажувла дека огледалото е совршено обликувано.
Комисијата првенствено ги обвини Перкин-Елмер за неуспесите. Односите помеѓу НАСА и оптичката компанија биле значително заладени за време на изградбата на телескопот поради честите доцнења во распоредот и пречекорувањата на трошоците. НАСА откри дека Перкин-Елмер соодветно не ја прегледувале ниту надгледувале изградбата на огледалото, не ги назначила најдобрите оптички научници за проектот (како што направила за прототипот), а особено што не вклучиле оптички дизајнери во изградбата и проверувањето на огледалото. Додека комисијата остро ги критикуваше Перкин-Елмер за неуспехот во управувањето, НАСА беше исто така критикувана што не ги препознала пропустите во контролата на квалитетот, како и за тоа што се потпрела целосно на резултатите од тестот на само еден инструмент.
Изнаоѓање решение
Дизајнот на телескопот отсекогаш вклучувал и мисии за сервисирање, а астрономите веднаш почнаа да бараат потенцијални решенија на проблемот кои можат да се применат во првата мисија за сервисирање, закажана за 1993 година. Додека и Кодак и Итек избрусија резервни огледала за Хабл, ќе беше невозможно и прескапо да се замени огледалото во орбитата, а би одземало и премногу време за да се донесе телескопот назад на Земјата на поправка. Наместо тоа, фактот дека огледалото е толку прецизно избрусано со погрешна форма, доведе до дизајнирање на нови оптички компоненти со потполно истата грешка, но во спротивна смисла, да бидат додадени на телескопот во мисија за сервисирање, кои делотворно ќе се однесуваат како „очила“ за поправка на сферната аберација.
Поради начинот на кој се дизајнирани инструментите на телескопот, беа потребни две различни корективни помагала. Дизајнот на Широкоаголната и планетарна камера 2, веќе планирана да ја замени WF/PC, вклучувајќи и засилувачки огледала за да ја насочуваат светлината на осум одделни CCD чипови од кои се сочинуваат двете камери. Инверзна грешка вградена во нивната површина би можела целосно да ја исклучи аберацијата на првата. Сепак, на другите инструменти им недостасуваа површини кои можат да се обликуваат на овој начин, и затоа бараат надворешно корективен уред
Системот за корективна оптика за промена на оската (COSTAR) бил дизајниран да ја поправи сферната аберација за светлина фокусирана на FOC, FOS, и GHRS. Составен е од две огледала во светлосната патека од кои едното е полирано за да ја поправи аберацијата. За да го собере системот COSTAR во телескопот, требаше да се отстрани еден од останатите инструменти, па астрономите избраа да го жртвуваат Фотометарот за голема брзина. До 2002 година сите првични инструменти кои имаа потреба од COSTAR беа заменети со инструменти со нивна сопствена корективна оптика. COSTAR беше отстранет и вратен на Земјата во 2009 година каде што е изложен во Националниот музеј за воздухопловство и вселена. Просторот претходно користен од COSTAR сега е пополнет од Спектографот за вселенски извори.
Мисија за сервисирање 1
Отсекогаш било предвидено редовно сервисирање на телескопот, но откако проблемите со огледалото излегоа на виделина, првата мисија за сервисирање доби многу поголемо значење, бидејќи астронаутите требаше да извршат обемна работа за да ја постават корективната оптика на телескопот. Седумте астронаути избрани за мисијата беа засилено обучувани за употреба на стоте или повеќе специјализирани алатки кои ќе им бидат потребни. Мисијата Спејс-шатл Ендевор (Endeavour) се случи во декември 1993 година, а вклучуваше монтирање на неколку инструменти и друга опрема за вкупно 10 дена.
Најважното беше што Фотометарот за голема брзина го замени пакетот на корективна оптика, а WFPC беше заменета со аголната и планетарна камера 2 (WFPC2) со својот вграден систем за оптичка исправка. Покрај тоа, сончевите плочи биле заменети како и четири од жироскопите употребувани за системот за насочување на телескопот, две електрични контролни единици и други електрични компоненти и два магнетометри. Ги надградиле компјутерите во телескопот, и на крајот телескопот бил подигнат во орбитата за да надомести за повлекувањето во горната атмосфера.
На 13 јануари 1994 година, НАСА ја прогласи мисијата за успешна и ги покажа првите слики со многу подобар квалитет. Во тоа време, ова било една од најсложените мисии некогаш преземени, вклучувајќи пет долги периода на излегување на отворено во вселената, а нејзиниот огромен успех беше благодат за НАСА, како и за астрономите кои сега имаа целосно оспособен вселенски телескоп.
Мисија за сервисирање 2
Мисијата за сервисирање 2, спроведена со Дискавери (STS-82 ) во февруари 1997 година, ги замени GHRS и FOS со за сликање со вселенски телескоп (STIS) и Камерата за детекција на блиското инфрацрвено зрачење (NICMOS), го заменија Инженерскиот и научен магнетофон со Магнетофон во цврста сосојба, ја поправија топлотната изолација и повторно ја подигнаа орбитата на Хабл. NICMOS се состоеше од кулер од цврст азот за да ја намали топлотната бучава од инструментот, но кратко по монтирањето, неочекувано топлинско ширење следеше на дел од кулерот кој доаѓа во контакт со оптичката преграда. Ова доведе до зголемена стапка на загревање на инструментот и го намали очекуваниот животен век од 4,5 на отприлика 2 години.
Мисија за сервисирање 3А
- Мисијата за сервисирање 3А спроведена со Дискавери (STS-103), се случи во декември 1999 година, и беше поделба на Мисијата за сервисирање 3 по откажувањето на три од шесте жироскопи.
Иако новиот компјутер е далеку од моќен ( Intel 486со два мегабајта РАМ и 25 MHz отпорност на зрачење), сепак е 20 минути побрз, со шест пати поголема меморија од DF-224 кој го замени. Новиот компјутер го зголемува капацитетот со преместување на некои од задачите за пресметување од копно на вселенското летало, а заштедува пари со тоа што дозволува употреба на модерни програмски јазици.
Мисија за сервисирање 3Б
Мисијата за сервисирање 3Б спроведена со Колумбија (STS-109 ) во март 2002 година за погрижи за монтирањето на нов инструмент, со заменувањето на FOC (последниот од првичните инструменти) со Напредна камера за истражување (ACS). Ова значеше дека COSTAR повеќе не беше потребен, бидејќи сите нови инструменти имаа вградено поправка на аберацијата на главното огледало.
За време на мисијата се случи и обновувањето на NICMOS, на кој му снема течност за ладење во 1999 година. Беше монтиран нов систем за ладење, кој ја намали температурата на инструментот доволно за тој да може повторно да се користи. Иако не е онолку ладен колку што беше предвидено во оригиналниот дизајн, температурата е постабилна што е во секој поглед подобра опција. ACS особено ги подобри способностите на Хабл. Таа и обновениот NICMOS заедно го претставуваа хабловото Ултра длабоко поле.
Оваа мисија по вторпат ги замени сончевите плочи. Новите панели беа земени од оние направени за Иридиум сателитскиот систем и беа две третини помали од старите панели, што резултираше со помало триење на разредените дофати на горната атмосфера, со што обезбеди 30 проценти повеќе енергија. Дополнителната енергија им овозможи на сите инструменти во ВТХ да работат истовремено, и го намали проблемот со вибрирањето кое се јавуваше кога старите, помалку еластични панели се изложуваа на, и излегуваа од директна сончева светлина. Исто така беше заменет и Уредот за распределба на енергија на Хабл со цел да се поправи проблемот со лепливите релеји, постапка која имаше потреба од целосно исклучување на струјата на вселенското летало за првпат од неговото лансирање.
Мисија за сервисирање 4
Главна статија:
Мисијата за сервисирање 4 (МС4) која се случи во мај 2009 година, беше последната планирана мисија за Вселенскиот телескоп Хабл со спејс-шатл ( STS-125). Мисијата прво беше планирана за 14 октомври 2008 година. Меѓутоа, на 27 септември 2008 година откажа уредот на Научниот инструмент за управување и ракување со податоци (SI C&DH) на ВТХ. Сите научни податоци поминуваат преку овој уред пред да бидат емитувани до Земјата. Иако имаше резервен уред, ако откажеше истиот, Хабл немаше да биде повеќе од корист. Затоа на 29 септември 2008 година, НАСА најави дека лансирањето на МС4 ќе биде одложена за 2009 година за да може да се замени и SI C&DH уредот. МС4 заедно со заменета за уредот SI C&DH, беше лансирана на Спејс-шатлот Атлантис на 11 мај 2009 година.
Во текот на пет вселенски прошетки, астронаутите на МС4 монтираа два нови инструмента, Широкоаголната камера 3 (WFC3), и Спектографот за вселенски извори (COS). WFC3 ги зголеми способностите за набљудување на Хабл до 35 пати во ултравиолетовиот и видливиот спектрален опсег, како резултат на поголемата чувствителност и поширокото видно поле. Монтажата на COS, кој е голем колку телефонска кабина, го замени COSTAR, кој беше монтиран во 1993 година за да ги поправи проблемите со сферната аберација на Хабл. (COSTAR повеќе не беше потребен по замената на FOCво 2002 година, последниот од првчните инструменти кој ја немаше потребната вградена исправка). COS прави набљудувања во ултравиолетовите делови на спектарот, со што ги дополнува мерењата направени од поправениот STIS систем.
Мисијата поправи два инструмента кои откажаа, Напредна камера за истражувања (ACS) и Спектографот за сликање со телескоп (STIS). Исто така астронаутите направија замена и на други компоненти, вклучувајќи ги сите три уреда на сензорите за брзина (секој содржи по два жироскопа), еден од трите уреда, Сензори за прецизно насочување (FGS) користени да помогнат во точноста на насочувањето и да ја зголемат стабилноста на платформата, SI C&DH уредот, сите шест од 57 килограми тешките никел-водородни батерии кои служеа да обезбедат електрична енергија за поддршка на операциите за време на ноќниот период во својата орбита, три нови слоја надворешна обвивка (NOBL), заштитни обвивки за топлинска изолација. Батериите не беа никогаш заменети, а беа 13 години постари од нивниот предвиден животен век.
Атлантис го пушти назад во вселената Вселенскиот телескоп Хабл на 19 мај 2009 година, откако сите поправки беа успешно спроведени. Во септември 2009 година, по тестирањето и калибрирањето, Хабл продолжи со својата рутинска работа. Со овие напори се очекува да се овозможи непречена работа на телескопот барем до 2014, а може и подолго.
Хабл е првобитно дизајниран да се врати на Земјата со спејс-шатл. Со повлекувањето на флотата од спејс-шатлови предвидена за 2011, ова ќе биде невозможно. Инженерите на НАСА го усовршија системот за Амортизирано фаќање и средба (SCRS), направа во форма на прстен која беше прикачена на крмената преграда на Хабл за време на МС4, која ќе овозможи во иднина средби, фаќање и безбедно отстранување или од мисија со човечки екипаж или со роботи. Следната мисија ќе биде за симнување на Хабл од орбитата на крајот од својот работен век.
Клучни проекти
На почетокот на 80-тите години на 20. век, НАСА и StScI свикаа четири панел дискусии за клучните проекти. Овие проекти беа важни за науката, а бараа и многу време поминато на телескопот,кое ќе биде посебно распредлено на секој проект. Ова гарантираше дека овие поединечни проекти ќе бидат рано завршени, во случај да дојде до нефункционалност на телескопот порано. Панел дискусиите установија три такви проекти:(1) истражување на блискта меѓугалактичка средина со користење на апсорпциски линии кај квазари за одредување на особеностите на меѓугалактичката средина и гасовитата содржина на галаксиите и групите од галаксии, (2)длабоко истражување на средината со користење на Широкоаголна камера да собира податоци секогаш кога еден од другите инструменти се користи и (3) проект за да ја одреди хабловата константата со намалување на грешките до 10%, и надворешни и внатрешни, во калибрирањето на размерот на растојанието.
Важни откритија
Хабл има помогнато во решавањето на некои долготрајни проблеми во астрономијата, како и откривањето на резултати кои беа потребни за објаснувањето на новите теории. Меѓу првите цели на мисијата беше да го измери растојанието до кефеидните променливи ѕвезди попрецизно од кога било, и со тоа да ја ограничи вредноста на хабловата константата, мерењето на стапката при која се шири универзумот, што е исто така поврзана со неговата старост. Пред лансирањето на ВТХ, проценувањето на хабловата константата обично имаше грешки до 50%, но мерењата на Хабл на кефеидни променливи во Девица Кластер(Јато) и други далечни галактички јата обезбедија измерена вредност со точност од 10%, што е согласно со други попрецизни мерења направени со употреба на други техники од лансирањето на Хабл.
Додека Хабл помагаше да се подобрат проценките за староста на универзумот, тој исто така фрли сомнеж и на теориите за неговата иднина. Астрономите од High-z Supernova Search Team и Supernova Cosmology Project го користеа телескопот за набљудување далечни супернови и открија докази дека далеку од забавувањето под влијание на гравитацијата, ширењето на универзумот всушност можеби и се забрзува. Ова забрзување подоцна беше измерено попрецизно од други вселенски телескопи и телескопи од површината на Земјата, кои ги потврдија откритијата на Хабл. Причината за забрзувањето останува недоволно разбрана, најчеста причина која се припишува е темната енергија.
Спектрите со висока разложеност и сликите добиени од ВТХ беа особено добро прилагодени за утврдување на распространетоста на црните дупки во јадрата на блиските галаксии. Додека на почетокот на 60-тите години на 20. век се препоставуваше дека црните дупки ќе се најдат во центарот на некои галаксии, а истражувањата во 80-тите години на 20. век открија голем број на добри кандидати за црни дупки, па се фрлија на работа, со помош на Хабл да покажат дека црните дупки веројатно се вообичаени за центрите на сите галаксии. Програмите на Хабл понатаму установија дека масата на јадрените црни дупки и својствата на галаксиите се тесно поврзани. Наследството од Хабл-програмите за црните дупки во галаксиите е да ја прикаже длабоката поврзаност помеѓу галаксиите и нивните централни црни дупки.
Сударот на Кометата Шумејкер- Леви 9 со Јупитер во 1994 година се случи во право време за астрономите, случувајќи се само неколку месеци откако Мисијата за сервисирање 1 го возобнови оптичкото работење на Хабл. Сликите на Хабл од планетата беа поостри од кои било дотогаш направени по поминувањето на Војаџер 2 во 1979 година, и беа пресудни за проучувањето на динамиката на сударот на кометата со Јупитер, настан за кој се смета дека се случува еднаш во неколку векови.
Други поголеми откритија добиени со користење на податоците од Хабл ги вклучуваат протопланетарните дискови (проплид) во Маглината Орион, докази за постоењето на екстрасончеви планети околу ѕвезди кои наликуваат на сонце, и оптички копии на сè уште мистериозните експлозии на гама-зраци. ВТХ беше исто така користен и за проучување објекти во поодалечените области од Сончевиот Систем, вклучувајќи ги и џуџестите планети Плутон и Ерида.
Главна статија: Хаблово Длабоко поле и Хаблово Ултра длабоко поле
Уникатно наследство од Хабл се сликите од хабловото длабоко поле и хабловото ултра длабоко поле, кои ја искористија ненадминливата чувствителност на Хабл при видливи бранови должини да создава слики на мали делови од небото кои се досега најдлабоко добиените при оптички бранови должини. Сликите откриваат галаксии оддалечени милијарда година, и создале богатство од научни документи, со што отвориле нов прозорец кон раниот универзум.
Влијание врз астрономијата
photograph]] Далечни галаксии во длабоката вселена во фотографија од хабловото ултра длабокото поле
Многу објективни мерења го покажуваат позитивното влијание на податоците на Хабл врз астрономијата. Над 9000 документи засновани на податоците од Хабл се објавени во колегијално рецензирани списанија, а и многу други се појавиле во конференциски извештаи. Разгледувајќи ги документите неколку години по нивното објавување, околу една третина од сите документи во астрономијата немаат цитати, додека само 2% од документите засновани на податоците од Хабл се без цитати. Во просек, документ заснован на податоците од Хабл е двапати повеќе цитиран отколку документите засновани на податоци што не се од Хабл. Од 200-те документи објавувани секоја година и кои се најмногу цитирани, околу 10% се засновани на податоците од Хабл.
Иако ВТХ јасно е дека имал значително влијание на астрономските истражувања, финансиските трошоци од ова влијание се големи. Истражувањето за релативните влијанија врз астрономијата од телескопи со различна големина, покажува дека документите засновани на податоците од ВТХ имаат 15 пати повеќе цитати отколку телескоп од површината на Земјата од 4m, како што е Вилијам Херчел телескопот (William Herschel Telescope ), но ВТХ чини околу 100 пати повеќе да се изгради и да се одржува.
Одлуката дали во иднина да се инвестира во вселенски телескопи или телескопи од површината на Земјата е тешка. Дури и пред лансирањето на Хабл, специјализираните техники на Земјата, како што е апаратура за маскирање интерферометрија, добиваа оптички и инфрацрвени слики со повисока разложеност од онаа што Хабл може да ја постигне, иако ограничени на цели од околу 108 пати посветли од најбледите цели набљудувани од Хабл. Оттогаш, напредоците во адаптивната оптика ги проширија способностите на телескопите од површината на Земјата за слики со висока разложеност за инфацрвено сликање на бледи објекти. Корисноста на адаптивната оптика наспрема набљудувањата на ВТХ многу зависи од поставените цели на истражувачите. Во видливите опсези, адаптивната оптика може само да го поправи релативно малото видно поле, додека ВТХ може да спроведе оптичко сликање со висока разложеност на широко поле. Само мал дел од астрономските објекти се пристапни за сликање со всока разложеност од површината на Земјата, спротивно на тоа Хабл може да изврши набљудувања со висока разложеност на кој било дел на ноќното небо, и на објекти кои се исклучително бледи.
Употреба
Секој може да аплицира за време на телескопот, не постојат ограничувања од национална припадност или образование. Силна е конкуренцијата за времето на телескопот, и односот меѓу времето побарано и времето расположливо (односот на прекумерно запишување) вообичаено се движи помеѓу 6 и 9.
Повици за предлози се објавуваат годишно, со време распределено за циклус кој трае приближно една година. Предлозите се поделени на неколку категории: предлози на “општи набљудувања“ се најчести, кои ги покриваат рутинските набљудувања. „Кратки набљудувања“ се оние чии цели бараат само 45 минути или помалку од времето на телскопот, вклучувајќи ги во тоа наоѓањето на целта. „Кратките набљудувања“ се користат за пополнување на дупките во распоредот на телескопот кои не можат да се пополнат од редовните програми за „општи набљудувања“.
Астрономите можат да даваат предлози наречени „Цел на можности“, во кои набљудувањата се закажани ако краткотраен настан, опфатен во предлогот, се јави за време на циклусот на планирање. Освен тоа, до 10% од времето за телескопот е предвидено како Директорско Дискреционо време (ДД). Астрономите може да аплицираат за да го користат ДД времето во кој било период од годината, и вообичаено е доделено за истражување на неочекувани краткотрајни феномени, како што се суперновите. Други употребувања на ДД времето вклучувале набљудувања кои довеле до изработка на Хабловото длабоко поле и Хабловото ултра длабоко поле а во првите четири циклуси од времето за телескопот за набљудувања спроведени од астрономи-аматери.
Аматерски набљудувања
Првиот директор на STScI, Рикардо Џиакони, во 1986 година најави дека има намера да оддели дел од неговото Директорско Дискреционо време да им допушти користење на телескопот на астрономите- аматери. Вкупното доделено време беше само неколку часови во еден циклус, но побуди голем интерес помеѓу астрономите-аматери.
Предлозите за аматерско време беа строго прегледувани од колеги од комисијата на истакнати астрономи-аматери, и беше доделувано време само на предлози кои се сметаа дека имаат вистинска научна корист, не повторуваа предлози направени од професионалци, и ги бараа уникатните способности на вселенскиот телескоп. Вкупно на 13 астрономи-аматери им било доделено време на телескопот, за набљудувањата спроведени помеѓу 1990 и 1997 година. Едно такво истражување беше Transition Comets — UV Search for OH Emissions in Asteroids. Првиот предлог, „A Hubble Space Telescope Study of Post Eclipse Brightening and Albedo Changes on Io“, беше објавена во Икарус, списание посветено на истражувањата во сончевиот Систем. Сепак, во тоа време, буџетските намалувањата во STScI ја оневозможија поддршката на работата на астрономи-аматери, и понатамошни аматерски програми не се спроведени.
20-ти роденден
Телескопот Хабл го прослави својот 20-ти роденден на 22 април 2010 година. За да биде прославата целосна, НАСА, ЕВА и Иститутот за вселенски телескопи (STScI) објавија слика од Маглината Карина.
Емитување до Земјата
Овие податоци потоа се пренсуваат до Контролниот центар за операции со вселенски телескопи (STOCC) кој се наоѓа во Гринбелт, Мериленд.
Архиви
Сите податоци од Хабл на крајот се ставаат на располагање преку архивите во STScI, CADC. Податоците се вообичаено заштитени (достапни само на главниот истражувач (PI) и астрономите одредени од PI) една година откако се направени. Главниот истражувач може да аплицира кај директорот на STScI за да го зголеми или намали периодот на заштита во одредени случаи.
Мари Тарп
Мари Тарп (30 јули 1920 - 23 август 2006 година) била американски геолог и океанографски картограф која, во партнерство со Брус Хизен, ја создала првата научна мапа на дното на Атлантскиот Океан. Тарп ја открила деталната топографија и повеќедимензионалниот географски пејзаж на дното на океанот. Таа, исто така, го открила присуството на расцеп по должината на оската на Средноатлантскиот Гребен, предизвикувајќи промена на парадигмата во науката за Земјата што довело до прифаќање на теориите за тектониката на плочите и континенталното движење.
Ран живот
Поради природата на работата на Вилијам Тарп, семејството постојано се селело додека тој не се пензионирал во 1931 година. Во тој момент, Мари посетувала повеќе од десетина јавни училишта во Алабама, Ајова, Мичиген и Индијана, што ѝ го отежнало воспоставувањето пријателства. Нејзината мајка, која починала кога Мари имала 15 години, била нејзината најблиска познаничка.
Образование
По неговото пензионирање, Вилијам Тарп и остатокот од семејството се преселиле на фарма во Белефонтен, Охајо, каде што набргу потоа Мари завршила средно училиште. Под влијание на нејзината мајка, професорка, зела една година одмор пред да оди на факултет; по дипломирањето и таа планирала да стане учителка. Останувајќи на фармата за да помогне по смртта на нејзината мајка во 1936 година, Мари подоцна дипломирала на колеџ. Советувана од нејзиниот татко да избере предмет на студирање што не само што го сака, туку и ќе ѝ обезбеди кариера и финансиска сигурност, Тарп дипломирала на Универзитетот во Охајо во 1943 година со диплома по англиски и музика.
По јапонскиот напад на Перл Харбор, многу млади момчиња ги напуштиле училиштата и универзитетите за да се приклучат на вооружените сили. За време на Втората светска војна, повеќе жени биле регрутирани во професии како нафтена геологија, вообичаено машка професија. Откако одела на час по геологија во Охајо, Тарп била регрутирана на програмата за нафтена геологија на Универзитетот во Мичиген во Ен Арбор, каде што завршила магистерски студии.
Тарп се вработил во нафтената компанија „Станолинд“ во Талса, Оклахома, како помлад геолог, но набрзо тоа не ја задоволувало. На жените во тоа време не им било дозволено да одат на терен за да бараат нафта и гас. Ограничена во канцеларија, нејзините должности биле да собира мапи и податоци за мажите што оделе на терен. Додека сè уште работела како геолог за нафтената компанија Станолинд, Тарп се запишала на математичкиот факултет на Универзитетот во Талса, добивајќи ја својата втора диплома.
Кариера
Во првите 18 години од нивната соработка, Хизен собирал батиметриски податоци на истражувачкиот брод Вема, додека Тарп цртала мапи од тие податоци, бидејќи на жените во тоа време им било забрането да работат на бродови. Таа подоцна се приклучила на експедицијата за собирање податоци од 1968 година. Таа самостојно користеше податоци собрани од истражувачкиот брод Атлантис на Океанографската институција Вудс Хол и сеизмографски податоци од подморските земјотреси. Нејзината работа со Хизен го претставува првиот систематски обид за мапирање на целото океанско дно.
Теоријата за движење на континентите
Во 1952 година, Тарп макотрпно ги усогласувала звучните информации од Атлантис, собрани во текот на 1946-1952 година, и еден од поморскиот брод Стјуарт, снимен во текот на 1921 година. Од овие информации, таа можела да ја испита батиметријата на северните делови на Средноатлантскиот гребен. Тарп идентификувала структура во форма на V што се протега непрекинато низ оската на гребенот и верувала дека тоа можеби е долина на расцеп. Таа верувала дека пукнатината формирана од океанската површина се распаѓа. Хизен првично не бил убеден, бидејќи идејата би го поддржала движењето на континентите, во тоа време контроверзна теорија. Во тоа време, многу научници, вклучително и Хизен, верувале дека континенталното поместување е невозможно.
Хизен наскоро го ангажирал Хауард Фостер за да ја зацрта локацијата на епицентрите на земјотресот во океаните за проект кој ги поврзувал големите струи со подморските земјотреси. Создавањето на оваа мапа на епицентар на земјотресот се покажало како корисна база на податоци за испитување на батиметријата на Средноатлантскиот гребен. Кога Фостеровата карта на епицентри на земјотреси била прекриена со информациите на Тарп за Средноатлантскиот гребен, станало јасно дека локацијата на овие земјотреси е усогласена со долината на расцепот на Тарп. Откако ги собрала овие две збирки на податоци, Тарп се уверила дека навистина постои долина на расцеп во сртот на Средноатлантскиот гребен. Дури откако видел дека локацијата на епицентрите на земјотресот е усогласена со долината на расцепот на Тарп, Хизен ја прифатил нејзината хипотеза и се свртел кон алтернативните теории за тектониката на плочите и континентален расцеп. Тарп и Хизен ја објавиле својата прва физиографска карта на Северен Атлантик во 1957 година. Сепак, името на Тарп не се појавувало на ниту еден од главните трудови за тектониката на плочите што тој и другите ги објавиле помеѓу 1959 и 1963 година. Тарп продолжила да работи со асистенти кои биле дипломирани студенти, за дополнително да го мапира обемот на централната долина. Тарп идентификувала дека долината на пукнатината се протега заедно со Средноатлантскиот гребен во јужниот дел на Атлантикот, и нашла слична структура во Индискиот Океан, Арапското Море, Црвеното Море и Аденскиот Залив, што укажувало на присуство на глобална зона на океански пукнатини. Последователно, во соработка со австрискиот пејзажен сликар Хајнрих Беран, Тарп и Хизен ја реализирале својата мапа на целото океанско дно, која била објавена во 1977 година од Нејшнал џиографик под насловот Светското дно на океанот. Иако подоцна била препознаена и призната за нејзината работа на Средноатлантскиот гребен, Хизен бил тој кој во тоа време, во 1956 година, се огласил и добил признание за откритието што било направено.
Личен живот
Во 1948 година се омажила за Дејвид Фланаган и со него се преселила во Њујорк. Тие се развеле во 1952 година.