Hubble'i kosmoseteleskoop

Hubble'i kosmoseteleskoop on astronoom Edwin Hubble'i järgi nime saanud kosmoseobservatoorium, mis tiirleb kosmoses ümber maakera.

Selle asupaik väljaspool Maa atmosfääri annab suure eelise maapealsete teleskoopide ees: fotosid ei ähmasta atmosfäär, ei ole valgusreostust. Alates kosmosesse saatmisest 1990. aastal on see olnud üks tähtsamaid instrumente astronoomia ajaloos. Hubble'i teleskoobil on suur osa paljude avastuste tegemises. See on aidanud paremini aru saada mitmest astrofüüsika põhiprobleemist.

Hubble'i teleskoobi tellis USA valitsus ja see valmistati põhiosas 1980. aastatel. 
Esialgu oli kavas see kosmosesse saata 1986. aasta oktoobris, kuid pärast kosmosesüstiku Challenger katastroofi lükati see edasi, see aga andis inseneridele aega, et süsteeme täiustada. Vahepeal hoiti teleskoopi puhta lämmastikuga täidetud ruumis ja ainuüksi tema säilitamine maksis umbes 6 miljonit USA dollarit kuus. Samal ajal sai teleskoobi juures sooritada mõningaid teste ja mõningaid seadiseid rikkekindlamatega asendada.

Hubble'i teleskoop saadeti kosmosesse kosmosesüstikuga Discovery 24. aprillil 1990.

Hubble'i teleskoobi maksumuseks plaaniti 400 miljonit dollarit. Ehitamise algusest peale nõudis ta USA valitsuselt üle 2,5 miljardi dollari kuni teleskoobi kosmosessesaatmiseni ja sealt edasi on käigushoidmiskulud võtnud 10 miljardit dollarit (2010. aasta seisuga).
USA-s on teleskoopi korduvalt kritiseeritud suure maksumuse pärast ja valitsus on korduvalt arutanud projekti lõpetamist, kuid teisalt on teleskoop osutunud ka plaanitust töökindlamaks ja andnud maailmale plaanitust rohkem teavet.

Hubble'i süvavaated

Hubble’i teleskoobi saavutuste hulka kuulub optilises lainealas kõige teravamate fotode tegemine. 18.–28. detsembril 1995 Suure Vankri tähtkujus tehtud Universumi süvavaatel võib näha üle 1500 galaktika. 1998. aasta oktoobris tehti samasugune pilt taeva lõunapooluse läheduses Tuukani tähtkuju suunas. 2003. aasta septembris alustati Hubble'i ülisüvavälja (Hubble Ultra Deep Field) tegemist; pärast 1 miljoni sekundi pikkust ja 800 kaadrist koosnevat summaarset säriaega lõpetati projekt 16. jaanuaril 2004. Ülisüvavaate väli asub taevas Ahju tähtkujus, Orioni tähtkujust lõunas. Pildistatud taevaala suurus oli ligikaudu kümnendik Kuu läbimõõdust, sellelt on leitud üle 10 tuhande galaktika. Kõige vanemad ülisüvavaatelt leitud objektid on nähtavad ajast, mil Universum oli vähem kui 800 miljonit aastat vana.

Vigane peegel
Mõni nädal pärast kosmosesse läkitamist selgus tehtud piltidest, et Hubble'i optiline süsteem on vigane. Kuigi pildid olid teravamad kui maapealsetel teleskoopidel, ei suutnud ta saavutada täielikku fookust ning pildikvaliteeti.

Saadud pildimaterjali analüüsimisel tõdeti, et probleemi põhjustas peapeegel, mis oli lihvitud vale kujuga. Kuigi tegu oli ilmselt kõige täpsema kujuga peegliga, mis eal valmistatud (ettekirjutatud kumerusest erinevused kuni umbes 10 nanomeetrit), oli selle perimeeter 2200 nanomeetrit (2,2 mikromeetrit) liiga lame.

Vigase peegliga oli küll võimalik vaadelda kõrge resolutsiooniga eredaid taevakehi, aga viga vähendas sensitiivsust, mistõttu teleskoobi kasutegur vähenes. Veast hoolimata kasutati teleskoopi vähenõudlike objektide vaatlemiseks ning 3 aastat pärast läkitamist parandati viga ära.

Probleemi olemus
Loodi komisjon, mida juhtis Lew Allen, Jet Propulsion Laboratory direktor, et vea tekkepõhjused välja selgitas. Alleni komisjon leidis, et peamine testseade null corrector, millega testitakse kumerpeegleid oli valesti kokku pandud – seadme üks läätsedest oli positsioonist 1.3 mm väljas. Algse lihvimise ja poleerimise käigus kasutas Perkin-Elmer (optikafirma) pinna analüüsimiseks kahte tavalist null corrector'it, kuid tootmise viimasel etapil asendasid need ekstra selleks ehitatud seadmega. Seade pandi aga valesti kokku ning valmis erakordselt täpne, kuid vale kujuga peegel. Viimased kaks mõõtmist tehti uuesti tavaliste seadmetega, mis vea tuvastasid, ent seda ei võetud arvesse, sest arvati, et ehitatud seade on täpsem.

Lahendus

Teleskoop oli juba algusest peale disainitud mõttega, et sellele teha hooldamismissioone. Kuigi Kodak oli teleskoobile teinud varupeegli, oli seda orbiidil võimatu vahetada ning teleskoobi Maale tagasi toomine liiga raha- ja ajakulukas. Fakt, et teleskoop oli nii täpselt vale kujuga, pani meeskonna disainima uut optilist komponenti, millel on täpselt sama viga, kuid vastupidise efektiga. 1993. aastal lisati teleskoobile uus komponent, mille tööpõhimõte oli nagu prillidel, et sfäärilist aberratsiooni parandada.

Teleskoobi vaatlusaja taotlemine
Teleskoobi vaatlusaja taotlemine on avatud kõigile, kuid vaatlusprojekti juht peab reeglina olema USA kodanik. Siiski on vaatlusprojektide konkurents väga tihe, keskeltläbi vaid viiendik vaatlusaja taotlusi rahuldatakse. Seevastu on Hubble'i kosmoseteleskoobiga tehtud vaatluste arhiiv kõigile vabalt kasutatav.

Amatöörvaatlused
Esimene STScI-i direktor Riccardo Giacconi andis 1986. aastal teada, et plaanib osa oma direktoriksoleku ajast pühendada amatöörastronoomidele, lubades neil teleskoopi kasutada. Kogu lubatud aeg oli küll mõni tund igast tsüklist, kuid sellegipoolest tekitas see amatööride seas suurt huvi.

Amatööride avaldused vaatas üle amatöörastronoomide komitee, mis andis aja ainult ettepanekutele, mis olid tõelise teadusliku väärtusega, ei kopeerinud professionaalide ettepanekuid ning vajasid kosmoseteleskoobi ainulaadseid võimalusi. Aastatel 1990–1997 said teleskoobikasutuseks aega kokku 13 amatöörastronoomi. Pärast seda vähendati STScI-is eelarvet, mis ei võimaldanud enam amatöörastronoomidel teleskoopi kasutada ning rohkem amatöörprogramme läbi viidud pole.

20. aastapäev

Hubble'i teleskoop tähistas 24. aprillil 2010 20 aastat kosmosesolekut. Selle mälestuseks avaldasid NASA, ESA ja Kosmoseteleskoobi Instituut (STScI) pildi Carina udust.

Teaduslikud tulemused

Võtmeprojektid
Kaheksakümnendate alguses kogunesid NASA ja STScI neljale arutlustele, et välja selgitada peamised projektid, millega tegelema hakatakse. Need projektid olid teaduslikult tähtsad ning vajasid rohkemat teleskoobi kasutust. See garanteeris, et valitud projektid saaksid varem valmis, juhul, kui teleskoop peaks rikki minema.

Tähtsad avastused
Hubble võimaldas lahendada pikalt püsinud astronoomiaprobleeme ning aitas ka tõstatada uusi küsimusi. Mõni tulemus on selgitamiseks vajanud uusi teooriaid. Tähtsate ülesannete seas oli pulseerivate tähtede kauguse mõõtmine täpsemalt kui kunagi varem. Sellega saadi Hubble'i konstandi uus väärtus. Hubble'i konstandi e. Hubble'i parameetriga kirjeldatakse Universumi paisumise kiirust. Enne Hubble'i kosmoseteleskoobi orbiidile läkitamist oli Hubble'i konstandi hinnangute viga kuni 50%, kuid kosmoseteleskoobiga tehtud mõõtmiste tulemusel vähenes konstandi määramatus ± 10%-ni, mis langeb kokku teistel meetoditel saadud täpsete mõõtmistega.

Kuigi Hubble aitas täpsustada Universumi vanust, pani see ühtlasi kahtlema selle tuleviku üle. Astronoomid High-z Supernova Search Teamist ja "Supernova Cosmology Projectist" kasutasid maapealseid teleskoope ja Hubble'i teleskoopi, et vaadelda kaugeid supernoovasid, ning avastasid, et gravitatsiooni tõttu aeglustumise asemel võib Universumi paisumine hoopis kiireneda. Kiirenemise põhjust ei osata veel seletada, kuid kõige tavalisemaks põhjuseks peetakse tumeenergiat.

Vaata ka
 James Webbi kosmoseteleskoop
 WorldView-1

Viited

Välislingid 

 Hubble NASA veebilehel
 Kosmoseteleskoobi Instituudi Hubble'i veebileht
 Kosmoseteleskoobi Instituudi koduleht
 Hubble'i kosmoseteleskoobi arhiivi veebileht
Hubble'i kosmoseteleskoobi 3D mudel eestikeelsete selgitustega 

Kosmoseteleskoobid
Tehiskaaslased