טלסקופ חלל

טלסקופ חלל הוא מצפה כוכבים נייד המורכב על גבי לוויין ומטרתו לבצע תצפיות אסטרונומיות למטרות מדעיות ומחקריות. בין טלסקופי החלל ניתן למנות את ג'יימס וב, האבל, שפיצר, סוהו וצ'נדרה. שיגורם של טלסקופי חלל נוספים מתוכנן לעתיד.

יתרונות 

צפייה מהחלל, מאפשרת לצפות בשמים בלא לסבול מהתפזרות האור על ידי אטמוספירת כדור הארץ. האטמוספירה גורמת לאבדן של חלק ניכר מאור הכוכבים.
צפייה מהחלל גם מבטלת את הסטות האור הניגרמות משינויי צפיפות באטמוספירה.
לא נגרם סינוור ממקורות אור ארציים כגון אורות הכרך.
אפשרות לצפות בתדרים (כמו קרני X וקרינת גמא) שנחסמים על ידי האטמוספירה.
אפשרות לצפייה רציפה בשמים על ידי הימצאות קבועה בצד הלילה של כדור הארץ.
מניעת הפרעות של פעילות בני האדם על פני כדור הארץ.
עבודה בסביבה בלתי תלויה (אין תלות במזג אוויר).
אין צורך במנגנון לביטול אפקט סיבוב הארץ סביב צירה.

חסרונות 
עלות גבוהה מאוד יחסית למצפה כוכבים דומה בגודלו על פני כדור הארץ.
קושי רב בתיקון תקלות.
קושי לעדכון חומרה.
מגבלות הגודל והמשקל של טכנולוגיות השיגור הקיימות מכתיבות מגבלה בקוטר המפתח של הטלסקופ.
אפשרות לשגיאה ושיבוש מכוון בשידור התמונות לבסיס השליטה.

מאפיינים עיקריים

מצפים אחדים שוגרו לחלל ורובם הרחיבו באופן ניכר את הידע האנושי על היקום. ביצוע תצפיות אסטרונומיות מן הקרקע מוגבל בשל סינון ופיזור הקרינה האלקטרומגנטית באטמוספירה של כדור הארץ. הפרעות אלה גרמו לכך שכדאי מאוד לבצע תצפיות מהחלל. מכיוון שהטלסקופים הללו מקיפים את כדור הארץ מחוץ למעטה האטמוספירה שלו, הם אינם נפגעים מזיהום האור הנובע ממקורות אור מלאכותיים על כדור הארץ. עם זאת, כיום קיימים בעולם טלסקופים קרקעיים, דוגמת הטלסקופ הבינוקולארי הגדול, והטלסקופים במצפה קק, אשר מסוגלים להתמודד חלקית עם ההפרעות הנגרמות על ידי האטמוספירה בעזרת מערכות אופטיקה מסתגלת .

אסטרונומיה מהחלל טומנת בחובה יתרונות נוספים מבחינת טווח התדרים האלקטרומגנטיים מחוץ לחלון האופטי ולחלון הרדיו, שני סוגי הקרינה האלקטרומגנטית החודרים את האטמוספירה. כך למשל אסטרונומית קרני ה־X אינה יכולה כלל להתבצע מכדור הארץ, אלא אך ורק מלוויינים כדוגמת צ'נדרה. גם תחומי האינפרה אדום והאולטרה סגול נחסמים עד שהם מגיעים לקרקע.

טלסקופים שמשמשים כמיצפי חלל נבדלים מלוויינים אחרים המופנים לכדור הארץ לצורך חישה מרחוק, כגון: ריגול, ניתוח מזג אוויר וסוגים אחרים של איסוף מידע. מיצפי החלל שוגרו, תוכננו, נבנו ותופעלו לאורך השנים, על ידי הארגונים הבאים: מנהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי (NASA), סוכנות החלל האירופית (ESA), הסוכנות היפנית לחקר החלל (JAXA), סוכנות החלל הקנדית (CSA), הארגון ההודי לחקר החלל (ISRO), רוסקוסמוס, מינהל החלל הסיני (CNSA), המרכז הלאומי למחקר מדעי (CNRS), סוכנות החלל האיטלקית (ASI), המרכז הגרמני לחקר החלל (DLR), המכון הקוריאני לחקר התעופה והחלל (KARI), סוכנות החלל הספרדית  (INTA) וארגונים נוספים ושיתופי פעולה מרחבי העולם.
מצפי החלל מיועדים למחקר מדעי בתחומי האסטרונומיה, האסטרופיזיקה והקוסמולוגיה ומהמאה ה־21 גם אסטרוביולוגיה. איסוף המידע הרב ממצפי החלל מתחומי מחקר אלו, יצר תְּחוּם דַּעַת חדש המשלב את מדעי המחשב, הבִּיג דָּאטָה, המתמטיקה, הפיזיקה והכימיה והנקרא אסטרואינפורמטיקה.

מצפי החלל מתחלקים לשני סוגים: מצפים הממפים את כל השמים (סקרים), ומצפים המבצעים תצפיות על חלקי שמיים וגרמי שמיים ניבחרים. שני סוגים אלו של מיצפי החלל מסווגים בהתאם לכל טווחי הספקטרום האלקטרומגנטי : קרינת גמא, רנטגן, אולטרה סגול, אור, אינפרא אדום, מיקרוגל, ורדיו. בנוסף לעיל גם מיצפים מיוחדים לגילוי גלאי חלקיקים וגלי כבידה. הפרויקטים השונים לתצפית בכל מיצפה בחלל ניבחרים מתוך הצעות רבות שמגיעות ממוסדות אקדמיים ומכוני מחקר מכל העולם. מצפי חלל רבים השלימו את משימתם בעוד אחרים עדיין פעילים או בבניה ומיצפים שמתוכננים לעתיד.

המצפים הגדולים של נאס"א

JWST - James Webb Space Telescope - טלסקופ החלל ג'יימס וב אמור להשלים את האבל, ויאפשר גם תצפיות בהפרדה גבוהה בתחום האינפרה־אדום. שוגר בדצמבר 2021. הטלסקופ בתכנון נאס"א, סוכנות החלל האירופית, סוכנות החלל הקנדית והמכון המדעי של טלסקופ החלל  (STScI) שינהל את תפעול הטלסקופ בחלל. חברת נורת'רופ גראמן מערכות תעופה וחלל, הוא הקבלן הראשי של הטלסקופ.
IXPE - Imaging X-ray Polarimetry Explorer - טלסקופ החלל IXPE  - טלסקופ סורק קיטוב קרני רנטגן, בתכנון נאס"א וסוכנות החלל האיטלקית ששוגר בדצמבר 2021. המשימה תחקור ותאפשר מיפוי שדות מגנטיים של עצמים אסטרונומיים קיצוניים ואקזוטיים, כמו חורים שחורים, כוכבי נייטרונים ופולסרים.

The Hubble Space Telescope - HST - טלסקופי החלל, כדוגמת טלסקופ החלל האבל נקראים מצפי החלל הגדולים האופטיים. בהאבל תלו תקוות גדולות אך מיד לאחר שיגורו, באפריל 1990, התברר כי המראה שלו אינה מדויקת, והיה צורך להרכיב לו "משקפיים" במבצע השדרוג החללי הגדול הראשון בהיסטוריה (1993). לאחר התיקון המצפה החל לפעול ונתן תוצאות שסיפקו חומר לניתוח לאסטרונומים ותאורטיקנים ברחבי העולם ושימשו בסיס לכמה מהתגליות הגדולות של האסטרונומיה במאה ה־20 ובכלל. נכון למאי 2014, האבל ממשיך לפעול ולספק תוצאות.
 Compton Gamma Ray Observatory - CGRO -, מצפה קרני הגמא קומפטון ששוגר בשנת 1991 ופעל עד לשנת 2000. נאס"א נאלצה לשרוף אותו באטמוספירה לאחר כמה שנות שירות מדעי מועיל; זאת מכיוון שהגירוסקופים שלו כשלו, וכאשר כשל האחרון שבהם, הברירה הייתה להסתכן באובדן שליטה או להרוס את המצפה. נאס"א ריסקה אותו אל האוקיינוס השקט בשנת 2000.
The Chandra X-ray Observatory - CXO - מצפי קרינת־X שייכים לסדרת המצפים הגדולים. טלסקופ החלל צ'נדרה נקרא על שמו של האסטרופיזיקאי ההודי צ'אנדרסקאר. הוא משמש לחקר גלקסיות רחוקות והוא עדיין פעיל.
The Spitzer Space Telescope - SST - טלסקופ החלל שפיצר הוא הרביעי בסדרת המצפים. במקור נקרא SIRTF - Space Infrared Telescope Facility, טלסקופ חלל בתחום האור האינפרה־אדום. שוגר ב־18 באוגוסט 2003.
Kepler space telescope - טלסקופ החלל קפלר - שוגר במרץ 2009, ומטרותיו הן גילוי כוכבי לכת חוץ־שמשיים וחקר כוכבים. מתוכנן לפעול שלוש וחצי שנים.
Fermi Gamma-ray Space Telescope - FGST - טלסקופ החלל פרמי  - שוגר ב־11 ביוני 2008 ומטרתו היא לצפות במקורות קרני גמא בחלל (התפרצויות גמא). הטלסקופ מאפשר לתצפת בפוטונים באנרגיות גבוהות יותר מאלו שנצפו עד שיגורו. הוא מורכב מ־2 חלקים: LAT) Large area telescope), צופה במקורות קרינה עם פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה במיוחד ואילו ה־GBM) Gamma-ray burst monitor) צופה במקורות בטווח אנרגיה נמוך יותר בו ישנם יותר פוטונים. בנוסף ה־GBM מאפשר לגלות התפרצויות קרני גמא בצורה מהירה מאחר שהוא רואה את רוב השמיים, לעומת ה־LAT הצופה על חלק קטן יותר מהשמיים.

מצפי חלל אחרים
 IRAS - (הלוויין האסטרונומי בתת־אדום) - ביצע סריקה של כל השמים בתחום התת־אדום, כמו גם גילויי דיסקות אבק וגז סביב כוכבים קרובים רבים, כמו וגה ובטא פיקטוריס. לוויין זה חדל לפעול ב־1983 הוחזר לכדור הארץ תוך שריפתו באטמוספירה.
 ISO - (מצפה חלל בתת־אדום), משימה של סוכנות החלל האירופית, שהמשיכה בעבודתו של IRAS עם תצפיות בתחום התת־אדום.
 IUE - (הסורק הבינלאומי בעל־סגול) - לוויין משותף לסוכנות החלל האירופית, בריטניה ונאס"א שוגר ב־1978 לשלוש שנות תצפית. הוא כובה לבסוף ב־1996.
 EXOSAT - טלסקופ חלל של סוכנות החלל האירופית שפעל בתחום קרני רנטגן. שוגר בשנת 1983 ופעל עד לשנת 1986.
 GINGA - טלסקופ קרני רנטגן ששוגר על ידי סוכנות החלל היפנית בשנת 1987 ופעל עד לשנת 1991.
 גראנאט - טלסקופ חלל ששוגר על ידי ברית המועצות בשנת 1989 תוך שיתוף פעולה עם צרפת. פעל בתחום קרני רנטגן וקרני גמא.
 SOHO - מצפה ששוגר ב־1995 במטרה לעקוב אחר פעילות השמש - העטרה והסביבה המגנטית. סוהו גרם למהפכה בידע שלנו על השמש, ונכון לספטמבר 2019, הוא עדיין פעיל ומשימתו הוארכה עד 2022.
 INTEGRAL - שוגר בשנת 2002 על ידי סוכנות החלל האירופית ופעל בתחום קרני גמא
 SCISAT-1 - לוויין קנדי החוקר את האטמוספירה העליונה של כדור הארץ בספקטרוסקופיית פורייה, בתחום התת־אדום.
 Uhuru - טלסקופ החלל הראשון בתחום קרני ה־X, ששוגר ב־1970 על יד נאס"א.
 HEAO-1 ו־HEAO-2 (טלסקופ החלל איינשטיין) - טלסקופי חלל בתחום קרני ה־X, ששוגרו על יד נאס"א ב־1977 וב־1978 בהתאמה.
 היפרכוס - לוויין למדידת הפרלקסה של הכוכבים. למרות בעיות תפעוליות משמעותיות, המדידות שבוצעו בעזרתו גרמו להערכה מחודשת של סקלת המרחקים ביקום. סקלה זו, הנסמכת בין השאר על מדידת עוצמה של משתנים קפאידים, היא דבר שיש לו חשיבות עצומה בכל ענפי האסטרונומיה והאסטרופיזיקה, הן התצפיתית והתאורטית.
 XMM Newton - טלסקופ החלל ניוטון של סוכנות החלל האירופאית ששוגר בשנת 1999. הוא טלסקופ חלל פעיל בתחום קרני רנטגן, הקרוי על שמו של סר אייזק ניוטון.
 Akari  (ASTRO-F) - טלסקופ החלל אקארי הוא טלסקופ בתחום האינפרה אדום שפותח בידי הסוכנות היפנית לחקר החלל בשיתוף פעולה עם אירופה וקוריאה ושוגר בשנת 2006.
 GALEX - טלסקופ החלל גלקס - טלסקופ בתחום העל־סגול, ששוגר בשנת 2003 על ידי נאס"א.
 COROT - טלסקופ החלל קורוט של סוכנות החלל האירופאית ששוגר בשנת 2006, יועד למדוד במדויק את בהירותם של כוכבים.
 MOST - לוויין של סוכנות החלל הקנדית ששוגר ב־2003 והוא טלסקופ החלל הקטן בעולם - כגודל מזוודה גדולה. הלוויין משמש לאסטרו־סייסמולוגיה ונכון לאוגוסט שנת 2008 עדיין היה פעיל.
 Herschel - טלסקופ החלל הרשל, שוגר על ידי סוכנות החלל האירופית ב־2009 כדי לחקור את אורכי הגל בתחומי התת־אדום והתת־מילימטר. המצפה מוקם בנקודת לגראנז' L2.
 WISE - טלסקופ החלל WISE - טלסקופ סורק שדה רחב בתת־אדום של נאס"א ששוגר בשנת 2009.
 Planck - טלסקופ החלל פלאנק שוגר בשנת 2009 על ידי סוכנות החלל האירופית לצורך מדידת קרינת הרקע הקוסמית.
 Gaia - טלסקופ החלל גאיה - טלסקופ חלל שמיפה כמיליארד כוכבים בגלקסיית שביל החלב ושוגר ב־19 בדצמבר 2013 על ידי סוכנות החלל האירופית ממרכזה בגיאנה הצרפתית.
 TESS - טלסקופ החלל TESS - טלסקופ חלל של נאס"א המיועד לחיפוש כוכבי לכת חוץ־שמשיים לפי שיטת הליקוי (טרנזיט). שוגר בשנת 2018.

מצפי חלל עתידיים

טלסקופים לעשור השלישי והרביעי של המאה ה־21 
XRISM - X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission - טלסקופ החלל XRISM  - טלסקופ חלל לקרינת רנטגן של הסוכנות היפנית לחקר החלל, המתוכנן לספק פריצות דרך בחקר היווצרות היקום, גלקסיות וחומר אפל. מתוכנן לשיגור ב־2023.
Euclid - טלסקופ החלל אוקלידס  - טלסקופ קרני רנטגן של סוכנות החלל האירופית ונאס"א, שוגר ב-1 ביולי 2023. מטרת משימת הטלסקופ היא להבין טוב יותר את האנרגיה האפלה ואת החומר האפל על ידי מדידה מדויקת של תאוצת היקום.
SPHEREx - Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer - טלסקופ החלל SPHEREx  - טלסקופ פוטומטר ספקטרומטרי של נאס"א המיועד לשיגור בשנת 2024. הטלסקופ מיועד לבצע סקר כל השמים כדי למדוד את הספקטרום הקרוב לאינפרא אדום של כ־450 מיליון גלקסיות.
PLATO - PLAnetary Transits and Oscillations of stars - טלסקופ החלל PLATO - טלסקופ חלל בתכנון איס"א המיועד לאיתור כוכבי־לכת חוץ־שימשיים בשיטת הליקוי (באנגלית: Transit photometry) וחקירת תנודות בכוכבים. טלסקופ עתידי של סוכנות החלל האירופאית הצפוי להתחיל את משימתו בחלל בשנת 2026.
RST - Nancy Grace Roman Space Telescope - טלסקופ החלל ננסי גרייס רומן, לשעבר, Wide Field Infrared Survey Telescope - WFIRST - טלסקופ החלל WFIRST - טלסקופ לסקר תת־אדום רחב־שדה של נאס"א המתוכנן לשיגור בשנת 2027.
ARIEL - Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey - טלסקופ החלל ARIEL  - טלסקופ של סוכנות החלל האירופית, המיועד לחקר ואפיון כוכבי לכת חוץ־שמשיים ומתוכנן לשיגור בשנת 2028.
ATHENA - Advanced T'elescope for High Energy Astrophysics - טלסקופ החלל ATHENA  - טלסקופ מתקדם לאסטרופיזיקה אנרגטית גבוהה של סוכנות החלל האירופית, נאס"א וסוכנות החלל היפנית שמתוכנן לשיגור ב־2034. המטרות העיקריות של המשימה הן למפות מבני גז חם, קביעת תכונותיהם הפיזיות, וחיפוש אחר חורים שחורים סופר־מסיביים.
LISA - Laser Interferometer Space Antenna - גלאי החלל LISA  - גלאי חלל לזיהוי ומדידה מדויקת של גלי כבידה, מטעם נאס"א וסוכנות החלל האירופית, שמתוכנן לשיגור בשנת 2037.

רעיונות לטלסקופים עתידיים של נאס"א, לעשור הרביעי של המאה ה־21 

להלן ארבע הצעות במסגרת משימות מדע אסטרטגיות גדולות של נאס"א (באנגלית: Large strategic science missions) הידוע בשם הקודם תוכנית פלאגשיפ.
בשנת 2016 הוצעו לבחירה לשנת 2020 ארבעה טלסקופי חלל שונים. בשנת 2019 ארבע הקבוצות העבירו את הדוחות הסופיים שלהן לאקדמיה הלאומית למדעים, שהוועדה העצמאית לסקר העשור במדע פלנטרי  שלה מייעצת לנאס"א, ותבחר, איזו משימת טלסקופ חלל צריכה להיות בראש סדר העדיפויות. הבחירה תתקיים בתחילת העשור השלישי של המאה העשרים ואחת, והמשימה תושק בערך בשנת 2035. להלן ארבעת טלסקופי החלל המוצעים:
HebEx - Habitable Exoplanet imaging Mission - טלסקופ החלל HabEx  - טלסקופ אופטי, על־סגול ואינפרא אדום שישתמש בספקטרוגרפים כדי לאתר ולאפיין כוכבי לכת ישיבים חוץ־שימשיים דמוי כדור הארץ.
OST - Origins Space Telescope - טלסקופ החלל OST  - טלסקופ סוקר באינפרא אדום. הטלסקופ יספק מגוון כלים חדשים ללימוד היווצרות כוכבים והתווך הבין־כוכבי בתוך שביל החלב תוך שימוש בקרינה אינפרא אדום ויכולות ספקטרוסקופיות חדשות.
Lynx - Lynx X-ray Observatory - טלסקופ החלל Lynx  - מצפה לינקס בקרני רנטגן. הטלסקופ יוכל לאתר ולאפיין אובייקטים קלושים במיוחד וללמוד תהליכים פיזיים במגוון רחב מאוד של הגדרות אסטרופיזיות.
LUVOIR - Large UV Optical Infrared Surveyor - טלסקופ החלל LUVOIR  - מצפה סוקר גדול בעל־סגול ובתת־אדום. מטרתו המדעית העיקרית היא לאפיין מגוון רחב של כוכבי לכת חוץ־שימשיים, מטרה נוספת היא לאפשר מגוון רחב של אסטרופיזיקה, החל מיינון קוסמי, היווצרות הגלקסיה והתפתחותה, ועד להיווצרות כוכבים וכוכבי לכת, ותצפיות הדמיה וספקטרוסקופיה של גופי מערכת השמש.

ראו גם 
 לוויין צילום
 מצפה כוכבים מוטס

לקריאה נוספת 
* Neil English, Space Telescopes: Capturing the Rays of the Electromagnetic Spectrum, Springer, 1st ed. 2017, .

קישורים חיצוניים

אתרים רשמיים 
טלסקופ החלל ג'יימס וב, באתר נאס"א ובאתר סוכנות החלל הקנדית 
  טלסקופ החלל IXPE, באתר נאס"א ובאתר סוכנות החלל האיטלקית 
 טלסקופ החלל אוקלידס, באתר סוכנות החלל האירופית 
 טלסקופ החלל XRISM, באתר הסוכנות היפנית לחקר החלל 
 טלסקופ החלל SPHEREx, באתר המעבדה להנעה סילונית של נאס"א 
 טלסקופ החלל ננסי גרייס רומן, באתר נאס"א 
טלסקופ החלל PLATO, באתר סוכנות החלל האירופית 
טלסקופ החלל ARIEL, באתר סוכנות החלל האירופית 
 טלסקופ החלל ATHENA, באתר סוכנות החלל האירופית 
טלסקופ החלל LISA, באתר סוכנות החלל האירופית 
 טלסקופ החלל HabEx, באתר נאס"א 
טלסקופ החלל OST, באתר נאס"א 
טלסקופ החלל Lynx, באתר נאס"א 
טלסקופ החלל LUVOIR, באתר נאס"א

אתרי מדיה ועיתונות 
  
 מצגת אינטראקטיביות - STARRY EYES - טלסקופי החלומות הבאים של נאס"א, באתר sciencemag.org, 3 בדצמבר 2018. 
  
  
  
  
  
  
  
 יונתן קפשוק, אלביט תפתח את הטלסקופ הישראלי הראשון בחלל, באתרN12, ינואר 2022

הערות שוליים 

חלל