Es gibt drei Objekte in der Erdumlaufbahn, von denen selbst Menschen weit entfernt von Astronomie und Astronautik wissen: den Mond, die Internationale Raumstation und das Hubble-Weltraumteleskop. Letzterer ist acht Jahre älter als die ISS und hat die Mir Orbital Station gefunden. Viele halten es für eine große Kamera im Weltraum. Die Realität ist etwas komplizierter, nicht umsonst, weil die Leute, die mit diesem einzigartigen Gerät arbeiten, es respektvoll als Himmelsobservatorium bezeichnen.


Viele Bilder!

Die Geschichte des Hubble-Baus ist eine ständige Überwindung von Schwierigkeiten, der Kampf um Finanzierung und das Finden von Lösungen in unvorhergesehenen Situationen. Hubbles Rolle in der Wissenschaft ist von unschätzbarem Wert. Es ist unmöglich, eine vollständige Liste der Entdeckungen in der Astronomie und verwandten Bereichen zusammenzustellen, die dank Teleskopbildern gemacht wurden. Daher beziehen sich viele Arbeiten auf die Informationen, die er erhalten hat. Offizielle Statistiken sprechen jedoch von fast 15.000 Veröffentlichungen.

Die Geschichte

Die Idee, ein Teleskop in die Umlaufbahn zu bringen, entstand vor fast hundert Jahren. Die wissenschaftliche Begründung für die Bedeutung des Baus eines solchen Teleskops in Form eines Artikels wurde 1946 vom Astrophysiker Lyman Spitzer veröffentlicht. In der 65. wurde er zum Vorsitzenden des Komitees der Akademie der Wissenschaften ernannt, das die Ziele eines solchen Projekts festlegte.

In den sechziger Jahren wurden mehrere erfolgreiche Starts durchgeführt und einfachere Geräte in die Umlaufbahn gebracht. In der 68. NASA gab der Vorläufer des Hubble grünes Licht - das LST, das Large Space Telescope, mit einem größeren Spiegeldurchmesser von 3 Metern gegenüber dem 2,4 Hubble und ehrgeizig Die Aufgabe, es bereits im 72. Jahr zu starten, mit Hilfe des Space Shuttles, das sich gerade in der Entwicklung befindet. Die geschätzte Entwurfsschätzung erwies sich jedoch als zu teuer, es traten Schwierigkeiten mit dem Geld auf und in der 74. wurde die Finanzierung vollständig gestrichen. Die aktive Lobbyarbeit des Projekts durch Astronomen, die Beteiligung der Europäischen Weltraumorganisation und die Vereinfachung der Merkmale auf ungefähr Hubble ermöglichten es dem 78., vom Kongress Mittel in Höhe von lächerlichen 36 Millionen Dollar an Gesamtkosten zu erhalten, was heute ungefähr 137 Millionen entspricht.

Dann wurde das zukünftige Teleskop nach Edwin Hubble benannt , einem Astronomen und Kosmologen, der die Existenz anderer Galaxien bestätigte, der die Theorie der Expansion des Universums entwickelte und nicht nur dem Teleskop, sondern auch dem wissenschaftlichen Gesetz und der Größe seinen Namen gab.

Das Teleskop wurde von mehreren Unternehmen entwickelt, die für verschiedene Elemente verantwortlich sind, von denen das komplexeste ist: das optische System, an dem Perkin-Elmer beteiligt war, und das von Lockheed entwickelte Raumschiff. Das Budget ist auf 400 Millionen Dollar angewachsen.

Lockheed verzögerte die Entwicklung des Apparats um drei Monate und übertraf sein Budget um 30%. Wenn Sie sich die Konstruktionshistorie von Geräten mit ähnlicher Komplexität ansehen, ist dies eine normale Situation. Bei Perkin-Elmer war alles viel schlimmer. Das Unternehmen polierte den Spiegel bis zum Ende des 81. Jahres mit innovativer Technologie, überstieg das Budget erheblich und ruinierte die Beziehungen zur NASA. Es ist interessant, dass sie von der Firma Corning hergestellt wurden , die heute Gorilla Glass herstellt, das aktiv in Telefonen verwendet wird. Übrigens erhielt Kodak einen Auftrag zur Herstellung eines Ersatzspiegels mit herkömmlichen Poliermethoden, wenn beim Polieren des Hauptspiegels Probleme auftreten. Verzögerungen bei der Erstellung der restlichen Komponenten verlangsamten den Prozess so sehr, dass das Zitat aus den Merkmalen der NASA in Bezug auf Arbeitspläne, die „unsicher waren und sich täglich ändern“, bekannt wurde .



Der Start wurde erst im 86. Jahr möglich, aber aufgrund der Challenger-Katastrophe wurden die Shuttle-Starts vorerst eingestellt.

Hubble wurde in Teilen in speziellen mit Stickstoff gespülten Kammern untergebracht, die sechs Millionen Dollar pro Monat kosteten.

Infolgedessen startete das Discovery-Shuttle am 24. April 1990 mit einem Teleskop in die Umlaufbahn. Zu diesem Zeitpunkt waren 2,5 Milliarden US-Dollar für Hubble ausgegeben worden. Die Gesamtkosten für heute nähern sich zehn Milliarden.



Seit dem Start gab es mehrere dramatische Ereignisse, an denen Hubble beteiligt war, aber die Hauptsache geschah ganz am Anfang.

Als das Teleskop nach dem Start in die Umlaufbahn seine Arbeit aufnahm, stellte sich heraus, dass seine Schärfe um eine Größenordnung niedriger war als die berechnete. Anstelle einer Zehntelbogensekunde wurde eine ganze Sekunde erhalten. Nach mehreren Überprüfungen stellte sich heraus, dass der Teleskopspiegel an den Rändern zu flach ist: Bei zwei ganzen Mikrometern stimmt er nicht mit dem berechneten überein. Eine Aberration als Folge davon im wahrsten Sinne des Wortes eines mikroskopischen Defekts machte die meisten geplanten Studien unmöglich.



Es wurde eine Kommission zusammengestellt, deren Mitglieder den Grund fanden: Ein unglaublich genau berechneter Spiegel wurde falsch poliert. Darüber hinaus zeigten die beiden in den Tests verwendeten Nullkorrektoren bereits vor dem Start die gleichen Abweichungen - Geräte, die hier für die gewünschte Oberflächenkrümmung verantwortlich waren. Aber dann vertrauten sie diesen Zeugnissen nicht und stützten sich auf das Zeugnis des Hauptnullkorrektors, der die richtigen Ergebnisse zeigte und poliert wurde. Und eines der Objektive war, wie sich herausstellte, falsch installiert.



Menschlicher Faktor.

Es war technisch unmöglich, einen neuen Spiegel direkt in der Umlaufbahn zu installieren, und das Absenken des Teleskops und das anschließende Entfernen war zu teuer. Die Lösung war elegant.

Ja, der Spiegel wurde falsch gemacht. Aber es wurde mit sehr hoher Genauigkeit falsch gemacht. Die Verzerrung war bekannt, und es blieb nur zu kompensieren, für die sie ein spezielles Einstellsystem COSTAR entwickelten . Sie beschlossen, es im Rahmen der ersten Expedition zur Wartung des Teleskops zu installieren. Eine solche Expedition ist eine komplexe zehntägige Operation mit Weltraumspaziergängen von Astronauten. Sie können sich keine futuristischere Arbeit vorstellen, aber dies ist nur Wartung. Während des Betriebs des Teleskops gab es vier Expeditionen, wobei zwei Missionen Teil der dritten waren.

Am 2. Dezember 1993 lieferte das Shuttle Endeavour, für das es der fünfte Flug war, die Astronauten zum Teleskop. Sie installierten Costa und ersetzten die Kamera.

Kostar korrigierte die sphärische Aberration des Spiegels und spielte die Rolle der teuersten Brille der Geschichte. Das optische Korrektursystem erfüllte seine Aufgabe bis 2009, als die Notwendigkeit aufgrund der Verwendung einer eigenen Korrekturoptik in allen neuen Geräten verschwand. Sie verlor ihren kostbaren Platz im Teleskop durch den Spektrographen und nahm nach dem Abbau im Rahmen der vierten Hubble-Service-Expedition im Jahr 2009 einen Ehrenplatz im Nationalen Museum für Luft- und Raumfahrt ein.

Management

Ein 24/7-Echtzeit-Teleskop wird von einem Kontrollzentrum in Greenbelt, Maryland, aus gesteuert und überwacht. Die Aufgaben des Zentrums sind in zwei Typen unterteilt: technische (Wartung, Management und Zustandsüberwachung) und wissenschaftliche (Auswahl von Objekten, Vorbereitung von Aufgaben und direkte Datenerfassung). Jede Woche erhält der Hubble mehr als 100.000 verschiedene Befehle von der Erde: Dies sind Anweisungen und Aufgaben zur Korrektur der Umlaufbahn zum Schießen von Weltraumobjekten.

Im Kundencenter ist der Tag in drei Schichten unterteilt, für die jeweils ein separates Team von drei bis fünf Personen eingesetzt wird. Bei Expeditionen zum Teleskop selbst erhöht sich der Stab auf mehrere Zehner.

Übrigens gibt es eine separate Site, die von Chris Pete entwickelt wurde und auf der Sie die Position des Himmelsobservatoriums verfolgen können. Es gibt auch Daten zu anderen künstlichen Orbitalobjekten:
www.heavens-above.com

Das Hubble ist ein geschäftiges Teleskop, aber selbst sein enger Zeitplan ermöglicht es absolut jedem, auch unprofessionellen Astronomen, zu helfen. Jedes Jahr erhält das Weltraumforschungsinstitut mit Hilfe des Weltraumteleskops Tausende von Zeitreservierungsanfragen von Astronomen aus verschiedenen Ländern. Etwa 20% der Anträge werden von einer Expertenkommission genehmigt, und laut NASA werden dank internationaler Anfragen jährlich plus oder minus 20.000 Beobachtungen durchgeführt. Alle diese Anwendungen werden zusammengeführt, programmiert und vom selben Zentrum in Maryland an Hubble gesendet.

Optik

Die Haupt-Hubble-Optik wird nach dem Ritchie-Chretien-System hergestellt . Es besteht aus einem runden, hyperbolisch gekrümmten Spiegel mit einem Durchmesser von 2,4 m und einem Loch in der Mitte. Dieser Spiegel reflektiert auch eine hyperbolische Form auf den Sekundärspiegel, der einen zur Digitalisierung geeigneten Strahl in das zentrale Loch des Primärspiegels reflektiert. Alle Arten von Filtern werden verwendet, um überschüssige Teile des Spektrums herauszufiltern und die gewünschten Bereiche hervorzuheben.



Solche Teleskope verwenden ein System von Spiegeln, keine Linsen, wie bei Kameras. Dafür gibt es viele Gründe: Temperaturunterschiede, Poliertoleranzen, Gesamtabmessungen und das Fehlen von Strahlverlust innerhalb der Linse selbst.

Die Hauptoptik von Hubble hat sich von Anfang an nicht geändert. Eine Reihe verschiedener Tools, die es verwenden, wurde in einigen Service-Expeditionen vollständig ersetzt. Hubble aktualisierte die Tools und während seiner Existenz arbeiteten dort dreizehn verschiedene Tools. Heute trägt er sechs, von denen sich einer im Winterschlaf befindet.

Weitwinkel- und Planetenkameras der ersten und zweiten Generation sowie die Weitwinkelkamera der dritten Generation sind jetzt für Fotos im optischen Bereich verantwortlich.

Das Potenzial des ersten WFPC wurde aufgrund von Spiegelproblemen nie offenbart. Und die Expedition von 1993, die Kostar gegründet hatte, ersetzte sie gleichzeitig durch die zweite Version.

Die WFPC2-Kamera hatte vier quadratische Arrays, von denen Bilder ein großes Quadrat bildeten. Fast. Eine Matrix - die planetarische - erhielt ein Bild mit einer größeren Vergrößerung. Wenn Sie die Skalierung wiederherstellen, erfasst dieser Teil des Bildes weniger als das Sechzehntel des Gesamtquadrats anstelle eines Viertels, jedoch in höherer Auflösung. Die restlichen drei Matrizen waren für den „Weitwinkel“ verantwortlich. Aus diesem Grund sehen die vollständigen Kameraaufnahmen wie ein Quadrat aus, in dem 3 Blöcke aus einer Ecke gegessen werden, und nicht aufgrund von Problemen beim Herunterladen von Dateien oder anderen Problemen.



WFPC2 wurde 2009 durch WFC3 ersetzt. Der Unterschied zwischen ihnen wird durch die überarbeiteten Säulen der Schöpfung deutlich, über die später gesprochen wird.

Neben der optischen Weitwinkelkamera und der Nahinfrarot-Weitwinkelkamera sieht Hubble:

• Verwendung des STIS- Spektrographen im nahen und fernen Ultraviolett sowie vom sichtbaren zum nahen Infrarot;
• dort unter Verwendung eines der ACS- Kanäle, deren andere Kanäle einen großen Frequenzbereich von Infrarot bis Ultraviolett abdecken;
• Schwachpunktquellen im ultravioletten Bereich mit einem COS- Spektrographen.

Schnappschüsse

Hubbles Bilder sind nicht wirklich Bilder im üblichen Sinne. Im optischen Bereich sind nicht viele Informationen verfügbar. Viele Weltraumobjekte emittieren aktiv in anderen Bereichen. Der Hubble ist mit vielen Geräten mit einer Vielzahl von Filtern ausgestattet, mit denen Sie Daten erfassen können, die Astronomen später verarbeiten, und die in ein visuelles Bild umgewandelt werden können. Der Farbreichtum wird durch unterschiedliche Emissionsbereiche der von ihnen ionisierten Sterne und Partikel sowie deren reflektiertes Licht gewährleistet.

Es gibt viele Fotos, ich werde nur einige erzählen, die aufregendsten. Alle Fotos haben eine eigene ID, die leicht auf der Hubble-Website spacetelescope.org oder direkt bei Google zu finden ist. Viele Bilder sind in hoher Auflösung auf der Website, aber hier lasse ich Versionen in Bildschirmgröße.

Säulen der Schöpfung

ID: opo9544a



Hubble machte seinen berühmtesten Schuss am ersten April des 95. Jahres, ohne am Tag des Narren von kluger Arbeit abzulenken. Dies sind die Säulen der Schöpfung, die so genannt werden, weil sich aus diesen Gasansammlungen Sterne bilden und weil sie Formen ähneln. Das Bild zeigt ein kleines Stück des zentralen Teils des Adlernebels. Dieser Nebel ist insofern interessant, als die großen Sterne in seiner Mitte ihn teilweise und sogar nur von der Seite der Erde zerstreuten. Mit diesem Glück können Sie in die Mitte des Nebels schauen und beispielsweise das berühmte ausdrucksstarke Bild aufnehmen.

Andere Teleskope schossen ebenfalls in verschiedenen Bereichen auf diese Region, aber in den optischen Säulen kommen sie am deutlichsten zum Ausdruck: Durch die Sterne, die einen Teil des Nebels zerstreuten, ionisiert, leuchtet das Gas in Blau, Grün und Rot und erzeugt wunderschöne Farbtöne.

2014 wurden die Säulen von Hubbles aktualisierter Ausrüstung neu aufgenommen: Die erste Version wurde von der WFPC2-Kamera und die zweite von WFC3 aufgenommen.

ID: heic1501a

Rose aus Galaxien

ID: heic1107a



Arp 273 ist ein schönes Beispiel für die Kommunikation zwischen nahe beieinander liegenden Galaxien. Die asymmetrische Form des Oberen ist eine Folge der sogenannten Gezeitenwechselwirkungen mit dem Unteren. Zusammen bilden sie eine grandiose Blume, die der Menschheit 2011 geschenkt wurde.

Magische Sombrero-Galaxie

ID: opo0328a



Messier 104 ist eine großartige Galaxie, als ob sie in Hollywood erfunden und gemalt worden wäre. Aber nein, das schöne Viertel befindet sich am südlichen Rand des Sternbildes Jungfrau. Und es ist so hell, dass es auch in Heimteleskopen sichtbar ist. Hubble, diese Schönheit posierte im Jahr 2004.

Infrarot-Neuansicht des Pferdekopfnebels - Hubbles Bild zum 23. Jahrestag

ID: heic1307a



Im Jahr 2013 hat Hubble Barnard 33 im Infrarotspektrum erneut aufgenommen. Und der düstere Pferdekopfnebel im Sternbild Orion, im sichtbaren Bereich fast undurchsichtig und schwarz, erschien in einem neuen Licht. Das heißt, die Reichweite.

Zuvor hatte Hubble sie bereits 2001 fotografiert:

ID: heic0105a



Dann gewann sie elf Jahre lang die Online-Abstimmung für die Jubiläumseinrichtung im Orbit. Interessanterweise war Horsehead bereits vor Hubbles Fotografien eines der am meisten gefilmten Objekte.

Hubble erfasst die Sternentstehungsregion S106

ID: heic1118a



S106 ist eine sternbildende Region im Sternbild Cygnus. Die schöne Struktur ist auf die Emissionen eines jungen Sterns zurückzuführen, der in der Mitte in Form eines Donuts in Staub gehüllt ist. Dieser Staubvorhang hat oben und unten Lücken, durch die die Sternmaterie aktiver ausbricht und eine Form bildet, die einer bekannten optischen Täuschung ähnelt. Das Bild wurde Ende 2011 aufgenommen.

Cassiopeia A: bunte Folgen des Sterntodes

ID: heic0609a



Sie haben wahrscheinlich von Supernova-Explosionen gehört. Und dieses Bild zeigt deutlich eines der Szenarien des weiteren Schicksals solcher Objekte.

Das Foto von 2006 zeigt die Folgen der Explosion des Sterns Cassiopeia A, was genau in unserer Galaxie passiert ist. Man kann deutlich die vom Epizentrum aus zerstreute Materiewelle mit einer komplexen und detaillierten Struktur sehen.

Bild von Hubble Arp 142

ID: heic1311a



Und wieder ein Bild, das die Auswirkungen der Wechselwirkung zweier Galaxien zeigt, die auf ihrem universellen Weg nahe beieinander lagen.

NGC 2936 und 2937 kollidierten und beeinflussten sich gegenseitig. Dies ist an sich schon ein interessantes Ereignis, aber in diesem Fall wurde ein weiterer Aspekt hinzugefügt: Die aktuelle Form der Galaxien ähnelt einem Pinguin mit einem Ei, was ein großes Plus für die Beliebtheit dieser Galaxien darstellt.

Auf dem niedlichen Bild von 2013 sehen Sie die Spuren der Kollision: Zum Beispiel wird das Auge des Pinguins größtenteils von Körpern aus einem Galaxienei gebildet.

Wenn wir das Alter beider Galaxien kennen, können wir endlich beantworten, was vorher passiert ist: ein Ei oder ein Pinguin.

Schmetterling aus den Überresten eines Sterns im planetarischen Nebel NGC 6302

ID: heic0910h



Manchmal sehen Gasströme, die mit einer Geschwindigkeit von fast einer Million km / h bis zu 20.000 Grad glühen, wie Flügel eines zerbrechlichen Schmetterlings aus. Sie müssen nur den richtigen Winkel finden. Hubble musste nicht suchen, der Nebel NGC 6302 - er wird auch als Schmetterlings- oder Käfernebel bezeichnet - selbst wandte sich uns als geeignete Seite zu.

Diese Flügel werden vom sterbenden Stern unserer Galaxie im Sternbild Scopio erzeugt. Die Form der Flügel erhält aufgrund des Staubrings um den Stern wieder Gasströme. Der gleiche Staub bedeckt den Stern selbst von uns. Vielleicht wurde der Ring durch den Verlust von Materie durch den Stern entlang des Äquators mit relativ geringer Geschwindigkeit und die Flügel durch einen schnelleren Verlust von den Polen gebildet.

Das Foto wurde 2009 aufgenommen.

Tiefes Feld

Es gibt mehrere Hubble-Aufnahmen, deren Name Deep Field ist . Dies sind Bilder mit einer riesigen Belichtungszeit von mehreren Tagen, die ein kleines Stück des Sternenhimmels zeigen. Um sie zu entfernen, musste ich sehr sorgfältig einen geeigneten Ort für eine solche Exposition auswählen. Es sollte nicht von der Erde und dem Mond blockiert worden sein, es sollten keine hellen Objekte in der Nähe gewesen sein und so weiter. Infolgedessen wurde Deep Field für Astronomen zu einem sehr nützlichen Rahmen, um die Prozesse der Entstehung des Universums zu untersuchen.

Die jüngste derartige Aufnahme - das Hubble Extreme Deep Field 2012 - für den philisterhaften Look ziemlich langweilig - ist eine beispiellose Aufnahme mit einer Verschlusszeit von zwei Millionen Sekunden (~ 23 Tage), die 5,5 Tausend Galaxien zeigte, von denen die schwächsten eine Helligkeit von zehn haben Milliarden weniger als die Empfindlichkeit des menschlichen Sehens.

ID: heic1214a



Und dieses unglaubliche Bild liegt frei auf der Hubble-Website und zeigt jedem einen winzigen Teil von 1/30 Millionen unseres Himmels, auf dem Tausende von Galaxien sichtbar sind.

Masscult

Der Wert des Hubble-Teleskops ist so groß, dass es keine rein wissenschaftliche Leistung mehr ist, sondern seit langem zu einem kulturellen Phänomen geworden ist, das häufig in Filmen und anderen Kunstformen in verschiedenen Formen auftritt.

Natürlich konnte Hollywood die Geschichte mit dem Spiegel nicht hinter sich lassen, und im Film „Naked Gun 2 and a half“ des 91. Jahres ist sein Bild in der Szene der abendlichen Depression von Leutnant Frank Drebin auf Fotografien der Hauptkatastrophen des Jahrhunderts zu sehen.



Eine bereits respektvollere Referenz findet sich im großformatigen fantastischen Irrenhaus "Armageddon" des 98. Jahres, in dem Hubble die ersten Bilder eines riesigen Meteoriten machte, der zur Erde flog.



Einer der ersten bemerkenswerten Auftritte von Bildern, die mit dem Teleskop in der Populärkultur aufgenommen wurden, war die vierte Staffel der Star Trek Voyager-Serie im Jahr 1997.



Hubble hat viel in Film und Fernsehen gespielt und es war zu lange, um alle Filme mit seiner Teilnahme aufzulisten. Eine der schönsten Anwendungen von Teleskopfotografien neben dokumentarischen kann als Kontakt des 97. Jahres mit Jody Foster bezeichnet werden. Die Darstellung der jüngsten Schwerkraft erfolgt auch während der Reparaturmission in Hubble.



Aus Hubbles unerwarteten Verwendungszwecken: Memetic Space Leggings. Nun, als Drucke für Kleidung im Allgemeinen.

Hubble (1990 - 203_)

Hubble sollte nach dem Jahr 2030 die Umlaufbahn verlassen. Diese Tatsache scheint traurig, aber tatsächlich hat das Teleskop viele Jahre lang die Dauer seiner ursprünglichen Mission überschritten. Das Teleskop wurde mehrmals modernisiert, die Ausrüstung wurde immer weiter entwickelt, aber diese Verbesserungen betrafen nicht die Hauptoptik. Und in den kommenden Jahren wird die Menschheit einen fortgeschritteneren Ersatz für den alten Kämpfer erhalten, wenn das James Webb-Teleskop gestartet wird. Danach arbeitet Hubble jedoch weiter, bis es fehlschlägt. Es wurde unglaublich viel Arbeit in das Teleskop von Wissenschaftlern, Ingenieuren, Astronauten, Menschen anderer Berufe und das Geld amerikanischer und europäischer Steuerzahler investiert.

Als Reaktion darauf verfügt die Menschheit über eine beispiellose Datenbank wissenschaftlicher Daten und Kunstobjekte, die helfen, die Struktur des Universums zu verstehen und eine Mode für die Wissenschaft zu schaffen.

Es ist schwer zu verstehen, dass Hubble kein Astronom ist, aber für uns ein wunderbares Symbol für die Errungenschaften der Menschheit. Nicht problemlos, mit einer komplexen Geschichte, ist das Teleskop zu einem erfolgreichen Projekt geworden, das hoffentlich mehr als ein Jahrzehnt zum Wohle der Wissenschaft funktionieren wird.

Clip

Im Format des Artikels habe ich die Hubble-Geschichte für die Gictimes vorbereitet, aber zunächst haben wir das Video gemacht. Es hat einen Off-Screen-Text mit historischen, technischen und einfach schönen Illustrationen.