哈勃太空望远镜(文章和电影)

甚至天文学和航天学领域的人们都知道地球轨道上有三个物体:月球,国际空间站和哈勃太空望远镜。 后者比国际空间站大八岁,并成立了Mir轨道站。 许多人认为它只是太空中的一台大型摄像机。 现实有点复杂,没有白费,因为使用这种独特设备的人们恭敬地称其为天文台。


很多图片!

哈勃望远镜建设的历史是不断克服困难,在不可预见的情况下寻求资金和寻找解决方案的斗争。 哈勃在科学界的作用是无价的。 由于望远镜图像的存在,不可能汇编出一个完整的天文学和相关领域发现的完整列表,因此许多作品都引用了他所收到的信息。 不过,官方统计数据表明有近1.5万本出版物。

故事


将望远镜放置在轨道上的想法是大约一百年前提出的。 天体物理学家莱曼·斯皮策(Lyman Spitzer)于1946年发表了以文章形式构建这种望远镜的重要性的科学依据。 在65年代,他被任命为科学院委员会的负责人,该委员会确定了该项目的目标。

在60年代,成功进行了几次发射,并将更简单的设备投入了轨道。在第68届美国航空航天局(NASA)上,哈勃的先驱者LST,大型太空望远镜获得了绿灯,该望远镜的镜面直径比2.4哈勃的大2.4米,雄心勃勃。这项任务已经在第72年启动,当时正在开发航天飞机。 但是估算的设计估算结果太昂贵了,资金上也出现了困难,并且在第74轮融资中被完全取消。 天文学家对该项目的积极游说,欧洲航天局的参与以及将特征简化为大约哈勃望远镜,在第78届会议上获得了来自国会的总费用,荒谬的是3600万美元,今天大约是1.37亿美元。

然后,以纪念天文学家兼宇宙学家埃德温·哈勃Edwin Hubble )的名字命名了未来的望远镜, 哈勃证实了其他星系的存在,他们创造了宇宙膨胀理论,不仅给望远镜起名字,而且给科学定律和量级起了名字。

该望远镜是由负责各种要素的几家公司开发的,其中最复杂的要素是: 珀金-埃尔默所从事的光学系统以及洛克希德公司制造的航天器。 预算已经增加到4亿美元。

洛克希德将设备的制造推迟了三个月,超出了预算的30%。 如果查看类似复杂性的设备的构造历史,那么这是正常情况。 在珀金埃尔默,一切都变糟了。 该公司使用创新技术对镜子进行抛光,直到第81年年底,大大超出了预算并破坏了与NASA的关系。 有趣的是,它们是由康宁公司制造的,该公司如今生产大猩猩玻璃,该玻璃在手机中得到了积极使用。 顺便说一下,如果主镜抛光存在问题,柯达获得了使用传统抛光方法制造备用镜的合同。 创建其余组件的延迟极大地减缓了该过程,以至于人们从NASA的特征中得知工作日程安排不确定”。



发射仅在第86年才成为可能,但由于“挑战者”灾难,航天飞机发射被暂时中止。

哈勃望远镜被装在特殊的氮气净化室中,每个月耗资六百万美元。

结果,1990年4月24日,发现号航天飞机用望远镜发射升空进入轨道。 到这个时候,已经在哈勃上花费了25亿美元。 今天的总成本已接近100亿。



自发射以来,哈勃曾发生过几起戏剧性事件,但最主要的事件在一开始就发生了。

当望远镜进入轨道后开始工作时,事实证明它的清晰度比计算出的清晰度低一个数量级。 而不是十分之一角秒,而是一整秒。 经过多次检查,结果发现望远镜镜的边缘太平整:对于两个完整的千分尺,它与计算出的千分尺不一致。 因此,从微观上的缺陷看,像差使大部分计划的研究无法进行。



组装了一个委员会,其成员发现了原因:精确计算得出的镜子被错误地抛光。 而且,即使在发射前,测试中使用的一对零校正器也显示出相同的偏差,这是造成所需表面曲率的设备。 但是后来他们不信任这些证词,而是依靠主要的null校正器的证词,这些证词显示出正确的结果并被完善。 事实证明,其中一个镜头安装不正确。



人为因素。

从技术上讲,不可能直接在轨道上安装新的反射镜,而放下望远镜然后再将其移开太昂贵了。 解决方案很优雅。

是的,镜子做错了。 但是,这样做的准确性很高。 失真是已知的,并且仅是为了补偿,他们为此开发了特殊的调整系统COSTAR 。 他们决定安装它,作为对望远镜进行第一次探险的一部分。 这样的探险是一项复杂的十天操作,宇航员进行太空行走。 您无法想象会有更多未来的工作,但这仅仅是维护。 望远镜操作期间有四次探险,第三次是两次任务。

1993年12月2日,奋进号航天飞机(是第五次飞行) 宇航员送至望远镜。 他们安装了Costa并更换了相机。

Kostar纠正了镜子的球差,发挥了历史上最昂贵的眼镜的作用。 光学校正系统一直执行其任务,直到2009年,由于在所有新设备中都使用了自己的校正光学器件,对光学校正系统的需求消失了。 在2009年作为第四次哈勃服务探险之旅的一部分被拆除后,她在望远镜中将自己的珍贵点丢给了光谱仪,并在国家航空航天博物馆获得了应有的荣誉。

管理学


24/7实时望远镜是由马里兰州格林贝尔特的一个控制中心控制和监视的。 该中心的任务分为两种:技术(维护,管理和状态监视)和科学(对象选择,任务准备和直接数据收集)。 每周,哈勃望远镜都会收到来自地球的100,000多个不同的命令:这些是轨道校正指令和射击太空物体的任务。

在“我的客户中心”中,一天分为三个班次,每个班次分配一个三到五个人的团队。 在望远镜本身的远征中,人员增加了数十人。

顺便说一句,克里斯·皮特(Chris Pete)开发了一个单独的站点,您可以在其中跟踪天文台的位置。 还有其他人造轨道物体的数据:
www.heavens-above.com

哈勃望远镜是一个忙碌的望远镜,但是即使时间紧迫,也绝对可以让任何人,甚至是非专业的天文学家都可以提供帮助。 每年, 太空研究所都在太空望远镜的帮助下,收到来自不同国家的天文学家成千上万的时间预约请求。 据NASA称,约有20%的申请得到了专家委员会的批准,并且由于国际要求,每年要进行正负2万次观测。 所有这些应用程序都从马里兰州的同一中心进行了连接,编程并发送给了哈勃。

光学元件


实际工具包:
镍金属CMOS
近红外摄像机和多目标光谱仪
相机和多目标近红外光谱仪

ACS
先进的测量相机
先进的监控摄像头

Wfc3
广角相机3
广角相机3

COS
宇宙起源光谱仪
紫外光谱仪

斯蒂斯
太空望远镜成像光谱仪
太空望远镜记录光谱仪

Fgs
精细引导传感器
制导系统

哈勃的主要光学器件是根据Ritchie-Chretien系统制成的。 它由一个圆形的,双曲线弯曲的镜组成,直径为2.4 m,中间有一个孔。 该反射镜还将双曲线形状反射到辅助反射镜上,该反射镜将适合于数字化的光束反射到辅助反射镜的中心孔中。 各种过滤器用于过滤掉频谱的多余部分并突出显示所需范围。



这种望远镜使用的是镜子系统,而不是像照相机那样的透镜系统。 造成这种情况的原因很多:温度差异,抛光公差,整体尺寸以及镜头本身内部没有光束损失。

哈勃望远镜的主要光学器件从一开始就没有改变。 在一些服务探险中,使用它的各种工具已被完全替换。 哈勃(Hubble)更新了这些工具,在其存在期间,在那里使用了13种不同的工具。 今天,他有六只,其中之一处于休眠状态。

现在, 第一代和第二代的广角和行星相机以及第三的广角相机负责光学范围内的照片。

由于镜像问题,从未公开过首届WFPC的潜力。 建立了Kostar的93年探险队同时用第二版替代了它。

WFPC2摄像机有四个正方形阵列,图像形成一个大正方形。 差不多了 一个矩阵(行星矩阵)接收到的图像具有更大的放大倍率,当您恢复比例时,图像的这一部分捕获的图像不到总正方形的十六分之一,而不是四分之一,但分辨率更高。 其余三个矩阵负责“广角”。 这就是为什么完整的相机拍摄看起来像一个正方形,从一个角开始就吃掉了3个块,而不是因为文件下载问题或其他问题。



WFPC2在2009年被WFPC2取代。 修订后的《创造之柱》很好地说明了它们之间的区别,随后对此进行了阐述。

除光学和近红外广角相机外,哈勃还看到:

  • 在近紫外和远紫外以及从可见光到近红外中使用STIS光谱仪;
  • 在那里,使用一个ACS通道,其另一个通道覆盖从红外线到紫外线的巨大频率范围;
  • COS光谱仪在紫外范围内检测弱点光源。



快照


哈勃的照片不是通常意义上的照片。 在光学范围内没有很多信息。 许多空间物体在其他范围内主动发射。 哈勃望远镜配备了许多带有各种过滤器的设备,使您可以捕获天文学家以后处理的数据,并可以将其简化为可视图像。 颜色的丰富性是由恒星和被其离子化的粒子的不同发射范围以及它们的反射光提供的。

有很多照片,我只会讲几张,最令人兴奋。 所有照片都有自己的ID,可以在Hubble网站spacetelescope.org或直接在Google中轻松找到它们 。 网站上有很多高分辨率的图片,但是这里我保留屏幕尺寸的版本。

创造的支柱


ID(标识号): opo9544a



哈勃在第95年4月1日拍摄了自己最著名的照片,但在愚人节那天并没有分散精力。 之所以称为“创造之柱”,是因为恒星是由这些气体的积聚形成的,并且它们类似于形状。 图为鹰状星云中央部分的一小块。 这个星云很有趣,因为它中心的大恒星部分地分散了它,甚至只是从地球的侧面。 这样的运气可以让您直视星云的中心,例如拍摄著名的表情图片。

其他望远镜也以不同的范围拍摄了该区域,但在光学支柱中表现最为突出:被散布在星云中的恒星电离,气体发出蓝色,绿色和红色的光,创造出美丽的色彩。

2014年,哈勃更新后的设备重新拍摄了支柱:第一个版本由WFPC2相机拍摄,第二个版本由WFC3拍摄。

ID(标识号): heic1501a



星系制成的玫瑰


ID(标识号): heic1107a



Arp 273是彼此靠近的星系之间通信的美丽示例。 鞋帮的不对称形状是与鞋帮的所谓潮汐相互作用的结果。 它们在一起形成了宏伟的花朵,并于2011年送给人类。

神奇草帽星系


ID(标识号): opo0328a



梅西埃104是一个宏伟的星系,好像是在好莱坞发明和绘制的。 但是不,美丽的四分之一位于处女座星座的南部边缘。 它是如此明亮,甚至在家用望远镜中也可以看到。 哈勃(Hubble),这位美女于2004年摆姿势。

马头星云的红外新视点-哈勃23周年纪念照


ID(标识号): heic1307a



2013年,哈勃在红外光谱中重新拍摄了巴纳德33。 猎户座星座中阴沉的黑头星云以新光出现,在可见范围内几乎不透明,呈黑色。 即范围。

在此之前,哈勃早在2001年就为她拍照:

ID(标识号): heic0105a



然后,她在禧年设施的在线投票中赢得了11年的在线投票。 有趣的是,甚至在哈勃拍摄之前,马头也是拍摄最多的物体之一。

哈勃捕获了恒星形成区域S106


ID(标识号): heic1118a



S106是星座天鹅座中的恒星形成区域。 美丽的结构归因于一颗年轻的恒星的辐射,该恒星的中心被甜甜圈状的尘埃所笼罩。 该防尘帘在上方和下方具有间隙,通过该间隙星状物质会更活跃地爆发,从而形成类似于众所周知的光学错觉的形状。 该照片摄于2011年底。

仙后座A:恒星死亡的多彩后果


ID(标识号): heic0609a



您可能听说过超新星爆炸。 这张图片清楚地显示了此类物品进一步命运的一种情况。

2006年的照片显示了仙后座A恒星爆炸的后果,这正是我们银河系中发生的一切。 人们可以清楚地看到从震中散射的物质波,其结构复杂而详细。

哈勃Arp 142的图像


ID(标识号): heic1311a



再次,一张图片显示了两个星系在其通用路径上彼此靠近时相互作用的影响。

NGC 2936和2937相撞并相互影响。 这本身就是一个有趣的事件,但是在这种情况下,它又增加了一个方面:当前的星系形状类似于带有鸡蛋的企鹅,这对这些星系的普及起了很大的作用。

在2013年的可爱图片中,您可以看到碰撞的痕迹:例如,企鹅的眼睛大部分是由银河系卵形的物体形成的。

知道了两个星系的年龄,我们终于可以回答以前发生的事情:鸡蛋还是企鹅。

从行星状星云NGC 6302的恒星残留物中出现的蝴蝶


ID(标识号): heic0910h



有时,以接近一百万公里/小时的速度飞行的高达2万度的气流看起来像一只脆弱的蝴蝶的翅膀,您只需要找到合适的角度即可。 哈勃不必搜寻,NGC 6302星云-也称为蝴蝶或甲虫星云-本身就适合我们。

这些机翼是由银河系Scopio星座中垂死的恒星创造的。 机翼的形状由于恒星周围的尘埃环而再次接收气流。 同样的尘埃覆盖了我们自身的恒星。 可能是由于恒星沿着赤道以相对较低的速度损失了物质,而由于极点的损失较快而造成了机翼,所以形成了环。

这张照片摄于2009年。

深场


哈勃拍摄的几张镜头是“ 深场” 。 这些是具有大量曝光时间的相框,只显示了一小片繁星点点的天空。 要删除它们,我必须非常仔细地选择一个合适的暴露地点。 它不应被地球和月球阻挡,附近不应有明亮的物体,依此类推。 结果,深场成为天文学家研究宇宙形成过程的非常有用的框架。

最近一次拍摄的照片-2012哈勃极限深空-看起来很无趣-是史无前例的拍摄,快门速度为200万秒(〜23天),其中显示了5.5万个星系,最暗的星系亮度为10比人类视觉的敏感性低数十亿。

ID(标识号): heic1214a



这幅令人难以置信的照片自由地位于哈勃网站上,向所有人显示了我们天空的1/30百万中的一小部分,在其上可见数千个星系。

弥撒


哈勃望远镜的价值是如此之大,以至于它不再是纯粹的科学成就,而早已成为一种文化现象,经常以各种形式出现在电影和其他艺术形式中。

当然,好莱坞无法通过镜子逃脱这个故事,在第91年的电影《赤裸的枪2半》中,在本世纪主要灾难的照片中,弗兰克·德雷宾中尉的傍晚萧条的场景中可以看到他的形象。



在第98年的大型梦幻疯人院“大荒地”中,已经可以找到比较受人尊敬的参考了,那是哈勃拍摄的第一幅巨大的陨石飞向地球的照片。



流行文化中,望远镜拍摄的图像最早出现的其中一个就是97年的《星际迷航》旅行者系列的第四季。



哈勃(Hubble)在电影和电视上的表演很多,而且要列出他参加的所有电影已经太久了。除纪实摄影外,望远镜照片最美丽的用途之一就是与乔迪·福斯特(Jody Foster)的第97年接触。另外,最近的重力图发生在哈勃的维修任务中。



哈勃出乎意料的用途:模范太空绑腿。好吧,作为一般衣服的印花。



哈勃(1990-203_)


哈勃望远镜应在2030年后脱离轨道。这个事实看起来很可悲,但实际上,望远镜已经超出了其最初任务的期限。望远镜进行了数次现代化改造,设备变得越来越先进,但是这些改进与主要光学系统无关。并且在未来几年中,詹姆斯·韦伯望远镜发射升空后,人类将获得旧战斗机的更高级替代品。但是在那之后,哈勃将继续努力直到失败。在科学家,工程师,宇航员,其他专业人士的望远镜以及美国和欧洲纳税人的钱上投入了大量的劳动。

作为回应,人类拥有前所未有的科学数据和艺术品数据库,有助于理解宇宙的结构并为科学创造时尚。

很难理解哈勃不是天文学家的价值,但对我们来说,它是人类成就的绝妙象征。望远镜历史悠久,并非没有问题,它已成为一个成功的项目,希望它将为科学造福十多年。


以文章的格式,我为Gictimes准备了Hubble的故事,但最初我们制作了视频。它的屏幕外文字带有历史,技术和简单的精美插图。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN410735/


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