Как Работи Космическият Телескоп Хъбъл

{h1}

Космическият телескоп хъбъл е една от най-невероятните машини в орбита в момента. Научете повече за космическия телескоп хъбъл и как работи.

Случвало ли ви се е да сте гледали нощното небе и да се чудите как изглежда Вселената отблизо? Повечето от нас са принудени да зяпаме само с очите си, търсейки щипки светлина в необятната черна нощ. Дори и да имате достатъчно късмет, че имате достъп до наземен телескоп, чиято яснота зависи от атмосферни фактори, като облаци и време, той все още не предлага вида на бързината, които тези зашеметяващи небесни обекти заслужават.

През 1946 г. астрофизик на име д-р Лиман Спицер-младши предложил телескопът в космоса да разкрие много по-ясни изображения на далечни обекти, отколкото всеки наземен телескоп. Това звучи логично, нали? Но това беше възмутителна идея, като се има предвид, че все още никой не е изстрелял ракета в космоса.

-Както U.-S. космическата програма, узряла през 60-те и 70-те години, Спицер лобира НАСА и Конгреса за разработване на космически телескоп. През 1975 г. Европейската космическа агенция (ESA) и НАСА започнаха да изготвят първоначалните планове за нея, а през 1977 г. Конгресът одобри необходимите средства. НАСА определи Lockheed ракети (сега Lockheed Martin) като изпълнител, който ще изгради телескопа и неговите поддържащи системи, както и да го сглоби и тества.

Известният телескоп е кръстен на американския астроном Едвин Хъбъл, чиито наблюдения на променливи звезди в далечни галактики потвърдиха, че Вселената се разширява и даде подкрепа на теорията за Големия взрив.

След дълго закъснение поради катастрофата на Challenger през 1986 г., космическият телескоп Хъбъл изстреля на орбита на 24 април 1990 г., въртящ се на борда на космическата совалка Discovery. От старта си Хъбъл преобразува нашето v-iew пространство, като учените изписват хиляди документи въз основа на ясните открития на телескопа за важни неща като епохата на Вселената, гигантски - черни дупки или какви звезди изглеждат в гърла на смъртта.

-В тази статия ще говорим за това как Хъбъл е документирал космическото пространство и инструментите, които са му позволили да го направи. Ще поговорим и за някои от проблемите, с които се е сблъсквал по време на път репутацията на телескопа / космическия кораб.

COSTAR спестява деня.

Предварителна проверка на основното огледало на космическия телескоп Хъбъл.

Предварителна проверка на основното огледало на космическия телескоп Хъбъл.

Почти веднага след разполагането му през 1990 г. астрономите откриха проблем с любимия си телескоп с дължина 1,5 милиарда долара (13,3 м). Новото им око в размер на трактор с ремарке не може да се фокусира правилно. Те осъзнават, че първичното огледало на телескопа е било заземено до грешно измерение. Въпреки че дефектът в огледалото - приблизително равен на една петнадесет дебелината на човешка коса - би изглеждал нелепо минутен за повечето от нас, това доведе до космическия телескоп Хъбъл да претърпи сферична аберация и да създаде размити изображения. Със сигурност астрономите не са прекарали години, работещи върху телескопа, само за да бъдат удовлетворени от забележителни снимки на космоса.

-Учените създадоха подмяна на „контактна“ леща, наречена COSTAR (Коригираща оптична космическа телескопна смяна на аксиални) за отстраняване на дефекта в HST. COSTAR се състоеше от няколко малки огледала, които щяха да прехващат лъча от дефектното огледало, да фиксират дефекта и да преправят коригирания лъч към научните инструменти във фокуса на огледалото.

Астронавтите и персоналът на НАСА прекараха 11 месеца в подготовка за това, което ще бъде една от най-предизвикателните космически мисии, правени някога. Накрая, през декември 1993 г., седем мъже на борда на космическата совалка Endeavor се изстреляха в космоса за първата мисия на HST за обслужване.

На екипажа беше необходима една седмица, за да извърши всички необходими ремонти и когато телескопът беше тестван след мисията за обслужване, изображенията бяха значително подобрени. Днес всички инструменти, поставени в HST, имат вградена коригираща оптика за дефекта на огледалото и COSTAR вече не е необходим.

Все пак за Хъбъл има повече от COSTAR и по-нататък ще поговорим за някои от тези критични части.

Анатомия на HST

Космическият телескоп Хъбъл в орбита

Космическият телескоп Хъбъл в орбита

Както всеки телескоп, HST има дълга тръба, която е отворена в единия си край, за да пусне светлина. Той има огледала, за да се събира и извежда светлината до фокус, където са разположени нейните „очи“. HST има няколко вида "очи" под формата на различни инструменти. Точно както насекомите могат да видят ултравиолетова светлина или ние, хората, можем да видим видима светлина, така и Хъбъл трябва да може да вижда различните видове светлина, която вали от небето.

Конкретно Хъбъл е a Телескоп с отражател Cassegrain, Това просто означава, че светлината навлиза в устройството през отвора и отскача от първичното огледало към вторичното огледало. Вторичното огледало от своя страна отразява светлината през дупка в центъра на първичното огледало до a фокусна точка зад първичното огледало. Ако нарисувате пътя на входящата светлина, тя би искала буквата "W", с изключение на три надолу гърбици вместо две.

Във фокуса по-малките, полуотражателни, полупрозрачни огледала разпределят входящата светлина към различните научни инструменти. (Ще поговорим повече за тези инструменти в следващия раздел.) Както може би се досещате, това не са само обикновени огледала, в които може да се вгледате, за да се възхитите на своето отражение.

Огледалата на HST са направени от стъкло и покрити със слоеве от чист алуминий (три милиона инча с дебелина) и магнезиев флуорид (една милионна част от инча), за да ги отразяват видима, инфрачервена и ултравиолетова светлина. Първичното огледало е с диаметър 7,9 фута (2,4 метра), а вторичното огледало е с диаметър 1,0 фута (0,3 метра).

След това ще поговорим за това какво прави Хъбъл с цялата тази светлина, след като удари огледалата на телескопа.

Научни инструменти на Хъбъл: WFPC2, NICMOS и STIS

Снимка на мъглявината на орлите, заснета от основната камера на Хъбъл, WFPC2

Снимка на мъглявината на орлите, заснета от основната камера на Хъбъл, WFPC2

Поглеждайки различните дължини на вълната или спектъра на светлината на небесен обект, можете да различите много от неговите свойства. За целта HST е оборудван с няколко научни инструмента. Всеки инструмент използва устройства, свързани със заряд (CCDs), а не фотографски филм за улавяне на светлината. Светлината, открита от CCD-тата, се превръща в цифрови сигнали, които се съхраняват в бордовите компютри и се препредават на Земята. След това цифровите данни се трансформират в невероятни снимки. Нека да разгледаме как всеки инструмент допринася за тези изображения.

Широко поле и планетарна камера 2 (WFPC2) е главното „око“ или камера на Хъбъл. Той вижда с помощта на четири CCD чипа, подредени във "L" форма, за да улавя светлината - три CCD-чипа с ниска разделителна способност с широко поле, CCD чип с висока разделителна способност CCD CCD чип. И четирите чипа са изложени едновременно на целта и целевото изображение е центрирано върху желания CCD чип. Това око може да вижда видима и ултравиолетова светлина и може да прави изображения чрез различни филтри, за да прави естествени цветни снимки, като това добре познато изображение на мъглявината на Орела.

Често междузвездният газ и прах могат да блокират нашето зрение на видимата светлина от различни небесни обекти. Няма проблем: Хъбъл може да вижда инфрачервената светлина или топлината от обектите, скрити в праха и газа. За да види тази инфрачервена светлина, HST има три чувствителни камери, които съставляват Близо до инфрачервена камера и многообективен спектрометър (NICMOS).

Освен осветяването на небесен обект, светлината, излъчвана от този обект, може да разкрие и от какво е направена. Конкретните цветове ни казват какви елементи присъстват, а интензивността на всеки цвят ни показва колко от този елемент присъства. Най- Спектрограф за космически телескопи (ППИ) разделя входящите цветове на светлината толкова, колкото призма прави дъга.

В допълнение към описанието на химичния състав, спектърът може да предаде температурата, плътността и движението на небесен обект. Ако обектът се движи, химическият пръстов отпечатък може да се измести към синия край (движещ се към нас) или към червения край (отдалечаващ се от нас) на спектъра. За съжаление, STIS загуби мощност през 2004 г. и оттогава е неактивна.

Продължете да четете, за да разберете какви други научни инструменти Хъбъл има телескопичната си втулка.

Научни инструменти на Хъбъл: ACS и FGS

По време на обслужваща мисия през февруари 2002 г. астронавтите добавиха Разширена камера за проучвания (ACS), удвояване на зрителното поле на Хъбъл и замяна на камерата с отворени обекти, която служи като телеобектив на HST.

ACS, който вижда видима светлина, е инсталиран, за да помогне за картографиране на разпределението на тъмната материя, за откриване на най-отдалечените обекти на Вселената, за търсене на масивни планети и за изследване на еволюцията на клъстери от галактики. Учените прецениха, че това ще продължи пет години, и току-що накрая електрическият недостиг отключи две от трите му камери през януари 2007 г.

Това съдържание не е съвместимо на това устройство.

Диаграма на Космически телескоп Хъбъл, Поставете мишката върху „Функциите на телескопа“, за да разгледате всяка функция. Забележка: През 2002 г. камерата за слаби обекти е заменена от разширената камера за проучвания.

Крайният инструмент на борда на HST са неговите Сензори за фино ориентиране (FGSs), които насочват телескопа и прецизно измерват позициите и диаметрите на звездите, както и разделянето на двоичните звезди. Хъбъл има три от тези сензори като цяло; две, които да насочат телескопа и да го държат фиксиран върху целта си, търсейки „водещи“ звезди в полето HST близо до целта. Когато всяка FGS намери водеща звезда, тя се заключва към нея и подава информация обратно към HST кормилната система, за да запази водещата звезда в своето поле. Докато два сензора управляват телескопа, един е свободен да направи астрометричното размери (звездни позиции). Астрометричните измервания са важни за откриване на планети, тъй като орбиталните планети предизвикват колебание на родителските звезди, докато се движат по небето.

Многократни ремонти на тези инструменти, заедно с няколко допълнения, са планирани за следващата сервизна мисия, потенциално в началото на 2009 г.

Сега знаете как Хъбъл прави всички тези снимки. Ще научим за другия живот на Хъбъл като космически кораб след това.

Системите за космически кораби на Хъбъл: генериране на мощност и разговор с наземно управление

Комуникационната система на Хъбъл

Комуникационната система на Хъбъл

Хъбъл не е само телескоп с високо специализирани научни инструменти. Това е и космически кораб. Като такъв той трябва да има сила, да общува със земята и да може да променя своето отношение (ориентация).

-Всички инструменти и компютри на борда на HST изискват електрическа енергия. Два големи слънчеви панела изпълняват тази отговорност. Всеки панел, подобен на крилото, може да преобразува енергията на слънцето в 2800 вата електричество. Когато HST е в земната сянка, енергията, съхранявана в бордовите батерии, може да поддържа телескопа за 7,5 часа.-

В допълнение към генерирането на мощност, HST трябва да може да разговаря с контролери на земята, за да препредава данни и да получава команди за следващите си цели. За да комуникира, HST използва серия релейни спътници, наречени the Сателитна система (TDRS) за проследяване и препредаване на данни, В момента има пет спътника TDRS на различни места в небето.

Процесът на комуникация на Хъбъл също се подпомага от двата основни компютъра, които се поберат около тръбата на телескопа над отворите на научните инструменти. Един компютър разговаря със земята за предаване на данни и получаване на команди. Другият компютър е отговорен за управлението на HST и различните функции на домакинството. Хъбъл също има резервни компютри в случай на спешност.

Но какво се използва за извличане на данни? И какво се случва с тази информация, след като бъде събрана? Четири антени, разположени на телескопа, предават и получават информация между Хъбъл и екипа за полетни операции в Центъра за космически полети Годдард в Гринбелт, Md. След като получи информацията, Годард я изпраща в Научния институт за космически телескопи (STScI) в Мериленд, където е преведени в научни единици като дължина на вълната или яркост.

Научете как Хъбъл навигира след това.

Системите за космически кораби на Хъбъл: управление и фокусиране на окото в небето

Ако Хъбъл не можеше да се съсредоточи, нямаше да може да направи този образ на умираща звезда на име NGC 6369 на 7 ноември 2002 г.

Ако Хъбъл не можеше да се съсредоточи, нямаше да може да направи този образ на умираща звезда на име NGC 6369 на 7 ноември 2002 г.

- Хъбъл мащабира около Земята на всеки 97 минути, така че фокусирането върху целта може да бъде трудно. Три бордови системи позволяват на телескопа да остане фиксиран върху обект: жироскопи, сензори за фино ориентиране, за които говорихме в предишния раздел, и реакционни колела.

Жироскопите следят грубите движения на Хъбъл. Подобно на компасите, те усещат движението му, като казват на летателния компютър, че Хъбъл се е отдалечил от целта. След това полетният компютър изчислява колко и в каква посока трябва да се движи Хъбъл, за да остане на целта. След това полетният компютър насочва реакционните колела за преместване на телескопа.

Сензорите за фино ориентиране на Хъбъл помагат на телескопа да бъде фиксиран върху целта си, като се виждат водещи звезди. Два от трите сензора намират водещи звезди около целта в съответните си зрителни полета. След като бъдат намерени, те се заключват към водещите звезди и изпращат информация до полетния компютър, за да запазят водещите звезди в своето зрително поле. Сензорите са по-чувствителни от жироскопите, но комбинацията от жироскопи и сензорите може да държи HST фиксиран върху цел в продължение на часове, въпреки орбиталното движение на телескопа.

HST не може да използва ракетни двигатели или газови тласъци, за да се управлява както повечето сателити, тъй като изгорелите газове щяха да завият близо до телескопа и да замъглят околното зрително поле. Вместо това HST има реакционни колела ориентирани в трите посоки на движение (x / y / z или стъпка / ролка / прозяване). Реакционните колела са маховици, като тези, намиращи се в съединител. Когато HST трябва да се движи, полетният компютър казва на един или повече маховици в коя посока да се върти и колко бързо, което осигурява силата на действие. В съответствие с третия закон за движение на Нютон (за всяко действие има равна и противоположна реакция), HST се върти в обратна посока на маховиците, докато достигне целта си.

Има ли нещо, което Хъбъл не може да направи?

Ограниченията на Хъбъл

Въпреки че Хъбъл не може да сочи слънцето, той все още може да направи няколко страхотни изображения като този, който показва ореол от горещ газ, заобикалящ спиралната галактика NGC 4631, подобен на галактиката Млечен път.

Въпреки че Хъбъл не може да сочи слънцето, той все още може да направи няколко страхотни изображения като този, който показва ореол от горещ газ, заобикалящ спиралната галактика NGC 4631, подобен на галактиката Млечен път.

-Въпреки че HST е отговорен за безброй невероятни изображения и открития, той има няколко ограничения.

Едно от тези ограничения е, че HST не може да наблюдава слънцето, защото интензивната светлина и топлина биха изпържили чувствителните му инструменти. Поради тази причина HST винаги е насочен встрани от слънцето. Това също означава, че Хъбъл също не може да наблюдава Меркурий, Венера и определени звезди, които са близо до слънцето.

Освен яркостта на обектите, орбитата на Хъбъл ограничава и това, което може да се види. Понякога цели, които астрономите биха искали да наблюдават Хъбъл, са възпрепятствани от самата Земя като орбита на Хъбъл. Това може да ограничи времето, прекарано в наблюдение на даден обект.

И накрая, HST преминава през секция на Радиационни колани на Van Allen, където заредените частици от слънчевите ветрове се улавят от магнитното поле на Земята. Тези срещи предизвикват високо фоново лъчение, което пречи на детекторите на инструментите. Не е възможно телескопът да направи наблюдения през тези периоди.

След това научете какво има бъдещето за голямата обсерватория в небето.

Планове за Хъбъл: Окончателна мисия и подмяна на обслужване

Модел на космическия телескоп на Джеймс Уеб на тревата на космическия център Годард. Можете да премерите размера на телескопа, като го сравните с дизайнерския екип, който стои пред него.

Модел на космическия телескоп на Джеймс Уеб на тревата на космическия център Годард. Можете да премерите размера на телескопа, като го сравните с дизайнерския екип, който стои пред него.

В момента бъдещето на Хъбъл е малко несигурно. Окончателното обслужване на мисията беше насрочено за 10 октомври 2008 г. Въпреки това НАСА загуби седмица за подготовка поради принудителна евакуация на контрола на мисията в Хюстън, докато ураганът Айк премина през Тексас.

-Тогава космическата совалка "Атлантида" е трябвало да взриви 14 октомври 2008 г., носейки екипаж от седем астронавти, за да изпълни мисията - пътуване, което би отнело 11 дни и удължи живота на телескопа поне до 2013 г.

Въпреки това, на 29 септември 2008 г., НАСА отложи окончателната мисия до някъде в началото на 2009 г., поради сериозна повреда. Възникна грешка в инструментите за управление и управление на данни на Хъбъл и той просто спря да улавя и изпраща данните, необходими за създаване на изображения от дълбокото пространство, които знаем и обичаме.

Когато Atlantis най-накрая стартира, НАСА може да изпрати резервна част за неуспешния компонент. Въпреки това, преди това да се случи, НАСА трябва да тества резервната част и да обучава астронавтите как да я инсталират. Междувременно агенцията също се опитва да активира резервния канал за системата за управление на данни и управление на данни, така че телескопът да възобнови предаването на данни.

Какво е планирано за живота след Хъбъл?

Наследникът на Хъбъл, космическият телескоп Джеймс Уеб (JWST), кръстен на бившия администратор на НАСА Джеймс Уеб, ще изучава всяка фаза в историята на Вселената. От своята орбита на около 1 милион мили (1,6 милиона км) от Земята, телескопът ще разкрие информация за раждането на звезди, други слънчеви системи и галактики и еволюцията на нашата собствена слънчева система.

За да направи тези завладяващи открития, JWST ще разчита предимно на четири научни инструментариума: близо инфрачервена (IR) камера, близо-инфрачервен многообективен спектрограф, средно-инфрачервен инструмент и регулируем филтър.

По-рано известен като "Космически телескоп от ново поколение", JWST ще бъде пуснат през 2013 г. и е международно сътрудничество между НАСА, Европейската космическа агенция и Канадската космическа агенция.

Но преди да преминем към JWST и да забравим за Хъбъл, може би трудолюбивият телескоп заслужава момент. Благодарение на несравнимите открития на Хъбъл, завладяващи изображения на онова, което се намира извън атмосферата на Земята, станаха достъпни за всички, които могат да се наслаждават. От рядко подравняване между две спирални галактики до мощен сблъсък между галактически клъстери, Хъбъл приближи малко късче от небето до дома.

Продължете да четете за повече връзки за невероятните телескопи и нашите приключения в космоса.


Видео Добавка: HUGE PLANETOID CAUGHT BY HUBBLE TELESCOPE-ОГРОМЕН ПЛАНЕТОИД ЗАСНЕТ ОТ ТЕЛЕСКОПА ХЪБЪЛ(FULL HD).




Изследване


Изригвания, Предизвикани От Старинни Метеоритни Удари, Продължили До Милион Години
Изригвания, Предизвикани От Старинни Метеоритни Удари, Продължили До Милион Години

Топлият Спайк През 2010 Г. Предизвика Грейнланд Да Се Издигне
Топлият Спайк През 2010 Г. Предизвика Грейнланд Да Се Издигне

Наука Новини


22-Те Най-Странни Военни Оръжия
22-Те Най-Странни Военни Оръжия

Снимки: Плодове От Пустинята Соноран
Снимки: Плодове От Пустинята Соноран

„Leap Second“ Ще Направи Новогодишната Нощ Само Малко По-Дълга
„Leap Second“ Ще Направи Новогодишната Нощ Само Малко По-Дълга

Децата С Аутизъм Е По-Вероятно Да Имат Стомашно-Чревни Проблеми
Децата С Аутизъм Е По-Вероятно Да Имат Стомашно-Чревни Проблеми

Атеизъм И Вяра В Бог: Страните Се Класират
Атеизъм И Вяра В Бог: Страните Се Класират


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com