Астрономия
подобна пасторскому служению, - нужен зов.
(Эдвин
Хаббл)
Описание
Хаббл - это телескоп-рефлектор с зеркалом диаметром 2.4 м. - по
земным понятиям немаленький, но на земле уже есть телескопы с
зеркалами диаметром до 10 м (например, Keck1 и Keck2). Им, тем не
менее, далеко до Хаббла. Телескоп в основном Американский, хотя
кроме NASA в проекте участвует Европейское Космическое агентство
(ESA).
О таком телескопе мечтали еще в 40-х годах. Проектировался и
строился он в 70-х - 80-х, и после ряда отсрочек был запущен Шаттлом
в апреле 1990 г. Увы, не все оказалось в порядке, но сначала о том,
как планировалась эксплуатация Хаббла. Сначала предполагалось
спускать телескоп на Землю с помощью Шаттла через каждые 5 лет,
чинить, подправлять, совершенствовать, кроме этого, каждые 2.5 года
обслуживать на орбите. Часть "железа" телескопа имела срок
надежности порядка 2.5 лет. Однако из-за опасения загрязнений и
деформаций при подъемах от наземного обслуживания отказались и
решили обойтись трехлетним циклом обслуживания на орбите.
После запуска у Хаббла оказалось слегка деформированным главное
зеркало: на 2 микрона с краю относительно центра. 2 микрона это 4 -
5 длин волн света, т.е. разрешение ухудшается почти на такую же
величину. В результате телескоп оказался подслеповатым и лишь
умеренно превосходил наземные телескопы в разрешении. В 1993 году
при полете Шаттла к Хабблу на телескоп была поставлена
корректирующая оптика - все равно, что очки. Эффект превзошел все
ожидания: телескоп видел лучше, чем изначально планировалось.
Следующие сервисные полеты Шаттла были в 1997 и 1999 годах и тоже
оказались очень успешными.
Находящийся вне пределов земной атмосферы телескоп имеет, по
меньшей мере, три преимущества перед расположенным на Земле. Первое
- на качество его изображения не влияет атмосферная турбуленция.
Второе - ему доступен более широкий диапазон электромагнитных волн -
от ультрафиолетовых до инфракрасных. И, наконец, третье - меньшее
рассеяние света за пределами атмосферы делает возможным наблюдение
гораздо более слабых объектов.
Для того, чтобы использовать эти преимущества, конструкторам
пришлось решить непростые задачи по изготовлению оптики и созданию
системы управления телескопом, которая обеспечивала бы точное
наведение его на объект и крайне жесткую стабилизацию.
Диаметр главного зеркала телескопа 2,4 м. Вторичное зеркало
диаметром 0,34 м в комбинации с главным составляют оптическую
систему Ричи - Кретьена, вариант известной схемы Кассегрена
(относительное отверстие 1:24). Расстояние между зеркалами (4,9 м)
выдержано с точностью 0,0025 мм. Несущая конструкция трубы телескопа
- легкая и очень жесткая эпоксидно-графитовая ферма. Телескоп
спроектирован так, чтобы собирать попадающий в него свет в кружок
диаметром 0,05" (I); у наземных инструментов прежде всего из-за
влияния атмосферы кружок рассеяния редко бывает меньше 0,5".
Ясно, что необходимы очень большая точность наведения на объект и
высокая степень стабилизации телескопа во время экспозиции, поэтому
система управления телескопом, представляющая собой комбинацию
гироскопов, звездных гидов и датчиков, сконструирована так, что
телескоп наводится на объект с точностью не менее 0,01" и удерживает
его в пределах 0,007" в течение длительного времени (вплоть до 24
часов).
Аккумуляторные батареи, компьютеры, телеметрические и другие
системы расположены вокруг главного зеркала в виде отдельных блоков
так, чтобы в случае необходимости одетые в скафандры астронавты
могли заменить их.
Находясь на освещенном Солнцем участке орбиты, телескоп получает
электроэнергию от двух солнечных батарей (по две панели размером
11,8 х 2,3 м). Часть ее направляется на подзарядку шести больших
водородно-никелевых аккумуляторов, которые снабжают телескоп
электропитанием на теневом участке витка.
Инструменты Космической
обсерватории
Широкоугольная/планетная камера (WFPC 2)
Камерой сделаны почти все потрясающие "пейзажные" снимки. Состоит
из трех больших квадратных матриц ПЗС, расположенных углом и одной
поменьше, но с лучшим разрешением, вставленной в пустой угол. Из-за
такой конструкции многие снимки имеют вид выщербленного квадрата.
Двумерный спектрограф (STIS)
Главное преимущество: способен записывать спектр многих объектов
одновременно. Диапазон чувствительности - от 115 нм (жесткий
ультрафиолет) до 10000 нм (инфракрасная область) - много шире, чем
можно получить на Земле. Поле зрения - 50 Х 50 секунд дуги, матрица
ПЗС - 1024 Х 1024 пикселей.
Камера ближней инфракрасной области и
многообъектный
спектрометр (NICMOS)
Чувствительна в области 0.8 - 2.5 микрона (за пределами видимого
диапазона). Требует холода, поэтому работает в дьюаре (лабораторная
разновидность термоса) с замороженным (твердым) азотом. Данный дьюар
держит холод годами.
Камера для слабых объектов
Сделана Европейским Космическим агентством. Имеет рекордное
угловое разрешение: до 0.01 угловых секунды. Использует
светоусилительные трубки. Звезда 21 величины должна экспонироваться
со светофильтром, так как иначе все засветит. (Однако, этой камерой
сделан уникальный снимок ярчайшего объекта: красного сверхгиганта
Бетельгейзе, причем звезда разрешена в диск с несимметричным
распределением яркости - B.S.)
Управление полетом, съем данных и их первичная обработка
осуществляются Центром полетов Годдарда. В течение суток данные
передаются в Научный институт Космического телескопа (Space
Telescope Science Institute, STScI), STScI отвечает за основную
обработку и поддержку данных для использования научным сообществом.
Телескоп Хаббл работает как международная обсерватория.
Рассматриваются проекты со всего мира, хотя конкуренция за время
наблюдений весьма жесткая: принимается в среднем один из 10
проектов.
Технические характеристики космического
телескопа им. Э. Хаббла
Запуск: 24 Апреля 1990 12:33 UT
Размеры: 13,1 х 4,3
м
Масса: 11 110 кг
Оптическая схема:
Ричи-Кретьена
Виньетирование: 14 %
Поле зрения: 18" (для
научных целей), 28" (для гидирования)
Угловое разрешение: 0,1" на
длине волны 632,8 нм
Спектральный диапазон: 115 нм - 1
мм
Точность стабилизации: 0,007" за 24 ч
Расчетная орбита КА:
высота - 693 км, наклонение - 28,5°
Период вращения вокруг Зесли:
между 96 и 97 минутами
Планируемое время функционирования: 20 лет
(с обслуживанием)
Стоимость телескопа и КА: 1,5 млрд. долл. (в
долл. 1989 г.)
Главное зеркало: Диаметр 2400 мм; Радиус кривизны
11 040 мм; Квадрат эксцентриситета 1,0022985
Вторичное зеркало:
Диаметр 310 мм; Радиус кривизны 1,358 мм; Квадрат эксцентриситета
1,49686
Расстояния: Между центрами зеркал 4906,071 мм; От
вторичного зеркала до фокуса 6406,200 мм
