Орбитальный телескоп имени эдвина хаббла – все о космосе

Рефераты, дипломные, курсовые работы – бесплатно: Библиофонд!

Министерство образования и наук Украины

РЕФЕРАТ

по астрономии

на тему:

« Орбитальный телескоп Хаббл »

                                                                                                Работу выполнил:

ученик 11-Б класса

                                                                                  УВК №169

                                                                                          Крикун Артем

                                                                                                Работу проверил:

    Харьков 2003 г.

План

Проект космического телескопа имени Хаббла ——————————стр. 3

Институт космических исследований с помощью телескопов НАСА—-стр. 3

Кто использует Хаббл? ————————————————————-стр. 4

Компьютеризированные наблюдения в космический век. ——————стр. 4

Возможности телескопа Хаббл.—————————————————-стр. 5

Приборы и оптические системы.—————————————————стр. 5

Чего не может космический телескоп Хаббл.———————————–стр. 6

Приложение—————————————————————————–стр. 6

Список использованной литературы——————————————— стр. 7

Проект космического телескопа имени Хаббла.

В двадцатом веке астрономы сделали много шагов в изучении вселенной.

Эти шаги были бы невозможны без использования больших и сложных телескопов, расположенных на высокогорных лабораториях и управляемых большим количеством квалифицированных специалистов.

С выводом на орбиту телескопа Хаббл (HUBBLE SPACE TELESCOPE – HST), астрономия сделала гигантский рывок вперед. Будучи расположенным за пределами земной атмосферы, HST может фиксировать такие объекты и явления, которые не могут быть зафиксированы приборами на земле.

Проект HST был разработан в НАСА при участии Европейского Космического Агентства (ESA).Этот телескоп-рефлектор, диаметром 2,4 м (94,5 дюйма), выводится на низкую (610 километров или 330 морских миль) орбиту с помощью американского корабля СПЕЙС ШАТТЛ (SPACE SHUTTLE).

Проект предусматривает периодическое техническое обслуживание и замену оборудования на борту телескопа. Проектный срок эксплуатации телескопа – 15 и более лет.

          Институт космических исследований с помощью телескопов НАСА.

Основан институт космических исследований с помощью телескопов (Space Telescope Science Institute – STScI) для проведения широкого спектра глобальных научных исследований с помощью телескопа Хаббл.

STScI – большой исследовательский центр, где опытные специалисты постоянно наблюдают за работой телескопа. Эти специалисты также помогают астрономам в составлении планов наблюдений.

В задачу STScI также входит предоставление астрономам необходимого программного обеспечения и технических средств для наблюдений.           Чтобы сделать наблюдения с помощью телескопа имени Эдвина П. Хаббла как можно более эффективными, STSiC модернизировал наземные системы обслуживания наблюдений.

Большая часть процесса планирования наблюдений была автоматизирована с использованием “интеллектуального” оборудования и программного обеспечения.

STSiC составил каталог более 20 миллионов звезд для облегчения поиска объектов наблюдения, а также разработал пакет прикладных программ, предназначенный помочь астроному в обработке данных, получаемых с борта HST. Каждый день STSiC получает расшифровывает, обрабатывает и накапливает огромное количество информации, поступающей с борта HST, а также рассылает ее своим клиентам.

STSiC подчиняется Ассоциации Университетов по Исследованиям в Области Астрономии (the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc – AURA). Сам институт расположен в университетском городке Хомвуд (университет имени Джона Хопкинса) в Балтиморе.

                             Кто использует Хаббл?

В отличие от других научных проектов, HST не используется исключительно отдельной группой специалистов, разработавших данный телескоп, или группой астрономов из одной лаборатории или института; в принципе, любой человек может провести свое наблюдение при помощи HST.

         Для проведения наблюдений с помощью HST , астроном должен прислать в STSiC запрос с изложением научного обоснования невозможности проведения данного наблюдения в земных условиях и описание предполагаемой программы наблюдений. Запрос передается в одну из комиссий при STSiC по разным разделам астрономии.

Каждый год эти комиссии предоставляют ранжированные списки с предложениями по проведению наблюдений в Комитет Распределения Времени исследований с помощью телескопа (Telescope Allocation Committee – TAC). Задача комитета – составить проект сбалансированной программы наблюдений для HST. Последнее слово в утверждении этой программы принадлежит главе STScI.

На каждом этапе рассмотрения проект оценивается по разным критериям.

Какова научная ценность знаний, которые будут получены в результате исследований, и сколько средств и времени для этого необходимо истратить? Достигнуты ли пределы в исследовании данного объекта наземными приборами? Насколько вероятен успех исследований? Кроме чисто научных вопросов, проверяется также физическая возможность HST наблюдать данный объект/явление, временные и другие требования к телескопу и его ресурсам.

              Компьютеризированные наблюдения в космический век.

Вся наблюдения с использованием HST должны быть предварительно тщательно и точно спланированы, так как все наблюдения проводятся автоматически с помощью компьютеров на борту телескопа. После поступления всех команд на борт HST, телескоп работает в автоматическом режиме, без связи с Землей. Поиск объекта, подстройка приборов, собственно наблюдения и др.

осуществляются исключительно бортовыми компьютерами. Так как HST делает один виток вокруг Земли за 95 минут, объекты наблюдения слишком быстро появляются и исчезают, чтобы можно было применить дистанционное управление с Земли без потери скорости и эффективности наблюдений.

Для увеличения эффективности сеансы наблюдений из разных программ чередуются между собой.

Таким образом подавляющее большинство программ требуют не один виток для своего полного завершения.

                               Возможности телескопа Хаббл.

          На борту HST находятся: две камеры, два спектрографа, фотометр, астродатчики. Вследствие того, что телескоп находится за пределами атмосферы эти приборы позволяют:            1) Фиксировать изображения объектов с очень высоким разрешением.

Наземные телескопы редко дают разрешение, больше одной угловой секунды. В любых условиях HST дает разрешение в одну десятую угловой секунды.           2) Обнаруживать объекты малой светимости. Самые большие наземные телескопы редко обнаруживают объекты слабее 25 звездной величины.

HST может обнаруживать объекты 28 звездной величины, что почти в 20 раз меньше.          3) Наблюдать объекты в ультрафиолетовой части спектра. Ультрафиолетовый диапазон составляют важнейшую часть спектра горячих звезд, туманностей и других мощных источников излучения.

Атмосфера Земли поглощает большую часть ультрафиолетового излучения и поэтому оно не доступно для наблюдения ( HST может также наблюдать объекты в инфракрасной части спектра, однако чувствительность в этой части спектра пока мала.

После установки новых приборов через несколько лет после запуска, она резко возрастет ) . 4) Фиксировать быстрые изменения интенсивности света, что невозможно в земных условиях из-за изменения прозрачности атмосферы в момент наблюдений.

                           Приборы и оптические системы.

         HST имеет на борту зеркало Ричи-Кретиена диаметром 94,5 дюйма (2,4 м). Оптические датчики регистрируют излучение в диапазоне от 1160 A (ультрафиолетовое излучение) до 11000 A (инфракрасное излучение). Все наблюдательные приборы телескопа могут регистрировать излучение в ультрафиолетовом диапазоне.

Все приборы, кроме спектрографа высокого разрешения, могут регистрировать излучение в видимой части спектра. Первичные инструменты, установленные на борту телескопа, не могут регистрировать излучение в инфракрасном диапазоне (хотя планетарная камера регистрирует излучение в диапазоне, близком к инфракрасному).

Все бортовое оборудование телескопа получает энергию от двух панелей солнечных батарей или от аккумуляторов (только во время нахождения в тени Земли).

                        Чего не может космический телескоп Хаббл.

        1)HST не может наблюдать объекты и явления на Земле, так как его система поиска объектов и чувствительность приборов рассчитаны только для наблюдений за космическими объектами.        2)HST не может наблюдать за Солнцем и освещенной частью Луны, так как они слишком яркие.

Специалисты, следящие за выполнением научной программы исследований, не должны допускать таких наблюдений, которые могут “ослепить” телескоп. В случае ошибки компьютера или человека, когда возникает такая угроза, HST автоматически закрывает отверстие наблюдения специальной дверкой и выключает все наблюдательные приборы.

Чтобы не повредить приборы на борту телескопа, угловое расстояние до Солнца во время наблюдений должно быть больше 50±, а до Луны (в полной фазе) – 20±. Оборудование отключается также тогда, когда угловое расстояние до освещенной части диска Земли меньше 20± или 5± до неосвещенной части.

С помощью HST можно наблюдать лунные затмения, соблюдая необходимые меры предосторожности. Затмения Солнца Землей позволяют наблюдать Венеру, Меркурий и другие объекты с малым угловым расстоянием до Солнца, в течение нескольких минут.

Вышеперечисленные ограничения могут не учитываться заказчиком при составлении своего проекта программы наблюдений, т.к. все они учитываются автоматически компьютером при составлении общего расписания наблюдений для HST.

                                                  Приложение.

Источник: https://www.BiblioFond.ru/view.aspx?id=25546

Космический телескоп Хаббла

27.10.2012

Космический телескоп Хаббла является инструментом, который внес значительный вклад в научно-исследовательские работы, связанные с астрономией. Когда мы наблюдаем небесные тела с Земли в телескоп, то атмосфера Земли деформирует изображение.

Для того, чтобы получить качественное изображение, астрономы в 1923 году впервые предложили разработать специальный космический телескоп. Если расположить телескоп над атмосферой Земли, то можно получить качественные изображения.

Одним из таких космический телескопов является космический телескоп Хаббла, который произвел революцию в области астрономии. Космический телескоп Хаббла назван в честь известного американского астронома Эдвина Хаббла П.

, который открыл теорию расширения Вселенной.

Телескоп был запущен на орбиту Земли с помощью космического челнока Discovery в апреле 1990 года.

Это было совместное предприятие NASA (Национальное управление по аэронавтике исследованию космического пространства) и Европейского космического агентства (ЕКА).

Предлагаемым годом для запуска Хаббла стал 1983 год, но дата запуска была отложена из-за некоторых технических проблем. Конгресс США финансировал этот проект, для реализации проекта была выделена сумма в 36 млн.

Проект стартовал в 1978 году, но эта сумма была не достаточной. Этой причине NASA решило объединиться с Европейским космическим агентством. ESA частично финансируется проект, а также поставляет некоторые инструменты для телескопа. Работает Хаббл на солнечной энергии.

Он оснащен солнечными элементами, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Часть электричества хранится в аккумуляторах, так как в то время, когда телескоп находится в тени Земли и вдали от солнечного света он блокируется, при этом начинает использоваться энергия их аккумулятора.

Хаббл завершает один полный оборот вокруг Земли, всего за 97 минут, со скоростью 5 километров в секунду. Когда телескоп движется, его зеркало отражает различные типы лучей и направляет их к своим инструментам.

Затем эти инструменты начинают работать по отдельности для того, чтобы дать на Землю наиболее точную информацию о своих наблюдениях.

Особенностью снимков, сделанных космическим телескопом Хаббла, в том, что они не имеют фоновый цвет.

Читайте также:  Из чего состоит меркурий? - все о космосе

Это помогло оценить возраст Вселенной более точно, а также помогло подтвердить наличие черных дыр в Космосе. Космический телескоп Хаббла является единственным в своем роде.

Он разработан таким образом, что может даже ремонтироваться астронавтами в космосе. До сих пор он ремонтирован всего четыре раза. После его запуска, ученые обнаружили, что форма главного зеркала телескопа Хаббла неправильная.

И уже в первой миссии этот недостаток зеркала был исправлен.

В последующих трех миссиях, были отремонтированы некоторые подсистемы и инструменты для обработки изображений были заменены улучшенными версиями. Этот телескоп, большой прорыв в исследовании Космоса для всего мирового сообщества.

Рейтинг статьи: 2716 просмотров

Источник: http://geo-storm.ru/buri-na-solntse/vselennaja-i-kosmos/kosmicheskijj-teleskop-khabbla/

Космический телескоп имени Хаббла (стр. 1 из 2)

С самого момента зарождения астрономии, со времен Галилея астрономы преследуют одну общую цель: видеть больше, видеть дальше, видеть глубже. И космический телескоп Хаббл (Hubble Space Telescope), запущенный в 1990 году – огромный шаг в этом направлении.

Телескоп находится на земной орбите над атмосферой, которая могла бы искажать и не пропускать излучение, приходящее от космических объектов. Благодаря ее отсутствию астрономы получают с помощью Хаббла снимки высочайшего качества.

Переоценить ту роль, которую телескоп сыграл для развития астрономии практически невозможно – «Хаббл» – один из наиболее удачных и долговременных проектов космического агентства NASA. Он послал на Землю сотни тысяч снимков, проливающих свет на многие тайны астрономии.

Он помог определить возраст Вселенной, идентифицировать квазары, доказать, что в центре галактик располагаются массивные черные дыры и даже ставить опыты по обнаружению темной материи.

Открытия Хаббла изменили взгляд астрономов на Вселенную. Возможность видеть в мельчайших деталях помогла превратить некоторые астрономические гипотезы в факты. Было отброшено множество теорий, чтобы идти в одном верном направлении.

Среди достижений Хаббла, одно из основных – определение возраста Вселенной, который сегодня ученые оценивают в 13 – 14 млрд. лет. Это, несомненно, точнее предыдущих данных в 10 – 20 млрд. лет.

Хаббл сыграл также ключевую роль в обнаружении темной энергии, таинственной силы, которая заставляет Вселенную расширяться со все возрастающей скоростью.

Благодаря Хабблу астрономы смогли увидеть галактики на всех стадиях их развития, начиная от формирования, происходившего еще в молодой Вселенной, что помогло ученым понять, как происходило их зарождение.

С помощью телескопа были найдены протопланетные диски, скопления газа и пыли вокруг молодых звезд, вокруг которых вскоре (по астрономическим меркам, естественно) появятся новые планетные системы. Он смог найти источники гамма взрывов – странных, неправдоподобно мощных выбросов энергии – в удаленных галактиках во время коллапса сверхмассивных звезд. И это только часть открытий уникального астрономического инструмента, но уже доказывающих, что потраченные на создание, вывод на орбиту и обслуживание $2, 5 млрд. являются выгоднейшим вложением средств в масштабе всего человечества.

Хаббл обладает удивительной производительностью. Все астрономическое сообщество пользуется его способностью видеть глубины Вселенной. Каждый астроном может послать запрос на определенное время пользования его услугами, и группа специалистов решает, возможно ли это сделать.

После проведения наблюдения проходит, как правило, год, прежде чем астрономическое сообщество получит результаты исследований. Поскольку данные, полученные с помощью телескопа доступны каждому, любой астроном может проводить свои изыскания, согласуя данные с обсерваториями всего мира.

Такая политика делает исследования открытыми, а значит более эффективными. Однако уникальные возможности телескопа означают и высочайший уровень спроса на его него – астрономы всего мира борются за право пользоваться услугами Хаббла в свободное от основных миссий время.

Каждый год поступает более тысячи заявок, среди которых выбираются лучшие по мнению экспертов, но по статистике удовлетворяются лишь 200 – только пятая часть от общего количества желающих проводят при помощи Хаббла свои исследования.

Для чего же был необходим вывод телескопа в околоземное космическое пространство, и благодаря чему аппарат пользуется столь высоким спросом среди ученых-астрономов? Дело в том, что телескоп Хаббла смог решить сразу две проблемы наземных телескопов.

Во-первых, размытие сигнала земной атмосферы ограничивает возможности наземных телескопов независимо от их технического совершенства. Благодаря атмосферному размытию мы видим мигание звезд, когда смотрим на небо. Во-вторых, атмосфера поглощает излучение с определенной длиной волны, сильнее всего ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучение.

И это серьезная проблема, поскольку изучение космических объектов тем эффективнее, чем больший энергетический диапазон берется.

И именно во избежание негативного влияния атмосферы на качество получаемых снимков телескоп находится над ней, на расстоянии 569 километров над поверхностью. При этом один оборот вокруг Земли телескоп совершает за 97 минут, двигаясь со скоростью 8 километров в секунду

«Оптическая система телескопа»

Телескоп Хаббла представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена, или улучшенный вариант системы Кассегрена, в котором свет изначально попадает на главное зеркало, отражается и попадает на вторичное зеркало, фокусирующее свет и направляющее его в систему научных инструментов телескопа сквозь маленькое отверстие в главном зеркале. Часто люди ошибочно считают, что телескоп увеличивает изображение. На самом деле, он лишь собирает максимальное количество света от объекта. Соответственно, чем больше главное зеркало, тем больше света оно соберет и тем четче получится изображение. Второе зеркало лишь фокусирует излучение. Диаметр главного зеркала Хаббла – 2, 4 метра. Оно кажется небольшим, если учесть, что диаметр зеркал наземных телескопов достигают 10 метров и более, но отсутствие атмосферы, все же, является огромным преимуществом комического варианта.

Для наблюдения за космическими объектами телескоп располагает рядом научных инструментов, работающих совместно или по отдельности. Каждый из них по-своему уникален.

Усовершенствованная обзорная камера (Advanced Camera for Surveys – ACS). Самый новый инструмент наблюдений в видимом диапазоне, предназначен для исследований ранней Вселенной, и установленный в 2002 году. Эта камера помогла составить карту распределения черной материи, обнаружить наиболее удаленные объекты и исследовать эволюцию галактических скоплений.

Камера близкого инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer – NICMOS). Инфракрасный сенсор, детектирует тепло, когда объекты скрыты межзвездной пылью или газом, как, например, в областях активного звездообразования.

Камера близкого инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр (Space Telescope Imaging Spectrograph – STIS). Действует подобно призме, разлагая свет.

Из полученного спектра можно получить информацию о температуре, химическом составе, плотности и движении исследуемых объектов.

STIS прекратил работу 3 августа 2004 года из-за технических неисправностей, но в 2008 году во время планового ремонта телескопа будет отремонтирован.

Широкоугольная и планетная камера-2 (Wide Field and Planetary Camera 2 – WFPC2). Универсальный инструмент, при помощи которого было сделано большинство известных каждому фотографий. Благодаря 48 фильтрам позволяет видеть объекты в достаточно широком диапазоне длин волн.

Датчики точного наведения (Fine Guidance Sensors – FGS). Не только отвечают за управление и ориентацию телескопа в пространстве – ориентируют телескоп по отношению к звездам и не позволяет сбиться с курса, но и делают прецизионные измерения расстояний между звездами и фиксирует относительное движение.

Как и для многих космических аппаратов на орбите Земли, источником энергии для телескопа Хаббла является солнечное излучение, фиксируемое двумя двенадцатиметровыми солнечными панелями, и накапливаемое для бесперебойной работы во время прохода по теневой стороне Земли.

Весьма интересна и конструкция системы наведения телескопа на нужную цель – объект во Вселенной – ведь успешное фотографирование далекой галактики или квазара на скорости 8 километров в секунду – весьма сложная задача.

Система ориентации телескопа включает в себя следующие компоненты: уже упоминавшиеся датчики точного наведения, которые отмечают положение аппарата относительно двух «ведущих» звезд; датчики положения относительно Солнца – не только вспомогательные инструменты для ориентации телескопа, но и необходимые инструменты для определения необходимости закрытия/открытия апертурной двери, предотвращающей «сгорание» аппаратуры при попадании на нее сфокусированного солнечного света; магнитные датчики, ориентирующие космический аппарат относительно магнитного поля Земли; система гироскопов, отслеживающих движение телескопа; и электрооптический детектор, следящий за положением телескопа относительно выбранной звезды. Все это обеспечивает не только возможность управления телескопом, «прицеливания» на нужный космический объект, но и предотвращает поломку ценной аппаратуры, которую невозможно оперативной заменить на работоспособную.

Однако работа телескопа Хаббла была бы бессмысленна без возможности передачи полученных данных для изучения в земных лабораториях.

И для решения этой задачи на Хаббл установили четыре антенны, которые и обмениваются информацией с центром управления полетами (Flight Operations Team) Центра Космических Полетов Годдарда (Goddard Space Flight Center) в Гринбелте (Greenbelt).

Для связи с телескопом и задания координат используются находящиеся на земной орбите спутники, они же отвечают и за ретрансляцию данных. У Хаббла есть два компьютера и несколько менее сложных подсистем. Один из компьютеров управляет навигацией телескопа, все остальные системы отвечают за работу инструментов и связь со спутниками.

«Схема передачи информации»

Данные от наземной исследовательской группы поступают в Центр Космических Полетов Годдарда, далее в Исследовательский Институт Космической Телескопии (Space Telescope Science Institute), где группа специалистов обрабатываю данные, и записываю их на магнитооптические носители.

Каждую неделю телескоп посылает на Землю информацию, способную заполнить более двадцати DVD-дисков, и доступ к этому огромному массиву ценнейшей информации открыт для всех желающих. Основной объем данных хранится в цифровом формате FITS, весьма удобном для анализа, но крайне неподходящем для публикаций в СМИ.

Именно поэтому наиболее интересные для широкой общественности снимки публикуются в более распространенных форматах изображений – TIFF и JPEG. Таким образом, телескоп Хаббла стал не просто уникальным научным инструментом, но и одной из немногих возможностей взглянуть на красоты Космоса любому желающему – профессионалу, любителю, и даже незнакомому с астрономией человеку.

Читайте также:  Звезда рас альхаге - все о космосе

К некоторому сожалению приходится говорить о том, что доступ астроному-любителю к телескопу сегодня закрыт в связи со снижением финансирования проекта.

Источник: http://MirZnanii.com/a/314296/kosmicheskiy-teleskop-imeni-khabbla

Орбитальный телескоп Хаббл

Телескоп Хаббл носит название в честь Эдвина Хаббла и является работающей в абсолютно автоматическом режиме обсерваторией, местом нахождения которой является орбита планеты Земля.

Общие сведения

Шаттл Дискавери 24 апреля 1990 года вывел космический телескоп Хаббл на заданную орбиту. Нахождение на орбите дает отличную возможность фиксировать электромагнитное излучение в инфракрасном диапазоне Земли. Вследствие отсутствия атмосферы, способности Хаббла увеличиваются в разы по сравнению с такими же аппаратами, находящимися на Земле.

Хаббл на фоне Земли

Трехмерная модель телескопа

Технические данные

Общий вид на орбите

Общий вид на орбите

Космический телескоп Хаббл, представляет собой сооружение цилиндрической формы протяжённостью 13,3 м, окружность которого составляет 4,3 м. Масса телескопа до оснащения спец. оборудованием составляла 11 000 кг, но после установки всех необходимых для исследования приборов общая его масса достигла 12 500 кг.

Питание всего установленного в обсерватории оборудования осуществляется за счет двух солнечных батарей, установленных прямо в корпус данного агрегата.

Принцип работы представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена с диаметром главного зеркала 2,4 м, это дает возможность получать изображения с оптическим разрешением порядка 0,1 угловой секунды.

Установленные приборы

Главное зеркало

В данном устройстве имеется 5 отсеков предназначенных для приборов.

В одном из пяти отсеков долгое время находилась с 1993 по 2009 годы корректирующая оптическая система (COSTAR), она предназначалось для того, чтобы компенсировать неточность главного зеркала.

Благодаря тому, что все приборы, которые были установленные, имеют встроенные системы коррекции дефекта, COSTAR демонтировали, а отсек стали использовать для установки ультрафиолетового спектрографа.

Схема строения Хаббла

На момент отправки аппарата в космос, на нем были установлены следующие приборы:

  1. Планетарная и широкоугольная камеры;
  2. Спектрограф высокого разрешения;
  3. Камера съемки и спектрограф тусклых объектов;
  4. Датчик точного наведения;
  5. Высокоскоростной фотометр.

Достижения телескопа

На фотографии телескопа — звезда RS Кормы

За все время своей работы Хаббл передал на Землю около двадцати терабайтов информации.

В результате чего, были опубликованы около четырех тысяч статей, возможность наблюдать небесные тела получили более трехсот девяноста тысяч астрономов.

Только за пятнадцать лет работы телескопу удалось получить семьсот тысяч изображений планет, всевозможных галактик, туманностей и звезд. Данные, которые ежедневно проходят через телескоп в процессе работы составляют примерно 15 Гб.

Снимок газопылевого облака IRAS 20324+4057

Несмотря на все достижения этого оборудования обслуживание, содержание и ремонт телескопа в 100 раз превышает стоимость содержания его «наземного коллеги».

Правительства США задумывается об отказе от использования данного аппарата, но пока он на орбите и исправно работает.

Есть предположение, что данная обсерватория будет располагаться на орбите до 2014 года, затем ее заменит космический собрат «Джеймс Вебб».

Источник: http://budconcept.ru/tekhnologii/tekhnologii_v_kosmose/orbitalnyj-teleskop-khabbl.html

Эдвин Хаббл

ПодробностиКатегория: Исследователи ВселеннойОпубликовано 25.12.2012 13:31Просмотров: 4642

Астронома Эдвина Хаббла называют «пионером далеких звезд». Его исследования спиральных туманностей подтвердили существование других галактик, отличных от нашей галактики Млечный Путь.

Биография

Э́двин Па́уэлл Хаббл, американский астроном, родился 20 ноября 1889 г. в городе Маршфилд, штат Миссури, в семье страхового управляющего. В школьные годы Эдвин Хаббл более интересовался спортом: легкой атлетикой, любительским боксом, а также рыбной ловлей.

Но во время учебы в Чикагском университете увлекся математикой, астрономией и философией. Продолжил образование в Королевском колледже при Оксфордском университете, где изучил юриспруденцию, а также испанский язык и литературу.

Первое время по возвращении в США он преподавал испанский язык, физику и математику в Старшей школе города Нью-Олбани, штате Индиана, а также тренировал волейбольную команду мальчиков, а затем вернулся к астрономии в Йеркской обсерватории при Чикагском университете, где и получил докторскую степень в 1917 году. Но началась Первая мировая война, и занятия астрономией были прерваны – Хаббла призвали в действующую армию, где он получил звание майора.

В 1919 году ему предложили гражданскую должность в Маунт-Вилсон обсерватории при институте Карнеги в штате Калифорния, неподалёку от города Пасадина, где он и проработал до самой смерти.

Во время Второй мировой войны Эдвин Хаббл служил в Армии США на Абердинском испытательном полигоне. За свою работу там он получил орден «Легион Почёта».

Незадолго до смерти Эдвина Хаббла гигантский 200-дюймовый (≈5.1-метровый) телескоп-рефлектор Паломарской обсерватории был закончен, и Эдвин Хаббл стал первым астрономом, который его использовал.

Умер в сентябре 1953 г.

Открытия и достижения Э. Хаббла в астрономии

Его труды положили начало современной внегалактической астрономии. В 1924 г.

Хаббл при помощи телескопа с диаметром зеркала 260 см на обсерватории Маунт-Вилсон доказал, что Туманность Андромеды и некоторые другие туманности имеют звездное строение и находятся далеко за пределами Млечного Пути.

То есть Хаббл установил, что наша Галактика – не единственная звездная система во Вселенной. В те времена Вселенную представляли как целиком и полностью состоящей только из единственной галактики Млечного Пути.

Используя телескоп Хукера в Маунт-Вилсон, Эдвин Хаббл идентифицировал цефеиды (класс пульсирующих переменных звёзд) в нескольких спиральных туманностях, включая Туманность Андромеды и Треугольник. Его наблюдения 1922-1923 гг.

убедительно подтвердили, что эти туманности были слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной. Эта идея была оспорена очень многими учёными в астрономических кругах того времени.

Но, вопреки оппозиции, Эдвин Хаббл, которому на ту пору было 35 лет, представил свои открытия в печатном виде на собрании Американского астрономического сообщества 1 января 1925 года. Эти открытия фундаментальным образом изменили научное видение Вселенной.

Хаббл исследовал множество туманностей, которые он сам назвал внегалактическими. Теперь их называют галактиками. Оказалось, что далеко не все галактики имеют спиральную форму. Многие из них имеют эллиптическую или неправильную формы. В 1925 г. Хаббл составил первую подробную классификацию галактик по их формам и другим особенностям.

Классификация галактик Хаббла (Последовательность галактик)

Эту классификацию Хаббл предложил в 1936 г. С тех пор предложены более подробные классификации, но классификация Хаббла всё ещё актуальна.

  • E0E7 — эллиптические галактики, имеют относительно равномерное распределение звёзд без явного ядра. Цифра показывает эксцентриситет: галактики E0 практически шарообразны, с увеличением номера развивается уплощение. Число показывает форму проекции на плоскость наблюдения, а не реальную форму галактики, которую трудно установить.
  • S0 — линзообразные галактики дискообразной формы с явно выраженным центральным балджем (выпуклостью), но без наблюдаемых рукавов.
  • Sa, Sb, Sc, Sd — спиральные галактики, состоящие из балджа и внешнего диска, содержащего рукава. Буква показывает, насколько плотно расположены рукава.
  • SBa, SBb, SBc, SBd — спиральные галактики с перемычкой, в которых центральный балдж пересекает яркий бар (перемычка), от которого отходят рукава.
  • Irr — неправильные галактики, которые не могут быть отнесены ни к одному из перечисленных классов. Галактики типа IrrI содержат остатки спиральной структуры, а IrrII имеют совершенно неправильную форму.

Сам Хаббл считал эту последовательность эволюционной. По его мнению, эволюция происходила от эллиптических к спиральным галактикам. С тех пор эллиптические галактики называют ранним классом, а спиральные — поздним.

Эдвин Хаббл открыл астероид 1373 Цинциннати в 1935 году.

Закон Хаббла

В 1929 г. Хаббл обнаружил, что между лучевыми скоростями движения галактик и расстояниями до них существует линейная зависимость (закон Хаббла). Хаббл определил численное значение коэффициента этой зависимости (постоянная Хаббла). Это открытие стало наблюдательной основой теории расширяющейся Вселенной.

Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном (одинаковость физических свойств во всех направлениях) расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной.

Экспериментально расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Началом расширения Вселенной наука считает так называемый Большой взрыв. Теоретически явление было предсказано и обосновано А.

Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

Закон Хаббла согласуется с решениями Эйнштейновских уравнений общей теории относительности для гомогенных изотропных расширяющихся пространств.

Хотя основные концепции, лежащие в основе теории расширяющейся Вселенной, были хорошо известны и понятны и ранее, это утверждение, сделанное Эдвином Хабблом и Милтоном Хьюмасоном, привело к широкому признанию этой точки зрения, которая утверждает, что чем больше расстояние между какими-либо двумя галактиками, тем выше скорость их взаимного удаления (то есть тем быстрее они разлетаются друг от друга).

Ранее, в 1917 году, Альберт Эйнштейн обнаружил, что его только что разработанная Общая теория относительности указывает на то, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься.

Будучи не в состоянии поверить в то, что его собственные уравнения говорили ему, Альберт Эйнштейн ввёл в свои уравнения «космологическую постоянную» (которая, по сути, являлась искусственно введенным «фактором подгонки» данных под правильный и/или объяснимый ответ), чтобы избежать возникшую «проблему» с расширением/сжатием.

Когда Альберт Эйнштейн узнал про открытия Эдвина Хаббла, он сказал, что изменения, которые он внёс в свои уравнения, были «самой большой ошибкой (самым грубым просчётом) в его жизни».

О нобелевской премии

Эдвин Хаббл потратил много лет своей карьеры, пытаясь сделать астрономию подразделом физики, а не рассматривать её как отдельную науку. Он делал это с тем, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за свой весомый вклад в астрофизику.

Эта идея Хаббла не увенчалась успехом во времена его жизни, но вскоре после его смерти Нобелевский комитет решил, что работы в области астрономии будут подпадать под критерии вручения Нобелевских премий по физике. Но премия не может присуждаться посмертно. Поэтому, к сожалению, Э.

Читайте также:  Биография персиваля лоуэлла - все о космосе

Хаббл ее не получил.

Космический телескоп «Хаббл»

Косми́ческий телеско́п «Хаббл» — автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» — совместный проект НАСА и Европейского космического агентства; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.

На картинке – фотографии с телескопа «Хаббл»: Трехраздельная туманность.  Эта туманность обозначается также M20. Ее можно легко найти на небе с помощью бинокля в созвездии Стрельца. Мощный процесс звездообразования создал не только многоцветие, но и хаос.

Красное свечение обусловлено высокоэнергичным излучением, которое возбуждает межзвездный водород. Темные пылевые волокна, пронизывающие M20 , образовались в атмосферах холодных гигантских звезд и в остатках вспышек сверхновых. Пока еще остается неизвестным, какая яркая молодая звезда освещает голубую отражательную туманность.

M20 находится на расстоянии 3 тысяч световых лет от нас. Диаметр этой туманности составляет 50 световых лет. 

Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна – в первую очередь, в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

На картинке: старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту.

Источник: http://ency.info/earth/issledovateli-vselennoj/110-edvin-khabbl

Телескоп имени Э.Хаббла: 20 лет на орбите

Устройство космического телескопа имени Э. Хаббла. Иллюстрация NASA.

двин Пауэлл Хаббл (1889—1953) — выдающийся американский астроном, чьим именем назван космический телескоп, работающий на околоземной орбите с 1990 года.

Спиральная галактика М100 в созвездии Волосы Вероники (слева — фотография, сделанная КТХ до установки прибора COSTAR, справа — после его установки). Фото NASA.

Ремонтные работы по модернизации телескопа имени Э. Хаббла завершены. На снимке запечатлён момент, когда телескоп после ремонта извлекли из грузового отсека и подготовили к возвращению на околоземную орбиту. 20 мая 2009 года. Фото NASA.

Полярные сияния над северным и южным полюсами Сатурна. Снимок сделан КТХ в январе 1998 года. Сияние имеет вид кольцевого занавеса вокруг обоих магнитных полюсов планеты, поднимающегося более чем на 1500км над облаками. Фото NASA.

Туманность NGC 6302 (Бабочка) в созвездии Скорпиона. Возраст этой планетарной туманности более 2200 лет, а размер превышает два световых года.

Один из проектов космического телескопа имени Джеймса Э. Уэбба (JWST). Иллюстрация NASA.

О космическом телескопе имени Э.Хаббла мир узнал 20 лет назад. С тех пор летающая вокруг Земли обсерватория остаётся одним из главных источников уникальной информации о дальних звёздах и галактиках.

Вначале планировалось, что телескоп проработает на околоземной орбите 15лет, но, по-видимому, он доживёт в рабочем состоянии до 30-летия, а может и больше, и поможет разгадать ещё не одну тайну Вселенной.

25 апреля 1990 года многоразовый космический корабль «Дискавери» вывел на околоземную орбиту высотой около 610 км уникальный аппарат — космический телескоп имени Э.Хаббла (КТХ).

Его могли запустить в космос несколькими годами раньше.

Однако катастрофа космического челнока «Челленджер» с семью астронавтами на борту, случившаяся 28 января 1986 года, остановила на время полёты американских многоразовых транспортных космических кораблей.

Телескоп получил имя великого американского астронома Эдвина Хаббла (1889—1953).

Хаббл доказал, что во Вселенной кроме нашей Галактики — Млечного Пути существует множество других (ближайшая из них — Туманность Андромеды) и что все они удаляются друг от друга.

Открыв разбегание галактик, учёный вывел знаменитый закон, утверждающий, что галактики разбегаются со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними.

По своей первой профессии Хаббл был юристом, но любовь к астрономии, привитая ему дедушкой в дет-стве, затмила все другие интересы и сделала его одним из выдающихся открывателей Вселенной.

Телескоп имени Э.Хаббла — весьма внушительное сооружение: длина — 13,1 м, диаметр — 4,2м, размах солнечных батарей — 12м, масса — 11,3т, диаметр главного зеркала телескопа-рефлектора — 2,4м.

Главное зеркало КТХ массой 816 кг и диаметром 2,4 м изготовлено из плавленого кварцевого стекла, не подверженного тепловым деформациям. На его шлифовку и полировку ушло два года и четыре месяца.

Если с такой же точностью «отшлифовать» поверхность земного шара, то высочайшие горные вершины будут выступать над поверхностью не более чем на 130 мм.

Особые меры были приняты, чтобы не допустить искажения формы зеркала в условиях невесомости.

Несмотря на тщательность изготовления деталей и сборки, телескоп пришлось пять раз ремонтировать на орбите. Серьёзные дефекты главного зеркала обнаружились уже в самом начале работы.

Оказалось, что оно обладает большой сферической аберрацией*, а это не позволяло получать снимки космических объектов высокого качества. Их можно было сравнить со снимками с наземного телескопа. Учёным удалось решить эту непростую проблему.

Они придумали новый способ обработки снимков, при котором качество не страдало.

Однако дефекты главного зеркала и неполадки, возникавшие в блоках и системах космической обсерватории, надо было устранять. К КТХ полетели шаттлы с ремонтными бригадами: в декабре 1993 года — «Индевор»; в феврале 1997-го — «Дискавери»; в декабре 1999-го — «Дискавери»; в марте 2002-го — «Колумбия»; в мае 2009-го — «Атлантис»).

В экипаж каждой экспедиции входили семь астронавтов. «Ремонтникам» приходилось по несколько часов работать в открытом космосе. Во время ремонта телескоп ставили на платформу в грузовом отсеке прилетевшего шаттла.

Астронавты буквально охотились за КТХ, чтобы поймать и осторожнейшим образом поставить эту громадину высотой с четырёхэтажный дом на «рабочий стол».

Уже в ходе первой экспедиции в декабре 1993 года астронавты «Индевора» установили на главном зеркале КТХ корректирующий прибор COSTAR, который позволил улучшить «зрение» телескопа. Следующим экспедициям приходилось ремонтировать или даже заменять некоторые научные приборы, электронные блоки, гироскопы и солнечные батареи. Все ремонтные работы завершились в мае 2009 года.

Космический телескоп имени Э.Хаббла — один из самых успешных орбитальных космических аппаратов научного назначения.

В нём заинтересованы исследователи планет Солнечной системы, нашей и других галактик, специалисты в области звёздной астрономии, космологи.

Они постоянно обращаются к КТХ при решении множества проблем — от поиска замёрзшей воды на Луне до исследования загадочной тёмной материи во Вселенной.

КТХ передал на Землю огромное число фотографий самых разных космических объектов. Исследуя Солнечную систему, он фотографировал, например, Марс, Юпитер и Сатурн, полярные сияния на Юпитере, Сатурне и Ганимеде, падение на Юпитер в июле 1994 года кометы Шумейкеров — Леви.

КТХ сфотографировал Плутон, который ещё недавно считался девятой планетой Солнечной системы, а сейчас возглавляет семейство карликовых планет, и открыл два его новых маленьких спутника — Никту и Гидру. Теперь семейство Плутона насчитывает три спутника (крупный спутник — Харон был открыт ещё в 1978 году).

В 2015-м к Плутону приблизится американская межпланетная станция «Новые горизонты», которая наверняка откроет ещё какие-нибудь тайны этой далёкой планеты.

Исследуя Галактику, КТХ помог уточнить сведения о такой важнейшей характеристике звёзд, как их масса (с его помощью удалось измерить массу звёзд, превосходящих массу Солнца в 100—150 раз).

На фотографиях некоторых туманностей обнаружены звёзды, находящиеся в эмбриональной стадии эволюции и завершающие жизненный путь, такие как белые карлики. Есть фотографии, позволившие уточнить детали строения и эволюции протопланетных дисков**, из которых формируются планеты.

Кроме того, с помощью КТХ астрономы открыли несколько экзопланет (см. «Наука и жизнь» № 9, 2009 г., с. 81).

Фотографии диффузных и планетарных туманностей содержат уникальную научную информацию о происходящих в них физических процессах. А ещё мы наконец увидели, как красивы эти туманности.

В портретной галерее КТХ есть фотографии галактик всех типов и возрастов — от самых юных до самых старых, возраст которых сравним с возрастом самой Вселенной. Среди них можно увидеть и одиночные галактики, и двойные, включая взаимодействующие, а также группы галактик и их скопления. В некоторых далёких звёздных системах КТХ открыл сверхмассивные чёрные дыры.

Телескоп имени Э. Хаббла помог уточнить возраст Вселенной, отсчитываемый от Большого взрыва.

По закону, открытому Эдвином Хабблом в 1929 году, v = Hr, где v — скорость галактики (так называемая лучевая скорость), r — расстояние до неё, H — постоянная Хаббла.

По величине этой постоянной оценивают возраст Вселенной. Закон Хаббла справедлив для большинства галактик, за исключением очень близких к нам и очень далёких от нас.

КТХ удаётся регистрировать удалённые объекты, недоступные наблюдениям с Земли, в том числе цефеиды и пульсирующие звёзды, которые часто называют «маяками Вселенной».

Благодаря этим маякам учёные с точностью до нескольких процентов рассчитали, что постоянная Хаббла Н = 72 км/(с·Мпк). Эта цифра хорошо согласуется с другими данными современной космологии.

Если она верна, то возраст Вселенной составляет 13,7 млрд лет.

Благодаря КТХ сделано ещё одно из самых замечательных открытий последних лет: разлёт галактик происходит не замедленно, как думали раньше, а ускоренно. Получается, что во Вселенной кроме вселенского тяготения действует и вселенское отталкивание. Причём если первое вызвано привычной нам гравитацией звёзд и галактик, то второе — загадочной тёмной материей, заполняющей Вселенную.

В последние годы появились космические телескопы более внушительных размеров, чем телескоп имени Э.Хаббла. 14 мая 2009 года запущена космическая обсерватория «Гершель» Европейского космического агентства с главным зеркалом диаметром 3,5 м. В 2014 году планируется отправить в космос телескоп нового поколения, носящий имя Джеймса Э. Уэбба (в честь второго руководителя NASA — Джеймса Э.

Уэбба, возглавлявшего агентство в 1960-е годы). Новая космическая обсерватория будет исследовать Вселенную в инфракрасном диапазоне. Её главный инструмент — телескоп с зеркалом диаметром 6,5м. До сих пор такие огромные зеркала делали лишь для наземных обсерваторий, а телескоп Джеймса Э.Уэбба готов поселиться на околоземной орбите. С его запуском астрономов несомненно ждут новые открытия.

Источник: https://www.nkj.ru/archive/articles/18111/

Ссылка на основную публикацию