|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Teleskop Hubble'a. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST; angielski Kosmiczny Teleskop Hubble'a, HST; kod obserwatorium „250”) to automatyczne obserwatorium na orbicie okołoziemskiej, nazwane na cześć Edwina Hubble'a. Teleskop Hubble'a to wspólny projekt NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej; jest to jedno z Dużych Obserwatoriów NASA. Umieszczenie teleskopu w kosmosie umożliwia rejestrację promieniowania elektromagnetycznego w zakresach, w których atmosfera ziemska jest nieprzezroczysta; głównie w zakresie podczerwieni. Ze względu na brak wpływu atmosfery rozdzielczość teleskopu jest 7-10 razy większa niż w przypadku podobnego teleskopu znajdującego się na Ziemi.
Priorytet wykonania teleskopu jest nadal kwestionowany. Według licznych dokumentów, jeden z pierwszych instrumentów został wykonany w Holandii przez Zachary'ego Jansena w 1604 roku według włoskiego wzoru z 1590 roku. Inne zapisy naocznych świadków donoszą, że pierwsze lunety zostały wynalezione około 1605-1610 w Middelburgu przez producenta okularów Johna Lapree. W każdym razie już w 1608 roku teleskopy wykonało wielu mistrzów. W szczególności Jakub Metzius. W 1610 Galileusz stworzył teleskop o 32-krotnym powiększeniu! Naukowiec astronomiczny przyniósł mu wielką sławę. Pod wrażeniem sukcesów Galileusza Johannes Kepler powrócił w 1610 roku do optyki stosowanej. Zaproponował zupełnie nowy schemat optyczny lunety. Wcześniej stosowano w nim tylko jedną kombinację soczewek - szeregowe połączenie soczewki rozbieżnej (wklęsłej) jako obiektywu i soczewki zbierającej (wypukłej) jako okularu. Tuba Keplera posiadała dwie soczewki wypukłe, które oprócz większego pola widzenia umożliwiły po raz pierwszy uzyskanie bezpośredniego obrazu obserwowanego obiektu. Taki teleskop mógł służyć jako przyrząd celowniczy, czyli z instrumentu czysto obserwacyjnego stał się również mierniczym. A to znacznie rozszerzyło zakres jego zastosowania. Jednak pierwsze teleskopy dawały obrazy zauważalnie zniekształcone różnymi defektami (aberracjami). Naukowcy - będący wówczas głównymi konstruktorami teleskopów - próbowali je wyeliminować, zwiększając ogniskową obiektywu. Tak było do 1668 roku, kiedy Isaac Newton po raz pierwszy zbudował instrument zupełnie nowego typu - teleskop zwierciadlany (lustro), pozbawiony aberracji chromatycznej tkwiącej w urządzeniach soczewkowych (refraktorach). Soczewka była wklęsłym metalowym lustrem. Doskonałość obrazu zależała od wykonania tego ostatniego. Dwadzieścia jeden lat po Newtonie angielski astronom i optyk William Herschel wypolerował lustro o średnicy 122 centymetrów. W tamtym czasie był to największy reflektor na świecie. Zdając sobie sprawę, że zwiększenie rozmiarów teleskopów jest bezpośrednią drogą do nowych odkryć, astronomowie z czołowych obserwatoriów na świecie rozpoczęli prawdziwą rywalizację. W 1917 roku Amerykanin D. Ritchie zbudował dla Obserwatorium Mount Wilson nowy reflektor, który przez wiele lat był największym na świecie. Jego lustro o długości 258 cm ważyło pięć ton i ważyło łącznie sto ton. W 1931 r. niemiecki optyk B. Schmidt, a następnie jego radziecki kolega D.D. Maksutow (1941) opracował dwa projekty dla połączonych teleskopów lustrzanych. Oba instrumenty zyskały uznanie na całym świecie i zaczęły nosić imiona swoich twórców. Maksutow wprowadził do zwykłego teleskopu lustrzanego soczewkę korekcyjną, która korygowała zniekształcenia wprowadzane przez zwierciadło sferyczne. Już pierwsze takie systemy umożliwiły uzyskanie zdjęć gwiaździstego nieba o wyjątkowej jakości i wydanie fundamentalnej publikacji astronomicznej - atlasu mgławic. W historii budowy teleskopów refraktory długo „walczyły” z reflektorami, aż w końcu wygrał ten drugi. Największy z nich, z sześciometrowym lustrem głównym wykonanym z materiału szklano-ceramicznego - szklano-ceramicznego, został zainstalowany w Specjalnym Obserwatorium Astrofizycznym Rosyjskiej Akademii Nauk na Górze Semirodniki w pobliżu stacji Zelenchukskaya na Północnym Kaukazie. Obróbka siedemdziesięciotonowego lustra trwała do lata 1974, a regularne obserwacje rozpoczęły się w lutym 1976 - po szesnastu latach prac przygotowawczych. Wspaniały 42-metrowy zespół waży 950 ton. Teleskop ten „widzi” obiekty niebieskie do 26 magnitudo, znajdujące się na granicy obserwowalnego wszechświata. W latach czterdziestych astronomowie zdali sobie sprawę, że promieniowanie elektromagnetyczne obiektów kosmicznych w żaden sposób nie ogranicza się do widma widzialnego, ale jest rozłożone na prawie wszystkie zakresy - od fal radiowych po promienie gamma, i że obserwacje w nowych obszarach widma mogą przynieść cenne informacje, które wcześniej były całkowicie niedostępne. Pierwszymi z serii instrumentów „nieoptycznych” były radioteleskopy, dzięki którym jeszcze w tych samych latach 1940. odkryto radiogalaktyki niewidoczne nawet dla najlepszych instrumentów optycznych tamtych czasów. Naukowcy od razu docenili, że w przeciwieństwie do najnowszych, nowe urządzenia nie zależą od kaprysów pogody. Jeśli chodzi o konstrukcję, wśród radioteleskopów, podobnie jak w optycznych, królują reflektory. Lustro to paraboloida z metalowej siatki, w centrum której zainstalowana jest antena. Indukowany w nim sygnał podawany jest do odbiornika w celu przetworzenia, a stamtąd do urządzeń rejestrujących. Największy teleskop na podczerwień został zbudowany na Mauna Kea (Hawaje, USA) na wysokości 4200 m n.p.m. z lustrem o średnicy 374 centymetrów. Jest tak doskonały, że można go również wykorzystać do obserwacji wizualnych. Wyposażony w komputerowy system sterowania może automatycznie celować w dany obiekt i go śledzić. Po lewej stronie znajduje się główne lustro, po prawej węzeł systemu. W 1985 roku w Obserwatorium Mauna Kea rozpoczęto prace nad dziesięciometrowym złożonym reflektorem Keck, zawierającym 36 autonomicznie sterowanych sześciokątnych luster o średnicy 183 centymetrów każde. W celu dokładniejszego zamocowania zwierciadeł i ogólnego skupienia obrazu opracowano specjalne urządzenie rozładowujące, które łagodzi naprężenia w elementach konstrukcyjnych.
Jednak możliwości poprawy charakterystyk teleskopów optycznych nie zostały wyczerpane. Zaczęto stosować fotopowielacze elektronowe, dzięki którym można zwiększyć wydajność obserwacji o prawie dwa rzędy wielkości. Tak więc wyposażony w nie reflektor Hale 508 cm w Obserwatorium Mount Palomar (Kalifornia, USA), zbudowany w 1948 roku, ma rozdzielczość „prostego” teleskopu z lustrem 25,4 metra. Teraz jest to najwydajniejszy naziemny instrument optyczny. Aby uzyskać nowe informacje, teleskopy trafiły na orbity bliskie Ziemi. Tym samym stacja kosmiczna Mir została wyposażona w moduł Kvant z dwoma specjalnymi teleskopami - ultrafioletowym i podczerwonym. A instrumenty automatycznego obserwatorium orbitalnego Astron mogą jednocześnie obserwować obiekty kosmiczne w promieniach rentgenowskich i ultrafioletowych. 24 kwietnia 1990 roku wraz z wystrzeleniem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a rozpoczął się prawdziwie złoty wiek astronomii. NASA wraz z Europejską Agencją Kosmiczną rozpoczęły prace nad projektem teleskopu kosmicznego pod koniec lat 1970. XX wieku. Zaplanowano, że będzie to obserwatorium kosmiczne, które co dwa do trzech lat będą odwiedzane przez statki z Ziemi w celu konserwacji i rozwiązywania problemów. Teleskop otrzymał swoją nazwę na cześć jednego z wybitnych astronomów XX wieku, Edwina Hubble'a, prawdziwego klasyka nauki. Pozostawił po sobie wspaniałą spuściznę - ewoluujący świat galaktyk, rządzony prawem jego imienia. Hubble dokonał tak niezwykłych odkryć, że dają niepodważalne prawo do nazywania Hubble'a największym astronomem od czasów Kopernika. Edwin Hubble urodził się 20 listopada 1889 roku. Dzieciństwo spędził w silnej, przyjaznej rodzinie, w której dorastało ośmioro dzieci. Edwin wcześnie zainteresował się astronomią, prawdopodobnie pod wpływem dziadka ze strony matki, który zbudował sobie mały teleskop. W 1906 Edwin ukończył szkołę średnią, po czym wstąpił na University of Chicago. Astronom F.R. Multon, autor znanej teorii powstania Układu Słonecznego. Miał ogromny wpływ na dalszy wybór Hubble'a. Po ukończeniu uniwersytetu Hubble'owi udało się zdobyć stypendium na Rodos i wyjechać na trzy lata do Anglii, aby kontynuować naukę. Jednak zamiast nauk przyrodniczych musiał studiować prawo w Cambridge. Latem 1913 Edwin wrócił do ojczyzny, ale nie został prawnikiem. Hubble zajął się nauką i wrócił na Uniwersytet w Chicago, gdzie obronił doktorat. Wiosną 1917 roku, kiedy kończył swoją pracę doktorską, Stany Zjednoczone przystąpiły do I wojny światowej. Młody naukowiec odrzucił zaproszenie i zgłosił się na ochotnika do wojska. Latem 1919 Hubble został zwolniony i pospieszył do Pasadeny do pracy w nowym obserwatorium Mount Wilson. Hubble pracował tu aż do śmierci, z czteroletnią przerwą podczas II wojny światowej. W obserwatorium zaczął badać mgławice, skupiając się najpierw na obiektach widocznych w paśmie Drogi Mlecznej. Pierwszą rzeczą, jaką zrobił Hubble, było ich sklasyfikowanie. Ta klasyfikacja nadal służy nauce, a wszystkie późniejsze modyfikacje jej istoty nie zostały naruszone. Już jedno ustalenie prawdziwej natury mgławic określiło miejsce Hubble'a w historii astronomii. Ale na jego los przypadło jeszcze bardziej wybitne osiągnięcie - odkrycie prawa przesunięcia ku czerwieni. Po wojnie obserwatorium, do którego powrócił astronom, wznowiło budowę dwustucalowego (508-centymetrowego) teleskopu. Hubble przewodniczył komitetowi, który stworzył zaawansowane plany badań nad nowym instrumentem, był członkiem komitetu zarządzającego połączonych obserwatoriów Mount Wilson i Mount Palomar. Hubble widział główne zadanie obserwatorium w rozwiązaniu problemu kosmologicznego. „Możemy śmiało przewidywać”, powiedział z przekonaniem, „że 200-calowy wskaże nam, czy przesunięcie ku czerwieni należy uznać za dowód na korzyść szybko rozszerzającego się wszechświata, czy też wynika to z jakiejś nowej zasady natury”. Hubble zmarł na udar 28 września 1953 r. Na Ziemi nie ma pomników Hubble'a. Nikt nawet nie wie, gdzie jest pochowany, taka była wola jego żony. Jego imieniem nazwano krater na Księżycu, asteroidę nr 2069 i największy na świecie teleskop kosmiczny. Ważący 11 ton teleskop o długości 13,1 metra i średnicy reflektora 240 centymetrów kosztuje 1,2 miliarda dolarów - ponad sto milionów dolarów za tonę. Według obliczeń specjalistów Hubble będzie działał na orbicie do 2005 roku. Teleskop jest wyposażony w kilka instrumentów naukowych. Kamera szerokokątna przeznaczona jest do fotografowania powierzchni planet i ich satelitów. Kamera do słabo świecących obiektów wzmacnia sto tysięcy razy światło padające na nią. Spektrograf dla tego słabego światła analizuje promieniowanie i może ujawnić skład chemiczny i temperaturę tego, co je emitowało. Tak zwany spektrograf Goddarda określa, w jaki sposób porusza się obiekt emitujący światło. Hubble wystrzelił jeden z wahadłowców na orbitę o wysokości 613 kilometrów w kwietniu 1990 roku. Praca teleskopu rozpoczęła się od niepowodzenia. Dwa miesiące po wystrzeleniu stało się jasne, że zwierciadło główne teleskopu o średnicy dwóch i pół metra odbiega na krawędziach od obliczonego rozmiaru o kilka mikronów - jedną pięćdziesiątą grubości ludzkiego włosa. Ale to wystarczyło, aby praktycznie anulować pracę tysięcy ludzi - obraz był niewyraźny i rozmazany.
Aby skorygować konsekwencje aberracji, stworzono złożone programy korekcyjne, a obraz zaczęto korygować już na Ziemi za pomocą komputerów. Ale nawet w tej formie teleskop Hubble'a umożliwił dokonanie odkryć: wykrycie czarnych dziur w centrach galaktyk, nowej burzy na Saturnie, rozbieżnych pierścieni wokół supernowej. Niemniej jednak było oczywiste, że naprawy są niezbędne. Zmiana lustra w warunkach kosmicznych jest niemożliwa, dlatego postanowiono „założyć okulary” na każdy z instrumentów teleskopu: dodać małe urządzenia do korekcji. Dwa małe lusterka poprawiły brak dużego. Wczesnym rankiem 2 grudnia 1993 roku siedmiu astronautów wyruszyło na promie kosmicznym, aby naprawić teleskop. Wrócili jedenaście dni później, robiąc wszystko, co było zaplanowane, i ustanawiając rekord spacerów kosmicznych - było ich pięciu. Cztery dni później naukowcy zebrali się w pomieszczeniu przetwarzania danych Instytutu Kosmicznego Teleskopu w Baltimore w stanie Maryland, z niecierpliwością oczekując pierwszych zdjęć z poprawionego obserwatorium. Pojawili się na ekranie terminala o pierwszej w nocy, a pokój natychmiast wypełniły radosne okrzyki – teraz teleskop pracował w stu procentach. A jego możliwości są takie, że z każdego miasta w Ameryce mógłby odróżnić dwa świetliki fruwające aż do Tokio, gdyby nie znajdowały się bliżej niż trzy metry od siebie. W ciągu lat lotu za chmurami obserwatorium kosmiczne wykonało kilkadziesiąt tysięcy obrotów wokół Ziemi, „zawijając” przy tym miliardy kilometrów. Teleskop Hubble'a umożliwił już obserwację ponad ośmiu tysięcy obiektów niebieskich. Dla porównania, mniej więcej tyle samo gwiazd można zobaczyć z Ziemi gołym okiem. Jego pamięć przechowuje „adresy” piętnastu milionów gwiazd, które może zbadać. Dwa i pół biliona bajtów informacji zebranych przez teleskop jest przechowywanych na 375 dyskach optycznych. Pozwolił naukowcom z około czterdziestu krajów opublikować ponad tysiąc prac naukowych. Dzięki Hubble'owi dokonano odkryć, które weszły do historii astronomii, a nawet do podręczników instytutu. Można było na przykład dowiedzieć się, że czarne dziury istnieją i zwykle znajdują się w centrach galaktyk. Albo fakt, że pierwotny etap narodzin planet jest taki sam dla wszystkich gwiazd, a ciemna plama na Neptunie nie stoi w miejscu: znika na jednej półkuli, a pojawia się na drugiej. Innym wnioskiem jest to, że księżyc Jowisza Europa ma cienką atmosferę tlenową. Kolejne odkrycie - pas setek milionów komet otacza Układ Słoneczny. Teleskop pomógł znaleźć nowe satelity poza zewnętrznym pierścieniem Saturna, stworzyć pierwszą mapę powierzchni asteroidy lecącej w pobliżu Ziemi i umożliwić wykrycie helu pozostałego po Wielkim Wybuchu w przestrzeni międzygalaktycznej. „Hubble” umożliwił zajrzenie w najdalsze zakątki kosmosu, zmianę naszych poglądów na najwcześniejsze stadia wszechświata. Hubble odkrył nową klasę soczewek grawitacyjnych, które będą używane jako „teleskopy” do badania wszechświata. Z ich pomocą astronomowie mogą zobaczyć, jak przebiegał wówczas proces formowania się gwiazd w niebieskiej galaktyce. Teleskop pomógł naukowcom zmierzyć prędkość obrotową gazowego dysku galaktyki eliptycznej M87 w gwiazdozbiorze Panny, pięćdziesiąt milionów lat świetlnych od Ziemi. Okazało się, że kręci się wokół „czegoś” o masie trzech miliardów mas Słońca. „Jeśli to nie jest czarna dziura, to nie mam pojęcia, czym ona jest" – mówi profesor Ford z Space Telescope Institute. „Absolutnie nie spodziewaliśmy się zobaczyć obracającej się spiralnej struktury w centrum galaktyki eliptycznej". Czarne dziury to bardzo masywne i niesamowicie gęste obiekty. W ostatnich dziesięcioleciach dużo się o nich mówiło, argumentowano, poszukiwano, ale dopiero teleskop Hubble'a potwierdził ich istnienie. Od dawna wiadomo, że potężna emisja optyczna i radiowa wychodzi z centrum galaktyki M87. Dopiero teraz, po odkryciu wirującego dysku, stało się jasne, że ta wciągająca materię czarna dziura tworzy efekt „tornada” – wirującego wiru o wielkości setek lat świetlnych. Ten strumień jest wyraźnie widoczny na zdjęciu. Udało się również ustalić, że dysk pyłowy jest rozgrzany do dziesięciu tysięcy stopni, a jego zewnętrzne krawędzie wirują z prędkością ponad pięciuset kilometrów na sekundę. Olbrzymie czarne dziury mogą wrzucać cząstki do dżetów rozpędzonych prawie do prędkości światła. Z obrazów planet uzyskanych przez teleskop słusznie jest zrobić małą wystawę. Tym samym teleskop jako pierwszy sfotografował powierzchnię Plutona z taką rozdzielczością, że można by mówić o mapie planety. Do niedawna dziewiąta planeta Układu Słonecznego była ukryta przed wzrokiem badaczy kosmosu. To wyjątkowe ciało niebieskie: nie pasuje do żadnych klasyfikacji. Pluton krąży wokół Słońca, ale nie jest klasyfikowany ani jako gazowy olbrzym ani jako stała planeta. Zachowuje się jak kometa, okresowo tracąc atmosferę, ale nie jest kometą. Być może jest to ostatnia pozostałość lodowych karłów, które zamieszkiwały Układ Słoneczny na początku jego powstawania. Tylko Triton - satelita Neptuna - pasuje do niego jako krewny. „Wyniki są po prostu fantastyczne", mówi amerykański astronom Mark Bue z Teksasu. „Hubble uczynił z Plutona świat z jego górami, zagłębieniami i porami roku z punktu. Eksperci rozróżniają na zdjęciach czapy polarne, jasne ruchome plamy i tajemnicze linie. Ich zdaniem to wszystko albo tylko śnieg, albo brudny śnieg, ponieważ teraz Pluton znajduje się blisko Słońca i jest ciepły sezon, śnieg topnieje. Z Ziemi prawie nie widać Plutona i nigdy nie było mowy o jego powierzchni. Naukowcy doszli teraz do wniosku, że Pluton ustępuje tylko Ziemi pod względem różnorodności cech powierzchni w Układzie Słonecznym. Pluton jest jedyną planetą, na którą nie wysłano jeszcze statku kosmicznego, ale po takich odkryciach teleskopu Hubble'a planuje się już tam wystrzelenie sondy. Podczas drugiej "przeglądu technicznego" w lutym 1997 roku, teleskop został zastąpiony spektrografem wysokiej rozdzielczości, spektrografem słabych obiektów, urządzeniem wskazującym gwiazdy, magnetofonem do rejestrowania informacji oraz elektroniką baterii słonecznej. Nie ma widocznych ograniczeń dla rozwoju konstrukcji teleskopów w dającej się przewidzieć przyszłości. Podobno czas jest jeszcze bardzo odległy, kiedy astronomowie będą mogli „wypompować” wszystkie zawarte w nim informacje z docierającego do nas promieniowania gwiazd i galaktyk… Autor: Musskiy S.A.
▪ Kino
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Maszyny do sortowania odpadów ▪ Pomaganie dziecku w odrabianiu prac domowych nie jest pomocne ▪ Osoby w okularach są mądrzejsze od innych
▪ sekcja serwisu Twoje historie. Wybór artykułu ▪ artykuł Oswalda Spenglera. Słynne aforyzmy ▪ Artykuł Indian Canarium. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł USB-wskaźnik czasu przyjmowania leków. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł 7-elementowy log-okresowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony