TELESCOPUL SPAȚIAL HUBBLE: 30 DE ANI ÎN SPAȚIU – O ISTORIE DE DESCOPERIRI SENZAȚIONALE
De la lansarea sa în 1990, Telescopul Spațial Hubble (HST) a oferit o gamă amețitoare de imagini care au însuflețit și au inspirat publicul. Mai mult decât niște imagini frumoase, zeci de tera-biți de date colectate au oferit o perspectivă extinsă asupra universului, de la obiecte mai apropiate, cum este Luna, până la cele mai îndepărtate galaxii, cu fotografii incredibile ale supernovelor și nebuloaselor din interiorul lor.
Aici explorăm istoria telescopului și descoperirile sale, oferim fapte Hubble și link-uri către unele dintre cele mai importante imagini ale observatorului orbital.
SĂ ÎNCEPEM CU ÎNCEPUTUL
Când Galileo a privit pentru prima cerul, în 1610, printr-un telescop artizanal, a avut dificultăți în a rezolva inelele lui Saturn care sunt astăzi vizibile chiar și în telescoapele foarte ieftine. Progresele în optică au îmbunătățit în timp perspectivele oamenilor de știință asupra planetelor, stelelor și galaxiilor îndepărtate, dar atmosfera Pământului bloca încă o mare parte a luminii cosmice pentru observatorii de pe Terra.
Telescoape din ce în ce mai mari au fost și sunt încă plasate pe vârfurile unor munți, unde atmosfera mai rarefiată permite imagini mai clare.
În 1946, la scurt timp după cel de-al doilea război mondial, astronomul Lyman Spitzer a propus lansarea unui telescop spațial, care ar fi putut depăși limitările observatoarelor de la sol. Au trecut câteva decenii până când ideea a obținut suficient sprijin pentru ca Academia Națională de Știință să organizeze un comitet de oameni de știință care să evalueze potențialul unui Telescop Spațial Mare (Large Space Telescope). Cu Spitzer la cârmă, comitetul a publicat în 1969 un document care a subliniat utilizările științifice ale unui telescop spațial mare și a pledat pentru construirea acestora, potrivit unei istorii a telescopului scrisă de Gabriel Olkoski pentru NASA.
Academia Națională de Științe a prezentat această poziție la NASA, singura agenție capabilă de construirea unui asemenea telescop. NASA avea deja în vedere un telescop spațial de un anumit tip, însă existau mai multe variante de mărime și planuri de construcție. În 1971, George Low, administratorul agenției la acea perioadă, a dat lumină verde proiectului de construcție către Grupul Science Steering și NASA a început campaniile de lobby în congresul american pentru a finanța acest efort.
Acest proiect extrem de scump a fost greu de vândut, finanțarea fiind refuzată inițial de Sub-comisia de Creditare în 1975. NASA și-a intensificat atunci eforturile de lobby și a obținut co-finanțarea proiectului din partea Agenției Spațiale Europene. În cele din urmă Congresul a oferit grantul necesar finanțării părții corespunzătoare NASA pentru Large Space Telescope, în 1977.
Dezvoltarea a început aproape imediat, iar NASA intenționa să lanseze telescopul în 1983, dar diverse întârzieri de producție au împins data lansării din 1986.
Între timp, Large Space Telescope a fost redenumit în Hubble Space Telescope (HST), în onoarea lui Edwin Hubble, astronom american care, printre altele, a stabilit că universul se extinde dincolo de granițele Căii Lactee.
HST a fost din nou amânat, după ce naveta spațială Challenger a explodat în 1986, la un minut după decolarea sa, pe 28 ianuarie, toți cei șapte astronauți de la bord pierzându-și viața. Zborurile navetelor spațiale au fost reluate după doi ani, iar NASA putea din nou să-și planifice lansarea lui Hubble.
Primul telescop spațial din lume a fost, în sfârșit, lansat de naveta spațială Discovery, la 24 aprilie 1990. Efortul a costat 1,5 miliarde dolari, dar costurile nu se vor încheia aici: vor fi multe altele, așteptate sau neașteptate.
Printre instrumentele inițiale de pe Hubble s-au numărat Wide Field Planetary Camera, Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS), Faint Object Camera (FOC), Faint Object Spectrograph (FOS) și Fotometrul de mare viteză.
Hubble a experimentat probleme cu echipamentele chiar de la bun început. Imaginile de început ale telescopului, transmise pe Terra, erau atât de încețoșate încât se dovedeau aproape inutile. Oglinda principală a lui Hubble a avut un defect – o aberație sferică cauzată de o eroare de fabricație. Defectul a fost minim, de doar 1/50 din grosimea unei foi de hârtie, dar totuși suficient de mare pentru a provoca probleme majore de imagistică.
Au fost necesari trei ani pentru pregătirea unei misiuni de reparație. La 2 decembrie 1993, naveta spațială Endeavour a transportat un echipaj de șapte astronauți pentru repararea lui Hubble, în cinci zile de ieșiri în spațiu. Două camere noi, inclusiv Wide-Field Planetary Camera 2 (WFPC-2) – care ulterior au realizat multe dintre cele mai faimoase fotografii ale lui Hubble – au fost instalate în timpul reparației. În decembrie 1993, primele noi imagini de la Hubble au ajuns pe Pământ și au fost uimitoare.
De atunci, Hubble a continuat să ofere informații fără precedent despre universul nostru și să inspire minți curioase din întreaga lume.
INFORMAȚII DESPRE HUBBLE
Hubble este un proiect comun între NASA și Agenția Spațială Europeană. Iată câteva lucruri de bază despre telescop și misiunea sa, prin amabilitatea Institutului de Știință a Telescopului Spațial (STScl), care operează Hubble pentru NASA:
Dimensiunea telescopului:
-Lungime: 13.2 metri
-Greutate:11.110 kilograme;
-Diametru maxim: 4.2 metri.
Datele misiunii:
-Lansare: April 24, 1990, cu naveta Discovery (STS-31)
-Dare în funcțiune: April 25, 1990
-Misiunea de service 1: Decembrie 1993
-Misiunea de service 2: Februarie 1997
-Misiunea de service 3A: Decembrie 1999
-Misiunea de service 3B: Februarie 2002
-Misiunea de service 4: Mai 2009
Statistica zborului spațial:
-Orbită: altitudine medie de 307 mile nautice sau 569 km, înclinație 28,5 grade față de ecuator.
-Durata unei orbite complete: 97 minute.
-Viteza: 28,000 km/h.
Date:
Hubble transmite aproximativ 120 gigabiți de date științifice pe săptămână. Aceasta ar reprezenta aproape 1,097 metri de cărți pe un raft. Colecția de imagini și date este stocată pe discuri optico-magnetice.
Petere energetică:
-Sursa de energie: lumina solară
-Mecanismul: două panouri solare a câte 7,62 metri.
-Energie electrică utilizată: 2,800 watt.
-Baterii: 6 nickel-hidrogen (NiH), cu o capacitate de stocare echivalentă a 20 acumulatoare auto.
Optica:
-Diametrul oglinzii principale: 2.4 metri;
-Greutatea oglinzii principale:828 kg;
-Diametrul oglinzii secundare: 0.3 metri;
-Greutatea oglinzii secundare: 12.3 kg.
MISIUNILE DE SERVICE
Hubble a beneficiat de cinci misiuni de service. Iată care sunt elementele fiecărei misiuni de service:
-Misiunea 1 de Service-STS-61, din decembrie 1993: a fost instalat un pachet de optică corectivă, iar camera Wide Field Planetary a fost înlocuită cu camera Wide Field Planetary 2 (care includea un sistem intern de corecție optică). Computerele au fost modernizate. Astronauții au înlocuit și tablourile solare, giroscoapele, magnetometrele, computerele și alte echipamente.
-Misiunea 2 de Service-STS-82, februarie 1997: printre alte sarcini, astronauții au instalat STIS – Spectograful Imagistic al Telescopului Spațial, Camera pentru aproape Infraroșu (Near Infrared Camera) și Spectrometrul Multi-Obiecte (NICMOS), înlocuind instrumentele GHRS și FOS. O problemă neașteptată cu NICMOS a redus durata de viață preconizată la numai doi ani, mai puțin de jumătate din proiecțiile inițiale.
-Misiunea 3A de Service-STS-103, decembrie 1999: Această misiune a avut două componente, după ce trei dintre cele șase giroscoape (dispozitive de direcționare) au eșuat pe Hubble. Cu foar câteva săptămâni înainte de lansarea 3A, un al patrulea giroscop a eșuat și a lăsat telescopul în imposibilitatea de a indica direcția corectă pentru observații. 3A a înlocuit toate giroscoapele, un senzor de ghidare fină și computerul, printre alte sarcini. Misiunea a Hubble din nou în funcțiune la scurt timp după finalizarea reparațiilor.
-Misiunea 3B de Service-STS-109, martie 2002: această misiune a instalat Camera Avansată pentru Sondaje (înlocuirea FOC), a reparat NICMOS și înlocuit tablourile solare.
-Misiunea 4 de Service-STS-125, mai 2009: Această misiune programată inițial pentru februarie 2005, a fost amânată după ce naveta Columbia a fost deteriorată în timpul lansării și s-a rupt în timpul reintrării în atmosferă, în 2003 – șapte astronauți pierzându-și viața. Hubble se află o orbită diferită de stația spațială internațională. În cazul unei navete avariate, nu exista nici un refugiu sigur în care să se retragă astronauții în caz de urgență. Cu toate acestea, în urma solicitărilor din partea Congresului, a comunității științifice și a publicului, misiunea de servicing Hubble a fost reluată și programată pentru 2008. Când una din unitățile de gestionare a datelor Hubble a dat erori în operare, misiunea a fost amânată din nou, către anul 2009, pentru a include piese de înlocuire a acesteia, de asemenea. Astronauții Misiunii 4 au reparat sau înlocuit mai multe sisteme și au instalat două instrumente noi: Wide Field Camera 3 și Spectrograful Cosmic Origins.
DESCOPERIRILE TELESCOPULUI SPAȚIAL HUBBLE
Perspectiva elevată și optica avansată a telescopului spațial Hubble permite scrutarea adâncimilor cosmice mult mai departe decât orice alt instrument astronomic de pe Terra a reușit să vadă vreodată. Deoarece lumina are nevoie de timp pentru a parcurge distanțe uriașe, intervalul HST îl face să funcționeze ca o mașină a timpului; lumina pe care o vede de la o obiectele îndepărtate dezvăluie acel obiect doar cum era la momentul în care lumina l-a părăsit. Astfel, când ne uităm la galaxia Andromeda, situată la 2,5 milioane de ani lumină față de Terra, o vedem așa cum arăta acum 2,5 milioane de ani. Iar cu Hubble, sunt dezvăluite obiecte îndepărtate din profunzimea universului care, altfel, nu pot fi văzute deloc.
Când astronomii au orientat HST către un petic aparent gol de cer din Ursa Major, în 1995, de exemplu, au capturat o imagine cu peste 3.000 de galaxii, situate prea departe pentru a fi detectate cu alte telescoape. Acest petic gol în care Hubble a găsit prea-plinul din profunzime, a fost numit mai târziu HUBBLE DEEP FIELD. Unele dintre galaxii erau atât de tinere, încât nici nu începuseră formarea serioasă de stele. Au fost efectuate alte observații de câmp profund în aceeași zonă, de fiecare dată tot mai adânc în spațiu. Acestea au fost numite ULTRA-DEEP-FIELD (în 2004) și HUBBLE ExTREME DEEP FIELD (în 2012).
Pe lângă faptul că a privit în universul timpuriu, Hubble i-a ajutat pe astronomi și să evalueze perioada scursă de la Big-Bang până în prezent. Măsurând un tip special de stea pulsatorie, cunoscută sub numele de stea variabilă Cefeidă, ei au fost capabili să restrângă marja în privește vârsta universului, care anterior telescopului Hubble era de 10-20 miliarde de ani, la un nivel mult mai precis, de 13,7 miliarde de ani.
Hubble a examinat, de asemenea, stele individuale în stadii diferite ale evoluției lor – de la norii de praf care formează stele infantile până la ”cadavrele” stelelor demult detonate, trecând prin fazele de mijloc. A fost chiar capabil să privească în afara galaxiei noastre Calea Lactee, și în intimitatea vecinilor noștri Norii Magelanici și Galaxia Andromeda.
Mai dificil de observat decât stelele, sunt planetele care orbitează alti sori. Totuși, în 2008, Hubble a surprins imagini cu planeta Formalhaut b, prima planeta extra-solară identificată în lumina vizibilă. Dar, majoritatea planetelor extra-solare sunt dificil de fotografiat. O mare parte din activitatea HST cu planete extra-solare se referă la detectarea atmosferei lor pe măsura tranzitului acestora pe discul stelei mamă; atmosfera filtrează lumina din stele, iar Hubble înregistrează schimbările.
Hubble poate petrece mult timp privind la distanțe de ani lumină față de Terra, însă uneori are nevoie de timp și pentru a fotografia planetele ce călătoresc în jurul soarelui nostru. Imaginile de înaltă rezoluție obținute cu Jupiter, Saturn și chiar Pluton pot oferi informații care pot fi depășite doar de sondele planetare care înconjoară aceste planete. Imaginile de la HST permit oamenilor de știință de pe Terra să monitorizeze schimbările din atmosferă și de la suprafața planetei. Când cometa Shoemaker-Levy s-a prăbușit în atmosfera lui Jupiter, în 1994, Hubble a fotografiat coliziunea fatală. Consecința acestui studiu a fost dezvăluirea multor informații despre atmosfera gigantului gazos.
Mai departe, Hubble a văzut ceea ce pare a fi o mulțime de jeturi de apă erupând pe satelitul Europa al lui Jupiter. Telescopul a realizat o observație inițială în martie 2014, și apoi a văzut un jet candidat în aceeași locație, în februarie 2016.
Fiind pe orbita Pământului timp de trei decenii, Hubble le-a oferit oamenilor de știință o mai bună înțelegere a planetelor, galaxiei și a întregului univers. Printre cele mai uimitoare descoperiri Hubble și proiecte de cercetare integrate amintim:
-Crearea unei hărți 3D a materiei întunecate;
-Descoperirea lui Nix și a Hydrei, doi sateliți ai lui Pluto;
-Suport pentru determinarea ratei de expansiune a universului;
-Descoperirea că aproape fiecare galaxie majoră este ancorată de o gaură neagră gigantă;
-Asistență la rafinarea vârstei universului.
DESCOPERIRI NOTABILE RECENTE ALE TELESCOPULUI SPAȚIAL HUBBLE
2020: dovezi observate de Hubble privind o misterioasă gaură neagră care se hrănește cu stele, la marginea unei alte galaxii și sărbătorirea a 30 de ani de la lansarea sa în spațiu!
2019: Prim-planul unei galaxii spiralice, ce ar putea ajuta la demitizarea găurilor negre, ne-a arătat decolorarea treptată a unei stele muribunde și a surprins imagini incredibile ale cometei Borisov.
2018: Hubble a spionat enormul grup de galaxii ”El Gordo”, a urmărit dispariția unei furtuni uriașe pe Neptun și a surprins prima imagine a rămășițelor unei explozii supernova.
2013: Hubble a efectuat mai multe observații asupra cometei spectaculoase ISON, înainte de fragmentarea cometei aproape de Soare; a examinat o explozie a unei stele îndepărtate, a descoperit o nouă lună orbitând planeta Neptun și a dezvăluit detalii importante din istoria Căii Lactee, pe baza imaginilor a 400 de galaxii aflate în diverse stadii de evoluție.
2014: Hubble a examinat asteroidul P/2013R3 fragmentându-se; a observat o supernova rară, de tip închis, numită SN2014J; a descoperit o ”lentilă cosmică de magnificare” extrem de îndepărtată; și a lansat o imagine numită ”Acoperire în Ultraviolet a câmpului Hubble ULTRA DEEP FIELD” – care a arătat evoluția universului.
2015: Hubble a realizat observații proaspete asupra ”Stâlpilor Creației”, pentru a vedea cum s-au modificat de-a lungul timpului, a realizat cea mai clară fotografie din istorie a Galaxiei Andromeda, a generat cea mai bună vedere 3D a universului în adâncime și a observat un vortex întunecat pe planeta Neptun. Anul 2015 a fost, de asemenea, anul celei de-a 25-a aniversări a lui Hubble în spațiu.
2016: Hubble a realizat observații de apropiere a cometei 252P/LINEAR, a fotografiat cea mai îndepărtată galaxie cunoscută vreodată, și a arătat că Universul deține de 10 ori mai multe galaxii decât se estimase înainte.
2017: Hubble a descoperit o stratosferă a unei exo-planete uriașe, a identificat galaxii ultra-strălucitoare, a privit cea mai îndepărtată cometă cunoscută și – accidental – a descoperit câțiva asteroizi care s-au suprapus în observarea unui roi de galaxii.
Sursa: Space.com; By: Nola Taylor Redd; Credit Foto: Various – sources; NASA/ESA; Traducere și adaptare: Crișan Petru Ciprian
