|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Телескоп Хаббл. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Космічний телескоп "Хаббл" (КТХ; англ. Hubble Space Telescope, HST; код обсерваторії "250") - автоматична обсерваторія на орбіті навколо Землі, названа на честь Едвіна Хаббла. Телескоп "Хаббл" - спільний проект НАСА та Європейського космічного агентства; він входить до Великих обсерваторій НАСА. Розміщення телескопа в космосі дозволяє реєструвати електромагнітне випромінювання в діапазонах, в яких земна атмосфера непрозора; насамперед - в інфрачервоному діапазоні. Завдяки відсутності впливу атмосфери роздільна здатність телескопа в 7-10 разів більша, ніж у аналогічного телескопа, розташованого на Землі.
Пріоритет виготовлення телескопа заперечується досі. Згідно з рядом документів, один із перших інструментів був зроблений у Нідерландах Захарієм Янсеном у 1604 році за італійською моделлю 1590 року. Інші протоколи опитувань свідків повідомляють, що перші зорові труби були винайдені близько 1605-1610 років у Міддельбурзі виробником окулярів Іоанном Лапреєм. У будь-якому випадку вже в 1608 телескопи робили багато майстрів. Зокрема, Якоб Метціус. У 1610 році Галілей створив телескоп із збільшенням 32 рази! Астрономічні дослідження вченого принесли йому велику славу. Під враженням успіхів Галілея Йоган Кеплер знову повернувся в 1610 до прикладної оптики. Він запропонував принципово нову оптичну схему зорової труби. До цього в ній використовувалася лише одна комбінація лінз - послідовне з'єднання розсіюючою (увігнутою) як об'єктив і збирає (опуклою) як окуляр. Труба Кеплера мала дві опуклі лінзи, що крім більшого поля зору вперше дозволило отримати пряме зображення об'єкта, що спостерігається. Такий телескоп міг бути візирним пристосуванням, тобто з інструменту суто спостережливого ставав ще й вимірювальним. А це значно розширило сферу його застосування. Однак перші телескопи давали зображення помітно перекручені різними дефектами (абераціями). Вчені, які тоді й були головними телескопобудівниками, намагалися усунути їх, збільшуючи фокусну відстань об'єктива. Так було до 1668 року, коли Ісаак Ньютон вперше побудував інструмент абсолютно нового типу – телескоп-рефлектор (дзеркальний), позбавлений хроматичної аберації, властивої лінзовим пристроям (рефракторам). Об'єктивом у ньому служило увігнуте металеве дзеркало. Від якості виготовлення останнього залежало досконалість зображення. Через двадцять один рік після Ньютона англійський астроном та оптик Вільям Гершель відшліфував дзеркало діаметром 122 сантиметри. На той час це був найбільший у світі рефлектор. Зрозумівши, що збільшення розмірів телескопів – прямий шлях до нових відкриттів, астрономи провідних обсерваторій світу вступили до справжнього змагання. У 1917 році американець Д. Річі побудував новий рефлектор для обсерваторії Маунт-Вілсон, він багато років залишався найбільшим у світі. Його 258-сантиметрове дзеркало важило п'ять тонн за загальної маси інструменту сто тонн. В 1931 німецький оптик Б. Шмідт, а потім його радянський колега Д.Д. Максутов (1941) розробили два варіанти конструкції комбінованих, дзеркально-лінзових телескопів. Обидва інструменти здобули світове визнання і стали носити імена своїх творців. У звичайний дзеркальний телескоп Максутов ввів лінзу, що коректує, виправляла спотворення, що вносяться сферичним дзеркалом. Вже перші подібні системи дозволили одержати унікальні за якістю фотографії зоряного неба та випустити фундаментальне астрономічне видання – атлас туманностей. В історії телескопобудування рефрактори довго "боролися" з рефлекторами, допоки, нарешті, не перемогли останні. Найбільший із них, із шестиметровим головним дзеркалом зі склокристалічного матеріалу – ситалу, був встановлений у Спеціальній астрофізичній обсерваторії Російської АН на горі Семиродники біля станції Зеленчуцької, на Північному Кавказі. Обробка сімдесятитонного дзеркала тривала до літа 1974-го, а регулярні спостереження розпочалися в лютому 1976 року - загалом після шістнадцяти років підготовчих робіт. Грандіозна 42-метрова споруда у зборі важить 950 тонн. Цей телескоп "бачить" небесні об'єкти до 26-ї зіркової величини, що знаходяться на кордоні Всесвіту, що спостерігається. Ще в 1940-ті роки астрономи усвідомили, що електромагнітне випромінювання космічних об'єктів аж ніяк не обмежується видимим спектром, але розподіляється практично по всіх діапазонах - від радіохвиль до гамма-променів і що спостереження в нових областях спектру може принести цінну інформацію, що раніше зовсім недоступна. Першими в ряді "неоптичних" приладів стали радіотелескопи, завдяки яким ще в ті ж 1940-ті роки були відкриті радіогалактики, невидимі навіть для кращих оптичних інструментів тогочасних. Дослідники одразу ж оцінили й те, що на відміну від останніх нові прилади не залежать від примх погоди. Що стосується конструкції, то серед радіотелескопів, як і в оптичних, панують рефлектори. Дзеркало тут служить металевий сітчастий параболоїд, у фокусі якого встановлена антена. Наведений у ній сигнал надходить на обробку приймач, та якщо з нього - на реєструючі прилади. Найбільший інфрачервоний телескоп був побудований на Мауна-Кеа (Гавайї, США) на висоті 4200 метрів над рівнем моря із дзеркалом діаметром 374 сантиметри. Він настільки досконалий, що може використовуватися і для візуальних спостережень. Забезпечений комп'ютерною системою управління, може автоматично наводитися на заданий об'єкт і відстежувати його. Зліва – головне дзеркало, праворуч – вузол системи. А в 1985 році в обсерваторії Мауна-Кеа почалася робота над десятиметровим складовим рефлектором Кека, що включає 36 шестикутних дзеркал, що автономно керуються, діаметром 183 сантиметри кожне. Для більш точної фіксації дзеркал та загального фокусування зображення розроблено спеціальний розвантажувальний пристрій, що послаблює напругу в елементах конструкції.
Проте можливості поліпшення характеристик оптичних телескопів були вичерпані. Стали використовуватися електронні фотопомножувачі, що дозволяють збільшити ефективність спостережень на майже два порядки. Так, оснащений ними 508-сантиметровий рефлектор Хейла в обсерваторії Маунт-Паломар (Каліфорнія, США), побудований в 1948 році, має роздільну здатність "простого" телескопа з дзеркалом 25,4 метра. Нині це найефективніший земний оптичний інструмент. За новою інформацією телескопи вирушили на навколоземні орбіти. Так, космічна станція "Мир" була укомплектована модулем "Квант" із двома спеціальними телескопами - ультрафіолетовим та інфрачервоним. А прилади автоматичної орбітальної обсерваторії "Астрон" могли спостерігати космічні об'єкти одночасно в рентгенівських та ультрафіолетових променях. 24 квітня 1990 року із запуском космічного телескопа "Хаббл" почався справді золотий вік астрономії. Розробку проекту космічного телескопа НАСА спільно з Європейським космічним агентством розпочало наприкінці 1970-х років. Планувалося, що це буде космічна обсерваторія, яку відвідуватимуть кожні два-три роки кораблі із Землі для технічного обслуговування та усунення поломок. Своє ім'я телескоп отримав на честь одного з найвидатніших астрономів XX століття Едвіна Хаббла, справжнього класика науки. Він залишив грандіозну спадщину - еволюціонуючий світ галактик, керований законом його імені. Хаббл зробив настільки визначні відкриття, що вони дають безперечне право назвати Хаббла найбільшим астрономом з часів Коперника. Едвін Хаббл народився 20 листопада 1889 року. Його дитинство пройшло у міцній дружній родині, де росли вісім дітей. Астрономією Едвін зацікавився рано, мабуть, під впливом свого діда по матері, який збудував собі невеликий телескоп. У 1906 році Едвін закінчив школу, після чого вступив до університету Чикаго. Там працював астроном Ф.Р. Мультон, автор відомої теорії походження Сонячної системи. Він вплинув на подальший вибір Хаббла. Після закінчення університету Хаблу вдалося отримати стипендію Родса і на три роки виїхати до Англії для продовження освіти. Однак замість природничих наук йому довелося вивчати у Кембриджі юриспруденцію. Влітку 1913 року Едвін повернувся на батьківщину, але юристом він не став. Хаббл прагнув науки і повернувся до Чиказького університету, де в Єркській обсерваторії під керівництвом професора Фроста підготував дисертацію на ступінь доктора філософії. Весною 1917 року, коли він закінчував свою дисертацію, США вступили у Першу світову війну. Молодий учений відхилив запрошення та записався добровольцем до армії. Влітку 1919 року Хаббл демобілізувався і поспішив у Пасадену, щоб працювати у новій обсерваторії Маунт-Вільсон. Хаббл працював тут до своєї смерті з чотирирічною перервою під час Другої світової війни. В обсерваторії він почав вивчати туманності, зосередившись спочатку на об'єктах, видимих у смузі Чумацького Шляху. Перше, що зробив Хаббл – це класифікував їх. Ця класифікація продовжує служити науці, і всі наступні модифікації її істоти не торкнулися. Вже одне встановлення істинної природи туманностей визначило місце Хаббла історія астрономії. Але на його частку випало і ще визначніше досягнення - відкриття закону червоного усунення. Після війни в обсерваторії, куди повернувся астроном, відновилася технологія двосотдюймового (508-сантиметрового) телескопа. Хаббл очолив комітет зі створення перспективних планів досліджень на новому інструменті, був членом комітету з управління обсерваторій, що об'єдналися, Маунт-Вільсон і Маунт-Паломар. Головне завдання обсерваторії Хаббл вбачав у вирішенні космологічної проблеми. "Можна з упевненістю передбачити, - переконано говорив він, - що 200-дюймовик відповість нам, чи слід червоне зміщення вважати свідченням на користь Всесвіту, що швидко розширюється, або воно зобов'язане якомусь новому принципу природи". Хабл помер від інсульту 28 вересня 1953 року. На Землі немає пам'ятників Хаблу. Нікому не відомо навіть, де його поховано, такою була воля його дружини. Його ім'ям названо кратер на Місяці, астероїд № 2069 та космічний телескоп - найбільший у світі. Телескоп вагою 11 тонн, при довжині 13,1 метрів і діаметрі рефлектора 240 сантиметрів, коштує 1,2 мільярда доларів - більше ста мільйонів доларів за тонну. За розрахунками спеціалістів, "Хаббл" пропрацює на орбіті до 2005 року. На телескопі встановлено кілька наукових приладів. Ширококутна камера призначена для фотографування поверхонь планет та їх супутників. Камера для об'єктів, що слабо світяться, посилює в сто тисяч разів світло, що потрапляє на неї. Спектрограф для цього слабкого світла аналізує випромінювання та може виявити хімічний склад та температуру того, що його випустило. Так званий спектрограф Годдарда визначає, як рухається об'єкт, що випустив світло. "Хаббл" вивів на орбіту заввишки 613 кілометрів один із "Шаттлів" у квітні 1990 року. Почалася робота телескопа з невдачі. Через два місяці після запуску стало ясно, що основне дзеркало телескопа діаметром два з половиною метри відхиляється біля своїх країв від розрахункового розміру на кілька мікронів - п'ятдесяту частину товщини людського волосся. Але цього виявилося достатнім, щоб практично перекреслити працю тисяч людей – зображення було незрозумілим та розпливчастим.
Щоб виправити наслідки аберації, були створені складні програми, що коригують, і зображення стали підправляти вже на Землі за допомогою комп'ютерів. Але навіть у такому вигляді телескоп "Хаббл" дозволяв зробити відкриття: виявити чорні дірки в центрах галактик, новий шторм на Сатурні, кільця, що розходяться навколо наднової зірки. Проте було очевидно, що без ремонту не обійтись. Змінювати дзеркало в космічних умовах неможливо, тому було вирішено на кожен із приладів телескопа "одягнути окуляри": додати невеликі пристрої для корекції. По два маленькі дзеркальця виправляли нестачу великого. Рано-вранці 2 грудня 1993 року семеро астронавтів вирушили на космічному кораблі багаторазового використання ремонтувати телескоп. Вони повернулися за одинадцять днів, зробивши все, що було заплановано, і встановивши рекорд з виходів у космос - їх було п'ять. Ще через чотири дні в кімнаті обробки даних Інституту космічного телескопа в Балтіморі, штат Меріленд, зібралися вчені, які з нетерпінням чекали на перші картинки з виправленої обсерваторії. Вони з'явилися на екрані терміналу о першій годині ночі, і кімната одразу наповнилася радісними криками - тепер телескоп працював на всі сто відсотків. А його можливості такі, що з будь-якого міста Америки він зміг би розрізнити двох світлячків, що пурхають на відстані аж до Токіо, якби вони не були ближчими за три метри один від одного. За роки свого польоту там космічна обсерваторія здійснила кілька десятків тисяч обертів навколо Землі, "накрутивши" при цьому мільярди кілометрів. Телескоп "Хаббл" дозволив спостерігати вже понад вісім тисяч небесних об'єктів. Для порівняння - приблизно стільки ж зірок видно із Землі неозброєним оком. У його пам'яті зберігаються "адреси" п'ятнадцяти мільйонів зірок, які може досліджувати. Два з половиною трильйони байтів інформації, набраної телескопом, зберігаються на 375 оптичних дисках. Вченим близько сорока країн він дозволив опублікувати понад тисячу наукових праць. Завдяки "Хабблу" було зроблено відкриття, що увійшли до історії астрономії і навіть до інститутських підручників. Вдалося з'ясувати, наприклад, що чорні дірки справді існують і зазвичай розташовані у центрах галактик. Або те, що первинна стадія зародження планет однакова для всіх зірок, а темна пляма на Нептуні не стоїть на місці: вона зникає в одній півсфері і з'являється в іншій. Інший висновок - у супутника Юпітера, Європи є тонка киснева атмосфера. Ще відкриття - пояс із сотень мільйонів комет оточує Сонячну систему. Телескоп допоміг знайти нові супутники за зовнішнім кільцем Сатурна, зробити першу карту поверхні астероїда, що пролітає неподалік Землі, дозволив виявити в міжгалактичному просторі гелій, що залишився з Великого вибуху. "Хаббл" дав можливість заглянути в найвіддаленіші куточки космосу, змінити наші погляди на ранні стадії виникнення Всесвіту. "Хаббл" виявив новий клас гравітаційних лінз, які будуть використовуватися як "телескопи" для дослідження Всесвіту. З їхньою допомогою астрономи можуть розглянути, як відбувався тоді процес утворення зірок у блакитній галактиці. Телескоп допоміг вченим виміряти швидкість обертання газового диска еліптичної галактики М87 у сузір'ї Діви, віддаленої від Землі на п'ятдесят мільйонів світлових років. Виявилося, що він обертається навколо "чогось" з масою в три мільярди сонячних мас. "Якщо це не чорна діра, тоді я взагалі не уявляю, що це таке, - вважає професор Форд з Інституту космічного телескопа. - Ми абсолютно не очікували побачити спіральну структуру, що обертається, в центрі еліптичної галактики". Чорні дірки – дуже масивні та неймовірно щільні об'єкти. Останні десятиліття про них багато говорили, сперечалися, їх шукали, але лише телескоп "Хаббл" підтвердив їхнє існування. Давно було відомо, що з центру галактики М87 виходить потужне оптичне та радіовипромінювання. Тільки тепер, після виявлення диска, що обертається, стало зрозуміло, що ця чорна діра, всмоктуючи речовину, створює ефект "торнадо" - вихору, що крутиться, розміром у сотні світлових років. Цей струмінь добре видно на знімку. Вдалося також встановити, що пиловий диск розігрітий до десяти тисяч градусів і зовнішні краї його крутяться зі швидкістю понад п'ятсот кілометрів на секунду. Гігантські чорні дірки можуть викидати у струмені частки, розігнані практично до швидкості світла. З зображень планет, отриманих телескопом, можна скласти невелику виставку. Так, телескоп першим сфотографував поверхню Плутона з таким дозволом, що можна говорити про карту планети. Донедавна дев'ята планета Сонячної системи була прихована від пильного погляду дослідників космічного простору. Це унікальне небесне тіло: воно не вписується в жодну класифікацію. Обертається Плутон навколо Сонця, але його не відносять ні до газових гігантів, ні до твердих планет. Він поводиться як комета, періодично втрачаючи свою атмосферу, але кометою не є. Він може бути останнім, що залишився з крижаних карликів, що населяли Сонячну систему на зорі її утворення. Лише Тритон – супутник Нептуна – годиться йому у родичі. "Результати просто фантастичні, - вважає американський астроном Марк Буе з Техасу. - "Хаббл" зробив Плутон з неясної цятки світом зі своїми горами, западинами і часом року. Подібне відчуття я відчував, дивлячись на Марс у телескоп". Експерти розрізняють на знімках полярні шапки, яскраві плями, що переміщаються, і загадкові лінії. На їхню думку, все це або просто сніг, або брудний сніг, оскільки зараз Плутон знаходиться в найближчому становищі до Сонця і там теплий сезон, сніг тане. З Землі Плутон ледь-ледь можна розглянути, і ні про яку його поверхню мови ніколи не йшлося. Тепер вчені роблять висновок, що за різноманітністю поверхневих особливостей Плутон посідає у Сонячній системі друге місце після Землі. Плутон - єдина планета, до якої поки що не був посланий космічний корабель, але після таких відкриттів телескопа "Хаббл" вже планується туди запуск зонда. Під час другого "техогляду" у лютому 1997 року на телескопі замінили спектрограф високої роздільної здатності, спектрограф слабких об'єктів, пристрій наведення на зірки, магнітофон для запису інформації та електроніку сонячних батарей. Межі розвитку телескопобудування в найближчому майбутньому не видно. Судячи з усього, ще дуже далеко той час, коли астрономам вдасться "викачувати" з випромінювання зірок і галактик, що доходить до нас, всю інформацію, що міститься в ньому. Автор: Муський С.А.
▪ Телефон
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Через 40 років Арктика позбудеться льоду ▪ Накопичувачі Intel SSD 660p на основі QLC 3D NAND ▪ Торгові автомати нададуть безкоштовний Wi-Fi. ▪ Пристрій, що розкладає звуки без цифрових технологій.
▪ розділ сайту Мистецтво аудіо. Добірка статей ▪ стаття Худі пісні Солов'ю в пазурах у Кішки. Крилатий вислів ▪ стаття Наскільки достовірні прогнози погоди? Детальна відповідь ▪ стаття Надання першої долікарської допомоги при отруєнні. Медична допомога ▪ стаття Стабілізований блок живлення, 220/1-40 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page