Telescopio Espacial Hubble
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 El Telescopio Espacial Hubble, visto desde la salida Transbordador Espacial Atlantis, volando Misión de Mantenimiento 4 ( STS-125), el quinto y último vuelo espacial humano a la misma. | |
| Información general | |
|---|---|
| NSSDC ID | 1990-037B |
| Organización | NASA / ESA / STScI |
| Fecha de lanzamiento | 24 de abril 1990, 08:33:51 am EDT |
| Vehículo de lanzamiento | Transbordador Espacial Descubrimiento ( STS-31) |
| Longitud Misión | 22 años, 11 meses y 17 días transcurridos |
| Salir de la órbita | debido ~ 2016-2021 |
| Masa | 11110 kg (24500 libras) |
| Longitud | 13.2 m (43 pies) |
| Tipo de órbita | Cerca-circular órbita baja de la Tierra |
| Altura Orbit | 559 kilometros (347 millas) |
| Período Orbit | 96-97 minutos (14 a 15 períodos por día) |
| Velocidad Orbit | 7,500 m / s (25.000 pies / s) |
| Aceleración de la gravedad | 8.169 m / s 2 (26.80 ft / s 2) |
| Ubicación | Órbita terrestre baja |
| Estilo Telescopio | Ritchey-Chrétien reflector |
| Longitud de onda | luz visible , ultravioleta , infrarrojo cercano |
| Diámetro | 2,4 m (7,9 pies) |
| Área de recolección | 4,5 m 2 (48 pies cuadrados) |
| Longitud focal | 57,6 m (189 pies) |
| Instrumentos | |
| NICMOS | cámara de infrarrojos / espectrómetro |
| ACS | cámara de reconocimiento óptico (Parcialmente fallida) |
| WFC3 | cámara óptica amplio campo |
| COS | espectrógrafo ultravioleta |
| ITS | espectrómetro óptico / cámara |
| FGS | tres sensores de guía fina |
| Sitio web | hubble.nasa.gov hubblesite.org spacetelescope.org |
El Telescopio Espacial Hubble (HST) es un telescopio espacial que fue llevado en órbita por un Transbordador espacial en 1990 y sigue siendo en funcionamiento. A 2,4 metros (7,9 pies) apertura telescopio en órbita terrestre baja, los cuatro instrumentos principales del Hubble observar en el ultravioleta cercano , visible, y infrarrojo cercano. El telescopio lleva el nombre del astrónomo Edwin Hubble.
Órbita del Hubble fuera de la distorsión de la atmósfera de la Tierra le permite tomar imágenes extremadamente nítidas con casi ninguna la luz de fondo. Del Hubble Deep Field han sido algunos de los más detallados imágenes en luz visible cada vez, lo que permite una visión profundamente en el espacio y el tiempo. Muchas observaciones del Hubble han llevado a grandes avances en astrofísica , como precisa la determinación de la tasa de expansión del universo .
Aunque no es el primer telescopio espacial Hubble es uno de los mayores y más versátil, y es bien conocido como una herramienta de investigación fundamental y una bendición de relaciones públicas para la astronomía . El HST fue construido por la agencia espacial de Estados Unidos NASA , con la contribución de la Agencia Espacial Europea , y es operado por la Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. El HST es una de la NASA Grandes Observatorios, junto con el Compton Gamma Ray Observatory, el Observatorio de rayos X Chandra y el El telescopio espacial Spitzer.
Los telescopios espaciales fueron propuestos ya en 1923. Hubble fue financiado en la década de 1970, con el lanzamiento de un proyecto en 1983, pero el proyecto fue acosado por retrasos técnicos, problemas de presupuesto, y la Desastre del Challenger. Cuando finalmente se puso en marcha en 1990, los científicos descubrieron que el espejo principal había sido molido incorrectamente, poniendo en peligro la capacidad del telescopio. El telescopio fue restaurado a su calidad prevista por una misión de mantenimiento en 1993.
Hubble es el único telescopio diseñado para ser reparado en el espacio por los astronautas. Entre 1993 y 2002, cuatro misiones reparadas, mejoradas y sistemas en el telescopio reemplazados; una quinta misión fue cancelada por motivos de seguridad tras la Desastre del Columbia. Sin embargo, después de la discusión pública de espíritu, administrador de la NASA Mike Griffin aprobado una misión de mantenimiento final, terminado en 2009 por El transbordador espacial Atlantis. El telescopio está ahora espera que funcione por lo menos hasta 2013. Su sucesor científica, la Telescopio Espacial James Webb (JWST), se pondrá en marcha en el año 2018 o posiblemente más tarde.
Concepción, diseño y objetivos
Propuestas y precursores
En 1923, Hermann Oberth-considerado el padre de la cohetería moderna, junto con Robert H. Goddard y Konstantin Tsiolkovsky-zu Rakete publicó Die den Planetenräumen ("El cohete en el Planetario del espacio"), que menciona cómo un telescopio podría ser propulsado a la órbita terrestre por un cohete.
La historia del telescopio espacial Hubble se remonta tan lejos como 1946, a la astrónomo Papel de Lyman Spitzer "ventajas astronómicas de un observatorio extraterrestre". En ella, él discutió las dos ventajas principales que un observatorio espacial tendría sobre los telescopios terrestres. En primer lugar, la resolución angular (separación más pequeña en la que los objetos pueden ser claramente distinguido) se limitaría únicamente por de difracción, en lugar de por la turbulencia en la atmósfera, lo que provoca que las estrellas para centelleo, conocida por los astrónomos como viendo. En ese momento los telescopios terrestres se limitan a las resoluciones de 0,5 a 1,0 segundos de arco, en comparación con una resolución de difracción limitada teórico de aproximadamente 0,05 segundos de arco para un telescopio con una espejo de 2,5 m de diámetro. En segundo lugar, un telescopio espacial pudo observar infrarrojos y ultravioleta luz, que están fuertemente absorbida por la atmósfera.
Spitzer dedicó gran parte de su carrera a empujar para el desarrollo de un telescopio espacial. En 1962, un informe de los EE.UU. Academia Nacional de Ciencias recomienda el desarrollo de un telescopio espacial como parte de la programa espacial, y en 1965 Spitzer fue nombrado como jefe de un comité dado a la tarea de definir objetivos científicos para un gran telescopio espacial.
Astronomía basada en el espacio había comenzado a muy pequeña escala siguiente de la Segunda Guerra Mundial , ya que los científicos hicieron uso de los acontecimientos que habían tenido lugar en la tecnología de cohetes. La primera ultravioleta espectro del Sol se obtuvo en 1946, y la Administración Aeronáutica y Espacial Nacional (NASA) lanzó el Orbitando Observatorio Solar (OSO) para obtener UV, rayos X, y los espectros de rayos gamma en 1962. Un telescopio orbital solar fue lanzado en 1962 por el Reino Unido como parte de la Programa espacial de Ariel, y en 1966 la NASA lanzó el primer Orbitando Observatorio Astronómico (OAO) misión. Batería de OAO-1 falló después de tres días, terminando la misión. Fue seguido por OAO-2, que lleva a cabo observaciones ultravioletas de estrellas y galaxias desde su lanzamiento en 1968 hasta 1972, mucho más allá de su vida útil prevista original de un año.
Las misiones OSO y OAO demostraron el importante papel observaciones espaciales podrían desempeñar en la astronomía, y en 1968, la NASA desarrollaron planes firmes para una basada en el espacio telescopio reflector con un espejo de 3 m de diámetro, conocido provisionalmente como el Gran Telescopio o Grande Telescopio Espacial (LST), con un lanzamiento previsto para 1979. Estos planes hizo hincapié en la necesidad de misiones tripuladas de mantenimiento al telescopio para asegurar un programa tan costoso tenido una vida laboral larga, y el desarrollo simultáneo de planes para el reutilizable transbordador espacial indicó que la tecnología para permitir que esto era pronto esté disponible.
Búsqueda de financiación
El éxito continuo del programa OAO animó cada vez más fuerte consenso dentro de la comunidad astronómica que la LST debe ser un objetivo importante. En 1970, la NASA creó dos comités, uno para planificar la parte de ingeniería del proyecto del telescopio espacial, y la otra para determinar los objetivos científicos de la misión. Una vez que éstos se habían establecido, el siguiente obstáculo para la NASA era obtener financiación para el instrumento, lo que sería mucho más costoso que cualquier telescopio con base en la Tierra. El Congreso de Estados Unidos cuestionó muchos aspectos del proyecto de presupuesto de los recortes del telescopio y forzados en el presupuesto para las etapas de planificación, que en el momento consistían en estudios muy detallados de los instrumentos potenciales y hardware para el telescopio. En 1974, recortes del gasto público llevaron al Congreso la eliminación de todos los fondos para el proyecto del telescopio.
En respuesta a esto, un esfuerzo de cabildeo a nivel nacional fue coordinada entre los astrónomos. Muchos astrónomos se reunieron los diputados y senadores en persona, y se organizaron campañas de cartas a gran escala. La Academia Nacional de Ciencias publicó un informe destacando la necesidad de un telescopio espacial, y, finalmente, el Senado acordó la mitad del presupuesto que originalmente había sido aprobado por el Congreso.
Los problemas de financiación dirigidas a algo de una reducción en la escala del proyecto, con el diámetro del espejo propuesto redujeron de 3 ma 2,4 m, tanto para reducir costos y permitir una configuración más compacta y eficaz para el hardware telescopio. Un telescopio precursor 1,5 m de espacio propuesto para probar los sistemas que se utilizarán en el satélite principal fue caída, y los problemas presupuestarios también impulsó la colaboración con la Agencia Espacial Europea . ESA acordó proporcionar financiación y el suministro de uno de los instrumentos de primera generación para el telescopio, así como la células solares que alimentar, y personal para trabajar en el telescopio en los Estados Unidos, a cambio de astrónomos europeos están garantizados al menos el 15% del tiempo de observación en el telescopio. Congreso finalmente aprobó el financiamiento de US $ 36,000,000 para 1978, y el diseño de la LST comenzó en serio, el objetivo de una fecha de lanzamiento de 1983. En 1983, el telescopio fue nombrado después Edwin Hubble, que hizo uno de los mayores avances científicos del siglo 20, cuando descubrió que el universo es en expansión.
Construcción e ingeniería
Una vez que el proyecto del Telescopio Espacial había dado el visto bueno, el trabajo en el programa se dividió entre muchas instituciones. Marshall Space Flight Center (MSFC) se le dio la responsabilidad del diseño, desarrollo y construcción del telescopio, mientras que Goddard Space Flight Center se le dio el control general de los instrumentos científicos y el centro de control en tierra para la misión. MSFC encargó a la empresa óptica Perkin-Elmer para diseñar y construir la Asamblea telescopio óptico (OTA) y Sensores de Guía Fina para el telescopio espacial. Lockheed fue comisionado para construir e integrar la nave espacial en la que se encuentra el telescopio.
Óptico Asamblea Telescope (OTA)
Ópticamente, el HST es un Cassegrain reflector de Diseño Ritchey-Chrétien, al igual que la mayoría de grandes telescopios profesionales. Este diseño, con dos espejos hiperbólicos, se conoce para un buen rendimiento de formación de imágenes sobre un amplio campo de visión, con la desventaja de que los espejos tienen formas que son difíciles de fabricar y de prueba. El sistema óptico del telescopio de espejo y determinar el rendimiento final, y que fueron diseñados con especificaciones exactas. Los telescopios ópticos suelen tener espejos pulidos a un precisión de una décima parte de la longitud de onda de la luz visible , pero el telescopio espacial iba a ser utilizado para las observaciones de lo visible a través de la radiación ultravioleta (longitudes de onda más cortas) y se especificó que ser difracción limita a aprovechar al máximo el entorno espacial. Por lo tanto su espejo necesita ser pulido con una precisión de 10 nanómetros, o alrededor de 1/65 de la longitud de onda de luz roja. En el extremo de longitud de onda larga, la OTA no fue diseñado con un rendimiento óptimo IR en el ejemplo-mente para, los espejos se mantienen a estable (y caliente, a unos 15 ° C) temperaturas por calentadores. Esto limita el rendimiento del Hubble como un telescopio infrarrojo.
Perkin-Elmer pretende utilizar por encargo y extremadamente sofisticados máquinas pulidoras controlados por ordenador para moler el espejo a la forma requerida. Sin embargo, en caso de que su tecnología de vanguardia se vio en dificultades, la NASA exigió que PE subcontratar a Kodak para construir un espejo de respaldo utilizando técnicas de pulido de espejo tradicionales. (El equipo de Kodak y Itek también una oferta en la obra original espejo pulido. Su oferta llamado para las dos empresas que compruebe el trabajo del otro, lo que habría casi seguro cogido el error de pulido que posteriormente causó estos problemas .) El espejo Kodak está ahora en exhibición permanente en el National Air and Space Museum. Un espejo Itek construido como parte del esfuerzo se utiliza ahora en el 2,4 m telescopio en el Magdalena Observatorio Ridge.
Construcción del espejo Perkin-Elmer comenzó en 1979, comenzando con un espacio en blanco fabricado por Corning de su ultra-baja expansión vidrio . Para mantener el peso del espejo para un mínimo constaba de pulgada de espesor placas superior e inferior intercalando una celosía de nido de abeja. Perkin-Elmer simulado microgravedad apoyando el espejo en ambos lados con 138 barras que ejercen diversas cantidades de fuerza. Esto aseguró que la forma final del espejo sería correcto y con la especificación cuando finalmente desplegado. Espejo pulido continuó hasta mayo de 1981. La NASA informa en el momento en duda la estructura gerencial de Perkin-Elmer, y el pulido comenzó a deslizarse tarde y por encima del presupuesto. Para ahorrar dinero, la NASA detuvo el trabajo en el espejo de respaldo y poner la fecha de lanzamiento del telescopio de nuevo a octubre de 1984. El espejo se completó a finales de 1981; se lavó usando 2.400 galones (9.100 litros) de calor, agua desionizada y luego recibieron un recubrimiento reflectante de 65 nm de espesor de aluminio y una capa protectora de 25 nm de espesor fluoruro de magnesio.
Dudas Se siguieron expresando acerca de la competencia de Perkin-Elmer en un proyecto de esta importancia, ya que su presupuesto y el calendario para la producción del resto de la OTA seguido inflar. En respuesta a un horario descrito como "inestable y cambia todos los días", la NASA pospuso la fecha de lanzamiento del telescopio hasta abril de 1985. Los horarios de Perkin-Elmer continuaron a deslizarse a una velocidad de alrededor de un mes por cada trimestre, y en ocasiones retrasos llegó un día por cada día de trabajo. NASA se vio obligada a posponer la fecha de lanzamiento hasta marzo y luego de septiembre de 1986. En ese momento, el presupuesto total del proyecto se había elevado a US $ 1175000000.
Sistemas de la nave
La nave espacial en la que el telescopio y los instrumentos debían ser alojados era otro gran desafío de ingeniería. Tendría que soportar frecuentes pasajes de la luz solar directa en la oscuridad de la Tierra sombra, lo que causaría grandes cambios en la temperatura, mientras que ser lo suficientemente estable para permitir que apunta extremadamente precisa del telescopio. Un velo de aislamiento multi-capa mantiene la temperatura dentro del estable telescopio, y rodea una carcasa de aluminio luz en la que el telescopio y los instrumentos se sientan. Dentro de la cáscara, una marco de grafito-epoxi mantiene las piezas de funcionamiento del telescopio firmemente alineados. Debido a que son compuestos de grafito higroscópico, existía el riesgo de que el vapor de agua absorbida por la armadura, mientras que en la sala limpia de Lockheed tarde sería expresado en el vacío del espacio; instrumentos del telescopio estarían cubiertos en hielo. Para reducir este riesgo, una purga de gas nitrógeno se realizó antes de lanzar el telescopio en el espacio.
Mientras que la construcción de la nave espacial en la que se encuentran el telescopio y los instrumentos procedió algo más suavemente que la construcción de la OTA, Lockheed todavía experimentaron algún presupuesto y el calendario deslizamiento, y en el verano de 1985, la construcción de la nave espacial fue un 30% más de presupuesto y tres meses de retraso. Un informe MSFC dijo que Lockheed tendía a depender de las direcciones de la NASA en lugar de tomar su propia iniciativa en la construcción.
Instrumentos iniciales
Cuando se inicia, el HST lleva cinco instrumentos científicos: el campo ancho y la cámara planetaria (WF / PC), Goddard Espectrógrafo de Alta Resolución (GHRS), alta velocidad fotómetro (HSP), Cámara Faint Object (FOC) y el Espectrógrafo Faint Object (FOS ). WF / PC era un dispositivo de imágenes de alta resolución destinado principalmente para observaciones ópticas. Fue construido por la NASA Jet Propulsion Laboratory, e incorporó un conjunto de 48 filtros de aislamiento líneas espectrales de especial interés astrofísico. El instrumento contenía ocho dispositivo (CCD) chips de carga acoplada divididos entre dos cámaras, cada una con cuatro CCDs. Cada CCD tiene una resolución de 0,64 megapíxeles. La "cámara de campo ancho" (WFC) cubrió un campo angular grande a expensas de la resolución, mientras que la "cámara planetaria" (PC) tomó imágenes a la ya efectiva longitud focal que los chips WF, dándole una mayor ampliación.
El GHRS era una espectrógrafo diseñado para operar en el ultravioleta. Fue construido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard y podría alcanzar un resolución espectral de 90.000. También optimizados para observaciones ultravioletas fueron la FOC y FOS, que eran capaces de la máxima resolución espacial de los instrumentos en el Hubble. En lugar de CCDs estos tres instrumentos utilizados fotón -contar digicons como sus detectores. El FOC fue construida por la ESA, mientras que el Universidad de California, San Diego, y Martin Marietta Corporation, construyó los FOS.
El instrumento final fue la HSP, diseñado y construido en el Universidad de Wisconsin-Madison. Se optimizado para observaciones luz visible y ultravioleta de estrellas variables y otros objetos astronómicos que varían en brillo. Podría tomar hasta 100.000 mediciones por segundo con una precisión fotométrica de alrededor de 2% o mejor.
Sistema de guía de HST también puede ser utilizado como un instrumento científico. Sus tres Sensores de Guía Bellas (FGS) se utilizan principalmente para mantener el telescopio señalado con precisión durante una observación, pero también se pueden utilizar para llevar a cabo extremadamente precisa astrometría; medidas precisas para dentro se han alcanzado 0,0003 segundos de arco.
Apoyo en tierra
La Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) es responsable de la operación científica del telescopio y la entrega de productos de datos para los astrónomos. STScI es operado por el Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) y se encuentra físicamente en Baltimore, Maryland, en el campus de Homewood Universidad Johns Hopkins, una de las 39 universidades de Estados Unidos y siete filiales internacionales que conforman el consorcio AURA. STScI fue establecida en 1981 después de algo de una lucha de poder entre la NASA y la comunidad científica en general. La NASA había querido mantener esta función en la casa, pero los científicos querido que no se basa en una establecimiento académico. La Telescopio Espacial Europea Fondo de Coordinación (ST-ECF), establecida en Garching bei München, cerca de Munich en 1984, ofrece un apoyo similar para los astrónomos europeos.
Una tarea bastante compleja que cae al STScI es la programación de observaciones para el telescopio. Hubble se encuentra en una órbita baja de la Tierra para permitir misiones de mantenimiento, pero esto significa que la mayoría de los objetivos son astronómicas ocultado por la Tierra por un poco menos de la mitad de cada órbita. Las observaciones no pueden tener lugar cuando el telescopio pasa a través de la Anomalía del Atlántico Sur debido a la elevada los niveles de radiación, y también hay zonas de exclusión considerables alrededor del Sol (que excluyen las observaciones de Mercurio ), la Luna y la Tierra. El ángulo de evitación solar es de aproximadamente 50 °, para mantener la luz del sol desde la iluminación de cualquier parte de la OTA. Evitación de la Tierra y la Luna mantiene la luz brillante de la FGSs, y mantiene la luz dispersada por entrar en los instrumentos. Si los FGSs están apagados, sin embargo, la Luna y la Tierra se pueden observar. Observaciones de la Tierra se utilizaron muy temprano en el programa para generar campos planas para el instrumento WFPC1. Hay una llamada zona de visualización continua (CVZ), en aproximadamente 90 ° con el plano de la órbita de Hubble, en el que los objetivos no son ocultado durante largos períodos. Debido a la precesión de la órbita, la ubicación de la CVZ mueve lentamente durante un período de ocho semanas. Porque el limbo de la Tierra está siempre dentro de unos 30 ° de regiones dentro de la CVZ, el brillo del esparcido brillo de la Tierra puede estar elevado durante largos períodos durante observaciones ZVC.
Órbitas del Hubble en la atmósfera superior, a una altitud de aproximadamente 559 kilometros (347 millas). La posición a lo largo de su órbita cambia con el tiempo de una manera que no es exactamente predecible. La densidad de la atmósfera superior varía en función de muchos factores, y esto significa que la posición predicha del Hubble por tiempo de seis semanas podría tener un error de hasta 4.000 kilómetros. Horarios de observación suelen finalizaron sólo unos días de antelación, como un tiempo de preparación más largo significaría que había una posibilidad de que el objetivo sería no observable por el tiempo que iba a ser observado.
Soporte de ingeniería para HST es proporcionada por la NASA y el personal del contratista en la Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, a 48 km al sur del STScI. Operación del Hubble es monitoreado las 24 horas del día por cuatro equipos de controladores de vuelo que integran del Hubble de operaciones de vuelo del equipo.
Desastre del Challenger, retrasos, y la eventual puesta en marcha
A principios de 1986, fecha de lanzamiento prevista de octubre de ese año parecía factible, pero el Accidente del Challenger trajo el programa espacial de Estados Unidos a un alto, a tierra la flota de transbordadores espaciales y forzando el lanzamiento de Hubble que ser pospuesta por varios años. El telescopio tenía que ser mantenido en una habitación limpia, encendido y se purga con nitrógeno, hasta que un lanzamiento podría ser reprogramada. Esta situación costoso (alrededor de $ 6 millones por mes) empujó a los costos generales del proyecto aún mayor. Este retraso no dar tiempo a los ingenieros realizar pruebas exhaustivas, intercambiar a cabo una batería posiblemente propensos a fallas y hacer otras mejoras. Además, el software de suelo necesario para controlar el Hubble no estaba listo en 1986, y de hecho era apenas listo para el lanzamiento 1990.
Finalmente, tras la reanudación de los vuelos del transbordador en 1988, el lanzamiento del telescopio estaba prevista para 1990. En, la misión del transbordador 24 de abril 1990 STS-31 vio Lanzamiento del descubrimiento del telescopio con éxito en su órbita prevista.
Desde su estimación del costo original total de alrededor de US $ 400 millones, el telescopio tenido por ahora cuesta más de 2,5 millones de dólares para construir. Costos acumulados del Hubble hasta el día de hoy se estima que varias veces más alto todavía, más o menos US $ 10 mil millones al 2010.
Espejo defectuoso
Pocas semanas después del lanzamiento del telescopio, las imágenes enviadas indican un serio problema con el sistema óptico. Aunque las primeras imágenes parecían ser más agudas que las de los telescopios terrestres, Hubble pudo alcanzar un enfoque nítido final y la mejor calidad de la imagen obtenida es drásticamente menor de lo esperado. Imagenes de fuentes puntuales extienden a lo largo de un radio de más de un segundo de arco, en vez de tener una función de dispersión puntual (PSF) concentra dentro de un círculo de 0,1 segundos de arco de diámetro como se había especificado en los criterios de diseño.
El análisis de las imágenes defectuosas mostró que la causa del problema fue que el espejo primario había sido molido a la forma equivocada. Aunque era probablemente el espejo más precisamente figurado jamás se ha hecho, con variaciones de la curva prescrita de sólo 10 nanómetros, en el perímetro era demasiado plano por unos 2.200 nanómetros (2,2 micrómetros). Esta diferencia fue catastrófico, introduciendo severa aberración esférica , un fallo en el que la luz refleja en el borde de un espejo se centra en un punto diferente de la luz que se refleja en su centro.
El efecto de la falla espejo en observaciones científicas dependía de lo particular observación el núcleo de la PSF aberrada era lo suficientemente fuerte para permitir observaciones de alta resolución de objetos brillantes, y la espectroscopia era en gran parte no afectada. Sin embargo, la pérdida de luz a la grande, de aureola enfoque reduce seriamente la utilidad del telescopio para objetos débiles o imagen de alto contraste. Esto significa que casi todos los programas cosmológicas eran esencialmente imposible, ya que requiere la observación de objetos excepcionalmente débiles. NASA y el telescopio se convirtieron en el blanco de muchas bromas, y el proyecto fue considerado popularmente como elefante blanco. Por ejemplo, en la comedia 1991 Agárralo como puedas 2 ½: El aroma del miedo, el Hubble fue fotografiado con la Titanic, el Hindenburg, y la Edsel. Sin embargo, durante los tres primeros años de la misión Hubble, antes de las correcciones ópticas, el telescopio todavía lleva a cabo un gran número de observaciones productivas. El error fue bien caracterizado y estable, lo que permite astrónomos para optimizar los resultados obtenidos utilizando sofisticada técnicas de procesamiento de imágenes, tales como deconvolución.
Origen del problema
Una comisión encabezada por Lew Allen, director de la Jet Propulsion Laboratory, fue establecido para determinar cómo pudo haber surgido el error. La Comisión Allen encontró que la principal corrector null, un dispositivo de prueba utilizado para lograr un espejo no esférica en forma correctamente, había sido montado uno incorrectamente lente estaba fuera de posición por 1,3 mm. Durante la molienda inicial y el pulido del espejo, Perkin-Elmer analizó su superficie con dos correctores nulos convencionales. Sin embargo, para la etapa de fabricación final ( calcular), cambiaron a un corrector nulo hecha a la medida, diseñado expresamente para satisfacer tolerancias muy estrictas. Irónicamente, este dispositivo fue montado incorrectamente, resultando en una forma extremadamente precisa (pero mal) para el espejo. Había una última oportunidad para detectar el error, ya que algunas de las pruebas finales necesarias para utilizar correctores nulos convencionales, por diversas razones técnicas. Estas pruebas indican correctamente la aberración esférica . Sin embargo, la empresa ignoró estos resultados, ya que creía que eran menos precisos que el dispositivo principal que informó que el espejo estaba perfectamente calculado.
La comisión atribuyó las fallas principalmente en Perkin-Elmer. Las relaciones entre la NASA y la empresa óptica habían sido muy castigado durante la construcción del telescopio, debido a la frecuente deslizamiento horario y sobrecostos. NASA encontró que Perkin-Elmer no revisar o supervisar adecuadamente la construcción del espejo, no ceder sus mejores científicos ópticos para el proyecto (como lo había hecho para el prototipo), y, en particular, no implicaba que los diseñadores ópticos en la construcción y verificación de el espejo. Mientras la comisión duramente criticado Perkin-Elmer para estos errores de gestión, la NASA también fue criticado por no recoger en las deficiencias de control de calidad, como confiando totalmente en los resultados de las pruebas de un solo instrumento.
Diseño de una solución de
El diseño del telescopio siempre había incorporado misiones de mantenimiento, y los astrónomos de inmediato comenzó a buscar posibles soluciones al problema que se podría aplicar en la primera misión de mantenimiento, prevista para el 1993. Mientras que Kodak había tierra un espejo de respaldo para el Hubble, que lo haría han sido imposibles de reemplazar el espejo en órbita, y demasiado costoso y requiere mucho tiempo para que el telescopio a la Tierra para una reforma. En su lugar, el hecho de que el espejo había sido molido de manera tan precisa a la forma equivocada condujo al diseño de nuevos componentes ópticos con exactamente el mismo error, pero en el sentido opuesto, que se añade a la telescopio en el misión de mantenimiento, actuando efectivamente como " gafas "para corregir la aberración esférica.
El primer paso fue una caracterización precisa del error en el espejo principal. Trabajando hacia atrás a partir de imágenes de fuentes puntuales, los astrónomos determinaron que el constante cónica del espejo como fue construido -1,01390 ± 0,0002, en lugar de la -1,00230 previsto. El mismo número también se deriva del análisis de la corrector nulo utilizado por Perkin-Elmer para calcular el espejo, así como mediante el análisis de interferogramas obtenidos durante las pruebas en tierra del espejo.
Debido a la forma de instrumentos del Hubble fueron diseñados, se requieren dos conjuntos diferentes de correctores. El diseño de la Campo ancho y la cámara planetaria 2, ya previsto sustituir el WF / PC existente, incluido retransmitir espejos para dirigir la luz hacia el ocho por separado Dispositivo (CCD) fichas que componen sus dos cámaras de carga acoplada. Un error inverso incorporado en sus superficies puede cancelar por completo la aberración de la primaria. Sin embargo, los demás instrumentos carecían de las superficies intermedias que podrían ser calculado de esta manera, y por lo tanto requiere un dispositivo de corrección externa.
La Reemplazo correctivas Óptica Telescopio Espacial Axial sistema (COSTAR) se diseñó para corregir la aberración esférica de luz enfocada en el FOC, FOS y GHRS. Se compone de dos espejos en la trayectoria de luz con una planta para corregir la aberración. Para montar el sistema COSTAR en el telescopio, uno de los otros instrumentos tuvieron que ser eliminado, y los astrónomos seleccionaron la Fotómetro de alta velocidad para ser sacrificado. Para el año 2002, todos los instrumentos originales que requieren COSTAR había sido reemplazado por instrumentos con sus propias óptica correctiva. COSTAR se retiró y regresó a la Tierra en el año 2009 donde se exhibe en el Museo Nacional del Aire y del Espacio. El área usada previamente por COSTAR está ahora ocupado por el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos.
Mantenimiento de las misiones y los nuevos instrumentos
Hubble fue diseñado para dar cabida a las actualizaciones de mantenimiento y equipos regulares. Cinco misiones de mantenimiento (SM 1, 2, 3A, 3B y 4) fueron volados por la NASA transbordadores espaciales, la primera en diciembre de 1993 y la última en mayo de 2009. Las misiones de mantenimiento eran delicadas operaciones que comenzaron con las maniobras para interceptar el telescopio en órbita y recuperar cuidadosamente con el servicio de transporte de brazo mecánico. A continuación, el trabajo necesario se llevó a cabo en múltiples tethered caminatas espaciales durante un período de cuatro a cinco días. Después de una inspección visual del telescopio, los astronautas llevaron a cabo las reparaciones, sustituyen componentes defectuosos o degradados, equipo actualizado, e instalaron nuevos instrumentos. Una vez completado el trabajo, el telescopio fue reasignado, por lo general después de impulsar a una órbita más alta para hacer frente a cualquier decaimiento orbital causada por la atmósfera arrastre.
Misión de Servicio 1
Después de los problemas con el espejo del Hubble salieron a la luz, la primera misión de mantenimiento asumido una importancia mucho mayor, ya que los astronautas tendrían que llevar a cabo una amplia labor en el telescopio para instalar los óptica correctiva. Los siete astronautas seleccionados para la misión fueron entrenados intensivamente en el uso de las herramientas de cien o más especializados que se necesitarían. SM1 voló a bordo Endeavour en diciembre de 1993, e implicado la instalación de varios instrumentos y otros equipos de más de 10 días.
Más importante, la Fotómetro de alta velocidad fue sustituido por el COSTAR paquete de óptica correctiva, y WFPC fue sustituido por el Campo ancho y la cámara planetaria 2 (WFPC2), con su sistema de corrección óptica interna. Además, el paneles solares y su electrónica de transmisión fueron reemplazados, así como cuatro de los giroscopios utilizados en el sistema telescopio que apunta, dos unidades de control eléctricos y otros componentes eléctricos, y dos magnetómetros. Los ordenadores de a bordo fueron mejorados, y la órbita del telescopio fue impulsado.
El 13 de enero de 1994, la NASA declaró que la misión sea un éxito completo y mostró la primera de muchas imágenes mucho más nítidas. En ese momento, la misión fue uno de los más complejos jamás emprendido, con la participación de cinco largos períodos de actividad extravehicular, y su éxito rotundo fue una gran bendición para la NASA, así como para los astrónomos que ahora tenían un telescopio espacial plenamente capaz.
Misión de Servicio 2
Misión de Servicio 2, pilotado por el descubrimiento en febrero de 1997, sustituyó a la GHRS y los FOS con la Imágenes del Telescopio Espacial Espectrógrafo (ITS) y el Cerca de la cámara de infrarrojos y Espectrómetro Multi-Objeto (NICMOS), sustituido a un registrador de cinta de Ingeniería y Ciencia con una nueva grabadora de estado sólido, y aislamiento térmico reparado. NICMOS contenía una disipador de calor de un sólido de nitrógeno para reducir el ruido térmico del instrumento, pero poco después de que se instaló, un inesperado expansión térmica resultó en parte del disipador de calor que entra en contacto con un deflector óptico. Esto condujo a un aumento de la tasa de calentamiento para el instrumento y reduce su vida útil original de 4,5 años a cerca de 2 años.
Misión de Servicio 3A
Misión de Servicio 3A, pilotado por el descubrimiento , tuvo lugar en diciembre de 1999, y fue una escisión de la Misión de Servicio 3 después de tres de los seis giroscopios bordo habían fracasado. Un cuarto fallaron un par de semanas antes de la misión, lo que hace el telescopio incapaz de realizar observaciones científicas. La misión sustituye los seis giroscopios, reemplazó un sensor de orientación fina y el ordenador, instalado un Kit de Mejoramiento de tensión / temperatura (VIK) para evitar la sobrecarga de la batería, y se sustituye mantas de aislamiento térmico. El nuevo equipo es 20 veces más rápido, con seis veces más memoria, que el DF-224 que reemplazó. Aumenta el rendimiento moviendo algunas tareas de computación desde el suelo hasta la nave espacial, y ahorra dinero al permitir el uso de los lenguajes de programación modernos.
Misión de Servicio 3B
Misión de Servicio 3B volado por Columbia 03 2002 vio la instalación de un nuevo instrumento, con el FOC (el último instrumento original) siendo sustituido por la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS). Esto significaba que COSTAR fue ya no es necesario, ya que todos los nuevos instrumentos habían incorporado la corrección para el espejo principal aberración. La misión también revivió NICMOS y sustituido los paneles solares para el segundo tiempo, proporcionando 30 por ciento más de energía.
Misión de Servicio 4
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Hubble SM4 durante y después de la liberación | ||
Planes de llamadas para el Hubble para dar servicio en febrero de 2005, pero el Columbia desastre en 2003, en la que Columbia se desintegró en la reentrada a la atmósfera, tiene efectos de amplio alcance en el programa Hubble. Administrador de la NASA Sean O'Keefe decidido que todas las misiones del transbordador futuros tenían que ser capaces de alcanzar el refugio seguro de la Estación Espacial Internacional deben desarrollar en vuelo problemas. Como no hay un servicio de transporte eran capaces de alcanzar tanto HST y la ISS durante la misma misión, se cancelaron las futuras misiones tripuladas de servicios. Esta decisión fue asaltado por numerosos astrónomos, que sentían que el Hubble fue lo suficientemente valiosa como para merecer el riesgo humano. Sucesor planificada del HST, el Telescopio James Webb, no se espera poner en marcha al menos hasta el 2018. Una brecha en la capacidad espacial de observación de entre un desmantelamiento de Hubble y la puesta en marcha de un sucesor es de gran preocupación para muchos astrónomos, dado el impacto científico significativo del HST. La consideración de que el JWST no se encuentra en la órbita baja de la Tierra, y por lo tanto no puede ser fácilmente actualizado o reparado en caso de un fracaso temprano, sólo hace que estas preocupaciones más agudas. Por otro lado, muchos astrónomos creían firmemente que el servicio de Hubble no debería tener lugar si el gasto viniera del presupuesto JWST.
En enero de 2004, O'Keefe dijo que revisaría su decisión de cancelar la misión de mantenimiento final a HST debido a la protesta pública y peticiones del Congreso para la NASA para buscar una manera de salvarlo. La Academia Nacional de Ciencias convocó a un panel oficial, que recomendó en julio de 2004, que el HST debe preservarse a pesar de los riesgos aparentes. Su informe insta a "La NASA no debe tomar acciones que impidan una misión de servicio del transbordador espacial para el Telescopio Espacial Hubble". En agosto de 2004, O'Keefe preguntó Goddard Space Flight Center de preparar una propuesta detallada para una misión de servicio robótico. Estos planes fueron cancelados más tarde, la misión robótica que se describe como "no es factible". A finales de 2004, varios miembros del Congreso, liderado por el senador Barbara Mikulski, realizaron audiencias públicas y se llevaron en una pelea con mucho apoyo del público (incluyendo miles de cartas de los niños de las escuelas de todo el país) para obtener el gobierno de Bush y la NASA a reconsiderar la decisión de soltar los planes para una misión de rescate Hubble.
El nombramiento en abril de 2005 de un nuevo administrador de la NASA, Michael D. Griffin, cambió la situación, como Griffin declaró que consideraría una misión de mantenimiento tripulada. Poco después de su nombramiento Griffin autorizado Goddard para continuar con los preparativos para un vuelo tripulado de mantenimiento de Hubble, diciendo que iba a tomar la decisión final después de las próximas dos misiones del transbordador. En octubre de 2006 Griffin dio el visto bueno final, y la misión de 11 días por la Atlántida estaba prevista para octubre de 2008. unidad de manipulación de datos principal del Hubble fracasó en septiembre de 2008, deteniendo todos los informes de los datos científicos hasta su respaldo fue traído en línea el 25 de octubre de 2008. Dado que un fallo de la unidad de copia de seguridad dejaría a los indefensos HST, la misión de servicio se pospuso para incorporar un reemplazo de la unidad principal.
Misión de Servicio 4, pilotado por el Atlantis en mayo de 2009 fue la última misión del transbordador programado para el HST. SM4 instalado la unidad de reemplazo de manipulación de datos, reparar los sistemas de ACS y las ITS, la mejora instaladas baterías de hidrógeno de níquel, y se sustituye otros componentes. SM4 también instaló dos nuevos observación INSTRUMENTOS Wide Field Camera 3 (WFC3) y el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) -y la captura Suave y Sistema Rendezvous, que permitirá a la cita futura, captura y eliminación segura de Hubble ya sea por una con tripulación o misión robótica. Se espera que la labor realizada durante SM4 para hacer el telescopio en pleno funcionamiento al menos en 2014, y tal vez más.
Los resultados científicos
Proyectos clave
A principios del decenio de 1980, la NASA y STScI convocaron cuatro paneles para discutir proyectos clave. Estos fueron los proyectos que eran tanto científica importante y requeriría tiempo de telescopio significativa, que se dedica explícitamente a cada proyecto. Esto garantiza que estos proyectos particulares se completarían temprano, en caso de que el telescopio fallaron antes de lo esperado. Los paneles identificaron tres proyectos: 1) un estudio del medio intergaláctico cercano utilizando líneas de absorción quásar para determinar las propiedades del medio intergaláctico y el contenido gaseoso de las galaxias y grupos de galaxias; 2) un estudio de profundidad media usando la cámara Wide Field para tomar datos cuando se está utilizando uno de los otros instrumentos y 3) un proyecto para determinar la constante de Hubble dentro de diez por ciento en la reducción de los errores, tanto externas como internas, en la calibración de la escala de distancias.
Descubrimientos importantes
Hubble ha ayudado a resolver algunos problemas de larga data en la astronomía, así como que plantean nuevos interrogantes. Algunos resultados han requerido nuevas teorías para explicarlos. Entre sus objetivos de misión primaria era para medir distancias a las estrellas variables Cefeidas con mayor precisión que nunca antes, y por lo tanto limitar el valor de la constante de Hubble , la medida de la velocidad a la que el universo se expande, que también está relacionado con su edad. Antes del lanzamiento del HST, las estimaciones de la constante de Hubble normalmente tenían errores de hasta el 50%, pero las mediciones del Hubble de variables Cefeidas en el Cúmulo de Virgo y otros cúmulos de galaxias distantes proporcionado un valor medido con una precisión de ± 10%, lo cual es consistente con otras medidas más precisas realizadas desde el lanzamiento del Hubble usando otras técnicas.
Mientras Hubble ayudó a refinar las estimaciones de la edad del universo, sino que también puso en duda las teorías sobre su futuro. Los astrónomos de la alta z Supernova Search Team y Supernova Cosmology Project utilizaron el telescopio para observar distantes supernovas y la evidencia descubierta que, lejos de desaceleración bajo la influencia de la gravedad , la expansión del universo puede de hecho estar acelerando. Esta aceleración se midió después con mayor precisión por otros telescopios espaciales con base en tierra y, lo que confirma la constatación del Hubble. La causa de esta aceleración sigue siendo poco conocida; la causa más común es atribuido la energía oscura.
Los espectros de alta resolución e imágenes proporcionados por el HST han sido especialmente bien adaptado a establecer la prevalencia de los agujeros negros en los núcleos de las galaxias cercanas. A pesar de que había sido la hipótesis en la década de 1960 que los agujeros negros se encuentran en los centros de algunas galaxias, y el trabajo en la década de 1980 identificaron un número de buenos candidatos agujero negro, cayó al trabajo realizado con el Hubble para mostrar que los agujeros negros son probablemente común a los centros de todas las galaxias. Los programas del Hubble estableció además que las masas de los agujeros negros nucleares y las propiedades de las galaxias están estrechamente relacionados. El legado de los programas del Hubble sobre agujeros negros en galaxias es, pues, para demostrar una profunda conexión entre las galaxias y sus agujeros negros centrales.
La colisión de cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter en 1994 fue fortuita programado para los astrónomos, que viene tan sólo unos meses después de la Misión de Servicio 1 había restaurado prestaciones ópticas del Hubble. Imágenes del Hubble del planeta eran más cortante que toda tomado desde la aprobación de la Voyager 2 en 1979, y fueron fundamentales en el estudio de la dinámica de la colisión de un cometa con Júpiter, un evento cree que ocurre una vez cada pocos siglos.
Otros descubrimientos realizados con datos del Hubble incluyen discos protoplanetarios ( proplyds) en la nebulosa de Orión ; evidencia de la presencia de planetas extrasolares alrededor de estrellas similares al Sol; y las contrapartidas ópticas de las que aún misteriosas explosiones de rayos gamma. HST también se ha utilizado para estudiar objetos en los confines del Sistema Solar, incluyendo los planetas enanos Plutón y Eris .
Una ventana única en el Universo, permite por el Hubble son el Campo Profundo del Hubble , Hubble Ultra Deep Field, y las imágenes de Hubble Extreme profunda de campo, que utilizó la sensibilidad sin igual del Hubble en longitudes de onda visibles para crear imágenes de pequeños parches de cielo que son los más profundos jamás obtenida a longitudes de onda ópticas. Las imágenes revelan galaxias miles de millones de años luz de distancia, y han generado una gran cantidad de trabajos científicos, proporcionando una nueva ventana en el Universo temprano. El Wide Field Camera 3 mejoró la vista de estos campos en el infrarrojo y ultravioleta, apoyando el descubrimiento de algunos de los objetos más distantes todavía descubiertos, como MACS0647-JD.
El objeto no estándarSCP 06F6 fue descubierto por el Telescopio Espacial Hubble en febrero de 2006. Durante junio y julio de 2012, los astrónomos estadounidenses utilizando Hubble descubrió una quinta luna diminuta moverse helado Plutón.
Impacto en la astronomía
Muchas de las medidas objetivas muestran el impacto positivo de los datos del Hubble sobre la astronomía. Más de 9.000 documentos sobre la base de datos del Hubble han sido publicados en revistas revisadas por pares, y muchos más han aparecido en conferencias actuaciones. En cuanto a los papeles varios años después de su publicación, alrededor de un tercio de todos los documentos de la astronomía no tienen citas, mientras que sólo el 2% de los documentos sobre la base de datos del Hubble no tienen citas. En promedio, un documento sobre la base de datos del Hubble recibe aproximadamente el doble de citas como papeles basados en datos no Hubble. De los 200 artículos publicados cada año que reciben la mayor cantidad de citas, alrededor del 10% se basa en datos del Hubble.
Aunque el HST ha ayudado claramente la investigación astronómica, su costo financiero ha sido grande. Un estudio sobre los beneficios astronómicos relativos de los diferentes tamaños de los telescopios encontró que mientras que los papeles sobre la base de datos de HST generan 15 veces más citas como 4 m telescopio terrestre, como el Telescopio William Herschel, el HST cuesta alrededor de 100 veces más que construir y mantener.
Decidir entre la construcción subterránea frente a los telescopios espaciales es compleja. Incluso antes del lanzamiento de Hubble, las técnicas basadas en tierra especializadas como interferometría enmascaramiento apertura habían obtenido imágenes ópticas e infrarrojas de alta resolución de Hubble lograría, aunque restringido a los objetivos sobre 10 8 veces más brillante que los objetivos más débiles observados por el Hubble. Desde entonces, los avances en óptica adaptativa han ampliado las capacidades de imagen de alta resolución de los telescopios terrestres a la proyección de imagen infrarroja de objetos débiles. La utilidad de la óptica adaptativa frente a las observaciones del HST depende en gran medida de los detalles particulares de las preguntas de investigación que se les hizo. En las bandas visibles, óptica adaptativa sólo pueden corregir un relativamente pequeño campo de visión, mientras que HST puede realizar imágenes ópticas de alta resolución en un amplio campo. Sólo una pequeña fracción de los objetos astronómicos son accesibles para imágenes de alta resolución en tierra; en contraste Hubble puede realizar observaciones de alta resolución de cualquier parte del cielo nocturno, y en los objetos que son extremadamente débiles.
Uso
Cualquier persona puede solicitar tiempo en el telescopio; no hay restricciones sobre la nacionalidad o afiliación académica. La competencia por el tiempo en el telescopio es intensa, y sólo alrededor de una quinta parte de las propuestas presentadas en cada ciclo de ganar tiempo en el horario.
Las convocatorias de propuestas se publican aproximadamente cada año, con el tiempo asignado para un ciclo que dura aproximadamente un año. Las propuestas se dividen en varias categorías; Las propuestas de los observadores en general 'son los más comunes, cubriendo las observaciones de rutina. 'Observaciones instantáneas "son aquellos en los que los objetivos requieren sólo 45 minutos o menos de tiempo de telescopio, incluidos los gastos generales, tales como la adquisición de la meta; observaciones instantáneas se utilizan para llenar los vacíos en el calendario de telescopio que no pueden ser cubiertas por los programas regulares de GO.
Los astrónomos pueden hacer "blanco de oportunidad 'propuestas, en las que las observaciones se programan si un evento transitorio contemplado por la propuesta se produce durante el ciclo de programación. Además, hasta el 10% del tiempo de telescopio se designa Discrecional (DD) Hora del Director. Los astrónomos pueden aplicarse a usar el tiempo de DD en cualquier época del año, y que por lo general se otorga para el estudio de los fenómenos transitorios inesperados tales como supernovas.
Otros usos del tiempo DD han incluido las observaciones que llevaron a la producción del Campo Profundo del Hubble y el Hubble Ultra Deep Field, y en los primeros cuatro ciclos de tiempo de telescopio, las observaciones realizadas por astrónomos aficionados.
Observaciones Amateur
El primer director del STScI, Riccardo Giacconi, anunció en 1986 su intención de dedicar parte de su tiempo director discrecional de permitir a los astrónomos aficionados utilizan el telescopio. El tiempo total que se asignará era sólo un par de horas por ciclo, pero un gran interés entre los astrónomos aficionados entusiasmados.
Las propuestas para el tiempo de aficionados fueron rigurosamente revisados por un comité de los principales astrónomos aficionados, y el tiempo se otorgan únicamente a las propuestas que se considera que tienen verdadero mérito científico, no duplicar las propuestas hechas por los profesionales, y requirieron las capacidades únicas del telescopio espacial. En total, 13 astrónomos aficionados se adjudicaron el tiempo en el telescopio, con las observaciones que se realizaron entre 1990 y 1997. Uno de estos estudios fue de transición cometas - UV Buscar Emisiones OH en los asteroides. La primera propuesta, "Un Estudio Hubble Space Telescope de Publicar Eclipse que aclara y Albedo Cambios en Io", fue publicado en Ícaro, una revista dedicada a los estudios del sistema solar. Después de ese tiempo, sin embargo, las reducciones presupuestarias en STScI hicieron el apoyo del trabajo de los astrónomos aficionados insostenible, y no hay programas de aficionados más se han llevado a cabo.
20 aniversario
El telescopio Hubble celebra su 20 aniversario en el espacio el 22 de abril de 2010. Para conmemorar la ocasión, la NASA, la ESA y el Instituto del Telescopio Espacial (STScI) dio a conocer una imagen de lanebulosa de Carina.
Datos del Hubble
Transmisión a la Tierra
Datos del Hubble se almacenan inicialmente en la nave espacial. Cuando se inicia, las instalaciones de almacenamiento estaban pasados de moda de carrete a carrete grabadoras, pero estos fueron reemplazados por las instalaciones de almacenamiento de datos de estado sólido durante misiones de mantenimiento 2 y 3A. Sobre dos veces al día, las radios de datos del Telescopio Espacial Hubble a un satélite en el geosíncrona Sistema Satelital Relay Seguimiento y datos, que luego los enlaces descendentes de datos científicos para uno de los dos de 60 pies (18 metros) de diámetro de alta ganancia antenas de microondas situado en el blanco Instalación de Pruebas Sands en White Sands, Nuevo Mexico. Desde allí se envían al Centro de Operaciones del Telescopio Espacial de control en el Goddard Space Flight Center, y, finalmente, al Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial para su archivo. Cada semana, HST enlaces descendentes aproximadamente 120 gigabytes de datos.
Archivo
Todos los datos de Hubble es finalmente puesto a disposición a través de los archivos en STScI, CADC y ESA / ESAC. Los datos suele ser propietaria-disponible sólo para el investigador principal (PI) y los astrónomos designado por la PI-por un año después de haber sido tomada. La PI puede solicitar al director del STScI para ampliar o reducir el período de propiedad en algunas circunstancias.
Las observaciones realizadas en Discrecional Tiempo del Director están exentos del período de propiedad, y se liberan al público inmediatamente. Los datos de calibración como campos planos y marcos oscuros están también a disposición del público de inmediato. Todos los datos en el archivo está en el formato FITS, que es adecuado para el análisis astronómico pero no para uso público. La Hubble Heritage Project procesos y comunicados al público una pequeña selección de las imágenes más impactantes de JPEG y TIFF.
Reducción de Pipeline
Datos astronómicos tomadas con CCDs deben someterse a varios pasos de calibración antes de que sean adecuados para el análisis astronómico. STScI ha desarrollado un sofisticado software que calibra automáticamente los datos cuando se solicitan desde el archivo utilizando los mejores archivos de calibración disponibles. Este procesamiento "on-the-fly" significa que las solicitudes de datos de gran tamaño pueden tomar un día o más para ser procesado y devuelto. El proceso por el cual los datos se calibran automáticamente se conoce como "reducción gasoducto ', y es cada vez más común en los grandes observatorios. Los astrónomos pueden, si lo desean recuperar los archivos de calibración a sí mismos y ejecutar el software de reducción de la tubería a nivel local. Esto puede ser deseable cuando los archivos de calibración distintos de los seleccionados automáticamente deben ser utilizados.
Análisis de los datos
Datos del Hubble se pueden analizar usando muchos paquetes diferentes. STScI mantiene la STSDAS (Sistema de Análisis de Datos Space Telescope Science) de software a medida, que contiene todos los programas necesarios para ejecutar la reducción de la tubería en los archivos de datos en bruto, así como muchas otras herramientas de procesamiento de imágenes astronómicas, adaptados a las necesidades de datos del Hubble. El software funciona como un módulo de IRAF, un programa de reducción de datos astronómicos popular.
Las actividades de divulgación
Siempre ha sido importante para el telescopio espacial para capturar la imaginación del público, dada la considerable contribución de los contribuyentes a su construcción y los costos operativos. Después de los primeros años difíciles, cuando el espejo defectuoso abollado seriamente la reputación de Hubble con el público, la primera misión de mantenimiento permitió su rehabilitación como la óptica corregida produjeron numerosas imágenes notables.
Varias iniciativas han ayudado a mantener al público informado acerca de las actividades del Hubble. La Hubble Heritage Project se creó para proporcionar al público con imágenes de alta calidad de los objetos más interesantes y llamativas observadas. El equipo de la herencia se compone de astrónomos aficionados y profesionales, así como las personas con antecedentes fuera de la astronomía, y hace hincapié en la estética naturaleza de las imágenes del Hubble. El Proyecto Patrimonio se concede una pequeña cantidad de tiempo para observar objetos que, por razones científicas, pueden no haber imágenes tomadas en longitudes de onda suficientes para construir una imagen a todo color.
STScI mantiene varios sitios web integrales para el público en general que contiene imágenes del Hubble y la información sobre el observatorio. Los esfuerzos de difusión son coordinadas por la Oficina de Relaciones con el Público, que se estableció en 2000 para asegurar que los contribuyentes estadounidenses vieron los beneficios de su inversión en el programa del telescopio espacial.
Desde 1999, el grupo de extensión Hubble líder en Europa ha sido el centro de información de la Agencia Espacial Europea Hubble (HEIC). Esta oficina se creó en el Telescopio Espacial - Fondo Europeo de Coordinación en Munich, Alemania. La misión de HEIC es cumplir tareas de divulgación y educación del HST para la Agencia Espacial Europea. El trabajo se centra en la producción de comunicados de prensa y de la foto que ponen de relieve los resultados del Hubble interesantes e imágenes. Estos son a menudo de origen europeo, y así aumentar la conciencia de ambos Hubble participación de la ESA (15%) y la contribución de los científicos europeos en el observatorio. ESA produce material educativo innovador, incluyendo un videocast serie llamada Hubblecast diseñado para compartir de clase mundial de noticias científicas con el público.
El telescopio espacial Hubble ha ganado dos premios al éxito del espacio de laFundación Espacio para sus actividades de divulgación, en 2001 y 2010.
Hay una réplica del telescopio Hubble en el césped palacio de justicia enMarshfield, Missouri, la ciudad natal del mismo nombre Edwin P. Hubble.
Una réplica a pequeña escala del telescopio espacial Hubble enMarshfield, Missouri
Los "Veinte años en la frontera de la ciencia" exposición en el Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti enVenecia, Italia.
Una imagen WFPC2 de una pequeña región de laNebulosa de la Tarántula en laGran Nube de Magallanes
La vista panorámica delclúster super estrella,R136.
Futuro
Falla del equipo
Misiones de mantenimiento anteriores han canjeado instrumentos viejos por otros nuevos, tanto evitar el fracaso y hacer posibles nuevos tipos de ciencia. Sin servicio de las misiones, todos los instrumentos finalmente fallará. En agosto de 2004, el sistema de energía del Telescopio Espacial Espectrógrafo de Imágenes (ITS) falló, haciendo que el instrumento deje de funcionar. La electrónica habían sido originalmente totalmente redundante, pero el primer juego de la electrónica fallado en mayo de 2001. Esta fuente de alimentación se fijó durante el servicio misión 04 de mayo de 2009. Del mismo modo, la cámara principal (el AEC) electrónica primaria fracasó en junio de 2006, y el fuente de alimentación para la electrónica de copia de seguridad falló el 27 de enero de 2007. Sólo solar Persiana Canal del instrumento (SBC) era operable mediante los side-1 electrónicos. Se añadió una nueva fuente de alimentación para el canal de gran angular durante SM 4, pero las pruebas rápidas reveló esto no ayuda el canal de alta resolución.
HST utiliza giroscopios para estabilizarse en órbita y apuntar con precisión y de manera constante a objetivos astronómicos. Normalmente, se requieren tres giroscopios para la operación; observaciones son todavía posibles con dos, pero el área del cielo que puede verse serían un tanto restringida, y las observaciones que requieren que apunta muy precisos son más difíciles. Hay otros planes de contingencia para las observaciones con sólo un giroscopio, pero si todos los giroscopios fallan, continuas observaciones científicas no serán posibles. En 2005, se decidió cambiar a modo de dos giroscopio para las operaciones regulares del telescopio como un medio para extender la vida útil de la misión. El cambio a este modo se hizo en agosto de 2005, dejando Hubble con dos giroscopios en el uso, dos en la reserva, y dos inoperable. Un giroscopio más fracasó en 2007. En el momento de la misión de reparación final, durante la cual se sustituyeron los seis giroscopios (con dos nuevos pares y un par reformado), sólo tres giroscopios seguían trabajando. Los ingenieros están seguros de que se han identificado las causas fundamentales de los fracasos giroscópicos, y los nuevos modelos deben ser mucho más confiable.
Decaimiento orbital
Hubble orbita la Tierra en la parte superior extremadamente tenue atmósfera , y con el tiempo su órbita decae debido a arrastre. Si no se vuelve a impulsado por un servicio de transporte u otros medios, será volver a entrar en la atmósfera de la Tierra en algún momento entre 2019 y 2032, con la exacta fecha en función de su nivel de actividad del Sol es y su impacto en la atmósfera superior. Si Hubble fueron a descender en una re-entrada totalmente incontrolada, partes del espejo principal y su estructura de apoyo, probablemente sobrevivirían, dejando la posibilidad de daños o incluso muertes humanas.
El plan original de la NASA para la seguridad de-orbital Hubble era recuperarlo mediante un transbordador espacial. El telescopio Hubble sería entonces muy probablemente se han mostrado en el Institución Smithsonian. Este ya no es posible ya que la flota de transbordadores espaciales se ha retirado, y habría sido poco probable, en cualquier caso, debido al costo de la misión y el riesgo para la tripulación. En lugar de la NASA considera la adición de un módulo de propulsión externa para permitir el reingreso controlado. En última instancia, la NASA instaló la captura Suave y Sistema Rendezvous, para permitir la recuperación ya sea por una misión con tripulación o robótica.
Sucesores
| Rango del espectro visible | |
| Color | Longitud de onda |
|---|---|
| violeta | 380-450 nm |
| azul | 450-475 nm |
| cian | 476-495 nm |
| verde | 495-570 nm |
| amarillo | 570-590 nm |
| naranja | 590-620 nm |
| rojo | 620-750 nm |
No hay sucesor directo del Hubble como una luz visible telescopio espacial ultravioleta y, como los telescopios espaciales de corto plazo no duplican la cobertura de la longitud de onda (cerca del ultravioleta a longitudes de onda del infrarrojo cercano) Hubble, en vez concentrándose en las bandas infrarrojas lejanas. Estas bandas son los preferidos para el estudio de objetos de alta corrimiento al rojo y de baja temperatura, objetos generalmente mayores y más lejos en el universo. Estas longitudes de onda también son difíciles o imposibles de estudiar desde el suelo, lo que justifica el gasto de un telescopio espacial. Los grandes telescopios terrestres pueden imagen algunas de las mismas longitudes de onda de Hubble, a veces desafiar HST en términos de resolución (a través de la óptica adaptativa), tienen el poder de captación de luz mucho más grande, y se puede actualizar con mayor facilidad, pero aún no pueden igualar el excelente Hubble resolución en un amplio campo de visión con el fondo muy oscuro del espacio.
Los planes para un sucesor del Hubble se materializaron como el proyecto del telescopio espacial de próxima generación, que culminó en los planes para el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el sucesor formal de Hubble. Muy diferente de una Hubble mayor escala, que está diseñado para funcionar más frío y más lejos de la Tierra en el L2 punto de Lagrange, donde la interferencia térmica y óptica de la Tierra y la Luna es diminuido. No está diseñado para ser totalmente reparables (como instrumentos reemplazables), pero el diseño incluye un anillo de acoplamiento para permitir la visita de otra nave espacial. Un objetivo principal científico del JWST es observar los objetos más distantes en el universo, más allá del alcance de los instrumentos existentes. Se espera para detectar estrellas en el Universo temprano aproximadamente 280 millones años mayores de estrellas HST ahora detecta. El telescopio es una colaboración internacional entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, desde 1996, y está previsto para su lanzamiento en un cohete Ariane 5. Aunque JWST es principalmente un instrumento infrarrojo, su cobertura se extiende hasta 600 nm de longitud de onda de luz, o más o menos naranja en el espectro visible. ojo humano típico puede ver a la luz de longitud de onda de aproximadamente 750 nm, por lo que hay cierta superposición con las más largas bandas de longitudes de onda visibles, incluyendo naranja y la luz roja.
Un telescopio complementaria, mirando a longitudes de onda más largas que incluso Hubble o JWST, es de la Agencia Espacial Europea Observatorio Espacial Herschel, lanzado el 14 de mayo de 2009. Al igual que el JWST, Herschel no está diseñado para ser reparado después de su lanzamiento, y tiene un espejo sustancialmente mayor que Hubble de la, pero observa sólo en el infrarrojo lejano y submilimétricas. También necesita refrigerante de hidrógeno, de los cuales es probable que se quede sin en la primavera de 2013.
Otros conceptos para avanzados telescopios espaciales del siglo 21 incluyen la tecnología Large-Apertura telescopio espacial avanzada, una de 8 a 16 metros conceptualizado (320- 640 pulgadas) telescopio espacial óptico que si se dio cuenta de que podría ser un sucesor más directo a HST, con la capacidad de observar y fotografiar objetos astronómicos en el visible, ultravioleta, y longitudes de onda infrarrojas, con sustancialmente mejor resolución que Hubble o el telescopio Spitzer espacio. Este esfuerzo se está planeando para el marco 2025-2035 tiempo.
| Telescopios y los instrumentos espaciales seleccionados | |||||||
| Nombre | Año | Longitud de onda | Abertura | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ojo humano | - | 0,39-0,75 micras | 0,01 m | ||||
| Spitzer | 2003 | 3-180 micras | 0,85 m | ||||
| Hubble ITS | 1997 | 0,115 a 1,03 micras | 2,4 m | ||||
| Hubble WFC3 | 2009 | 0,2 a 1,7 micras | 2,4 m | ||||
| Herschel | 2009 | 55-672 micras | 3,5 m | ||||
| JWST | Planificado | 0,6 a 28,5 micras | 6,5 m | ||||
Telescopios terrestres, y varias propuestas existentes Telescopios Extremadamente Grandes, puede superar el HST en términos de poder de captación de luz pura y límite de difracción debido a espejos más grandes, pero otros factores afectan telescopios. En algunos casos, pueden ser capaces de igualar o mejorar Hubble en la resolución mediante el uso de óptica adaptativa (AO). Sin embargo, AO en grandes reflectores instalados en tierra no hará que el Hubble y otros telescopios espaciales obsoleto. La mayoría de los sistemas AO agudizar la vista a través de una muy estrecha de campo Lucky Cam, por ejemplo, produce imágenes nítidas solo 10 "a 20" de ancho, mientras que las cámaras del Hubble son súper fuerte a través de un 2½ "campo (150"). Además, los telescopios espaciales pueden estudiar los cielos a través de todo el espectro electromagnético, la mayoría de los cuales está bloqueada por la atmósfera de la Tierra. Por último, el cielo de fondo es más oscuro en el espacio que en la tierra, porque el aire absorbe la energía solar durante el día y luego lo libera por la noche, produciendo un leve -pero sin embargo discernible- luminiscencia atmosférica que hace desaparecer los objetos astronómicos de bajo contraste.
Lista de los instrumentos del Hubble
- Advanced Camera for Surveys (ACS)
- Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS)
- Reemplazo correctivas Óptica telescopio espacial axial (COSTAR)
- Faint Object cámara (FOC)
- Espectrógrafo Objeto Faint (FOS)
- Sensor de Orientación Fina (FGS)
- Goddard Espectrógrafo de Alta Resolución (GHRS / HRS)
- Fotómetro de alta velocidad (HSP)
- Cerca de la cámara de infrarrojos y Espectrómetro Multi-Objeto (NICMOS)
- Telescopio Espacial Espectrógrafo de Imágenes (ITS)
- Amplio Campo y la cámara planetaria (WFPC)
- Campo Amplio y Planetaria Cámara 2 (WFPC2)
- La Wide Field Camera 3 (WFC3)
