Космический телескоп«Хаббл»

Высоко над Землей, с четкостью и точностью изображения, недоступными для наземных оптических инструментов, наблюдает за Вселенной космический телескоп «Хаббл»

Обычно астрономы строили свои обсерватории на вершинах гор, выше облаков и загрязненной атмосферы. Но даже тогда изображение искажалось воздушными потоками. Самое четкое изображение доступно только из внеатмосферной обсерватории - космоса.

С помощью телескопа можно увидеть то, что недоступно человеческому глазу, поскольку телескоп собирает больше электромагнитного излучения. В отличие от подзорной трубы, в которой для сбора и фокусирования света используются линзы, в больших астрономических телескопах эту функцию выполняют зеркала. Телескопы с самыми большими зеркалами должны иметь наилучшее изображение, поскольку собирают наибольшее количество излучения. И хотя диаметр зеркала «Хаббла» только 2,4 м -меньше самых больших телескопов на Земле -он может видеть объекты в 100 раз менее четкие, и детали в десять раз мельче, чем лучшие наземные телескопы. И это потому, что он находится выше искажающей атмосферы.

Космический телескоп «Хаббл» (КТХ) был запущен на околоземную орбиту космическим шаттлом «Дискавери» в апреле 1990 г. Для фотографирования неба на борту имеется два основных инструмента. Один, т.н. широкоугольная планетная камера (WFPC), предназначен для фотографирования планет и больших небесных площадей. Другой - камера для слабых объектов (FOC) - может снимать крупным планом мелкие, расплывчатые объекты, например, отдаленные галактики.

После запуска КТХ, операторы Национального агентства США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) попытались сфокусировать телескоп, но к своему ужасу обнаружили, что ни на одном изображении даже приблизительно не было той четкости, на которую они рассчитывали. Выяснение причины привело к основному зеркалу, считавшемуся самым совершенным. На самом же деле, в результате исследования оказалось, что производитель отполировал зеркало под слегка неточным углом изогнутости и, поэтому, оно имело неправильную форму.

Вне фокуса

Ошибка в параметрах дуги составляла всего лишь одну пятнадцатую волоса человека, но это означало, что пучок световых лучей, падающих на внешнюю часть зеркала, не пересекается с пучком световых лучей, падающих па центральную часть. Эта погрешность называется сфери­ческой аберрацией. Поразительно, но телескоп никогда не тестировался на земле, что могло бы предотвратить ошибку до его запуска. Некоторое время идея космического телескопа, столь многообещающая поначалу и теоретически правильная, казалась не более, чем дорогостоящей неудачей.

К счастью, ученые нашли ему применение, устраняя компьютерным путем искажающий эффект на снимках телескопа. Среди увиденного был известный эффект миража в дальнем космосе, называемый гравитационной линзой. Явление наблюдается, когда луч света проходит через сильное гравитационное поле, отклоняясь и создавая несколько изображений. В данном случае светимость квазара (небольшого яркого внегалактического объекта) разбивается на четыре отдельных изображения силой тяжести галактики, которая находится в 20 раз ближе к нам. Получившееся в результате изображение было похоже но форме на клеверный листок. Такие гравитационные миражи были предсказаны еще в 1915 г. Альбертом Эйнштейном в рамках теории относительности, а называют их «крестом Эйнштейна»

Ураганы на Сатурне

К счастью, несколько месяцев спустя после запуска КТХ в окольцованном пространстве Сатурна разразился ураган. Такие ураганы - явление довольно редкое - на спокойной планете происходят раз в 30 лет, поэтому операторы направили телескоп для наблюдения за его развитием. Вначале было белое пятно, которое затем развернулось в пояс перистых облаков вокруг экватора Сатурна, по которым астрономы проследили движение высотных ветров на планете.

В солнечной системе астрономы смогли получить также первое четкое изображение Харона, крошечного спутника Плутона, находящегося от него так близко, что наземные телескопы едва различали их как два объекта. КТХ показывает Харон в орбите Плутона.

Однако эти успехи не могут скрыть того, что КТХ не настолько эффективен в управлении, как предполагалось. Самые слабые объекты, которые позволили бы ответить па основные вопросы о размерах и "возрасте Вселенной, остаются вне досягаемости. Возникают также проблемы c солнечными панелями, требующими замены.

К счастью, КТХ был спроектирован для ремонта на орбите. Основное зеркало замене не подлежит, поэтому инженеры приступили к установке дополнительной оптики, устраняющей его оптическую погрешность подобно очкам, корректирующим зрение человека. В результате был разработан прибор под названием СОSТАR. Более того, появилась новая усовершенствованная широкоугольная планетная камера. WFPC-2. В декабре 1993 г. космический шаттл «Эндевор» совершил один из сложнейших космических полетов за всю историю человечества. Стыковка с Хаббл-произошла приблизительно в 600 км над Землей. Там, управляемая пультом рука шаттла схватила КТХ и поместила его в грузовой отсек, и две команды астронавтов в течение пяти дней выходили в отрытый космос для замены деталей.

Одну из старых солнечных панелей забрали на Землю для изучения воздействия на нее открытого космоса. На телескоп были установлены новые гиростабилизаторы и новый компьютерный процессор. При условии проведения дальнейших ремонтных работ КТХ должен функционировать по крайней мере еще десяток лет, расширяя границы наших познаний о Вселенной.