Хаббл (телескоп)

Телескоп Хаббл Телескоп Хаббл (англ. Hubble Space Telescope, HST) – американский оптический телескоп, расположенный на околоземной орбите 1990 года; с помощью телескопа Хаббл осуществлено много важных наблюдений. Размещение телескопа в космосе дает возможность регистрировать электромагнитное излучение в тех диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь – в инфракрасном диапазоне. Из-за отсутствия влияния атмосферы разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
Телескоп назван в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» – совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ЕКА).
Предыстория, концепции, ранние проекты
Первое упоминание концепции орбитального телескопа встречается в книге Германа Оберта «Ракета в межпланетном пространстве» (нем. «Die Rakete zu den Planetenraumen»).
Лаймен Спитцер 1946 года, американский астрофизик Лаймен Спитцер опубликовал статью «Астрономические преимущества внеземной обсерватории» (англ. Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory). В статье отмечены два главных преимущества такого телескопа:

его угловое разрешение будет ограничено лишь дифракцией, а не турбулентными потоками в атмосфере, в то время разрешение наземных телескопов было от 0,5 до 1,0 угловой секунды, тогда как теоретический предел разрешения по дифракции для телескопа с зеркалом 2,5 метра составляет около 0,1 секунды.
космический телескоп мог бы вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, в которых поглощение излучения земной атмосферой весьма значительное.

Спитцер посвятил значительную часть своей научной карьеры продвижению проекта. 1962 Национальной академией наук США опубликован доклад, который рекомендовал внести разработку орбитального телескопа до космической программы и в 1965 году Спитцера был назначен председателем комитета, в задачу которого входило определение научных задач для крупного космического телескопа.
Космическая астрономия стала развиваться после окончания Второй Мировой войны. 1946 года впервые был получен ультрафиолетовый спектр Солнца. Орбитальный телескоп для исследований Солнца был запущен Великобританией 1962 года в рамках программы «Ариэль», а в 1966 году NASA запустила в космос первую орбитальную обсерваторию OAO-1 (англ. Orbiting Astronomical Observatory). Миссия не преуспела за отказа аккумуляторов через три дня после старта. 1968 был запущен OAO-2, которая осуществляла наблюдение ультрафиолетового излучения звезд и галактик вплоть до 1972 года, значительно превысив расчетный срок эксплуатации в 1 год.
Миссии OAO послужили наглядной демонстрацией роли, которую могут сыграть орбитальные телескопы, и 1968 года NASA утвердило план строительства телескопа-рефлектора с зеркалом диаметром 3 м. Проект получил условное название LST (англ. Large Space Telescope). Запуск планировался на 1972 год. Программа подчеркивала необходимость регулярных пилотируемых экспедиций для обслуживания телескопа с целью обеспечения продолжительной работы дорогостоящего прибора. Программа Спейс шаттл развивалась параллельно, давала надежду на соответствующую возможность.
Борьба за финансирование проекта
Благодаря успеху программы ОАО в астрономическом сообществе сложился консенсус относительно того, что строительство крупного орбитального телескопа должна стать приоритетной задачей. 1970 NASA учредило два комитета: один – для изучения и планирования технических аспектов, задачей второго была разработка программы научных исследований. Следующим серьезным препятствием было финансирование проекта, затраты на который должны были превзойти стоимость любого наземного телескопа. Конгресс США поставил под сомнение многие статьи предложенной сметы и существенно сократил ассигнования, сначала предполагая масштабные исследования инструментов и конструкции обсерватории. 1974 года, в рамках инициированной президентом Фордом программы сокращений расходов бюджета, Конгресс полностью отменил финансирование проекта.
В ответ на это астрономы развернули широкую кампанию лоббирования. Многие ученые лично встретились с сенаторами и конгрессменами, было также проведено несколько значительных рассылок писем в поддержку проекта. Национальная Академия Наук опубликовала доклад, в котором была подчеркнута важность создания большого орбитального телескопа, и, в результате, сенат согласился выделить половину средств по бюджету, утвержденному Конгрессом сначала.
Финансовые проблемы привели к сокращениям, главным из которых было решение уменьшить диаметр зеркала с 3 до 2,4 метра, для снижения затрат и получения более компактной конструкции. Также были отменены проект телескопа с полутораметровым зеркалом, который предполагалось запустить с целью тестирования и отладки систем, и принято решение о кооперации с Европейским космическим агентством. ЕКА согласилась участвовать в финансировании, а также предоставить некоторые инструменты и солнечные батареи для обсерватории, взамен за европейскими астрономами резервировалось не менее 15% времени наблюдений. 1978 Конгресс утвердил финансирование в размере 36 миллионов долларов и сразу после этого начались полномасштабные работы по проектированию. Запуск планировался на 1983 год. В начале 80-х телескоп получил имя Эдвина Хаббла.
Организация проектирования и строительства
Работу по созданию космического телескопа была поделена между многими компаниями и учреждениями. Космический центр Маршалла отвечал за разработку, проектирование и строительство телескопа, Центр космических полетов Годдарда осуществлял общее руководство разработкой научных приборов и был избран как наземный центр управления. Центр Маршалла заключил контракт с компанией Перкин-Элмер (англ. Perkin-Elmer) на проектирование и изготовление оптической системы телескопа (англ. Optical Telescope Assembly (OTA)) и датчиков точного наведения. Корпорация Локхид получила контракт на строительство космического аппарата для телескопа.
Изготовление оптической системы
Полировка главного зеркала телескопа, лаборатория компании Перкин-Элмер, май 1979 Зеркало и оптическая система в целом были наиболее важными частями конструкции телескопа, и к ним предъявлялись особо жесткие требования. Обычно зеркала телескопов изготавливаются с допуском примерно в десятую часть длины волны видимого света, но поскольку космический телескоп предназначался для наблюдений в диапазоне от ультрафиолетового до почти инфракрасного, а разрешающая способность должна быть в десять раз выше, чем у наземных приборов, допуск для изготовления его главного зеркала был установлен в 1 / 20 длины волны видимого света (примерно 30 нанометров).
Резервное зеркало телескопа, Смитсоновский музей авиации и космонавтики, Вашингтон Компания «Перкин-Элмер намеревалась использовать новые станки с числовым программным управлением для изготовления зеркала заданной формы. Компания «Кодак» получила контракт на изготовление запасного зеркала с использованием традиционных методов полировки, на случай непредвиденных проблем с неапробированными технологиями (зеркало, изготовленное компанией «Кодак» пока находится в экспозиции музея Смитсоновского института). Работы над основным зеркалом начались в 1979 году, для изготовления применены стекло со сверхнизким коэффициентом расширения. Для уменьшения веса зеркало состояло из двух поверхностей – нижней и верхней -, соединенных решетчатой конструкцией сотовой структуры.
Работы по полировке зеркала продолжались до мая 1981 года, при этом были нарушены начальные сроки и значительно превышен бюджет. В отчетах NASA того периода выражаются сомнения в компетентности руководства компании Перкин-Элмер »и ее способности успешно завершить проект такой важности и сложности. С целью экономии средств NASA отменила заказ на резервное зеркало и перенесла дату запуска на октябрь 1984 года. Окончательно работы завершились к концу 1981 года после нанесения отражающего покрытия из алюминия толщиной 75 нм и защитного покрытия из фторида магния толщиной 25 нм.
Несмотря на это, сомнения в компетентности Перкин-Элмер »оставались, поскольку сроки окончания работ над остальными компонентами оптической системы постоянно сдвигались, а бюджет проекта возрастал. Графики работ, предоставляемых компанией, NASA охарактеризовала как «неопределенные и изменяющиеся ежедневно», и запуск телескопа было отложено до апреля 1985 года. Однако сроки продолжали срываться, задержка росла каждого квартала в среднем в месяц, а на завершающем этапе – в день ежедневно. NASA было вынуждено еще дважды перенести старт, сначала – на март, а затем – на сентябрь 1986 года. К тому времени общий бюджет проекта вырос до 1,175 млрд. долларов США.
Космический аппарат
Начальные этапы работ над космическим аппаратом, 1980 Другой сложной инженерной проблемой было создание космического корабля для телескопа и остальных приборов. Основными требованиями были защита оборудования от постоянных перепадов температур (через нагрев от прямого солнечного освещения и охлаждения в тени Земли) и особо точное ориентирование телескопа. Телескоп смонтирован внутри легкой алюминиевой капсулы, которую покрыто многослойной термоизоляцией обеспечивающей стабильную температуру. Жесткость капсулы и крепление приборов обеспечивает внутренняя пространственная рама из углеродного волокна.
Хотя работы по созданию космического аппарата осуществлялись успешно, чем изготовление оптической системы, Локхид также допустила некоторого отставания от графика и превышения бюджета. До мая 1985 года перерасход средств составил около 30% от первоначального объема, а отставание от плана – 3 месяца. В подготовленной Космическим центром Маршалла докладе отмечалось, что при проведении работ компания не проявляет инициативы, предпочитая полагаться на указания NASA.
Координация исследований и управление полетом
1983 года, после некоторого противостояния между NASA и научным сообществом был учрежден Научный институт космического телескопа. Институт управляется Ассоциацией университетов по астрономическим исследованиям (англ. AURA) и располагается в кампусе университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. Университет Хопкинса – один из 32 американских университетов и иностранных организаций, входящих в ассоциацию. Научный институт космического телескопа отвечает за организацию научных работ и обеспечение доступа астрономов к полученным данным – функции, которые NASA хотело оставить под своим контролем, но ученые предпочли передать их академическим учреждениям.
Европейский координационный центр космического телескопа был основан 1984 года в городе Гархинг (нем. Garching bei Munchen), Германия для предоставления аналогичных возможностей европейским астрономам.
Управление полетом было возложено на Центр космических полетов Годдарда (en: Goddard Space Flight Center), расположенный в городе Гринбелт, Мэриленд в 48 километрах от Научного института космического телескопа. За функционированием телескопа ведется круглосуточное посменное наблюдение четырьмя группами специалистов.
Техническое сопровождение осуществляется NASA и компаниями-контакторами через Центр Годдарда.
Старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту Телескоп Хаббл на орбите Запуск телескопа на орбиту планировался на октябрь 1986 года, но 28 января катастрофа «Челленджера» прекратила программу «Спейс Шаттл» на несколько лет, и запуск пришлось отложить. Вынужденная задержка позволила произвести ряд усовершенствований: солнечные батареи были заменены на более эффективные, модернизировано бортовой вычислительный комплекс и системы связи, а также изменена конструкция кормового защитного кожуха с целью облегчить обслуживание телескопа на орбите Исторический очерк на официальном сайте, ч.3. Все это время части телескопа хранились в помещениях с искусственно очищенной атмосферой, что еще больше увеличило расходы на проект.
После возобновления полетов шаттлов 1988 запуск был окончательно назначен на 1990 год. Перед запуском пыль, накопившаяся на зеркале, была удалена при помощи сжатого азота, осуществлено тщательное тестирование всех систем.
Шаттл «Дискавери» STS-31 стартовал 24 апреля 1990 и на следующий день вывел телескоп на расчетную орбиту.
От начала проектирования до запуска было затрачено 2,5 млрд. долларов США (по первоначальному бюджету в 400 млн). Общие затраты на проект по состоянию на 1999 год оцениваются в 6 млрд. долларов с американской стороны и 593 миллиона евро, которые были уплачены ЕКА.
Приборы, установленные на момент запуска
На момент запуска на борту были установлены пять научных приборов:
Дефект главного зеркала
Уже в первые недели после начала работы полученные изображения продемонстрировали серьезную проблему в оптической системе телескопа. Хотя качество изображений было лучше, чем у наземных телескопов, «Хаббл» не мог достичь заданной четкости, и разрешение снимков было значительно хуже ожидаемого. Изображения точечных источников имели радиус свыше одну угловую секунду вместо фокусировки в окружность диаметром 0,1 секунды, согласно спецификации.
Анализ изображений обнаружил, что источником проблемы является неверная форма главного зеркала. Несмотря на то, что он был рассчитан, видимо, точно из когда-либо созданных, а допуск составлял не более 1 / 20 длины волны видимого света, он был изготовлен слишком плоским по краям. Отклонения поверхности от заданной формы составило лишь 2 мкм, но результат оказался катастрофическим – сильная сферическая аберрация (оптический дефект, когда свет, отраженный от краев зеркала, фокусируется в другой точке, чем свет, отраженный центральными участками зеркала.
Влияние дефекта на астрономические исследования зависело от типа наблюдений – характеристики рассеяния были достаточны для получения уникальных наблюдений ярких объектов с высоким разрешением и спектроскопия также практически не пострадала. Однако потеря значительной части светового потока через сдвига фокуса значительно уменьшили пригодность телескопа для наблюдений тусклых объектов и получения изображений с высокой контрастностью. Это означало, что практически все космологические программы стали просто невыполнимыми, поскольку требовали наблюдений тусклых объектов.
Причины дефекта
Анализируя изображения точечных источников света, астрономы установили, что коническая постоянная зеркала составляет -1,0139 (вместо требуемой -1,00229). Такое же число было получено путем проверки нуль-корректоров (приборов для измерения кривизны полированной поверхности с высокой точностью), примененных компанией «Перкин-Элмер», а также из анализа интерферограмм, полученных в процессе наземного тестирования зеркала.
Комиссия, возглавляемая Лю Алленом (англ. Lew Allen), директором Лаборатории реактивного движения, установила, что дефект возник в результате ошибки при монтаже главного нуль-корректора, полевая линза которого была сдвинуты на 1,3 мм относительно правильного положения. Смещение произошел по вине техника, собирал прибор. Он ошибся при работе с лазерным измерителем, применявшимся для точного размещения оптических элементов прибора, а когда после окончания монтажа заметил непредсказуемую щель между линзой и, что поддерживает ее, то просто вставил обычную металлическую шайбу.
В процессе полировки зеркала его поверхность проверялась с помощью двух других нуль-корректоров, каждый из которых правильно указывал на наличие сферической аберрации. Эти проверки были специально предусмотрены для исключения серьезных оптических дефектов. Несмотря на четкие инструкции по контролю качества, компания проигнорировала результаты измерений, предпочитая верить, что два нуль-корректора менее точны, чем главный, показания которого свидетельствовали об идеальной форме зеркала. Комиссия возложила вину за произошедшее в первую очередь на исполнителя. Отношения между оптической компанией и NASA серьезно ухудшились в процессе работы над телескопом за постоянного срыва графика работ и перерасхода средств. NASA установила, что компания не относилась к работам над зеркалом как к основной части своего бизнеса и пребывала в уверенности, что заказ не может быть передано другому подрядчику после начала работ.
Хотя комиссия подвергла компанию суровой критике, часть ответственности возложена также на NASA, в первую очередь за неспособность обнаружить серьезные проблемы с контролем качества и нарушение процедур со стороны исполнителя.
Поиски решения
Поскольку конструкция телескопа изначально предусматривал обслуживание на орбите, ученые немедленно начали поиск потенциального решения, которое можно было бы применить во время первой технической миссии, запланированной на 1993 год. Хотя Кодак завершил изготовление запасного зеркала для телескопа, замена его в космосе не представлялась возможной, а снимать телескоп с орбиты для замены зеркала на Земле было бы слишком долго и дорого. Тот факт, что зеркало было отполировано до неправильной формы с высокой точностью, привел к идее разработать новый оптический компонент, который бы выполнял обратное преобразование, эквивалентное ошибке. Новое устройство работало бы для телескопа подобно очкам, корректируя сферическую аберрацию.
За разницы в конструкции приборов нужно разработать два различных корректирующие устройства. Один предназначался для Широкоформатной и Планетарной камеры, которая имела специальные зеркала, направляли свет на ее сенсоры, и коррекция могла осуществляться за счет использования зеркал специальной формы, которые бы полностью компенсировали аберрацию. Соответствующую замену было предусмотрено в конструкции новой Планетарной камеры. Другие приборы не имели промежуточных видзеркалюючих поверхностей, и, таким образом, требовали внешнего корректирующего устройства.
Система оптической коррекции (COSTAR)
Корректировка аберрации телескопа. Снимок галактики М100 до и после установки COSTAR Система, предназначенная для корректировки сферической аберрации, получила название COSTAR и состояла из двух зеркал, одно из которых компенсировало дефект. Для установления COSTAR на телескоп необходимо было демонтировать один из приборов, и ученые приняли решение пожертвовать высокоскоростным фотометром.
В течение первых трех лет работы, до установки корректирующих устройств телескоп совершил большое количество наблюдений. В частности, дефект не очень влиял на спектроскопические замеры. Несмотря на отмененные из-за дефекта эксперименты, было достигнуто множество важных научных результатов, в частности, созданы новые алгоритмы улучшения качества изображений с помощью деконволюции.
Обслуживание «Хаббла» производится во время выходов в открытый космос с космических кораблей многоразового использования типа Спейс Шаттл ».
Всего были осуществлены четыре экспедиции по обслуживанию телескопа.
Первая экспедиция
Работы на телескопе во время первой экспедиции В связи с выявленным дефектом зеркала значение первой экспедиции по обслуживанию было особым, поскольку она должна была установить на телескопе корректирующую оптику. Полет «Индевор» STS-61 состоялся 2-13 декабря 1993 года, работы на телескопе продолжались в течение десяти дней. Экспедиция была одной из самых сложных за всю историю, в течение нее было совершено пять длительных выходов в открытый космос.
Высокоскоростной фотометр был заменен на систему оптической коррекции, широкоугольная и планетарную камеру были заменены на новую модель (англ. Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2)) с системой внутренней коррекции.
Кроме того были заменены солнечные батареи и системы управления приводами батарей, четыре гироскопа системы наведения, два магнетометр, обновлено бортовой вычислительный комплекс. Также была осуществлена коррекцию орбиты, необходимую из-за потери высоты вследствие трения о воздух при движении в верхних слоях атмосферы.
31 января 1994 NASA объявило об успехе миссии и продемонстрировало первые снимки значительно более высокого качества. Успешное завершение экспедиции было крупным достижением как для NASA, так и для астрономов, которые получили в свое распоряжение полноценный инструмент.
Вторая экспедиция
Второе технисне обслуживание было осуществлено 11-21 февраля 1997 года, в рамках миссии «Дискавери» STS-82. Спектрограф Годдарда и Спектрограф тусклых объектов были заменены на Регистрирующий спектрограф космического телескопа (англ. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS)) и Камеру и мульти-объектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (англ. Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS)). Было также заменено бортовой регистратор, произведен ремонт теплоизоляции и выполнена коррекция орбиты.
Третья экспедиция (А)
Экспедиция 3А («Дискавери» STS-103) состоялась 19-27 декабря 1999 года, после того как было принято решение о досрочном проведении части работ по программе третьего сервисного обслуживания. Это было вызвано тем, что вышли из строя три из шести гироскопов системы наведения. Четвертый гироскоп отказал за несколько недель до полета, сделав телескоп непригодным для наблюдений. Экспедиция заменила все шесть гироскопов, датчик точного наведения и бортовой компьютер. Новый компьютер содержал процессор Intel-486 специального производства – с повышенной устойчивостью к радиации. Это позволило с помощью бортового комплекса осуществлять часть вычислений, ранее выполнялись на Земле.
Третья экспедиция (B)
«Хаббл» в грузовом отсеке шаттла перед возвращением на орбиту, на фоне солнце. Экспедиция STS-109. Экспедицию 3В (четвертая миссия) было совершено 1-12 марта 2002 года, полет «Колумбии» STS-109. В ходе экспедиции Камера съемки тусклых объектов были заменены на Усовершенствованную обзорную камеру (англ. Advanced Camera for Surveys (ACS)), и восстановлено функционирование Камеры и спектрометра ближнего инфракрасного диапазона (NICMOS), в системе охлаждения которых 1999 кончился жидкий азот.
Было вторично заменены солнечные батареи. Новые панели были на треть меньше по площади (что значительно уменьшило потери на трение в атмосфере), но производили на 30% больше энергии, благодаря чему стала возможной одновременная работа всех приборов, установленных на борту обсерватории. Также были заменены узел распределения энергии, что потребовало полного отключения электропитания на борту – впервые со времени запуска.
Проведенные работы существенно расширили возможности телескопа. Введенные в действие приборы, ACS и NICMOS, позволили получить изображения глубокого космоса.
Четвертая экспедиция
Миссия «Атлантиса» STS-125 началась 11 мая 2009, когда космический челнок стартовал с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида. На борту корабля находился экипаж из 7 астронавтов. В течение миссии астронавты «Атлантиса» выполнили в общей сложности пять выходов в открытый космос, в течение которых выполнили все поставленные перед ними задачи. Они установили новую камеру Wide Field Camera 3, которая является основным рабочим инструментом телескопа, и заменили Wide Field Planetary Camera 2, эксплуатировалась в течение 16 лет. Кроме того астронавты заменили компьютерную систему обработки и передачи данных телескопа, отвечающую за работу всех компонентов "Хаббла" и передачу данных с телескопа на Землю; установили на телескоп новое стыковочное устройство, частично отремонтировали основную камеру (Advanced Camera for Surveys), снабжен «Хаббл» Чувствительным ультрафиолетовым спектрографом (Cosmic Origins Spectrograph), заменили гироскопы, батареи и аккумуляторы телескопа, установили новый сенсор для ориентации аппарата в пространстве, установили защитное покрытие для телескопа.
Что касается телескопа в целом, то по результатам проведенных четвертой экспедиции работ срок его функционирования была увеличена на 5-10 лет, после чего «Хаббл» должен быть затоплен в Тихом океане. Других ремонтных миссий для него не планируется.
Столпы творения – один из самых известных снимков, полученных телескопом. Рождение новых звезд в Туманности Орла За 15 лет работы на околоземной орбите «Хаббл» получил 700 тыс. изображений 22 тыс. небесных объектов – звезд, туманностей, галактик, планет. Поток данных, которые он ежедневно генерирует в процессе наблюдений, составляет около 15 Гб. Общий их объем, накопленный за все время работы телескопа, превышает 20 терабайт. Около 4000 астрономов получили возможность применять его для наблюдений, опубликовано около 4000 статей в научных журналах. Установлено, что в среднем индекс цитирования астрономических статей, основанных на данных телескопа, вдвое выше, чем статей, основанных на других данных. Ежегодно в список 200 самых цитируемых статей не менее 10% занимают работы, выполненные на основе материалов «Хаббла». Нулевой индекс цитирования имеют в общей сложности около 30% работ по астрономии и только 2% работ, выполненных с помощью космического телескопа.
Однако цена, которую приходится платить за достижения «Хаббла» весьма высока: специальное исследование, посвященное изучению влияния на развитие астрономии телескопов различных типов, установило, что хотя работы выполнены с помощью орбитального телескопа имеют суммарный индекс цитирования в 15 раз больше, чем у наземного рефлектора с 4-метровым зеркалом, стоимость их содержания выше в 100 и более раз.
Наиболее значимые наблюдения
На изображении, полученном с программой Hubble Ultra Deep Field, видны сотни галактик, самая красная и тусклее образовались всего через 800 млн. лет после Большого Взрыва

Уточнение постоянной Хаббла
Астрономы выполнили самое точное на сегодняшний день вычисление постоянной Хаббла – величины, характеризующей зависимость скорости удаления объекта и его расстояния от наблюдателя. Работа астрофизиков будет обубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
В этом исследовании ученые изучили около 240 цефеид в семи галактиках. На первом этапе они вычислили среднюю светимость цефеид в галактике NGC 4258. Для этого им понадобилась видимая звездная величина этих объектов, а также расстояние до этой галактики, которая была известна из наблюдений NGC 4258 с помощью радиотелескопов.
Цефеиды – это переменные звезды, отличающиеся известной зависимостью между периодом колебания и светимостью. Наблюдая первый показатель, астрономы могут определить второй. Сравнивая светимость с видимой звездной величиной ученые способны вычислить расстояние до цефеиды. Именно этим методом воспользовались исследователи для вычисления расстояний до остальных шести галактик по видимым в них цефеид.
Наконец, полученные расстояния были применены для калибровки данных наблюдений сверхновых типа Ia (в частности, зависимости светимости от времени), взрывы которых недавно произошли именно в этих скоплениях. Полученные данные о светимость сверхновых ученые применили для определения расстояний до удаленных звездных скоплений, в которых тоже наблюдались сверхновые. Вычислив расстояние, а также измерив красное смещение в их спектре излучения, который определяет скорость удаления, астрофизики вычислили новое значение постоянной Хаббла.
Она оказалась равной 74,2 (± 3,6) км / сек на один мегапарсек. Например, это означает, что объект, расположенный на расстоянии 10 мегапарсек (около 33 миллионов световых лет) от Земли, удаляется со скоростью около 742 километров в секунду (± 36 километров в секунду).
Специально для достижения такой точности все измерения проводились с помощью одного прибора – телескопа «Хаббл». Это было сделано, чтобы уменьшить систематическую погрешность, которая возникает в результате измерений, сделанных несколькими приборами. Кроме того, наблюдение за цефеидам осуществлялись в диапазоне волн, близком к инфракрасному, поскольку случайные отклонения периодических колебаний светимости звезды минимальны именно в этом диапазоне.
Любой человек или организация может подать заявку на работу с телескопом, не существует ограничений по национальному или академической принадлежности. Конкуренция за время наблюдений очень высока, обычно суммарно востребован время в 6-9 раз превышает реально доступен.
Конкурс заявок на наблюдение объявляется примерно раз в год. Заявки делятся на несколько категорий:
Кроме того, 10% времени наблюдений остается в так называемом «резерве директора института космического телескопа». Астрономы могут подать заявку на использование резерва в любое время, обычно он используется для наблюдений незапланированных краткосрочных явлений, таких, как взрывы сверхновых. Съемки глубокого космоса по программам Hubble Deep Field и Hubble Ultra Deep Field также были осуществлены за счет директорского резерва.
В течение первых нескольких лет часть времени из резерва выделялась астрономам-любителям. Их заявки рассматривались комитетом, также состоял из выдающихся астрономов-непрофессионалов. Основными требованиями к заявке были оригинальность исследования и несовпадение темы с поданными запросами профессиональных астрономов. В целом в период между 1990 и 1997 годом было совершено 13 наблюдений по предложенным любителями программами. В дальнейшем, из-за сокращения бюджета института, предоставление времени непрофессионалам было прекращено.
Планирование наблюдений является чрезвычайно сложной задачей, поскольку необходимо учитывать влияние многих факторов:
Передача на Землю
Данные «Хаббла» сначала накапливаются на борту. На время запуска для этого применялись катушечные магнитофоны, в течение экспедиций 2 и 3А их было заменено на твердотельные накопители. Затем, через систему коммуникационных спутников TDRS, данные передают в Центр Годдарда.
Архивирование и доступ к данным
В течение первого года с момента получения данные предоставляются только основному исследователю (заявителю наблюдения), а затем помещаются в архив со свободным доступом. Исследователь может подать прошение о сокращении или увеличении летнего срока.
Наблюдения, осуществленные за счет времени из резерва директора, становятся общественным достоянием немедленно, как вспомогательные и технические данные.
Данные в архиве хранятся в формате FITS, удобном для астрономического анализа. Проект «Наследие Хаббла »публикует небольшую визуально эффектную, часть данных в форматах TIFF и JPEG для широкой общественности.
Анализ и обработка информации
Астрономические данные, снятые с ПЗС-матриц приборов, должны пройти ряд преобразований, прежде чем станут пригодными для анализа. Институт космического телескопа разработал пакет программ для автоматического преобразования и калибровки данных. Преобразования выполняются автоматически по запросу данных. За большого объема информации и сложности алгоритмов обработка может занять сутки и более.
Астрономы могут получить также необработанные данные и выполнить процедуру обработки самостоятельно, что удобно, когда процесс преобразования отличается от стандартного.
Данные могут быть обработаны с помощью различных программ, но Институт телескопа предоставляет пакет STSDAS (Система анализа научных данных космического телескопа, англ. Space Telescope Science Data Analysis System). Пакет содержит все необходимые для обработки данных программы, оптимизированные для работы с информацией «Хаббла». Пакет работает как модуль популярной астрономической программы IRAF.
Для проекта космического телескопа всегда было важно привлечь внимание и воображение широкой общественности, и особенно американских налогоплательщиков, внесших наибольший вклад в финансирование «Хаббла».
Одним из важнейших для связей с общественностью является проект «Наследие Хаббла» (англ. The Hubble Heritage). Его задачей является публикация визуально и эстетически эффектных изображений, полученных телескопом. Галереи проекта содержат не только оригинальные снимки, но и созданные на их основе коллажи и рисунки. Проекта выделено небольшое количество времени наблюдений для получения полноценных цветных изображений объектов, фотографирование которых в видимой части спектра ненужное для исследований.
Кроме того, Институт космического телескопа поддерживает несколько веб-сайтов с изображениями и исчерпывающей информацией о телескопе.
2000 года для координации усилий различных ведомств было создано Бюро по связям с общественностью (англ. Office for Public Outreach).
В Европе с 1999 года связями с общественностью занимается Европейский информационный центр (англ. Hubble European Space Agency Information Centre (HEIC)), учрежденный Европейским координационным центром космического телескопа. Центр также отвечает за образовательные программы ЕКА, связанные с телескопом.
Очередную экспедицию по обслуживанию с целью замены аккумуляторов и гироскопов, а также установление новых усовершенствованных инструментов, был назначен на февраль 2005 года, но после катастрофы космического корабля «Колумбия» 1 марта 2003 было отложено на неопределенный срок, что поставило под угрозу дальнейшую работу HST. Даже после возобновления полетов шаттлов, миссия была отменена, поскольку принято решение, что каждый челнок, следующий в космос, должен иметь возможность достичь МКС в случае обнаружения неисправностей. Однако за большой разницы в наклоне и высоте орбит шаттл не сможет добраться до станции после посещения телескопа.
Под давлением Конгресса и общественности, требовавших мер по спасению телескопа, 29 января 2004, Шон О'Киф (англ. Sean OKeefe), бывший тогда администратором NASA, объявил, что изучит решение об отмене экспедиции к телескопу еще раз.
13 июля 2004, официальная комиссия Академии наук США приняла рекомендацию, что телескоп должен быть сохранен, несмотря на очевидный риск.
11 августа того же года О'Киф поручил Центру Годдарда подготовить детальные предложения об обслуживании телескопа при помощи робота. После изучения этот план был признан «технически неосуществимым».
31 октября 2006 новым администратором NASA Майклом Гриффином было официально объявлено о подготовке последней миссии по ремонту и модернизации телескопа. Ремонт включать починки спектрографа STIS, прекративший работу еще в 2004 году, замену одного из трех датчиков точного наведения, замену всех гироскопов, установку новых аккумуляторов и починку теплоизоляции. Также на «Хаббл» должно быть установлено два абсолютно новых приборы – Ультрафиолетовый спектрограф (англ. Cosmic Origin Spectrograph COS) и широкоугольная камера WFC3 (англ. Wide Field Camera 3). Экспедицию к телескопу был назначен на середину 2008 года, ее продолжительность – 11 дней. Миссия будет выполнена шаттлом «Атлантис», а как спасательный корабль будет подготовлен и установлен на стартовую позицию шаттл «Дискавери».
На данный момент на борту имеется ряд неисправностей, которые невозможно устранить без посещения телескопа:
Предполагается, что «Хаббл» проработает на орбите до 2013, когда его сменит космический телескоп «Джеймс Вебб».
24 апреля 2010 исполнилось 20 лет с момента вывода космического телескопа «Хаббл» на околоземную орбиту. По этому поводу НАСА подготовило специальный фильм, где рассказывается обо всех значимые открытия, осуществлено с помощью телескопа «Хаббл» в течение всего периода его активной работы. Особое внимание уделяется последнем открытию «Хабблом» источников звездообразования в туманности Киля, где хорошо видно выбросы газа из аккреционного диска вокруг протозори.

На сайте softkatalog.ru можно все проги скачать бесплатно без регистрации и смс.