Hubble Space Telescope

Hubble Space Telescope

Gezien in een baan van het vertrek Ruimteschip Atlantis In 2009, Flying Servicing Mission 4 (STS-125), de vijfde en laatste Hubble -missie.
Namen	HST Hubberen
Missietype	Astronomie
Operator	STSCI
COSPAR ID	1990-037B
Satcat nee.	20580
Website	NASA.gov/Hubble hubbelsiet.org spacetelescope.org
Missieduur	32 jaar, 6 maanden, 2 dagen (doorlopend)[1]
Ruimtevaartuigen
Fabrikant	Lockheed Martin (ruimtevaartuigen) Spoedig. (optiek)
Lanceer massa	11.110 kg (24.490 lb)[2]
Dimensies	13,2 m × 4,2 m (43 ft × 14 ft)[2]
Stroom	2.800 watt
Start van missie
Lanceerdatum	24 april 1990, 12:33:51 UTC[3]
Raket	Ruimteschip Ontdekking (STS-31)
Lanceringssite	Kennedy, LC-39B
Aannemer	Rockwell International
Inzetdatum	25 april 1990[2]
Ingevoerde service	20 mei 1990[2]
Einde van de missie
Vervaldatum	2030–2040 (geschat)[4]
Orbitale parameters
Referentie systeem	Geocentrische baan[5]
Regime	Lage aardebaan
Periapsis hoogte	537,0 km (333,7 km)
Apoapsis hoogte	540,9 km (336,1 km)
Helling	28.47 °
Periode	95.42 minuten
Hoofdtelescoop
Type	Ritchey - Chrétien reflector
Diameter	2,4 m (7 ft 10 in)[6]
Brandpuntsafstand	57,6 m (189 ft)[6]
Focusverhouding	f/24
Verzamelruimte	4,0 m2 (43 m²)[7]
Golflengten	Bijna infrarood, zichtbaar licht, ultraviolet
Instrumenten Nicmos Dichtbij infraroodcamera en multi-object spectrometer ACS Geavanceerde camera voor enquêtes WFC3 Brede veldcamera 3 Zomaar Cosmic Origins spectrograaf SOAD Space Telescope Imaging Spectrograph FGS Fijne begeleidingssensor

De Hubble Space Telescope (vaak aangeduid als HST of Hubberen) is een ruimtetelescoop dat werd gelanceerd in Lage aardebaan in 1990 en blijft in bedrijf. Het was niet de First Space Telescope, maar het is een van de grootste en meest veelzijdige, zowel bekend als een essentieel onderzoekstool als als een public relations boon voor astronomie. De Hubble -telescoop is vernoemd naar astronoom Edwin Hubble en is een van NASA's Geweldige observatoria. De Space Telescope Science Institute (STSCI) selecteert de doelstellingen van Hubble en verwerkt de resulterende gegevens, terwijl de Goddard Space Flight Center (GSFC) regelt het ruimtevaartuig.^[8]

Hubble heeft een spiegel van 2,4 m (7 ft 10 in) en de vijf hoofdinstrumenten observeren in de ultraviolet, zichtbaar, en bijna infrarood regio's van de elektromagnetisch spectrum. Hubble's baan buiten de vervorming van de atmosfeer van de aarde Hiermee kan het beelden met extreem hoge resolutie vastleggen met aanzienlijk lager achtergrondlicht dan op de grond gebaseerde telescopen. Het heeft enkele van de meest gedetailleerde zichtbare lichtbeelden opgenomen, waardoor een diep zicht in de ruimte is. Veel Hubble -observaties hebben geleid tot doorbraken in astrofysica, zoals het bepalen van de uitbreidingspercentage van het universum.

Ruimtetelescopen werden al in 1923 voorgesteld en de Hubble Telescope werd gefinancierd en gebouwd in de jaren 1970 door het Space Agency van de United States NASA met bijdragen van de European Space Agency. De beoogde lancering was 1983, maar het project werd getroffen door technische vertragingen, budgetproblemen en de 1986 Uitdager ramp. Hubble was Eindelijk gelanceerd in 1990, maar de hoofdspiegel was onjuist gemalen, wat resulteerde in Sferische aberratie Dat heeft de mogelijkheden van de telescoop aangetast. De optica werden door een beoogde kwaliteit gecorrigeerd Onderhoudsmissie in 1993.

Hubble is de enige telescoop die is ontworpen om door astronauten in de ruimte te worden onderhouden. Vijf ruimtevaartmissies hebben systemen op de telescoop gerepareerd, geüpgraded en vervangen, inclusief alle vijf de belangrijkste instrumenten. De Vijfde missie werd aanvankelijk geannuleerd op veiligheidsgronden na de Columbia ramp (2003), maar daarna NASA -beheerder Michael D. Griffin keurde het goed, de HST werd voltooid in 2009. Het voltooide 30 jaar operatie in april 2020^[1] en wordt voorspeld tot 2030–2040.^[4]

Hubble vormt de zichtbare lichtcomponent van NASA's Great Observatories -programma, samen met de Compton Gamma Ray Observatory, de Chandra X-Ray Observatory, en de Spitzer Space Telescope (die de infraroodbanden bedekt).^[9] De opvolger van de midden-naar-zichtbare band van de Hubble-telescoop is de James Webb Space Telescope (JWST), die werd gelanceerd op 25 december 2021.^[10][11][12]

Conceptie, ontwerp en doel

Voorstellen en voorlopers

In 1923, Hermann Oberth—Vestuurde een vader van moderne rocketry, samen met Robert H. Goddard en Konstantin Tsiolkovsky- Gepubliceerd Die Rakete zu den Planetenräumen ("De raket in planetaire ruimte"), waarin werd vermeld hoe een telescoop kon worden voortgestuwd in Aarde baan om een ​​raket.^[13]

De geschiedenis van de Hubble Space Telescope kan tot 1946 worden herleid tot 1946 astronoom Lyman Spitzer's Paper getiteld "Astronomische voordelen van een buitenaards observatorium".^[14] Daarin besprak hij de twee belangrijkste voordelen die een op de ruimte gebaseerd observatorium zou hebben op grondgebaseerde telescopen. Eerst de hoekige resolutie (de kleinste scheiding waarop objecten duidelijk kunnen worden onderscheiden) zou alleen worden beperkt door diffractie, in plaats van door de turbulentie in de atmosfeer, waardoor sterren twinkelen, bekend bij astronomen als zien. Op dat moment waren grondgebaseerde telescopen beperkt tot resoluties van 0,5-1,0 boogseconden, vergeleken met een theoretische diffractiebeperkte resolutie van ongeveer 0,05 arcsec voor een optische telescoop met een spiegel 2,5 m (8 ft 2 in) in diameter. Ten tweede zou een op de ruimte gebaseerde telescoop kunnen observeren infrarood en ultraviolet licht, die sterk worden geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde.^[14]

Spitzer wijdde veel van zijn carrière aan het aandringen op de ontwikkeling van een ruimtetelescoop.^[15] In 1962, een rapport van de VS. National Academy of Sciences Aanbevolen ontwikkeling van een ruimtetelescoop als onderdeel van ruimteprogrammaen in 1965 werd Spitzer benoemd tot hoofd van een commissie, gezien de taak om wetenschappelijke doelstellingen te definiëren voor een grote ruimtetelescoop.^[16]

Ook cruciaal was het werk van Nancy Grace Roman, de "moeder van Hubble".^[17] Ruim voordat het een ambtenaar werd NASA Project gaf ze openbare lezingen die de wetenschappelijke waarde van de telescoop aansporen. Nadat het was goedgekeurd, werd ze de programma -wetenschapper en richtte ze de stuurgroep op die verantwoordelijk is voor het mogelijk maken van astronoombehoeften om te implementeren^[18] en het schrijven van getuigenis aan het Congres gedurende de jaren zeventig om de voortdurende financiering van de telescoop te bepleiten.^[19] Haar werk als projectwetenschapper hielp de normen te stellen voor de werking van NASA van grote wetenschappelijke projecten.^[20]

Op ruimte gebaseerde astronomie was op een zeer kleine schaal begonnen Tweede Wereldoorlog, terwijl wetenschappers gebruik maakten van ontwikkelingen die hadden plaatsgevonden in raket technologie. De eerste ultraviolet spectrum van de Zon werd verkregen in 1946,^[21] en de NASA lanceerde de Organisatie van zonne -observatorium (OSO) om in 1962 UV-, ray- en gamma-ray-spectra te verkrijgen.^[22] Een Solar Telescope in een baan om werd in 1962 door het Verenigd Koninkrijk gelanceerd als onderdeel van de Ariel -programma, en in 1966 lanceerde NASA de eerste Een baan om astronomisch observatorium (OAO) Missie. De batterij van OAO-1 faalde na drie dagen, waardoor de missie werd beëindigd. Het werd gevolgd door Om een ​​baan om astronomisch observatorium 2 (OAO-2), die ultraviolette waarnemingen uitvoerde van sterren en sterrenstelsels Vanaf de lancering in 1968 tot 1972, veel verder dan zijn oorspronkelijke geplande levensduur van één jaar.^[23]

De OSO- en OAO-missies hebben aangetoond dat de belangrijke rolruimte-gebaseerde observaties in astronomie zouden kunnen spelen. In 1968 ontwikkelde NASA vaste plannen voor een ruimte-gebaseerde Reflecterend telescoop Met een spiegel met een diameter van 3 m (9,8 ft), voorlopig bekend als de grote baantelescoop of grote ruimtetelescoop (LST), met een lancering gepland voor 1979. Deze plannen benadrukten de noodzaak van onderhoudsmissies met bemanningsleden naar de telescoop om een ​​dergelijke telescoop te verzekeren kostbaar programma had een langdurig werkleven en de gelijktijdige ontwikkeling van plannen voor herbruikbare Ruimteschip gaf aan dat de technologie om dit binnenkort mogelijk te maken beschikbaar zou komen.^[24]

Zoektocht naar financiering

Het voortdurende succes van het OAO -programma stimuleerde een steeds sterke consensus binnen de astronomische gemeenschap dat de LST een belangrijk doel zou moeten zijn. In 1970 richtte NASA twee commissies op, één om de technische kant van het Space Telescope Project te plannen, en de andere om de wetenschappelijke doelen van de missie te bepalen. Nadat deze waren vastgesteld, was de volgende hindernis voor NASA om financiering voor het instrument te verkrijgen, dat veel duurder zou zijn dan elke op aarde gebaseerde telescoop. De Amerikaans congres ondervroeg veel aspecten van het voorgestelde budget voor de telescoop en gedwongen bezuinigingen in de begroting voor de planningsfase, die destijds bestond uit zeer gedetailleerde studies van potentiële instrumenten en hardware voor de telescoop. In 1974, overheidsuitgaven Bezuinigingen leidden ertoe dat het Congres alle financiering voor het telescoopproject verwijderde.^[25]

In 1977, toen NASA -beheerder James C. Fletcher stelde een token $ 5 miljoen voor voor Hubble in het budget van NASA. Dan Associate Administrator voor Space Science, NASA, Noel Hinners, in plaats daarvan alle financiering voor Hubble verlaagden, gokken dat dit de wetenschappelijke gemeenschap zou galvaniseren om te vechten voor volledige financiering. Zoals Hinners herinnert:^[26]

Het was duidelijk dat dat jaar dat we geen full-up start zouden kunnen krijgen. Er was enige oppositie op [Capitol] Hill om een ​​nieuwe start te krijgen op [Hubble]. Het werd grotendeels gedreven door de begrotingssituatie. Jim Fletcher stelde voor dat we $ 5 miljoen als tijdelijke aanduiding hebben gestoken. Ik vond dat idee niet leuk. Het was in de volkstaal van vandaag een "SOP" voor de astronomiegemeenschap. "Er zit iets in, dus alles is goed".

Ik dacht in mijn eigen kleine hoofd dat om die gemeenschap energiek te laten stimuleren, we beter zouden kunnen op nul zijn. Dan zouden ze zeggen: "Whoa, we zijn in diepe problemen", en het zou de troepen marcheren. Dus ik heb gepleit dat we niets erin hebben gestopt. Ik herinner me geen van de gedetailleerde discussies of dat er een waren, maar Jim ging daarmee mee, dus we nulden het uit. Vanuit mijn perspectief had het de gewenste impact van het stimuleren van de astronomiegemeenschap om hun inspanningen op het lobbyen te vernieuwen. Hoewel ik achteraf graag denk dat het een briljante politieke zet was, weet ik niet zeker of ik er zo goed doorheen heb nagedacht. Het was iets dat het moment was.

[...] $ 5 miljoen zou hen laten denken dat alles in ieder geval goed is, maar dat is het niet. Laten we ze dus een bericht geven. Mijn eigen denken, laat ze gestimuleerd om in actie te komen. Het op nul zetten zou dat bericht zeker geven. Ik denk dat het zo eenvoudig was. Ik heb niet met iemand anders gepraat om het eerst te doen, alleen: "Laten we dat gaan doen". Voila, het werkte. Weet niet of ik dat nog een keer zou doen.

De politieke truc werkte. Als reactie op Hubble werd op nul gezet uit de begroting van NASA, werd een landelijke lobby -inspanning gecoördineerd onder astronomen. Veel astronomen hebben elkaar ontmoet congresleden en senatoren Persoonlijk werden campagnes op grote schaal bij het schrijven van brieven georganiseerd. De National Academy of Sciences Publiceerde een rapport met de nadruk op de noodzaak van een ruimtetelescoop, en uiteindelijk stemde de senaat in met de helft van de begroting die oorspronkelijk door het Congres was goedgekeurd.^[27]

De financieringsproblemen hebben geleid tot iets van een vermindering van de schaal van het project, waarbij de voorgestelde spiegeldiameter werd verlaagd van 3 m tot 2,4 m, beide om kosten te besparen^[28] en om een ​​meer compacte en effectieve configuratie voor de telescoophardware mogelijk te maken. Een voorgestelde voorloper 1,5 m (4 ft 11 in) ruimtetelescoop om de systemen te testen die op de hoofdsatelliet moeten worden gebruikt, werd gedropt en budgettaire zorgen geleid ook op samenwerking met de European Space Agency (ESA). ESA stemde ermee in om financiering te verstrekken en een van de eerste generatie -instrumenten voor de telescoop te leveren, evenals de zonnepanelen Dat zou het voeden, en personeel om aan de telescoop in de Verenigde Staten te werken, in ruil voor Europese astronomen die ten minste 15% van de observatietijd op de telescoop worden gegarandeerd.^[29] Het Congres keurde uiteindelijk de financiering van US $ 36 miljoen goed voor 1978, en het ontwerp van de LST begon serieus, gericht op een lanceringsdatum van 1983.^[27] In 1983 is de telescoop vernoemd Edwin Hubble,^[30] die een van de grootste wetenschappelijke ontdekkingen van de 20e eeuw bevestigde, gemaakt door Georges Lemaître, dat de universum is uitbreiden.^[31]

Bouw en engineering

Nadat het Space Telescope Project het groene licht had gekregen, was het werk aan het programma verdeeld over veel instellingen. Marshall Space Flight Center (MSFC) kreeg de verantwoordelijkheid voor het ontwerp, de ontwikkeling en de constructie van de telescoop, terwijl Goddard Space Flight Center kreeg de algemene controle over de wetenschappelijke instrumenten en het grondcontrolecentrum voor de missie.^[32] MSFC heeft de optiekbedrijf opdracht gegeven Spoedig. om de optische buisconstructie (OTA) en Fine Guidance Sensors voor de Space Telescope. Lockheed kreeg de opdracht om het ruimtevaartuig te bouwen en te integreren waarin de telescoop zou worden gehuisvest.^[33]

Optische buisconstructie

Optisch is de HST een Cassegrain Reflector van Ritchey - Chrétien Design, net als de meeste grote professionele telescopen. Dit ontwerp, met twee hyperbolische spiegels, staat bekend om goede beeldvormingsprestaties via een breed gezichtsveld, met het nadeel dat de spiegels vormen hebben die moeilijk te fabriceren en te testen zijn. De spiegel- en optische systemen van de telescoop bepalen de uiteindelijke prestaties en ze zijn ontworpen om specificaties te veeleisen. Optische telescopen hebben meestal spiegels gepolijst naar een nauwkeurigheid van ongeveer een tiende van de golflengte van zichtbaar licht, maar de Ruimtetelescoop moest worden gebruikt voor observaties van het zichtbare door de ultraviolet (kortere golflengten) en werd gespecificeerd diffractie beperkt Om volledig te profiteren van de ruimteomgeving. Daarom moest de spiegel worden gepolijst tot een nauwkeurigheid van 10 nanometer, of ongeveer 1/65 van de golflengte van rood licht.^[34] Aan het lange golflengte -uiteinde werd de OTA niet ontworpen met een optimale IR -prestaties in gedachten - bijvoorbeeld worden de spiegels bij stabiele (en warme, ongeveer 15 ° C) temperaturen bij kachels gehouden. Dit beperkt de prestaties van Hubble als een infrarood -telescoop.^[35]

Perkin-Elmer bedoeld om op maat gemaakt en extreem geavanceerd te gebruiken computergestuurde polijstmachines Om de spiegel op de vereiste vorm te malen.^[33] In het geval dat hun geavanceerde technologie in moeilijkheden kwam, eiste NASA dat PE-onderaanval aan Kodak om een ​​back-up spiegel te construeren met behulp van traditionele spiegelpolishingstechnieken.^[36] (Het team van Kodak en Itek Bied ook op het originele spiegelpolijstwerk. Hun bod riep de twee bedrijven op om elkaars werk te controleren, wat vrijwel zeker de polijstfout zou hebben gevangen die later werd veroorzaakt Dergelijke problemen.)^[37] De Kodak -spiegel is nu permanent te zien aan de National Air and Space Museum.^[38][39] Een ITEK -spiegel gebouwd als onderdeel van de inspanning wordt nu gebruikt in de 2,4 m telescoop bij de Magdalena Ridge Observatory.^[40]

De bouw van de Perkin-Elmer-spiegel begon in 1979, te beginnen met een blanco vervaardigd door Corning van hun ultra-lage uitbreiding glas. Om het gewicht van de spiegel tot een minimum te beperken, bestond het uit boven- en bodemplaten, elk 25 mm (0,98 in) dik, honingraat rooster. Perkin-Elmer gesimuleerd microzwaartekracht Door de spiegel van de achterkant te ondersteunen met 130 staven die verschillende hoeveelheden kracht uitoefenen.^[41] Dit zorgde ervoor dat de uiteindelijke vorm van de spiegel correct zou zijn en naar specificatie wanneer uiteindelijk wordt geïmplementeerd. Mirror Polishing ging door tot mei 1981. NASA meldt destijds de managementstructuur van Perkin-Elmer in twijfel te trekken en het polijsten begon achter schema en te veel budget te glijden. Om geld te besparen, stopte NASA het werk op de back-up spiegel en zette de lanceringsdatum van de telescoop terug tot oktober 1984.^[42] De spiegel werd eind 1981 voltooid; Het werd gewassen met 9.100 L (2.000 imp gal; 2.400 Amerikaanse gal) van hete, gedeïoniseerd water en ontving toen een reflecterende coating van 65 nm dikke aluminium en een beschermende coating van 25 nm dikke magnesiumfluoride.^[35][43]

Twijfels werden nog steeds uitgedrukt over de competentie van Perkin-Elmer over een project van dit belang, omdat hun budget en tijdschema voor het produceren van de rest van de OTA bleven opblazen. Als reactie op een schema beschreven als "onrustig en dagelijks veranderen", stelde NASA de lanceringsdatum van de telescoop uit tot april 1985. De schema's van Perkin-Elmer bleven uitglijden met een snelheid van ongeveer een maand per kwartaal, en soms bereikten de vertragingen op een dag voor elke werkdag. NASA werd gedwongen de lanceringsdatum tot maart en daarna september 1986 uit te stellen. Tegen die tijd was het totale projectbudget gestegen tot US $ 1,175 miljard.^[44]

Ruimtevaartuigsystemen

Het ruimtevaartuig waarin de telescoop en instrumenten moesten worden gehuisvest, was een andere grote technische uitdaging. Het zou moeten worden bestand tegen frequente passages van direct zonlicht in de duisternis van de aarde schaduw, wat grote temperatuurveranderingen zou veroorzaken, terwijl ze stabiel genoeg zijn om extreem nauwkeurig wijzen van de telescoop mogelijk te maken. Een lijkwade van meerlagige isolatie houdt de temperatuur binnen de telescoop stabiel en omringt een lichte aluminium schaal waarin de telescoop en instrumenten zitten. Binnen de schaal, a grafiet-epoxy Frame houdt de werkende delen van de telescoop stevig uitgelijnd.^[45] Omdat grafietcomposieten zijn hygroscopisch, er was een risico dat waterdamp werd geabsorbeerd door de spanten terwijl in Lockheed's schone kamer later zou worden uitgedrukt in het vacuüm van de ruimte; resulterend in het feit dat de instrumenten van de telescoop worden bedekt door ijs. Om dat risico te verminderen, werd een stikstofgasspoeling uitgevoerd voordat de telescoop in de ruimte lanceerde.^[46]

Terwijl de bouw van het ruimtevaartuig waarin de telescoop en instrumenten zouden worden ondergebracht, iets soepeler verliep dan de bouw van de OTA, ervoer Lockheed nog steeds een budget en planningslip, en tegen de zomer van 1985 was de bouw van het ruimtevaart en drie maanden achter schema. Een MSFC -rapport zei dat Lockheed de neiging had om te vertrouwen op NASA -aanwijzingen in plaats van hun eigen initiatief in de bouw te nemen.^[47]

Computersystemen en gegevensverwerking

De twee eerste, primaire computers op de HST waren de 1,25 MHz DF-224 System, gebouwd door Rockwell Autonetics, die drie redundante CPU's bevatte, en twee overbodige NSSC-1 (NASA Standard Spacecraft Computer, Model 1) Systemen, ontwikkeld door Westinghouse en GSFC gebruiken diode -transistor logica (DTL). Een co-processor voor de DF-224 werd toegevoegd tijdens Servicing Mission 1 in 1993, die bestond uit twee overbodige snaren van een Intel-gebaseerde 80386-processor met een 80387 wiskundeco-processor.^[48] De DF-224 en zijn 386 co-processor werden vervangen door een 25 MHz Intel-gebaseerd 80486-processorsysteem tijdens Servicing Mission 3A in 1999.^[49] De nieuwe computer is 20 keer sneller, met zes keer meer geheugen, dan de DF-224 het verving. Het verhoogt de doorvoer door enkele computertaken van de grond naar het ruimtevaartuig te verplaatsen en bespaart geld door het gebruik van moderne programmeertalen toe te staan.^[50]

Bovendien hadden sommige van de wetenschapsinstrumenten en componenten hun eigen ingebedde microprocessor-gebaseerde besturingssystemen. De MATS (Multiple Access Transponder) componenten, MAT-1 en MAT-2, maken gebruik van Hughes Aircraft CDP1802CD microprocessors.^[51] De Breed veld en planetaire camera (WFPC) gebruikte ook een RCA 1802 Microprocessor (of mogelijk de oudere 1801 -versie).^[52] De WFPC-1 werd vervangen door de WFPC-2 Tijdens het onderhouden van missie 1 in 1993, die vervolgens werd vervangen door de Brede veldcamera 3 (WFC3) tijdens het onderhoudsmissie 4 in 2009. De upgrade breidde het vermogen van Hubble uit om dieper in het universum te zien en beelden te bieden in drie brede regio's van het spectrum.^[53][54]

Eerste instrumenten

Bij het lanceren droeg de HST vijf wetenschappelijke instrumenten: het brede veld en planetaire camera (WF/PC), Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS), High Speed ​​Photometer (HSP), Faint Object Camera (FOC) en de Faint Object Spectrograph (FOS (FOS ). WF/PC gebruikte een radiale instrumentbaai en de andere 4 instrumenten werden elk geïnstalleerd in een axiaal instrumentbaai.^[55]

WF/pc was een beeldvormingsapparaat met hoge resolutie die voornamelijk bedoeld was voor optische waarnemingen. Het werd gebouwd door NASA's Jet Propulsion Laboratory, en een set van 48 opgenomen filters isolerend spectrale lijnen van bijzonder astrofysisch belang. Het instrument bevatte acht lading-gekoppeld apparaat (CCD) Chips verdeeld tussen twee camera's, elk met behulp van vier CCD's. Elke CCD heeft een resolutie van 0,64 megapixels.^[56] De brede veldcamera (WFC) omvatte een groot hoekig veld ten koste van de resolutie, terwijl de planetaire camera (pc) beelden nam op een langere effectieve brandpuntsafstand dan de WF -chips, waardoor het een grotere vergroting krijgt.^[55]

De Goddard hoge resolutie spectrograaf (GHRS) was een spectrograaf Ontworpen om te werken in de ultraviolet. Het werd gebouwd door het Goddard Space Flight Center en kon een spectrale resolutie van 90.000.^[57] Ook geoptimaliseerd voor ultraviolette waarnemingen waren de FOC en FOS, die in staat waren tot de hoogste ruimtelijke resolutie van alle instrumenten op Hubble. In plaats van CCD's, gebruikten deze drie instrumenten fotoncounting digicons als hun detectoren. De FOC werd geconstrueerd door ESA, terwijl de Universiteit van Californië, San Diego, en Martin Marietta Corporation gebouwd de FOS.^[55]

Het uiteindelijke instrument was de HSP, ontworpen en gebouwd op de Universiteit van Wisconsin - Madison. Het was geoptimaliseerd voor zichtbare en ultraviolette lichtobservaties van variabele sterren en andere astronomische objecten variëren in helderheid. Het kan tot 100.000 metingen per seconde duren met een fotometrisch Nauwkeurigheid van ongeveer 2% of beter.^[58]

Het begeleidingssysteem van HST kan ook worden gebruikt als een wetenschappelijk instrument. Het zijn drie Fijne begeleidingsensoren (FGS) worden voornamelijk gebruikt om de telescoop tijdens een observatie nauwkeurig te houden, maar kan ook worden gebruikt om extreem nauwkeurig uit te voeren astrometrie; Metingen nauwkeurig tot binnen 0,0003 arcseconden zijn bereikt.^[59]

Grondsteun

Het Space Telescope Science Institute (STSCI) is verantwoordelijk voor de wetenschappelijke werking van de telescoop en de levering van dataproducten aan astronomen. STSCI wordt beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy (Aura) en bevindt zich fysiek in Baltimore, Maryland Op de Homewood -campus van Johns Hopkins University, een van de 39 Amerikaanse universiteiten en zeven internationale filialen die het Aura -consortium vormen. STSCI werd opgericht in 1981^[60][61] Na iets van een machtsstrijd tussen NASA en de wetenschappelijke gemeenschap in het algemeen. NASA had deze functie in eigen huis willen houden, maar wetenschappers wilden dat het in een academisch vestiging.^[62][63] De Space Telescope European Coordinating Facility (ST-ECF), gevestigd op Garching Bei München in de buurt München In 1984 bood tot 2011 vergelijkbare steun aan Europese astronomen, toen deze activiteiten werden verplaatst naar het Astronomiecentrum van de Europese ruimte.^[64]

Een nogal complexe taak die valt voor STSCI is het plannen van observaties voor de telescoop.^[65] Hubble bevindt zich in een baan met lage aarde om servicemissies mogelijk te maken, maar dit betekent dat de meeste astronomische doelen zijn occulte door de aarde voor iets minder dan de helft van elke baan. Observaties kunnen niet plaatsvinden wanneer de telescoop door de Zuid -Atlantische anomalie Vanwege verhoogd bestraling niveaus, en er zijn ook aanzienlijke uitsluitingszones rond de zon (uitsluiting van observaties van Kwik), Maan en aarde. De hoek van de zonne -vermijding is ongeveer 50 °, om te voorkomen dat zonlicht elk deel van de OTA verlicht. De aarde en de maanvermijding houden fel licht uit de FGSS en zorgt ervoor dat verspreid licht de instrumenten binnengaat. Als de FGSS worden uitgeschakeld, kunnen de maan en de aarde worden waargenomen. Aarde observaties werden zeer vroeg in het programma gebruikt om platte velden voor het WFPC1-instrument te genereren. Er is een zogenaamde continue kijkzone (CVZ), binnen ongeveer 24 ° van Hubble orbitale polen, waarin doelen dat niet zijn occulte voor lange periodes.^[66][67][68]

Vanwege de precessie Van de baan beweegt de locatie van de CVZ langzaam over een periode van acht weken. Omdat het ledemaat van de aarde zich altijd binnen ongeveer 30 ° van gebieden binnen de CVZ bevindt, is de helderheid van verspreide aardschijn Kan gedurende lange periodes worden verhoogd tijdens CVZ -waarnemingen. Hubble banen in Lage aardebaan op een hoogte van ongeveer 540 kilometer (340 km) en een helling van 28,5 °.^[5] De positie langs de baan verandert in de loop van de tijd op een manier die niet nauwkeurig voorspelbaar is. De dichtheid van de bovenste atmosfeer varieert afhankelijk van veel factoren, en dit betekent dat de voorspelde positie van Hubble gedurende zes weken tijd kan zijn met maximaal 4.000 km (2500 km). Observatieschema's worden doorgaans slechts enkele dagen van tevoren afgerond, omdat een langere doorlooptijd zou betekenen dat er een kans was dat het doelwit niet waarneembaar zou zijn tegen de tijd dat het zou worden waargenomen.^[69] Technische ondersteuning voor HST wordt verleend door NASA en aannemerspersoneel bij de Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, 48 km (30 km) ten zuiden van de STSCI. De operatie van Hubble wordt 24 uur per dag gemonitord door vier teams van vluchtcontrollers die het vluchtactiviteitenteam van Hubble vormen.^[65]

Uitdager Ramp, vertragingen en uiteindelijke lancering

Tegen januari 1986 zag de geplande lanceringsdatum voor Hubble die oktober haalbaar, maar de Uitdager ramp bracht het U.S. Space -programma tot stilstand, gegrondde de shuttle -vloot en dwong de lancering enkele jaren uit te stellen. Tijdens deze vertraging moest de telescoop in een schone kamer worden gehouden, aangedreven en opgeheven met stikstof, totdat een lancering kon worden herschikt. Deze kostbare situatie (over US $ 6 miljoen per maand) duwde de totale kosten van het project nog hoger. Met deze vertraging kon ingenieurs de tijd toestaan ​​om uitgebreide tests uit te voeren, een mogelijk faalgevoelige batterij uit te ruilen en andere verbeteringen aan te brengen.^[70] Bovendien was de grondsoftware die nodig was om Hubble te beheersen niet klaar was in 1986 en was hij nauwelijks klaar tegen de lancering van 1990.^[71] Na de hervatting van shuttle -vluchten, Ruimteschip Ontdekking Lanceerde met succes de Hubble op 24 april 1990, als onderdeel van de STS-31 missie.^[72]

Bij de lancering had NASA er ongeveer uitgegeven US $ 4,7 miljard in inflatie-gecorrigeerde 2010 dollars op het project.^[73] De cumulatieve kosten van Hubble worden geschat US $ 11,3 miljard In 2015 omvatten dollar, waaronder alle volgende onderhoudskosten, maar geen lopende operaties, waardoor het de duurste wetenschapsmissie in de NASA -geschiedenis is.^[74]

Lijst met Hubble -instrumenten

Hubble biedt plaats aan vijf wetenschapsinstrumenten op een bepaald tijdstip, plus de Fijne begeleidingsensoren, die voornamelijk worden gebruikt voor het richten van de telescoop, maar worden af ​​en toe gebruikt voor wetenschappelijk astrometrie afmetingen. Vroege instrumenten werden vervangen door meer geavanceerde tijdens de shuttle -servicemissies. Costar was een corrigerend optiekapparaat in plaats van een wetenschappelijk instrument, maar bezet een van de vier axiale instrumentbaaien.

Sinds de laatste servicemissie in 2009 zijn de vier actieve instrumenten ACS, COS, SOA's en WFC3. Nicmos wordt in de winterslaap gehouden, maar kan worden nieuw leven ingeblazen als WFC3 in de toekomst zou falen.

• Geavanceerde camera voor enquêtes (ACS; 2002 -heden)
• Cosmic Origins spectrograaf (Cos; 2009 - heden)
• Corrigerende optiekruimte Telescoop Axiale vervanging (Costar; 1993–2009)
• Flaint Object Camera (FOC; 1990–2002)
• Flauw objectspectrograaf (Fos; 1990–1997)
• Fijne begeleidingssensor (FGS; 1990 - heden)
• Goddard hoge resolutie spectrograaf (GHRS/HRS; 1990–1997)
• High Speed ​​Photometer (HSP; 1990–1993)
• Dichtbij infraroodcamera en multi-object spectrometer (NICMOS; 1997 - hielrennen, winterslaap sinds 2008)
• Space Telescope Imaging Spectrograph (SOT; 1997-aanwezig (niet-operatief 2004–2009))
• Breed veld en planetaire camera (WFPC; 1990–1993)
• Breed veld en planetaire camera 2 (WFPC2; 1993–2009)
• Brede veldcamera 3 (WFC3; 2009 -heden)

Van de voormalige instrumenten worden drie (costar, FOS en WFPC2) weergegeven in het Smithsonian National Air and Space Museum.^[75][76][77] Het foc is in de Dorner Museum, Duitsland.^[78] De HSP is op de ruimte op de Universiteit van Wisconsin - Madison.^[79] De eerste WFPC werd ontmanteld en sommige componenten werden vervolgens opnieuw gebruikt in WFC3.^[80][81]

Gebrekkige spiegel

Binnen enkele weken na de lancering van de telescoop gaven de geretourneerde afbeeldingen een ernstig probleem met het optische systeem aan. Hoewel de eerste afbeeldingen scherper leken te zijn dan die van op de grond gebaseerde telescopen, slaagde Hubble niet in een uiteindelijke scherpe focus en was de beste beeldkwaliteit die werd verkregen drastisch lager dan verwacht. Afbeeldingen van puntbronnen verspreid over een straal van meer dan één boogseconde, in plaats van een puntspreadfunctie (PSF) geconcentreerd in een cirkel 0,1boogseconden (485 nrad) in diameter, zoals gespecificeerd in de ontwerpcriteria.^[82][83]

Uit analyse van de gebrekkige beelden bleek dat de primaire spiegel in de verkeerde vorm was gepolijst. Hoewel men dacht dat het een van de meest precies was bedacht Optische spiegels ooit gemaakt, glad tot ongeveer 10 nanometer,^[34] De buitenste perimeter was te vlak met ongeveer 2200 nanometer (ongeveer 1⁄450 mm of 1⁄11000 inch).^[84] Dit verschil was catastrofaal en introduceerde ernstig Sferische aberratie, een fout waarin licht van de rand van een spiegel reflecteert focussen Op een ander punt dan het licht dat af reflecteert op het midden.^[85]

Het effect van de spiegelfout op wetenschappelijke waarnemingen hing af van de specifieke waarneming-de kern van de afgeschoten PSF was scherp genoeg om observaties met hoge resolutie van heldere objecten mogelijk te maken en spectroscopie van puntbronnen werd alleen beïnvloed door een gevoeligheidsverlies. Het verlies van licht voor de grote, out-of-focus halo verminderde echter het nut van de telescoop ernstig voor vage objecten of beeldvorming met een hoog contrast. Dit betekende dat bijna alle kosmologische programma's in wezen onmogelijk waren, omdat ze observatie van uitzonderlijk vage objecten vereisten.^[85] Dit bracht politici ertoe om de competentie van NASA in twijfel te trekken, wetenschappers om de kosten te verhelpen die naar productievere inspanningen en cabaretiers hadden kunnen gaan om grappen te maken over NASA en de telescoop. In de komedie van 1991 Het naakte pistool 2½: de geur van angst, in een scène waar historische rampen worden getoond, wordt Hubble afgebeeld met Rms Titanisch en LZ 129 Hindenburg.^[86][87] Desalniettemin voerde de telescoop tijdens de eerste drie jaar van de Hubble -missie, vóór de optische correcties, nog steeds een groot aantal productieve observaties van minder veeleisende doelen uit.^[88] De fout was goed gekarakteriseerd en stabiel, waardoor astronomen de defecte spiegel gedeeltelijk kunnen compenseren met behulp van verfijnde spiegel afbeelding verwerken technieken zoals deconvolutie.^[89]

Oorsprong van het probleem

Een commissie onder leiding van Lew Allen, directeur van de Jet Propulsion Laboratory, werd opgericht om te bepalen hoe de fout had kunnen ontstaan. De Allen Commission constateerde dat een reflecterende nulcorrector, een testapparaat dat werd gebruikt om een ​​correct gevormde niet-sferische spiegel te bereiken, was onjuist geassembleerd-een lens was uit positie met 1,3 mm (0,051 in).^[90] Tijdens het eerste slijpen en polijsten van de spiegel, Spoedig. analyseerde het oppervlak met twee conventionele brekingsnul corrigors. Voor de uiteindelijke productiestap (uitzichten), schakelden ze over naar de op maat gemaakte reflecterende nulcorrector, expliciet ontworpen om te voldoen aan zeer strikte toleranties. De onjuiste assemblage van dit apparaat resulteerde in de spiegel die zeer precies werd gemalen, maar tot de verkeerde vorm. Enkele laatste tests, met behulp van de conventionele nul correctors, correct gerapporteerd Sferische aberratie. Maar deze resultaten werden afgewezen, waardoor de mogelijkheid werd gemist om de fout te vangen, omdat de reflecterende nulcorrector als nauwkeuriger werd beschouwd.^[91]

De commissie gaf de tekortkomingen voornamelijk de schuld aan Perkin-Elmer. De relaties tussen NASA en het Optics Company waren ernstig gespannen tijdens de telescoopconstructie, vanwege frequente schema -slippen en kostenoverschrijdingen. NASA ontdekte dat Perkin-Elmer de spiegelconstructie niet adequaat heeft bekeken of begeleid, zijn beste optische wetenschappers niet aan het project heeft toegewezen (zoals het voor het prototype had), en in het bijzonder de optische ontwerpers bij de constructie en verificatie van niet betrokken de spiegel. Hoewel de commissie zwaar bekritiseerde Perkin-Elmer voor deze managementfouten, werd NASA ook bekritiseerd omdat hij de tekortkomingen van de kwaliteitscontrole niet had opgepikt, zoals volledig vertrouwen op testresultaten van een enkel instrument.^[92]

Ontwerp van een oplossing

Velen vreesden dat Hubble zou worden verlaten.^[93] Het ontwerp van de telescoop had altijd onderhoudsmissies opgenomen, en astronomen begonnen onmiddellijk potentiële oplossingen te zoeken voor het probleem dat kon worden toegepast bij de eerste servicemissie, gepland voor 1993. Hoewel Kodak een back-up spiegel voor Hubble had gemalen, zou het zijn onmogelijk geweest om de spiegel in een baan om de aarde te vervangen, en te duur en tijdrovend om de telescoop terug naar de aarde te brengen voor een refit. In plaats daarvan leidde het feit dat de spiegel zo precies op de verkeerde vorm was gemalen, tot het ontwerp van nieuwe optische componenten met exact dezelfde fout, maar in de tegenovergestelde zin, om bij de servicemissie aan de telescoop te worden toegevoegd, effectief te handelen als "bril"Om de sferische aberratie te corrigeren.^[94][95]

De eerste stap was een precieze karakterisering van de fout in de hoofdspiegel. Achteruit werkend vanuit afbeeldingen van puntbronnen, stelden astronomen vast dat de kegelconstante van de spiegel zoals gebouwd was −1.01390±0,0002, in plaats van de bedoeling −1.00230.^[96][97] Hetzelfde aantal werd ook afgeleid door het analyseren van de nulcorrector die door Perkin-Elmer werd gebruikt om de spiegel te vinden, evenals door te analyseren interferogrammen verkregen tijdens grondtests van de spiegel.^[98]

Vanwege de manier waarop de instrumenten van de HST waren ontworpen, waren twee verschillende sets corrigors vereist. Het ontwerp van de Breed veld en planetaire camera 2, al gepland om de bestaande WF/pc te vervangen, inclusief relaisspiegels om licht op de vier afzonderlijke lading-gekoppeld apparaat (CCD) Chips waaruit zijn twee camera's bestaat. Een omgekeerde fout ingebouwd in hun oppervlakken kan de aberratie van de primaire volledig annuleren. De andere instrumenten misten echter tussen tussenliggende oppervlakken die op deze manier konden worden geconfigureerd en vereisten dus een extern correctieapparaat.^[99]

De Corrigerende optiekruimte Telescoop Axiale vervanging (Costar) systeem is ontworpen om de sferische aberratie te corrigeren voor licht gericht op de FOC, FOS en GHRS. Het bestaat uit twee spiegels in het lichtpad met één grond om de aberratie te corrigeren.^[100] Om het costar -systeem op de telescoop te passen, moest een van de andere instrumenten worden verwijderd en selecteerden astronomen de High Speed ​​Photometer om op te offeren.^[99] Tegen 2002 waren alle originele instrumenten die Costar vereisen, vervangen door instrumenten met hun eigen corrigerende optiek.^[101] Costar werd verwijderd en teruggekeerd naar de aarde in 2009, waar het wordt getoond op de National Air and Space Museum In Washington, D.C.^[102] Het gebied dat eerder door Costar werd gebruikt, wordt nu bezet door de Cosmic Origins spectrograaf.^[103]

Onderhoud van missies en nieuwe instrumenten

Overzicht van het onderhoud

Hubble is ontworpen voor regelmatige upgrades voor onderhouds- en apparatuur tijdens een baan. Instrumenten en beperkte levensproducten zijn ontworpen als orbitale vervangingseenheden.^[104] Vijf servicemissies (SM 1, 2, 3A, 3B en 4) werden gevlogen door NASA Ruimteschepen, de eerste in december 1993 en de laatste in mei 2009.^[105] Onderhoudsmissies waren delicate operaties die begonnen met manoeuvreren om de telescoop in een baan te onderscheppen en deze zorgvuldig op te halen met de shuttle mechanische arm. Het benodigde werk werd vervolgens uitgevoerd in meerdere gebonden ruimtewandelingen gedurende een periode van vier tot vijf dagen. Na een visuele inspectie van de telescoop voerden astronauten reparaties uit, vervangen mislukte of afgebroken componenten, verbeterde apparatuur en geïnstalleerd nieuwe instrumenten. Nadat het werk was voltooid, werd de telescoop opnieuw ingezet, meestal na het stimuleren van een hogere baan om de orbitaal verval veroorzaakt door sfeervol sleuren.^[106]

Servicing Mission 1

De eerste Hubble Servicing Mission was gepland voor 1993 voordat het spiegelprobleem werd ontdekt. Het nam meer belang aan, omdat de astronauten uitgebreid werk zouden moeten doen om corrigerende optica te installeren; Falen zou hebben geleid tot het verlaten van Hubble of het accepteren van de permanente handicap. Andere componenten faalden vóór de missie, waardoor de reparatiekosten stijgen tot $ 500 miljoen (exclusief de kosten van de shuttle -vlucht). Een succesvolle reparatie zou helpen de levensvatbaarheid van het bouwen aan te tonen Space Station Alpha.^[107]

STS-49 In 1992 demonstreerde de moeilijkheid van ruimtewerk. Terwijl het redt Intelsat 603 Lof ontvangen, de astronauten hadden mogelijk roekeloze risico's genomen. Noch de redding, noch de niet -gerelateerde assemblage van componenten van het prototype ruimtestation vond plaats toen de astronauten hadden getraind, waardoor NASA de planning en training opnieuw beoordeelde, inclusief voor de Hubble -reparatie. Het bureau dat is toegewezen aan de missie Verhaal Musgrave-die sinds 1976 aan satellietherstelprocedures had gewerkt-en zes andere ervaren astronauten, waaronder twee van STS-49. De eerste missiedirecteur sindsdien Project Apollo zou een bemanning coördineren met 16 eerdere shuttle -vluchten. De astronauten werden getraind om ongeveer honderd gespecialiseerde hulpmiddelen te gebruiken.^[108]

Warmte was het probleem geweest op eerdere ruimtewandelingen, die plaatsvonden in zonlicht. Hubble moest uit zonlicht worden gerepareerd. Musgrave ontdekte tijdens vacuümtraining, zeven maanden vóór de missie, dat ruimtepakhandschoenen niet voldoende beschermden tegen de verkoudheid van de ruimte. Na STS-57 Bevestigde het probleem in een baan, NASA heeft snel apparatuur, procedures en vluchtplan gewijzigd. Zeven totale missiesimulaties vonden plaats vóór de lancering, de meest grondige voorbereiding in de shuttlegeschiedenis. Er bestond geen compleet Hubble Mockup, dus de astronauten bestudeerden veel afzonderlijke modellen (waaronder één bij het Smithsonian) en combineerden hun verschillende en tegenstrijdige details mentaal.^[109]

Service Mission 1 vloog aan boord Trachten In december 1993, en betrokken bij de installatie van verschillende instrumenten en andere apparatuur gedurende tien dagen. Het belangrijkste is dat de High Speed ​​Photometer werd vervangen door de CO-STER Corrigerend optiekpakket en WF/pc werd vervangen door de Breed veld en planetaire camera 2 (WFPC2) met een intern optisch correctiesysteem. De zonne -arrays en hun aandrijfelektronica werden ook vervangen, evenals vier gyroscopen In het telescooppuntsysteem, twee elektrische besturingseenheden en andere elektrische componenten, en twee magnetometers. De aan boord computers werden opgewaardeerd met toegevoegd coprocessors, en de baan van Hubble werd gestimuleerd.^[84]

Op 13 januari 1994 verklaarde NASA de missie tot een volledig succes en toonde de eerste scherpere afbeeldingen.^[110] De missie was een van de meest complexe uitgevoerd tot die datum, waarbij vijf lang betrokken was extra voertuigen perioden. Het succes was een zegen voor NASA, evenals voor de astronomen die nu een meer capabele ruimtetelescoop hadden.^[76][111]

Servicing Mission 2

Mission 2 onderhouden, gevlogen door Ontdekking In februari 1997, de GHRS en de FOS vervangen door de Space Telescope Imaging Spectrograph (Soa's) en de Dichtbij infraroodcamera en multi-object spectrometer (NICMOS), een engineering- en wetenschapsbandrecorder vervangen door een nieuwe solid -state recorder en herstelde thermische isolatie.^[112] Nicmos bevatte een koellichaam vast stikstof- om de thermisch geluid van het instrument, maar kort nadat het was geïnstalleerd, een onverwacht thermische expansie resulteerde in een deel van het koellichaam dat in contact kwam met een optische schot. Dit leidde tot een verhoogd opwarmingspercentage voor het instrument en verlaagde de oorspronkelijke verwachte levensduur van 4,5 jaar tot ongeveer twee jaar.^[113]

Servicing Mission 3A

Servicing Mission 3A, gevlogen door Ontdekking, vond plaats in december 1999 en was een afsplitsing van Servicing Mission 3 Na drie van de zes ingebouwde gyroscopen waren gefaald. De vierde mislukte een paar weken voor de missie, waardoor de telescoop niet in staat was om wetenschappelijke observaties uit te voeren. De missie verving alle zes gyroscopen, vervangen een Fijne begeleidingssensor en de computer, een spanning/temperatuurverbeteringskit (VIK) geïnstalleerd om overladen op batterijen te voorkomen en thermische isolatiedekens te vervangen.^[114]

Servicing Mission 3B

Servicing Mission 3B gevlogen door Columbia In maart 2002 zag de installatie van een nieuw instrument, met de FOC (die, behalve de Fijne begeleidingsensoren bij gebruik voor astrometrie, was de laatste van de oorspronkelijke instrumenten) die werd vervangen door de Geavanceerde camera voor enquêtes (ACS). Dit betekende dat Costar niet langer nodig was, omdat alle nieuwe instrumenten een ingebouwde correctie hadden voor de hoofdspiegelafwijking.^[101] De missie heeft ook Nicmos nieuw leven ingeblazen door een koeler met gesloten cyclus te installeren^[113] en vervangen de zonnepanelen voor de tweede keer, waardoor 30 procent meer vermogen werd geleverd.^[115]

Servicing Mission 4

Plannen vroegen om Hubble te onderhouden in februari 2005, maar de Columbia ramp In 2003, waarin de orbiter uiteenviel op het opnieuw binnenkomen in de atmosfeer, had uitgebreide effecten op het Hubble-programma en andere NASA-missies. NASA -beheerder Sean O'Keefe besloot dat alle toekomstige shuttle -missies de veilige haven van de moesten kunnen bereiken Internationaal Ruimtestation moeten problemen tijdens de vlucht ontwikkelen. Omdat geen shuttles in staat waren om zowel HST als het ruimtestation te bereiken tijdens dezelfde missie, werden toekomstige bemanningsdienstenmissies geannuleerd.^[116] Deze beslissing werd bekritiseerd door talloze astronomen die vonden dat Hubble waardevol genoeg was om het menselijke risico te verdienen.^[117] HST's geplande opvolger, de James Webb Space Telescope (JWST), werd tegen 2004 niet verwacht dat het tot minstens 2011 zou worden gelanceerd. JWST werd uiteindelijk gelanceerd in december 2021.^[118] Een kloof in ruimte-waarnemende mogelijkheden tussen een ontmanteling van Hubble en de inbedrijfstelling van een opvolger was van groot belang voor veel astronomen, gezien de belangrijke wetenschappelijke impact van HST.^[119] De overweging dat JWST niet zal worden gevestigd in Lage aardebaan, en daarom niet gemakkelijk kunnen worden opgewaardeerd of gerepareerd in het geval van een vroege storing, maakte het zorgen alleen maar acuter. Aan de andere kant waren NASA -functionarissen bezorgd dat doorgaan met het onderhoud van Hubble fondsen van andere programma's zou consumeren en de JWST zou vertragen.^[120]

In januari 2004 zei O'Keefe dat hij zijn beslissing zou herzien om de uiteindelijke servicemissie naar HST te annuleren, vanwege het publieke protest en verzoeken van het Congres voor NASA om een ​​manier te zoeken om het te redden. De National Academy of Sciences heeft een officieel panel bijeengeroepen, dat in juli 2004 aanbeveelde dat de HST ondanks de schijnbare risico's moest worden bewaard. Hun rapport drong erop aan: "NASA zou geen acties moeten ondernemen die een space shuttle -servicemissie naar de Hubble Space Telescope zouden uitsluiten".^[121] In augustus 2004 vroeg O'Keefe Goddard Space Flight Center om een ​​gedetailleerd voorstel voor te bereiden op een robotachtige dienstmissie. Deze plannen werden later geannuleerd, de robotmissie werd beschreven als "niet haalbaar".^[122] Eind 2004, verschillende congresleden, geleid door senator Barbara Mikulski, openbare hoorzittingen gehouden en gevochten met veel publieke steun (waaronder duizenden brieven van schoolkinderen in de VS) om de regering Bush en NASA de beslissing om plannen voor een Hubble -reddingsmissie te laten vallen te heroverwegen.^[123]

De nominatie in april 2005 van een nieuwe NASA -beheerder, Michael D. Griffin, veranderde de situatie, zoals Griffin verklaarde dat hij een bemanningsmissie zou overwegen.^[124] Kort na zijn benoeming machtigde Griffin Goddard om door te gaan met de voorbereidingen op een bemanningsling Hubble Maintenance -vlucht, en zei dat hij de definitieve beslissing zou nemen na de volgende twee shuttle -missies. In oktober 2006 gaf Griffin de laatste groene lichte en de 11-daagse missie door Atlantis was gepland voor oktober 2008. Hubble's belangrijkste data-handling-eenheid is mislukt in september 2008,^[125] Het stoppen van alle rapportage van wetenschappelijke gegevens totdat de back-up op 25 oktober 2008 online werd gebracht.^[126] Aangezien het falen van de back -upeenheid de HST -hulpeloze zou achterlaten, werd de servicemissie uitgesteld om een ​​vervanging voor de primaire eenheid op te nemen.^[125]

Servicing Mission 4 (SM4), gevlogen door Atlantis In mei 2009 was de laatste geplande shuttle -missie voor HST.^[103][127] SM4 heeft de vervangende gegevensafhandelingseenheid geïnstalleerd, de ACS- en STIS-systemen gerepareerd, geïnstalleerd verbeterd Nikkel waterstofbatterijenen vervangen andere componenten, waaronder alle zes gyroscopen. SM4 heeft ook twee nieuwe observatie -instrumenten geïnstalleerd -Brede veldcamera 3 (Wfc3) en de Cosmic Origins spectrograaf (Cos)^[128]-en de Zachte opname en rendez -vous -systeem, waardoor de toekomstige ontmoeting, vastlegging en veilige verwijdering van Hubble door een bemanning of robotachtige missie.^[129] Behalve voor de ACS's Hoog resolutiekanaal, die niet kon worden gerepareerd en was uitgeschakeld,^{[130][131][132]} Het werk dat tijdens SM4 werd uitgevoerd, maakte de telescoop volledig functioneel.^[103]

Grote projecten

Sinds het begin van het programma zijn een aantal onderzoeksprojecten uitgevoerd, sommigen van hen bijna alleen met Hubble, anderen coördineerden faciliteiten zoals zoals Chandra X-Ray Observatory en ESO's Zeer grote telescoop. Hoewel het Hubble -observatorium het einde van zijn leven nadert, zijn er nog steeds grote projecten voor gepland. Een voorbeeld is het huidige (2022) Ullyses-project (Ultraviolet Legacy Library of Young Stars als essentiële normen) dat drie jaar lang meegaat om een ​​set jonge en lage massale jonge sterren te observeren en licht zal werpen op stervorming en compositie.

Kosmische assemblage bijna-infrarood diepe extragalactische legacy-enquête

In een persbericht van augustus 2013, Kaarsen werd aangeduid als "het grootste project in de geschiedenis van Hubble". De enquête "heeft als doel Galactische evolutie in het vroege universum te verkennen, en de allereerste zaden van de kosmische structuur op minder dan een miljard jaar na de oerknal."^[133] De Project -site van Candels beschrijft de doelen van de enquête als volgende:^[134]

De Cosmic Assembly Near-IR Deep Extragalactic Legacy Survey is ontworpen om het eerste derde deel van Galactische evolutie te documenteren van Z = 8 tot 1,5 via diepe beeldvorming van meer dan 250.000 sterrenstelsels met WFC3/IR en ACS. Het zal ook het eerste type IA SNE verder vinden dan z> 1.5 en hun nauwkeurigheid vaststellen als standaardkaarsen voor kosmologie. Vijf premier multi-golflengte hemelgebieden zijn geselecteerd; Elk heeft meerdere golflengtegegevens van Spitzer en andere faciliteiten en heeft uitgebreide spectroscopie van de betere sterrenstelsels. Het gebruik van vijf wijd gescheiden velden vermindert kosmische variantie en levert statistisch robuuste en volledige monsters van sterrenstelsels op tot 10⁹ Zonne -massa naar z ~ 8.

Frontier Fields Program

Het programma, officieel genaamd "Hubble Deep Fields Initiative 2012", is bedoeld om de kennis van vroeg te bevorderen sterrenstelsel door sterrenstelsels met hoge redshift te bestuderen in blanco velden met de hulp van gravitational lensing om de "zwakste sterrenstelsels in het verre universum" te zien.^[135] De webpagina van de Frontier Fields beschrijft de doelen van het programma dat is:

• om tot nu toe ontoegankelijke populaties van z = 5-10 sterrenstelsels te onthullen die tien tot vijftig keer zwakker zijn, intrinsiek dan nu
• Om ons begrip van de stellaire massa's en stervormingsgeschiedenis van sub-L* sterrenstelsels op zijn vroegste tijden te verstevigen
• Om de eerste statistisch zinvolle morfologische karakterisering van sterrenvormende sterrenstelsels te bieden op z> 5
• Om z> 8 sterrenstelsels te vinden die voldoende zijn uitgestrekt door clusterslens te maken om de interne structuur te onderscheiden en/of voldoende vergroot door clusterslensing voor spectroscopische follow-up.^[136]

Cosmic Evolution Survey (COSMOS)

De Cosmic Evolution Survey (KOSMOS)^[137] is een astronomisch onderzoek dat is ontworpen om de vorming en evolutie van sterrenstelsels te onderzoeken als een functie van zowel kosmische tijd (roodverschuiving) als de lokale melkwegomgeving. De enquête omvat een equatoriaal veld van twee vierkante graden met spectroscopie en röntgenfoto naar radio-beeldvorming door de meeste van de belangrijkste ruimte-gebaseerde telescopen en een aantal grote grondgebaseerde telescopen,^[138] waardoor het een belangrijk focusgebied van extragalactische astrofysica is. Cosmos werd in 2006 gelanceerd als het grootste project dat destijds door de Hubble Space Telescope werd nagestreef blanco velden, 2,5 keer het gebied van de maan aan de hemel en 17 keer groter dan de grootste van de Kaarsen Regio's. De Wetenschappelijke samenwerking van Cosmos die werd gesmeed uit de eerste Cosmos-enquête is de grootste en langstlopende extragalactische samenwerking, bekend om zijn collegialiteit en openheid. De studie van sterrenstelsels in hun omgeving kan alleen worden gedaan met grote delen van de lucht, groter dan een half vierkante graad.^[139] Meer dan twee miljoen sterrenstelsels worden gedetecteerd, met 90% van de leeftijd van de Universum. De Cosmos -samenwerking wordt geleid door Caitlin Casey, Jeyhan Kartaltepe en Vernesa Smolcic en omvat meer dan 200 wetenschappers in een dozijn landen.^[137]

Openbaar gebruik

Voorstelproces

Iedereen kan tijd op de telescoop aanvragen; Er zijn geen beperkingen op nationaliteit of academische affiliatie, maar financiering voor analyse is alleen beschikbaar voor Amerikaanse instellingen.^[140] De concurrentie om tijd op de telescoop is intens, met ongeveer een vijfde van de voorstellen die zijn ingediend in elke cyclus verdienstijd op het schema.^[141][142]

Oproepen tot voorstellen worden ongeveer jaarlijks uitgegeven, met de tijd toegewezen voor een cyclus die ongeveer een jaar duurt. Voorstellen zijn verdeeld in verschillende categorieën; "Algemene waarnemer" -voorstellen zijn de meest voorkomende, met betrekking tot routinematige waarnemingen. "Snapshot -observaties" zijn die waarin doelen slechts 45 minuten of minder van telescooptijd vereisen, inclusief overheadkosten zoals het verwerven van het doelwit. Snapshot -observaties worden gebruikt om gaten in het telescoopschema in te vullen die niet kunnen worden opgevuld door reguliere algemene waarnemerprogramma's.^[143]

Astronomen kunnen "doelwit van kansen" stellen, waarin observaties worden gepland als een tijdelijke gebeurtenis die onder het voorstel valt tijdens de planningscyclus plaatsvindt. Bovendien wordt tot 10% van de telescooptijd aangeduid als "Director's Discretionary" (DD) tijd. Astronomen kunnen op elk moment van het jaar een aanvraag indienen om DD -tijd te gebruiken, en het wordt meestal toegekend voor studie van onverwachte tijdelijke fenomenen zoals supernovae.^[144]

Andere toepassingen van DD -tijd omvatten de waarnemingen die hebben geleid tot weergaven van het Hubble Deep Field en Hubble Ultra Deep Field, en in de eerste vier cycli van de telescooptijd, observaties die werden uitgevoerd door amateur -astronomen.^[145][146]

In 2012 heeft de ESA een wedstrijd gehouden voor het verwerking van Hubble -gegevens om de ontdekking van "verborgen schatten" in de ruwe Hubble -gegevens aan te moedigen.^[147][148]

Gebruik door amateur -astronomen

De eerste directeur van STSCI, Riccardo giacconi, aangekondigd in 1986 dat hij van plan was om een ​​deel van zijn discretionaire tijdstijd te besteden aan het toestaan ​​van amateur -astronomen om de telescoop te gebruiken. De totale tijd om te worden toegewezen was slechts enkele uren per cyclus, maar wekte grote belangstelling bij amateur -astronomen.^[145][146]

Voorstellen voor amateurtijd werden streng beoordeeld door een commissie van amateur -astronomen, en alleen werd tijd toegekend aan voorstellen die werden geacht echte wetenschappelijke verdienste te hebben, dupliceerde geen voorstellen van professionals en vereiste de unieke mogelijkheden van de ruimtetelescoop. Dertien amateur -astronomen kregen tijd op de telescoop, waarbij observaties werden uitgevoerd tussen 1990 en 1997.^[145] Een dergelijke studie was "Overgang Comets - UV zoeken naar OH". Het eerste voorstel", een Hubble Space Telescope -studie van postbevestigingverlichting en albedo -veranderingen op IO ", werd gepubliceerd in Icarus,^[149] Een tijdschrift gewijd aan studies voor zonnestelsels. Een tweede studie van een andere groep amateurs werd ook gepubliceerd in Icarus.^[150] Na die tijd maakte het budgetverminderingen bij STSCI echter de steun van werk van amateur -astronomen onhoudbaar en zijn er geen extra amateurprogramma's uitgevoerd.^[145][146]

Regelmatige Hubble -voorstellen omvatten nog steeds bevindingen of ontdekte objecten door amateurs en burgerwetenschappers. Deze observaties zijn vaak in een samenwerking met professionele astronomen. Een van de vroegste dergelijke observaties is de Geweldige witte plek van 1990^[151] Op planeet Saturnus, ontdekt door amateur -astronoom S. Wilber^[152] en waargenomen door HST onder een voorstel van J. Westphal (Caltech).^[153][154] Latere professional-amateur-observaties door Hubble omvatten ontdekkingen door de Galaxy Zoo project, zoals Voorwerpjes en Groene erwtstelsels.^[155][156] Het programma "Gems of the Galaxies" is gebaseerd op een lijst met objecten van Galaxy Zoo -vrijwilligers die werd ingekort met behulp van een online stemming.^[157] Bovendien zijn er observaties van Kleine planeten ontdekt door amateur -astronomen, zoals 2i/borisov en veranderingen in de atmosfeer van de gasreuzen Jupiter en Saturn of de ijsreuzen Uranus en Neptunus.^[158][159] In de Pro-AM-samenwerking achtertuin werelden de HST werd gebruikt om een Planetair massaobject, genaamd Wise J0830+2837. De niet-detectie door de HST heeft geholpen dit eigenaardige object te classificeren.^[160]

Wetenschappelijke resultaten

Belangrijke projecten

In de vroege jaren tachtig kwamen NASA en STSCI vier panelen bijeen om belangrijke projecten te bespreken. Dit waren projecten die zowel wetenschappelijk belangrijk waren en een aanzienlijke telescooptijd zouden vereisen, die expliciet aan elk project zouden zijn gewijd. Dit garandeerde dat deze specifieke projecten vroeg zouden worden voltooid, voor het geval de telescoop eerder faalde dan verwacht. De panelen identificeerden drie van dergelijke projecten: 1) Een studie van het nabijgelegen intergalactische medium met behulp van quasar absorptielijnen Om de eigenschappen van de intergalactisch medium en de gasvormige inhoud van sterrenstelsels en groepen sterrenstelsels;^[161] 2) Een medium diepe enquête met behulp van de brede veldcamera om gegevens te nemen wanneer een van de andere instrumenten werd gebruikt^[162] en 3) een project om de Hubble constant Binnen tien procent door de fouten te verminderen, zowel extern als intern, bij de kalibratie van de afstandsschaal.^[163]

Belangrijke ontdekkingen

Hubble heeft bijgedragen aan het oplossen van enkele langdurige problemen in de astronomie, terwijl hij ook nieuwe vragen oproept. Sommige resultaten hebben nieuw nodig theorieën om ze uit te leggen.

Leeftijd en uitbreiding van het universum

Een van de primaire missiedoelen was het meten van afstanden tot Cepheid -variabele sterren nauwkeuriger dan ooit tevoren, en dus Beperk de waarde van de Hubble constant, de maat voor de snelheid waarmee het universum zich uitbreidt, dat ook verband houdt met zijn leeftijd. Vóór de lancering van HST hadden schattingen van de Hubble -constante meestal dat fouten van maximaal 50%, maar Hubble -metingen van Cepheid -variabelen in de Maagdelijke cluster en andere verre melkwegclusters zorgden voor een gemeten waarde met een nauwkeurigheid van ± 10%, wat consistent is met andere meer accurate metingen die zijn gedaan sinds de lancering van Hubble met behulp van andere technieken.^[164] De geschatte leeftijd is nu ongeveer 13,7 miljard jaar, maar vóór de Hubble -telescoop voorspelden wetenschappers een leeftijd van 10 tot 20 miljard jaar.^[165]

Terwijl Hubble hielp om schattingen van het tijdperk van het universum te verfijnen, heeft het ook de theorieën over de toekomst ervan opgebouwd. Astronomen van de High-Z Supernova Search Team en de Supernova Cosmology Project gebruikte op de grond gebaseerde telescopen en HST om verre te observeren supernovae en ontdekte bewijs dat, verre van vertragen onder invloed van zwaartekracht, de uitbreiding van het universum is in plaats daarvan versnellen. Drie leden van deze twee groepen zijn vervolgens toegekend Nobelprijzen voor hun ontdekking.^[166] De oorzaak van deze versnelling blijft slecht begrepen;^[167] De term die wordt gebruikt voor de momenteel onuitse zaak is donkere energie, wat betekent dat het donker is (niet in staat om direct te worden gezien en gedetecteerd) voor onze huidige wetenschappelijke instrumenten.^[168]

Zwarte gaten

De spectra en afbeeldingen met hoge resolutie die door de HST zijn geleverd, zijn bijzonder geschikt geweest voor het vaststellen van de prevalentie van zwarte gaten in het centrum van nabijgelegen sterrenstelsels. Hoewel in de vroege jaren zestig de hypothese was dat zwarte gaten zouden worden gevonden in de centra van sommige sterrenstelsels, en astronomen in de jaren tachtig een aantal goede kandidaten voor zwarte gaten identificeerden, werkzaamheden met Hubble -shows dat zwarte gaten waarschijnlijk gebruikelijk zijn voor de centra van alle sterrenstelsels.^[169] De Hubble -programma's hebben verder vastgesteld dat de massa's van de nucleaire zwarte gaten en eigenschappen van de sterrenstelsels nauw verwant zijn.^[170][171]

Zichtbare golflengtebeelden uitbreiden

Een uniek venster op het universum ingeschakeld door Hubble zijn de Hubble Deep Field, Hubble ultradiep veld, en Hubble Extreme Deep Field Afbeeldingen, die de ongeëvenaarde gevoeligheid van Hubble gebruikten bij zichtbare golflengten om afbeeldingen van kleine stukjes lucht te maken die de diepste ooit zijn verkregen bij optische golflengten. De afbeeldingen onthullen sterrenstelsels miljarden lichte jaren weg, waardoor informatie over het vroege universum wordt verstrekt en dienovereenkomstig een schat aan wetenschappelijke artikelen hebben gegenereerd. De brede veldcamera 3 Verbeterde de weergave van deze velden in de infrarood en ultraviolet, ter ondersteuning van de ontdekking van enkele van de meest verre objecten die nog zijn ontdekt, zoals, zoals MACS0647-JD.^[172]

Het niet-standaard object SCP 06F6 werd ontdekt door de Hubble Space Telescope in februari 2006.^[173][174]

Op 3 maart 2016 hebben onderzoekers die Hubble -gegevens gebruiken de ontdekking van de verste bevestigde Galaxy tot nu toe aangekondigd: GN-Z11, die Hubble opmerkte omdat het ongeveer 400 miljoen jaar na de oerknal bestond.^[175] De Hubble -observaties vonden plaats op 11 februari 2015 en 3 april 2015, als onderdeel van de Kaarsen/GOEDEREN-Noord -enquêtes.^[176][177]

Ontdekkingen voor zonnestelsels

Het botsing van Comet Shoemaker-Levy 9 met Jupiter In 1994 was het toevallig getimed voor astronomen, die slechts enkele maanden na het onderhouden van de missie kwam 1 had de optische prestaties van Hubble hersteld. Hubble -afbeeldingen van de planeet waren scherper dan alle genomen sinds de passage van Voyager 2 In 1979, en waren cruciaal bij het bestuderen van de dynamiek van de botsing van een grote komeet met Jupiter, een gebeurtenis waarvan werd aangenomen dat het eens om de paar eeuwen plaatsvindt.^[178]

In maart 2015 hebben onderzoekers aangekondigd dat metingen van aurorae rondom Ganymedes, een van de manen van Jupiter, onthulde dat het een ondergrondse oceaan heeft. Met behulp van Hubble om de beweging van zijn aurorae te bestuderen, bepaalden de onderzoekers dat een grote zoutwater oceaan hielp de interactie tussen het magnetische veld van Jupiter en die van Ganymedes te onderdrukken. De oceaan wordt geschat op 100 km (60 km) diep, gevangen onder een ijskorst van 150 km (90 mi).^[179][180]

HST is ook gebruikt om objecten te bestuderen in de buitenste uithoeken van het zonnestelsel, inclusief de dwergplaneten Pluto,^[181] Eris,^[182] en Sedna.^[183] In juni en juli 2012 ontdekten Amerikaanse astronomen die Hubble gebruiken Styx, een kleine vijfde maan in een baan om Pluto.^[184]

Van juni tot augustus 2015 was Hubble gewend zoeken voor een Kuipergordel Object (KBO) Doel voor het Nieuwe horizonten Kuiper Belt Extended Mission (KEM) wanneer vergelijkbare zoekopdrachten met grondtelescopen geen geschikt doelwit konden vinden.^[185] Dit resulteerde in de ontdekking van ten minste vijf nieuwe KBO's, inclusief het uiteindelijke KEM -doel, 486958 Arrokoth, Dat Nieuwe horizonten Voer op 1 januari 2019 een dichtbij van op 1 januari 2019.^{[186][187][188]}

In april 2022 kondigde NASA aan dat astronomen in staat waren om afbeeldingen van HST te gebruiken om de grootte van de kern van de komeet te bepalen C/2014 UN271 (Bernardinelli - Bernstein), dat is de grootste ijzige komeetkern die ooit door astronomen is gezien. De kern van C/2014 UN271 heeft een geschatte massa van 50 biljoen ton, die 50 keer de massa andere bekende kometen in ons zonnestelsel is.^[189]

Supernova verschijnt

Op 11 december 2015 heeft Hubble een beeld vastgelegd van de allereerste voorspelde terugverdiening van een supernova, nagesynchroniseerd "Refsdal", dat werd berekend met behulp van verschillende massamodellen van een melkwegcluster waarvan de zwaartekracht is kromtrekken Het licht van de supernova. De Supernova werd eerder gezien in november 2014 achter Galaxy Cluster Macs J1149.5+2223 als onderdeel van het Hubble's Frontier Fields -programma. Het licht van het cluster duurde ongeveer vijf miljard jaar om de aarde te bereiken, terwijl het licht van de supernova erachter vijf miljard jaar duurde dan dat, zoals gemeten door hun respectieve roodverschuivingen. Vanwege het zwaartekrachteffect van de melkwegcluster verschenen vier afbeeldingen van de supernova in plaats van één, een voorbeeld van een Einstein Cross. Op basis van vroege lensmodellen werd voorspeld dat een vijfde afbeelding eind 2015 weer zou verschijnen.^[191] Refsdal verscheen opnieuw zoals voorspeld in 2015.^[192]

Massa en grootte van Melkweg

In maart 2019, observaties van Hubble en gegevens van de European Space Agency's Gaia Ruimte -observatorium werd gecombineerd om te bepalen dat de massa van de Melkwegstelsel is ongeveer 1,5 biljoen keer de massa van de zon, een waarde tussen de eerdere schattingen.^[193]

Andere ontdekkingen

Andere ontdekkingen met Hubble-gegevens zijn onder meer proto-planetaire schijven (proppen) in de Orion Nebula;^[194] Bewijs voor de aanwezigheid van Extrasolaire planeten rond zonachtige sterren;^[195] en de optische tegenhangers van de nog mysterieuze Gamma-ray barsts.^[196] Gebruik makend van gravitational lensing, Hubble observeerde een sterrenstelsel dat is aangewezen MACS 2129-1 Ongeveer 10 miljard lichtjaren van de aarde. MACS 2129-1 ondermijnde verwachtingen over sterrenstelsels waarin nieuwe stervorming was gestopt, een belangrijk resultaat voor het begrijpen van de vorming van elliptische sterrenstelsels.^[197]

In 2022 detecteerde Hubble het licht van de verste individuele ster die ooit tot nu toe is gezien. De ster, WHL0137-LS (bijgenaamd Earendel), bestond binnen de eerste miljard jaar na de oerknal. Het zal worden waargenomen door NASA's James Webb Space Telescope Om te bevestigen dat Earendel inderdaad een ster is.^[198]

Impact op astronomie

Veel objectieve maatregelen tonen de positieve impact van Hubble -gegevens op astronomie. Meer dan 15.000 papieren Op basis van Hubble-gegevens zijn gepubliceerd in peer-reviewed tijdschriften,^[199] en er zijn talloze meer verschenen in de conferentie procedure. Kijkend naar papieren enkele jaren na hun publicatie, hebben ongeveer een derde van alle astronomiekapers geen citaten, terwijl slechts twee procent van de artikelen op basis van Hubble -gegevens geen citaten hebben. Gemiddeld ontvangt een paper op basis van Hubble-gegevens ongeveer twee keer zoveel citaten als artikelen op basis van niet-hubbeltegegevens. Van de 200 artikelen die elk jaar zijn gepubliceerd die de meeste citaten ontvangen, zijn ongeveer 10% gebaseerd op Hubble -gegevens.^[200]

Hoewel de HST astronomisch onderzoek duidelijk heeft geholpen, zijn de financiële kosten groot. Uit een onderzoek naar de relatieve astronomische voordelen van verschillende groottes van telescopen bleek dat hoewel artikelen op basis van HST-gegevens 15 keer zoveel citaten genereren als een grondgebaseerde telescoop van 4 m (13 ft) zoals de William Herschel -telescoop, de HST kost ongeveer 100 keer zoveel om te bouwen en te onderhouden.^[201]

Beslissen tussen het bouwen van grond- versus ruimte-gebaseerde telescopen is complex. Zelfs voordat Hubble werd gelanceerd, zijn gespecialiseerde grondgebaseerde technieken zoals diafragma maskering interferometrie had optische en infraroodbeelden met een hogere resolutie verkregen dan Hubble zou bereiken, hoewel beperkt tot doelen ongeveer 10⁸ keer helderder dan de zwakste doelen waargenomen door Hubble.^[202][203] Sindsdien vooruitgang in adaptieve optiek hebben de beeldvormingsmogelijkheden met hoge resolutie van grondgebaseerde telescopen uitgebreid met de infraroodbeeldvorming van vage objecten. Het nut van adaptieve optica versus HST -waarnemingen hangt sterk af van de specifieke details van de onderzoeksvragen die worden gesteld. In de zichtbare banden kan adaptieve optica alleen een relatief klein gezichtsveld corrigeren, terwijl HST optische beeldvorming met hoge resolutie over een breder veld kan uitvoeren.^[204] Bovendien kan Hubble meer vage objecten voorstellen, omdat op de grond gebaseerde telescopen worden beïnvloed door de achtergrond van verspreid licht gecreëerd door de atmosfeer van de aarde.^[205]

Impact op Aerospace Engineering

Naast zijn wetenschappelijke resultaten heeft Hubble ook belangrijke bijdragen geleverd aan ruimtevaarttechniek, in het bijzonder de prestaties van systemen in lage aarde -baan (LEO). Deze inzichten zijn het gevolg van de lange levensduur van Hubble over een baan om de aarde, uitgebreide instrumentatie en terugkeer van assemblages naar de aarde waar ze in detail kunnen worden bestudeerd. In het bijzonder heeft Hubble bijgedragen aan studies naar het gedrag van grafiet composiet Structuren in vacuüm, optische besmetting door resterende gas en menselijke onderhoud, stralingsschade naar elektronica en sensoren, en het langdurige gedrag van meerlagige isolatie.^[206] Een geleerde les was dat gyroscopen geassembleerd met behulp van zuurstof onder druk om suspensievloeistof te leveren, vatbaar waren voor falen als gevolg van elektrische draadcorrosie. Gyroscopen worden nu geassembleerd met behulp van stikstof onder druk.^[207] Een andere is dat optische oppervlakken in Leo verrassend lange levens kunnen hebben; Hubble zou slechts 15 jaar duren voordat de spiegel onbruikbaar werd, maar na 14 jaar was er geen meetbare afbraak.^[117] Ten slotte hebben Hubble Servicing-missies, met name die die componenten bedienen die niet zijn ontworpen voor onderhoud in de ruimte, bijgedragen aan de ontwikkeling van nieuwe tools en technieken voor herstel van het orbit.^[208]

Hubble -gegevens

Overdracht naar de aarde

Hubble -gegevens werden aanvankelijk opgeslagen op het ruimtevaartuig. Bij de lancering waren de opslagfaciliteiten ouderwetse reel-to-reel tapedrives, maar deze werden vervangen door vaste toestand Gegevensopslagfaciliteiten tijdens servicemissies 2 en 3A. Ongeveer twee keer per dag, de Hubble Space Telescope radio -gegevens naar een satelliet in de geosynchroneus Tracking- en gegevensrelais -satellietsysteem (TDRSS), die vervolgens de wetenschapsgegevens downlinks naar een van de twee 60-voet (18-meter) diameter magnetronantennes op de Witte zandtestfaciliteit in White Sands, New Mexico.^[142] Van daaruit worden ze naar het Space Telescope Operations Control Center in Goddard Space Flight Center gestuurd en uiteindelijk naar het Space Telescope Science Institute for Archiving.^[142] Elke week downlinks HST ongeveer 140 gigabits aan gegevens.^[2]

Kleurbeelden

Alle afbeeldingen van Hubble zijn monochromatisch g greeschaal, genomen door een verscheidenheid aan filters, elk passerende specifieke golflengten van licht en opgenomen in elke camera. Kleurafbeeldingen worden gemaakt door afzonderlijke monochrome afbeeldingen te combineren die door verschillende filters worden genomen. Dit proces kan ook creëren valskleur Versies van afbeeldingen, waaronder infrarood- en ultraviolette kanalen, waarbij infrarood meestal wordt weergegeven als een dieprode en ultraviolet wordt weergegeven als een diepblauw.^[210][211]

Archieven

Alle Hubble -gegevens worden uiteindelijk beschikbaar gesteld via de Mikulski -archief voor ruimtetelescopen Bij STSCI,^[212] CADC^[213] en ESA/ESAC.^[214] Gegevens zijn meestal eigendom - alleen beschikbaar voor de hoofdonderzoeker (PI) en astronomen die zijn aangewezen door de PI - gedurende twaalf maanden nadat hij is ingenomen. De PI kan van toepassing zijn op de directeur van de STSCI om de eigen periode in sommige omstandigheden te verlengen of te verminderen.^[215]

Observaties op de discretionaire tijdstip van de directeur zijn vrijgesteld van de eigen periode en worden onmiddellijk aan het publiek vrijgelaten. Kalibratiegegevens zoals platte velden en donkere frames zijn ook meteen openbaar beschikbaar. Alle gegevens in het archief zijn in de PAST BIJ Formaat, dat geschikt is voor astronomische analyse maar niet voor openbaar gebruik.^[216] De Hubble Heritage Project processen en releases voor het publiek een kleine selectie van de meest opvallende afbeeldingen in Jpeg en Tiffen formaten.^[217]

Pijpleidingreductie

Astronomische gegevens genomen met CCD's Moet verschillende kalibratiestappen ondergaan voordat ze geschikt zijn voor astronomische analyse. STSCI heeft geavanceerde software ontwikkeld die gegevens automatisch kalibreert wanneer ze vanuit het archief worden gevraagd met behulp van de beste beschikbare kalibratiebestanden. Deze 'on-the-fly' verwerking betekent dat grote gegevensverzoeken een dag of meer kunnen duren om te worden verwerkt en geretourneerd. Het proces waarmee gegevens automatisch worden gekalibreerd, staat bekend als 'pijplijnreductie' en komt steeds vaker voor bij belangrijke observatoria. Astronomen kunnen als ze de kalibratiebestanden zelf willen ophalen en de pijplijnreductiesoftware lokaal willen uitvoeren. Dit kan wenselijk zijn wanneer andere kalibratiebestanden dan die geselecteerd automatisch moeten worden gebruikt.^[218]

Gegevensanalyse

Hubble -gegevens kunnen worden geanalyseerd met behulp van veel verschillende pakketten. STSCI onderhoudt het op maat gemaakt Space Telescope Science Data Analysis System (STSDAS) Software, die alle programma's bevat die nodig zijn om pijplijnreductie uit te voeren op onbewerkte gegevensbestanden, evenals vele andere astronomische beeldverwerkingstools, afgestemd op de vereisten van Hubble -gegevens. De software wordt uitgevoerd als een module van IRAF, een populair astronomisch gegevensverminderingsprogramma.^[219]

Outreach -activiteiten

NASA vond het belangrijk voor de ruimtetelescoop om de verbeelding van het publiek vast te leggen, gezien de aanzienlijke bijdrage van belastingbetalers naar zijn bouw- en operationele kosten.^[220] Na de moeilijke vroege jaren toen de defecte spiegel de reputatie van Hubble bij het publiek ernstig aantrok, maakte de eerste servicemissie haar revalidatie toe, omdat de gecorrigeerde optica talloze opmerkelijke beelden produceerde.^[76][221]

Verschillende initiatieven hebben geholpen om het publiek op de hoogte te houden van Hubble -activiteiten. In de Verenigde Staten, bereik Inspanningen worden gecoördineerd door het Space Telescope Science Institute (STSCI) Office for Public Outreach, dat in 2000 werd opgericht om ervoor te zorgen dat Amerikaanse belastingbetalers de voordelen van hun investering in het Space Telescope -programma zagen. Daartoe beheert STSCI de website Hubblesite.org. De Hubble Heritage Project, werken vanuit de STSCI, biedt het publiek hoogwaardige beelden van de meest interessante en opvallende objecten waargenomen. Het erfgoedteam bestaat uit amateur- en professionele astronomen, evenals mensen met achtergronden buiten de astronomie, en benadrukt de stijlvol aard van Hubble -afbeeldingen. Het erfgoedproject krijgt een kleine hoeveelheid tijd om objecten te observeren die om wetenschappelijke redenen mogelijk geen beelden hebben die op voldoende golflengten zijn genomen om een ​​full-colour afbeelding te construeren.^[217]

Sinds 1999 is de toonaangevende Hubble Outreach -groep in Europa de Hubble European Space Agency Information Center (HEIC).^[222] Dit kantoor werd opgericht op de Space Telescope European Coordinating Facility in München, Duitsland. De missie van HEIC is om HST -outreach- en onderwijstaken voor het European Space Agency te vervullen. Het werk is gericht op de productie van nieuws en foto -releases die interessante Hubble -resultaten en afbeeldingen benadrukken. Dit zijn vaak Europees van oorsprong en vergroten zo het bewustzijn van zowel het Hubble -aandeel van ESA (15%) als de bijdrage van Europese wetenschappers aan het observatorium. ESA produceert educatief materiaal, inclusief een videocast Series genaamd Hubblecast ontworpen om wetenschappelijk nieuws van wereldklasse te delen met het publiek.^[223]

De Hubble Space Telescope heeft twee Space Achievement Awards gewonnen van de Space Foundation, voor zijn outreach -activiteiten, in 2001 en 2010.^[224]

Een replica van de Hubble Space Telescope staat op het gerechtsgebouw Lawn in Marshfield, Missouri, de geboortestad van naamgenoot Edwin P. Hubble.^[225]

Vieringafbeeldingen

De Hubble Space Telescope vierde zijn 20e verjaardag in de ruimte op 24 april 2010. Om de gelegenheid te herdenken, bracht NASA, ESA en het Space Telescope Science Institute (STSCI) een afbeelding uit van de Carina Nebula.^[226]

Om het 25 -jarig jubileum van Hubble in de ruimte op 24 april 2015 te herdenken, heeft STSCI afbeeldingen uitgebracht van de Westerlund 2 Cluster, gelegen op ongeveer 20.000 lichtjaren (6.100 pc) weg in de Constellation Carina, via zijn Hubble 25-website.^[227] Het European Space Agency heeft een toegewijde 25 -jarig jubileumpagina op haar website gemaakt.^[228] In april 2016, een speciaal feestelijk beeld van de Bubbelnevel werd uitgebracht voor de 26e "Birthday" van Hubble.^[229]

Apparatuurstoringen

Gyroscoop rotatiesensoren

HST -gebruik gyroscopen Om eventuele rotaties te detecteren en te meten, zodat het zichzelf in een baan kan stabiliseren en nauwkeurig en gestaag kan wijzen op astronomische doelen. Drie gyroscopen zijn normaal gesproken vereist voor werking; Observaties zijn nog steeds mogelijk met twee of één, maar het gebied van de lucht die kan worden bekeken, zou enigszins beperkt zijn en observaties die zeer nauwkeurig wijzen vereisen zijn moeilijker.^[230] In 2018 was het plan om in een-gyroscoopmodus te vallen als minder dan drie werkende gyroscopen operationeel waren. De gyroscopen maken deel uit van de Wijzende besturingssysteem, die vijf soorten sensoren gebruikt (magnetische sensoren, optische sensoren en de gyroscopen) en twee soorten actuators (reactiewielen en magnetische gorquers).^[231]

Na de Columbia ramp In 2003 was het onduidelijk of een andere onderhoudsmissie mogelijk zou zijn, en het leven van gyroscoop werd opnieuw een zorg, dus ontwikkelden ingenieurs nieuwe software voor tweevers en een-gyroscoopmodi om de potentiële levensduur te maximaliseren. De ontwikkeling was succesvol en in 2005 werd besloten om over te schakelen naar de tweeverse-modus voor reguliere telescoopactiviteiten als middel om de levensduur van de missie te verlengen. De overstap naar deze modus werd gemaakt in augustus 2005, waardoor Hubble met twee gyroscopen in gebruik, twee op back -up en twee onbruikbaar werd.^[232] Nog een gyroscoop faalde in 2007.^[233]

Tegen de tijd van de uiteindelijke reparatie -missie in mei 2009, waarin alle zes gyroscopen werden vervangen (met twee nieuwe paren en één gerenoveerd paar), werkten er nog maar drie. Ingenieurs bepaalden dat de fouten van de gyroscoop werden veroorzaakt door corrosie van elektrische draden die de motor voeden die werd geïnitieerd door zuurstofgerelateerde lucht die werd gebruikt om de dikke suspenderende vloeistof te leveren.^[207] De nieuwe gyroscoopmodellen werden geassembleerd met behulp van stikstof onder druk^[207] en werd verwacht dat het veel betrouwbaarder zou zijn.^[234] In de Servicing Mission 2009 werden alle zes gyroscopen vervangen, en na bijna tien jaar faalden slechts drie gyroscopen, en pas na het overschrijden van de gemiddelde verwachte looptijd voor het ontwerp.^[235]

Van de zes gyroscopen vervangen in 2009, waren er drie van het oude ontwerp dat vatbaar was voor flex-ladfalen, en drie waren van het nieuwe ontwerp met een langer verwachte levensduur. De eerste van de oude gyroscopen faalde in maart 2014 en de tweede in april 2018. Op 5 oktober 2018 faalde de laatste van de oude gyroscopen in de stijl . Die reservegyroscoop presteerde echter niet onmiddellijk binnen operationele limieten, en dus werd het observatorium in de "veilige" modus geplaatst, terwijl wetenschappers probeerden het probleem op te lossen.^[236][237] NASA tweette op 22 oktober 2018, dat de "rotatiesnelheden geproduceerd door de back -up Gyro zijn verminderd en nu binnen een normaal bereik liggen. Aanvullende tests [moeten] worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat Hubble kan terugkeren naar wetenschapsactiviteiten met deze gyro."^[238]

De oplossing die de back-up new-stijl gyroscoop tot operationeel bereik herstelde, werd algemeen gemeld als "het uit en weer uitschakelen".^[239] Een "lopende herstart" van de gyroscoop werd uitgevoerd, maar dit had geen effect en de uiteindelijke oplossing voor het falen was complexer. Het falen werd toegeschreven aan een inconsistentie in de vloeistof rond de vlotter in de gyroscoop (bijvoorbeeld een luchtbel). Op 18 oktober 2018 leidde het Hubble Operations -team het ruimtevaartuig naar een reeks manoeuvres - het ruimtevaartuig in tegengestelde richtingen bewegen - om de inconsistentie te verminderen. Pas na de manoeuvres, en een daaropvolgende set manoeuvres op 19 oktober, werkte de gyroscoop echt binnen zijn normale bereik.^[240]

Instrumenten en elektronica

Eerdere onderhoudsmissies hebben oude instrumenten uitgewisseld voor nieuwe, het vermijden van mislukking en het mogelijk maken van nieuwe soorten wetenschap. Zonder missies te onderhouden, zullen alle instrumenten uiteindelijk falen. In augustus 2004, het stroomsysteem van de Space Telescope Imaging Spectrograph (SOA) faalde, waardoor het instrument onbruikbaar werd. De elektronica was oorspronkelijk volledig overbodig geweest, maar de eerste set elektronica faalde in mei 2001.^[241] Deze stroomvoorziening werd opgelost tijdens de onderhoudsmissie 4 in mei 2009.^[242]

Evenzo de Geavanceerde camera voor enquêtes (ACS) Hoofdcamera Primaire elektronica is mislukt in juni 2006, en de voeding voor de back -upelektronica mislukte op 27 januari 2007.^[243] Alleen het Solar Blind Channel (SBC) van het instrument was bedienbaar met behulp van de Side-1-elektronica. Een nieuwe voeding voor het groothoekkanaal werd toegevoegd tijdens SM 4, maar snelle tests onthulden dat dit het kanaal met hoge resolutie niet hielp.^[244] Het brede veldkanaal (WFC) werd door teruggebracht door STS-125 In mei 2009 blijft het kanaal met hoge resolutie (HRC) offline.^[245]

Op 8 januari 2019 ging Hubble in een gedeeltelijke veilige modus na vermoedelijke hardwareproblemen in het meest geavanceerde instrument, de Brede veldcamera 3 instrument. NASA rapporteerde later dat de oorzaak van de veilige modus in het instrument een detectie van spanningsniveaus was uit een gedefinieerd bereik. Op 15 januari 2019 zei NASA dat de oorzaak van het falen een softwareprobleem was. Technische gegevens binnen de telemetriecircuits waren niet nauwkeurig. Bovendien bevatten alle andere telemetrie binnen die circuits ook onjuiste waarden die aangeven dat dit een telemetrieprobleem was en geen probleem met de voeding. Na het resetten van de telemetriecircuits en bijbehorende boards begon het instrument opnieuw te functioneren. Op 17 januari 2019 werd het apparaat teruggebracht naar normaal werking en op dezelfde dag voltooide het zijn eerste wetenschapsobservaties.^[246][247]

2021 Probleem met stroomregeling

Op 13 juni 2021 stopte de payloadcomputer van Hubble vanwege een vermoedelijk probleem met een geheugenmodule. Een poging om de computer op 14 juni opnieuw te starten, is mislukt. Verdere pogingen om over te schakelen naar een van de drie andere back -upgeheugenmodules aan boord van het ruimtevaartuig faalde op 18 juni. Op 23 en 24 juni schakelden NASA -ingenieurs Hubble over naar een back -up payload -computer, maar deze bewerkingen zijn ook mislukt met dezelfde fout. Op 28 juni 2021 kondigde NASA aan dat het het onderzoek uitbreidde naar andere componenten.^[248][249] Wetenschappelijke operaties werden opgeschort terwijl NASA werkte om het probleem te diagnosticeren en op te lossen.^[250][251] Na het identificeren van een defecte vermogensregelingseenheid (PCU) die stroom levert aan een van de computers van Hubble, kon NASA overschakelen naar een back -up PCU en Hubble terugbrengt naar de operationele modus op 16 juli.^{[252][253][254][255]} Op 23 oktober 2021 meldden HST -instrumenten ontbrekende synchronisatieberichten^[256] en ging in de veilige modus.^[257] Tegen 8 december 2021 had NASA de volledige wetenschapsactiviteiten hersteld en ontwikkelde het updates om instrumenten veerkrachtiger te maken voor ontbrekende synchronisatieberichten.^[258]

Toekomst

Orbitaal verval en gecontroleerde terugkeer

Hubble draait de aarde in het extreem zwakke bovenwerk atmosfeer, en na verloop van tijd zijn baan vervallen door sleuren. Als niet opnieuw verhoogd, het zal de atmosfeer van de aarde binnen enkele decennia opnieuw binnenkomen, met de exacte datum, afhankelijk van hoe actief de zon is en de impact ervan op de bovenste atmosfeer. Als Hubble zou afdalen in een volledig ongecontroleerde re-entry, zouden delen van de hoofdspiegel en de ondersteuningsstructuur ervan waarschijnlijk overleven, waardoor het potentieel voor schade of zelfs menselijke dodelijke slachtoffers zou blijven.^[259] In 2013 projecteerde plaatsvervangend projectmanager James Jeletic dat Hubble kon overleven in de jaren 2020.^[4] Gebaseerd op zonne -activiteit en atmosferische weerstand, of het ontbreken daarvan, zal een natuurlijke atmosferische terugkeer voor Hubble plaatsvinden tussen 2028 en 2040.^[4][260] In juni 2016 heeft NASA het servicecontract voor Hubble uitgebreid tot juni 2021.^[261] In november 2021 verlengde NASA het servicecontract voor Hubble tot juni 2026.^[262]

Het oorspronkelijke plan van NASA om Hubble veilig te desiteren Haal het op met een space shuttle. Hubble zou dan waarschijnlijk zijn getoond in de Smithsonian Institution. Dit is niet langer mogelijk omdat de Space Shuttle Fleet is met pensioen, en zou in elk geval onwaarschijnlijk zijn geweest vanwege de kosten van de missie en het risico voor de bemanning. In plaats daarvan overwoog NASA een externe voortstuwingsmodule toe te voegen om gecontroleerde herintrekking mogelijk te maken.^[263] Uiteindelijk, in 2009, als onderdeel van Servicing Mission 4, installeerde de laatste servicemissie van de Space Shuttle, NASA het Soft Capture -mechanisme (SCM), om Deorbit mogelijk te maken door een bemanning of robotachtige missie. De SCM, samen met het relatieve navigatiesysteem (RNS), op de shuttle gemonteerd om gegevens te verzamelen om "NASA in staat te stellen talloze opties na te streven voor de veilige de-orbit van Hubble", vormen de Soft Capture and Rendezvous System (SCRS).^[129][264]

Mogelijke servicemissies

Vanaf 2017^[update], de Trump -administratie overwoog een voorstel van de Sierra Nevada Corporation Om een ​​bemanning -versie van zijn te gebruiken Dromenjager ruimtevaartuig om te onderhouden Hubberen Enige tijd in de jaren 2020 zowel als een voortzetting van zijn wetenschappelijke mogelijkheden als als verzekering tegen eventuele storingen in de James Webb Space Telescope.^[265] In 2020, John Grunsfeld zei dat SpaceX Crew Dragon of Orion zou binnen tien jaar een andere reparatie -missie kunnen uitvoeren. Hoewel robottechnologie nog niet geavanceerd genoeg is, zei hij, met een ander bezoek aan bemanningslid "we kunnen Hubble nog een paar decennia gaan houden" met nieuwe gyros en instrumenten.^[266]

In september 2022, NASA en SpaceX Ondertekend een Space Act -overeenkomst om de mogelijkheid te onderzoeken om een ​​Crew Dragon -missie te lanceren om Hubble te onderhouden en naar een hogere baan te stimuleren, waardoor zijn levensduur mogelijk met nog eens 20 jaar werd verlengd.^[267]

Opvolgers

Zichtbare spectrum bereik
Kleur	Golflengte
paars	380–450 nm
blauw	450–475 nm
cyaan	476–495 nm
groente	495–570 nm
geel	570–590 nm
oranje	590–620 nm
rood	620–750 nm

Er is geen directe vervanging voor Hubble als een ultraviolette en zichtbare lichtruimte-telescoop, omdat ruimtetelescopen op korte termijn niet de golflengtedekking van Hubble dupliceren (bijna-ultraviolet tot bijna-infraroodgolflengten), in plaats daarvan zich concentreren op de verdere infrared banden. Deze banden hebben de voorkeur voor het bestuderen van objecten met hoge roodverschuiving en lage temperatuur, objecten over het algemeen ouder en verder weg in het universum. Deze golflengten zijn ook moeilijk of onmogelijk om vanaf de grond te bestuderen, waardoor de kosten van een op de ruimte gebaseerde telescoop rechtvaardigen. Grote op de grond gebaseerde telescopen kunnen een aantal van dezelfde golflengten zien als Hubble, soms HST uitdagen in termen van resolutie door te gebruiken adaptieve optiek (AO), hebben veel grotere lichtverzamelingskracht en kan gemakkelijker worden opgewaardeerd, maar kan nog niet overeenkomen met de uitstekende resolutie van Hubble over een breed gezichtsveld met de zeer donkere achtergrond van de ruimte.^[204][205]

Plannen voor een Hubble -opvolger kwamen uit als het volgende generatie Space Telescope Project, dat uitmondde in plannen voor de James Webb Space Telescope (JWST), de formele opvolger van Hubble.^[268] Heel anders dan een opgeschaalde Hubble, het is ontworpen om kouder en verder weg van de aarde te bedienen bij de L2 Lagrangian Point, waar thermische en optische interferentie van de aarde en de maan worden verminderd. Het is niet ontworpen om volledig bruikbaar te zijn (zoals vervangbare instrumenten), maar het ontwerp omvat een dockingring om bezoeken van andere ruimtevaartuigen mogelijk te maken.^[269] Een belangrijk wetenschappelijk doel van JWST is om de meest verre objecten in het universum te observeren, buiten het bereik van bestaande instrumenten. Naar verwachting zal het sterren detecteren in de vroeg universum Ongeveer 280 miljoen jaar ouder dan sterren detecteert HST nu.^[270] De telescoop is een internationale samenwerking tussen NASA, het European Space Agency en de Canadian Space Agency sinds 1996,^[271] en werd gelanceerd op 25 december 2021, op een Ariane 5 raket.^[272] Hoewel JWST in de eerste plaats een infrarood -instrument is, strekt de dekking uit tot 600 nm golflengtelicht, of ruwweg oranje in de zichtbare spectrum. Een typisch menselijk oog kan zien tot ongeveer 750 nm golflengtelicht, dus er is enige overlap met de langste zichtbare golflengtebanden, waaronder oranje en rood licht.^[273]

Een aanvullende telescoop, die naar nog langere golflengten kijkt dan Hubble of JWST, was die van de European Space Agency Herschel Space Observatory, gelanceerd op 14 mei 2009. Net als JWST was Herschel niet ontworpen om na de lancering te worden onderhouden, en had een spiegel aanzienlijk groter dan die van Hubble, maar alleen waargenomen in de ver infrarood en submillimeter. Het had heliumkoelvloeistof nodig, waarvan het op 29 april 2013 op was.^[274]

Geselecteerde ruimtetelescopen en instrumenten[275]
Naam	Jaar	Golflengte	Opening
Mensenoog	—	0,39-0,75 μm	0,005 m
Spitier	2003	3–180 μm	0,85 m
Hubble soa	1997	0,115-1,03 μm	2.4 m
Hubble WFC3	2009	0,2-1,7 μm	2.4 m
Herschel	2009	55–672 μm	3,5 m
Jwst	2021	0,6-28,5 μm	6,5 m

Verdere concepten voor geavanceerde 21e-eeuwse ruimtetelescopen omvatten de Grote ultraviolette optische infrarood -landmeter (Luvoir),^[276] a conceptualized 8 to 16.8 meters (310 to 660 inches) optical space telescope that if realized could be a more direct successor to HST, with the ability to observe and photograph astronomical objects in the visible, ultraviolet, and infrared wavelengths, with substantially better resolution dan Hubble of de Spitzer Space Telescope. Het definitieve planningsrapport, opgesteld voor de 2020 Astronomie en astrofysica Decadal Survey, stelde een lanceringsdatum van 2039 voor.^[277] De decadale enquête heeft uiteindelijk aanbevolen dat ideeën voor Luvoir worden gecombineerd met de Bewoonbare exoplanet -waarnemer Voorstel om een ​​nieuwe vlaggenschip van 6 meter te bedenken die in de jaren 2040 zou kunnen lanceren.^[278]

Bestaande op de grond gebaseerde telescopen, en verschillende voorgestelde Extreem grote telescopen, kan de HST overschrijden in termen van pure lichtverzamelingskracht en diffractielimiet als gevolg van grotere spiegels, maar andere factoren beïnvloeden telescopen. In sommige gevallen kunnen ze mogelijk Hubble in resolutie matchen of overtreffen met behulp van Adaptive Optics (AO). AO op grote bodemreflectoren maakt Hubble en andere ruimtetelescopen echter niet achterhaald. De meeste AO -systemen scherpen het uitzicht over een zeer smal veld -Lucky Cam, produceert bijvoorbeeld frisse beelden slechts 10 tot 20 arcseconden breed, terwijl de camera's van Hubble frisse beelden produceren over een 150 arcsecond (2½ arcminutes) veld. Bovendien kunnen ruimtetelescopen het universum over het hele elektromagnetische spectrum bestuderen, waarvan de meeste worden geblokkeerd door de atmosfeer van de aarde. Ten slotte is de achtergrondhemel donkerder in de ruimte dan op de grond, omdat lucht overdag zonne -energie absorbeert en deze vervolgens 's nachts vrijgeeft, een vage produceert - maar toch waarneembaar -airglow Dat wast low-contrast astronomische objecten uit.^[279]

Zie ook

• Hubberen (Documentaire 2010)
• Lijst met diepe velden
• Lijst met Hubble Anniversary -afbeeldingen
• Lijst met grootste infrarood -telescopen
• Lijst van grootste optische reflecterende telescopen
• Lijst met ruimtetelescopen

Referenties

Bibliografie

Verder lezen

• Bahcall, John N.; Barish, Barry C.; Hewitt, Jacqueline N.; McKee, Christopher F.; et al. (Augustus 2003). "Rapport van het HST-JWST-overgangspaneel" (PDF). NASA. Gearchiveerd (PDF) Van het origineel op 9 oktober 2022.
• Pearce, Rohan (29 maart 2012). "Wat er mis ging met de Hubble Space Telescope (en wat managers ervan kunnen leren)" ". Techworld. Opgehaald 30 maart 2012.
• Zimmerman, Robert F. (2010). The Universe in a Mirror: The Saga of the Hubble Space Telescope and the Visionaries die het hebben gebouwd. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-14635-5.

Externe links

• Media gerelateerd aan Hubble Space Telescope bij Wikimedia Commons
• Hubbelsiet
• Hubble Space Telescope op NASA.GOV
• Spacetelescope.org, een Hubble Outreach -site door ESA
• Het Hubble Heritage Project en Hubble Archives door STSCI
• Hubble Archives door ESA
• Hubble Archives door CADC
• Real-time Hubble-locatie en tracking op UPHERE.SPACE
• Blauwdrukken van Hubble door ESA