Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works

{h1}

Fastsættelse af hubble-rumfartøjet har været en del af mange nasa-missioner siden teleskopet blev lanceret i 1990. Lær hvordan fiksering af hubble-rumfartøjet virker

Hubble Spacecraft, også kendt som Hubble Space Telescope eller bare Hubble, blev lanceret i 1990 og har siden sendt os fantastiske billeder af fjerne galakser. Men Hubbles rejse har ikke været en glat. Faktisk var der problemer med Hubble fra begyndelsen. Som et resultat heraf er en del af Hubble's historie en serie af NASA-missioner, der er designet til at reparere teleskopet. Den nyeste reparationsmission vil også være Hubble's sidste - NASA planer om at erstatte Hubble med et nyt rumteleskop i 2013.

Hubble Space Telescope Billedgalleri

Hvorfor bruge et rumteleskop i første omgang, når vi har massive teleskoper her på Jorden? Rumteleskoper kan fokusere på objekter, der er svagere og længere væk end jordbaserede teleskoper. Det hele har at gøre med Jordens atmosfære. Partikler i luften absorberer, bryder og reflekterer lys. Varm luft stiger og kold luft falder, hvilket også kan forvrænge lys. I rummet er der ingen indblanding, fordi der ikke er nogen atmosfære. Teleskoper i rummet er i stand til at samle meget skarpere billeder end dem vi har her på jorden.

Men et rumteleskop er mere præcist end jordiske teleskoper, hvis det er designet korrekt. Omkring en måned efter, at NASA lancerede Hubble, opdagede organisationen, at det teleskop, de havde arbejdet i otte år, havde en grundlæggende fejl. Et spejl designet til at afspejle lyset i teleskopets sensorer var ikke den rigtige form. Spejlets producent havde lavet en fejl, da han byggede den. Som et resultat var de billeder, som Hubble sendte til NASA, ude af fokus og sløret.

NASA planlagde snart en reparationsmission, som blev lanceret i 1993. NASA sendte op astronauter i rumfærgen Endeavour til manuelt at reparere teleskopet. Fem pladser går senere, afsluttede astronauterne reparationerne. De installerede en enhed med 10 små spejle, der fangede lyset fra det primære spejl og korrigerede vejen til sensorerne. Bagefter begyndte Hubble at tage nogle af de mest forbløffende billeder af plads, vi har set hidtil.

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: nasa

Men Hubble har igen brug for reparationer. I modsætning til problemet med spejlet involverer disse reparationer flere systemer og er meget mere komplicerede. I et stykke tid betragtede NASA at opgive Hubble helt i stedet for at investere i en anden reparationsmission. I sidste ende ændrede organisationen sin kurs, og nu har den planlagt en anden reparationsmission. Vi tager et kig på, hvad der præcist er sket med Hubble for at nødvendiggøre reparationer, hvorfor NASA næsten besluttede at opgive teleskopet og hvad fremtiden har i butikken for denne enhed.

Så hvad er der forkert med Hubble? Vi vil fokusere på problemet i næste afsnit.

Hvad er der forkert med Hubble?

Et skud af Jupiter taget af Hubble-teleskopet

Et skud af Jupiter taget af Hubble-teleskopet

Ligesom alle enheder er Hubble-teleskopet sårbart for slitage. Nogle gange fejler et mindre system, eller et batteri dør. På andre tidspunkter begynder et mere kritisk system at bære ud. Fordi Hubble er både et teleskop og et rumfartøj, har det flere komplicerede systemer, der kunne ødelægge teleskopets funktionalitet, hvis de mislykkedes.

Med det for øje har NASA planlagt regelmæssige vedligeholdelses- og reparationsopgaver for at holde Hubble i drift siden starten. Udover missionen i 1993 for at installere den korrektive enhed til at løse spejlproblemet, planlagde NASA tre yderligere missioner til opgradering og vedligeholdelse af teleskopet. Disse missioner fandt sted i 1997, 1999 og 2002 [kilde: NASA].

Den 1. februar 2003 slog rumfærgen Columbia sig fra hinanden ved reentry. Alle syv medlemmer af skyttens besætning døde i ulykken. NASA blev genstand for enormt pres og kontrol. Agenturet besluttede at grundlægge rumfærdseprogrammet og foretage en fuldstændig undersøgelse for at afgøre, om bemandet rumflyvning var værd at involvere de involverede risici. Som følge heraf annullerede NASA en planlagt Hubble-vedligeholdelsesmission.

I 2004 fungerede Hubbles rumtelescope imaging spectrograph (STIS), da dets strømforsyning mislykkedes. Spektrografier adskiller lyset i dets komponentbølgelængder, som vi opfatter som farver. Ved at analysere lysets forskellige bølgelængder kan astronomer lære meget om de kosmiske legemer, de observerer. Bare ved at studere lysbølgelængder kan forskere bestemme et objekts kemiske sammensætning, temperatur og densitet blandt andre træk. Hubble's STIS var med til at opdage svære huller og er en kritisk komponent af Hubble. I øjeblikket er STIS'en i "sikker tilstand", hvilket betyder, at den ikke er tændt, men det er stadig i stand til at fungere, hvis NASA udskifter strømforsyningen.

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: spacecraft

Hubble-teleskopet har taget mange utrolige billeder, herunder dette billede af Crab Nebula genereret af optiske og røntgenbilleder.

I 2007 led Hubble's Advanced Camera for Surveys (ACS) en delvis fejl. ACS har tre kameraer og har taget nogle af de mest imponerende billeder af genstande i dybt rum. En elektrisk kortslutning deaktiverede to af de tre kameraer. Hvert kamera opfylder en anden funktion. Det sol blind kamera tager billeder af objekter, der udsender ultraviolette bølgelængder. Det er det eneste kamera i ACS, der stadig fungerer. De to defunct kameraer omfatter en bredt felt kamera og a kamera med høj opløsning.

Mens NASA genoptog rumfærdseprogrammet sommeren 2005, var der ingen planer om at reparere eller opgradere Hubble. Da systemer begyndte at opleve problemer, diskuterede NASA fordelene ved en reparationsmission.Ville fordelene ved at fastsætte Hubble opveje risikoen og omkostningerne ved en bemandet mission? Var der en anden måde at reparere teleskopet på uden at udsætte mennesker for fare? Gjorde det mere mening at lade Hubble forværres og til sidst falde uden for banen?

Det er ikke enkle spørgsmål at besvare. Efterspørgslen efter den slags information og billeder, som Hubble kunne samle, strækker sig langt ud over NASAs døre. Videnskabelige laboratorier rundt om i verden afhænger af disse data.

Hvilke muligheder har NASA? Fortsæt læsning for at finde ud af.

Hvad var NASAs muligheder?

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: works

NASAs første mulighed var at ikke gøre noget overhovedet. Hubble opretholder sin orientering ved hjælp af et komplekst navigationssystem. Dette system er igen afhængig af seks gyroskoper, som hjælper Hubble med at bevare sin orientering i forhold til Jorden. Uden korrekt vedligeholdelse kunne gyroskoperne mislykkes. Efter en sådan fejl ville NASA ikke være i stand til at lede Hubble i den rigtige retning for at indsamle data og billeder.

Hubbles batterier begynder også at dø. Hvis de ikke udskiftes, vil Hubble miste strøm og holde op med at fungere. Hvis NASA valgte ikke at handle, ville Hubble sandsynligvis svigte før 2009. NASA ville ikke kunne samle de slags informationer og billeder, som Hubble var designet til at indsamle, indtil et erstatningsteleskop kunne lancere - noget der ikke er planlagt til at ske indtil 2013.

Til sidst ville det døde teleskop lide baneforfald. Det betyder, at Jordens tyngdekraft gradvist vil trække teleskopet tættere på planeten. Lige alene ville teleskopet genindtage Jordens atmosfære og kollapse til Jorden. NASA ville sandsynligvis ikke lade det ske alene - det ville være for farligt uden at vide, hvor teleskopet skulle lande. I stedet vil NASA sandsynligvis sende en mission, enten bemandet eller ubemandet, for at hente teleskopet sikkert eller nedbryde det til et ubefolket område, som et hav. NASA overvejede bare at lade Hubble dø, men et entusiastisk udbrud fra det videnskabelige samfund fik NASA-embedsmændene til at genoverveje.

Den næste mulighed var at sende en bemandet rummission og bruge astronauter til manuelt at udskifte, opgradere og reparere Hubbles systemer. Efter Columbia-katastrofen var NASA tilbageholdende med at risikere astronauternes liv på Hubble-reparationsjob. Selv da rumfærdseprogrammet startede igen i 2005, blev astronauterne kun sendt til den internationale rumstation. Det skyldes, at astronauterne kunne tage ly på stationen, hvis noget gik galt med skytten. Der kunne de afvente redning.

Hubble-teleskopet har ikke de faciliteter eller udstyr, der kræves for at holde et transportpersonale levende og sikkert. Teleskopet er også for langt væk fra rumstationen for en bus til at rejse til teleskopet, og manøvrere derefter til rumstationen. Hvis noget gik galt, ville astronauterne på missionen blive sat i alvorlig fare. I et par år var NASA uvillig til at støtte en bemandet mission for at reparere teleskopet.

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: hvordan

Den tredje mulighed var at sende en robot til Hubble-teleskopet for at få reparationer. NASA begyndte at undersøge denne mulighed i 2004. En robot ville give NASA mulighed for at foretage reparationer og opgraderinger uden at sætte menneskeliv i fare. Men der var også en ulempe ved at bruge en robot. Roboter er ekstremt dyre at designe, udvikle og producere. NASA skulle afveje omkostningerne ved at udvikle en robot med fordelene ved at have Hubble tilbage online.

NASA havde en hård beslutning at lave. Det videnskabelige samfund påberåber sig teleskopets vegne. Men risikoen for menneskeliv vil altid være en faktor. Med det for øje satte NASA ud på et bestemt handlingsforløb. Hvor de endte var en helt anden historie.

Hvad besluttede NASA at gøre, og hvordan ændrede organisationens planer over tid? Find ud af det næste afsnit.

Reparationsmission

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: works

I 2004 begyndte NASA at undersøge muligheden for at bruge en robot til at reparere Hubble. NASA ville starte robotten ved hjælp af en raket, der lignede dem, der blev brugt i Apollo-missionerne. Selv om en sådan mission ikke ville bringe menneskers liv i fare, var der andre overvejelser, der gjorde det til en vanskelig beslutning. For det første konstruerede ingeniører Hubble, så mennesker kunne lave reparationer og opgraderinger, så robotten skulle efterligne et menneskes bevægelsesområde i rummet. For et andet ville et sådant program være ekstremt dyrt, hvilket gør det til en udfordring at øge den korrekte finansiering.

NASA kiggede på flere virksomheder og forskningsfaciliteter, når man overvejede en robotløsning til Hubble-problemet. Blandt kandidaterne var den canadiske rumfartsstyrelse (CSA). CSA udviklede en robot, de kaldte Dextre. Roboten viste to lange, flerledede arme, der kunne udføre flere grundlæggende opgaver. Tidlig forskning var lovende. Men NASA besluttede i sidste ende mod at bruge roboten. Hvorfor? Dels fordi skeptikere troede, at jobbet med at reparere Hubble var for delikat til en robot. En anden stor faktor var prisen - skøn over omkostningerne ved en mission ved hjælp af Dextre lå mellem $ 1 og $ 2 mia. NASA havde ikke nok penge i budgettet til at finansiere en sådan operation.

Det så ud som om NASA ville lade Hubble dø jo. Men da Mike Griffin blev NASA-administrator i 2005, besluttede han at tage endnu et kig på reparation af Hubble. Efter lidt overvejelse meddelte Griffin den 31. oktober 2006, at en ny bemandet mission ville rejse til Hubble for at installere opgraderinger og reparere teleskopet. De foreslåede ændringer ville udvide Hubbles liv til 2013. Derefter skulle James Webb Space Telescope være online og i kredsløb.

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: hvordan

Griffin annoncerede betød, at NASA igen skulle se nærmere på rumfærdseprogrammet. NASA planlagt reparationsmissionen til sommeren 2008.Det blev først skubbet tilbage til efteråret 2008 på grund af en forsinkelse i rumfærgen brændstof tank produktion [kilde: New Scientist]. Yderligere problemer forsinkede lanceringen indtil 11. maj 2009. Nu rumfærgen Atlantis bærer et besætning af astronauter til Hubble. Stående ved er en anden rumfærge, Endeavour. Det er besætningen af ​​Endeavourets job at tjene som redningshold, hvis noget skulle gå galt med Atlantis.

En gang i Hubble vil astronauterne udskifte gyroskoperne og batterierne, hvilket giver teleskopet mindst fem års operativ kraft og vejledning. De reparerer også nogle termiske afskærmninger på teleskopet, der er designet til at beskytte Hubbles elektronik mod farerne i rummet. De erstatter de to defekte ACS kameraer og STIS, og de vil også installere nyt udstyr, der giver Hubble endnu flere muligheder. NASA forventer, at hele missionen vil kræve mindst fem pladsvandringer [kilde: HubbleSite]. Alle reparationer og opgraderinger vil ske med hånden.

Når Hubble er repareret, hvad sker der da? Find ud af det næste afsnit.

Dextre's Laboratory

Mens Dextre ikke fik Hubble reparationsgig, slutter robotens historie ikke der. NASA besluttede at bruge Dextre til en anden vigtig mission: reparation af den internationale rumstation. I marts 2008 transporterede rumfærgen Endeavour Dextre til rumstationen. Astronauterne samlede robotten i rummet under en række rumvandringer.

Fremtiden for Hubble

Den eksotiske Whirlpool Galaxy, som ses gennem Hubble-teleskopet

Den eksotiske Whirlpool Galaxy, som ses gennem Hubble-teleskopet

Reparationsmissionen 2009 bliver det endelige Hubble opgraderings- og reparationsprojekt. Når besætningen på Atlantis er færdig med at arbejde på Hubble, vil teleskopet fortsat samle data og overføre informationen tilbage til NASA. Med sit nye udstyr kan Hubble se nærmere på universet og indsamle flere oplysninger om himmellegemer.

Hubbles opgraderinger vil indeholde en Wide Field Camera 3 (WFC3) og a Kosmiske Origins Spectrograph (COS). WFC3 kan fange billeder ved hjælp af lys over et bredt spektrum, fra infrarød til ultraviolet. Det vil være det mest kraftfulde kamera installeret på Hubble til dato. COS samler data på en måde, der ligner STIS. Så ikke kun vil NASA modtage information fra Hubbles reparerede systemer, men også information fra nye, mere kraftfulde komponenter.

Oplysninger fra Hubble kan fortælle os meget om universet. Forskere planlægger at bruge Hubble til at fortsætte forskning om alt fra sorte huller til mørkt stof. Med Hubble kan vi muligvis opdage flere planeter, der ligner vores egen. Uden det måtte vi vente flere år, før udskiftningen kunne overtage jobbet.

Hvis man antager, at alle Hubbles stykker fungerer som de skulle, skal teleskopet kunne fortsætte med at fungere indtil 2013. Det er bare et skøn - i virkeligheden kan teleskopet fungere længere end det. En del af reparationsopgaven indebærer at vedhæfte en enhed til Hubble, som vil hjælpe NASA, når det kommer tid til at ødelægge teleskopet. Det er mellemrummet for at gøre teleskopet sammen på jorden. Selvom reparationsmissionen er en komplet succes, er Hubbles dage nummereret.

Hvordan Fix Hubble Spacecraft Works: Hubble

Men NASA arbejder på et andet rumteleskop. Det hedder James Webb Space Telescope, udviklet af Northrop Grumman Space Technology. Det nye teleskop vil omfatte flere kameraer, der er mere magtfulde end dem, der for øjeblikket er på Hubble.

Hubble har leveret uvurderlig information til forskere siden lanceringen. Forhåbentlig efter denne endelige reparationsmission vil det fortsætte med at gøre det i flere år.

For at lære mere om Hubble Space Telescope og andre emner, se nærmere på linkene på næste side.

Offentlig forsinkelse

Space Telescope Science Institute (STScI) tilbageholder alle billeder taget af Hubble fra offentligheden i et helt år, inden de frigives. Hvorfor det? Det er at give de forskellige forskningsinstitutioner og universiteter den tid, de har brug for til at analysere og dokumentere deres undersøgelser. Disse organisationer skal planlægge tid med Hubble på forhånd. Hvis STScI skulle frigive billeder tidligere, ville disse institutioner være nødt til at konkurrere mod andre grupper, der ikke havde planlagt tid med Hubble. Det hele kommer ned til retfærdighed.

-


Video Supplement: Hubble - 15 years of discovery.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com