Hvordan Fungerer Hubble Space Telescope

{h1}

Hubble space telescope er en af ​​de mest fantastiske maskiner i kredsløb lige nu. Lær mere om hubble space telescope og hvordan det virker.

Har du nogensinde stirret på nattehimlen og spekuleret på, hvordan universet ligner tæt på? De fleste af os er nødt til at stargaze med bare vores øjne, søger efter pinpricks af lys i den store sorte nat. Selvom du er heldig nok til at have adgang til et jordbaseret teleskop, hvis klarhed afhænger af atmosfæriske faktorer som skyer og vejr, giver det stadig ikke den slags lethed, som disse fantastiske himmelske objekter fortjener.

I 1946 foreslog en astrofysiker, der hedder Dr. Lyman Spitzer Jr., at et teleskop i rummet ville afsløre meget klarere billeder af fjerne objekter end ethvert jordbaseret teleskop. Det lyder logisk, ikke? Men det var en uhyrlig ide, da ingen havde endda lanceret en raket i det ydre rum endnu.

-As U.-S. rumprogrammet modnes i 1960'erne og 1970'erne, spokulerede Spitzer NASA og Kongressen om at udvikle et rumteleskop. I 1975 begyndte Den Europæiske Rumorganisation (ESA) og NASA at udarbejde de oprindelige planer for det, og i 1977 godkendte Kongressen de nødvendige midler. NASA hedder Lockheed Missiles (nu Lockheed Martin) som entreprenør, der ville bygge teleskopet og dets understøttende systemer, samt samle og teste det.

Det berømte teleskop blev opkaldt efter amerikansk astronom Edwin Hubble, hvis observationer af variable stjerner i fjerne galakser bekræftede, at universet voksede ud og gav støtte til Big Bang teorien.

Efter en lang forsinkelse på grund af Challenger-katastrofen i 1986 skød Hubble-rumteleskopet i omløb den 24. april 1990, piggybacking ombord på Discovery rumfærgen. Siden lanceringen har Hubble omformet vores v-iew of space, hvor forskere skriver tusindvis af papirer baseret på teleskopets klare øjne om vigtige ting som universets alder, gigantiske-svarte huller eller hvad -stjerner ligner i dødens død.

-I denne artikel snakker vi om, hvordan Hubble har dokumenteret det ydre rum og de instrumenter, der har tilladt det at gøre det. Vi vil også tale om nogle af de problemer, som det ærværdige teleskop / rumfartøj er stødt på undervejs.

COSTAR sparer dagen.

Preflight inspektion af Hubble Space Telescope's primære spejl.

Preflight inspektion af Hubble Space Telescope's primære spejl.

Næsten umiddelbart efter det blev deployeret i 1990, opdagede astronomerne et problem med deres elskede teleskop på 1,5 mia., 43,5 m (13,3 m). Deres nye traktor-trailer-størrelse øje på himlen kunne ikke fokusere ordentligt. De indså, at teleskopets primære spejl var blevet grundlagt til den forkerte dimension. Skønt defekten i spejlet - stort set svarer til en halvtreds tykkelse af et menneskehår - virker latterligt for de fleste af os, forårsagede det Hubble-rumteleskopet at lide sfærisk aberration og producere fuzzy billeder. Sikkert har astronomerne ikke brugt år på at arbejde på teleskopet for at være tilfredse med unremarkable snapshots af det ydre rum.

-Videnskabsmænd kom med en erstatning "kontakt" linse kaldet COSTAR (Korrigerende optik Space Telescope Axial Replacement) for at reparere fejlen i HST. COSTAR bestod af adskillige små spejle, der ville aflyse bjælken fra det fejlbehæftede spejl, rette fejlen og relæ den korrigerede stråle til de videnskabelige instrumenter ved spejlet.

NASA astronauter og personale tilbragte 11 måneder forberede sig på, hvad der ville være et af de mest udfordrende rumopgaver, der nogensinde var blevet forsøgt. Endelig, i december 1993 rakede syv mænd ombord på rumfærgen Endeavour til plads til HSTs første servicemission.

Det tog besætningen en uge at foretage alle de nødvendige reparationer, og da teleskopet blev testet efter servicemissionen, blev billederne kraftigt forbedret. I dag har alle instrumenterne i HST indbygget korrigerende optik til spejlets defekt, og COSTAR er ikke længere nødvendigt.

Der er dog mere til Hubble end COSTAR, og vi vil snakke om nogle af disse kritiske dele næste.

Anatomi af HST

Hubble Space Telescope i kredsløb

Hubble Space Telescope i kredsløb

Som ethvert teleskop har HST et langt rør, som er åbent i den ene ende for at lade lyset komme i stå. Det har spejle at samle og bringe lyset til et fokus, hvor dets "øjne" er placeret. HST'en har flere typer "øjne" i form af forskellige instrumenter. Ligesom insekter kan se ultraviolet lys, eller vi mennesker kan se synligt lys, må Hubble også kunne se de forskellige typer lys, der regner ned fra himlen.

Hubble er specifikt en Kassegrain reflektor teleskop. Det betyder bare, at lyset kommer ind i enheden gennem åbningen og hopper ud af det primære spejl til et sekundært spejl. Det sekundære spejl afspejler igen lyset gennem et hul i midten af ​​det primære spejl til a fokuspunkt bag det primære spejl. Hvis du tegnede det indkommende lyss vej, vil det gerne bogstavet "W", bortset fra tre nedadgående humps i stedet for to.

Ved fokuspunktet distribuerer mindre, halvreflekterende, halvt transparente spejle det indkommende lys til de forskellige videnskabelige instrumenter. (Vi snakker mere om disse instrumenter i næste afsnit.) Som du måske har gættet, er det ikke bare almindelige spejle, som du måske ser ind for at beundre din refleksion.

HSTs spejle er lavet af glas og belagt med lag af rent aluminium (3 millioner tommer tykt) og magnesiumfluorid (en million tommer tykt tykt) for at få dem til at afspejle synligt, infrarødt og ultraviolet lys. Det primære spejl er 7,9 meter (2,4 meter) i diameter, og det sekundære spejl er 1,0 meter (0,3 meter) i diameter.

Næste skal vi tale om, hvad Hubble gør med alt det lys, efter at det rammer teleskopets spejle.

Hubbles videnskabelige instrumenter: WFPC2, NICMOS og STIS

Et billede af Eagle Nebula, fanget af Hubbles hovedkamera, WFPC2

Et billede af Eagle Nebula, fanget af Hubbles hovedkamera, WFPC2

Ved at se på de forskellige bølgelængder eller lysets spektrum af en himmellegemer kan du skelne mange af dens egenskaber. For at gøre dette er HST udstyret med flere videnskabelige instrumenter. Hvert instrument bruger opladningskoblede enheder (CCD'er) i stedet for fotografisk film til at fange lyset. Lyset, der opdages af CCD'erne, omdannes til digitale signaler, som opbevares i computere og omdirigeres til Jorden. De digitale data omdannes derefter til fantastiske billeder. Lad os se på, hvordan hvert instrument bidrager til disse billeder.

-Det Bredt felt og planetarisk kamera 2 (WFPC2) er Hubbles vigtigste "øje" eller kamera. Den ses ved hjælp af fire CCD-chips, der er anbragt i en "L" form for at fange lyset - tre CCD-chips med lav opløsning, plus en højopløselig planetcamera CCD-chip. Alle fire chips udsættes samtidigt for målet, og målbilledet er centreret på den ønskede CCD-chip. Dette øje kan se synligt og ultraviolet lys og kan tage billeder gennem forskellige filtre for at lave naturlige farvebilleder, som dette kendte billede af Eagle nebulaen.

Ofte kan interstellær gas og støv blokere vores syn på det synlige lys fra forskellige himmelske genstande. Intet problem: Hubble kan se det infrarøde lys eller varme fra de objekter, der er skjult i støv og gas. For at se dette infrarøde lys har HST tre følsomme kameraer, der udgør den Nær infrarød kamera og Multi-objekt Spectrometer (NICMOS).

Udover at oplyse et himmelsk objekt, kan lyset fra den genstand også afsløre, hvad det er lavet af. De specifikke farver fortæller os, hvilke elementer der er til stede, og intensiteten af ​​hver farve fortæller os, hvor meget af elementet der er til stede. Det Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) adskiller de indkommende farver af lys meget, da et prisme gør en regnbue.

Ud over at beskrive den kemiske sammensætning kan spektret formidle temperaturen, densiteten og bevægelsen af ​​en himmellegemer. Hvis objektet bevæger sig, kan det kemiske fingeraftryk skifte mod den blå ende (bevæger sig mod os) eller den røde ende (bevæger sig væk fra os) af spektret. Desværre tabte STIS i 2004 og har siden været inaktive.

Fortsæt læsning for at finde ud af, hvilke andre videnskabelige instrumenter Hubble har sin teleskopiske ærme.

Hubbles videnskabelige instrumenter: ACS og FGS

Under et servicemission i februar 2002 tilføjede astronauterne Avanceret kamera til undersøgelser (ACS), fordobling af Hubble's synsfelt og udskiftning af Faint Object Camera, som fungerede som HSTs telefoto-objektiv.

ACS'en, som ser synligt lys, blev installeret for at hjælpe med at kortlægge fordelingen af ​​mørk materie, opdage universets fjerneste objekter, søge efter massive planeter og undersøge udviklingen af ​​galaksernes klynger. Forskere anslog, at det ville vare fem år, og straks blev der en elektrisk mangel deaktiveret to af sine tre kameraer i januar 2007.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Diagram af Hubble Space Telescope. Mus over "Teleskop Funktioner" for at undersøge hver funktion. Bemærk: Faint Object Camera blev erstattet af Advanced Camera for Surveys i 2002.

Det endelige instrument ombord på HST er dets Fine vejledningssensorer (FGSs), som peger på teleskopet og præcist måler stjernernes positioner og diametre samt adskillelsen af ​​binære stjerner. Hubble har tre af disse sensorer samlet; to til punkt teleskopet og holde det fast på sit mål, kigge efter "guide" stjerner i HST feltet nær målet. Når hver FGS finder en styrestjerne, låses den på den og sender information tilbage til HST-styresystemet for at holde den vejledende stjerne i sit felt. Mens to sensorer styrer teleskopet, er man fri til at lave astrometric målinger (stjernestillinger). Astrometriske målinger er vigtige for at opdage planeter, fordi kredsløbsplaner forårsager, at forældrestjernerne vælter som de bevæger sig over himlen.

Flere reparationer til disse instrumenter, sammen med et par tilføjelser, er planlagt til næste service mission potentielt i begyndelsen af ​​2009.

Nu ved du, hvordan Hubble tager alle disse billeder. Vi lærer om Hubbels andet liv som et rumfartøj næste.

-

Hubble's Spacecraft Systems: Generering af strøm og tale til jordkontrol

Hubbles kommunikationssystem

Hubbles kommunikationssystem

Hubble er ikke kun et teleskop med højt specialiserede videnskabelige instrumenter. Det er også et rumfartøj. Som sådan skal den have magt, kommunikere med jorden og kunne ændre sin holdning (orientering).

-Alle instrumenter og computere ombord på HST kræver elektrisk strøm. To store solpaneler opfylder dette ansvar. Hvert winglike panel kan konvertere solens energi til 2.800 watt elektricitet. Når HST er i jordens skygge, kan energi, der er opbevaret i batterierne, holde op med teleskopet i 7,5 timer.

Ud over at generere strøm, skal HST kunne tale med controllere på jorden for at relæere data og modtage kommandoer til sine næste mål. For at kommunikere bruger HST en serie relaysatellitter kaldet Tracking og Data Relay Satellite (TDRS) system. I øjeblikket er der fem TDRS satellitter på forskellige steder i himlen.

Hubbles kommunikationsproces er også hjulpet af de to hovedcomputere, der passer rundt i teleskopets rør over de videnskabelige instrumentbugter. En computer taler til jorden for at overføre data og modtage kommandoer.Den anden computer er ansvarlig for styring af HST og forskellige husholdningsfunktioner. Hubble har også backup computere i tilfælde af en nødsituation.

Men hvad bruges der til at hente data? Og hvad sker der med disse oplysninger, efter at den er indsamlet? Fire antenner placeret på teleskopet sender og modtager information mellem Hubble og Flight Operations Team på Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Efter at have modtaget informationen sender Goddard det til Space Telescope Science Institute (STScI) i Maryland, hvor det er oversat til videnskabelige enheder som bølgelængde eller lysstyrke.

Lær, hvordan Hubble navigerer næste.

Hubble's Spacecraft Systems: Styring og fokusering af øjet i himlen

Hvis Hubble ikke kunne fokusere, ville det ikke have været muligt at tage dette billede af en døende stjerne ved navn NGC 6369 den 7. november 2002.

Hvis Hubble ikke kunne fokusere, ville det ikke have været muligt at tage dette billede af en døende stjerne ved navn NGC 6369 den 7. november 2002.

-Hubble zoomer rundt om jorden hver 97 minu-tes, så fokus på et mål kan være svært. Tre indbyggede systemer gør det muligt for teleskopet at forblive fastgjort på et objekt: gyroskoper, Fine Guidance Sensors, som vi talte om i det foregående afsnit, og reaktionshjul.

Gyroskoperne holder styr på Hubbles brutto bevægelser. Ligesom kompasser føler de sin bevægelse og fortæller flycomputeren, at Hubble har flyttet væk fra målet. Flycomputeren beregner derefter, hvor meget og i hvilken retning Hubble skal bevæge sig for at forblive på målet. Flycomputeren leder dernæst reaktionshjulene til at bevæge teleskopet.

Hubbles Fine Guidance Sensors hjælper med at holde teleskopet fast på sit mål ved at se på guide stjerner. To af de tre sensorer finder guide stjerner omkring målet inden for deres respektive synsfelter. Når de er fundet, låses de på styrestjernerne og sender information til flycomputeren for at holde styrestjernerne inden for deres synsfelt. Sensorerne er mere følsomme end gyroskoperne, men kombinationen af ​​gyroskoper og sensorer kan holde HST'en fast på et mål i timer, på trods af teleskopets kredsløbsbevægelse.

HST'en kan ikke bruge raketmotorer eller gasstrålere til at styre som de fleste satellitter gør, fordi udstødningsgasserne svæver nær teleskopet og skyder det omgivende synsfelt. I stedet har HST'en reaktionshjul orienteret i de tre bevægelsesretninger (x / y / z eller pitch / roll / yaw). Reaktionshjulene er flyhjul, som dem der findes i en kobling. Når HST'en skal flytte, fortæller flycomputeren en eller flere flyhjul, hvilken retning der skal spindes ind og hvor hurtigt, hvilket giver handlingsstyrken. I overensstemmelse med Newtons tredje lov om bevægelse (for hver handling er der en lige og modsat reaktion), drejer HST i modsat retning af svinghjulene, indtil det når sit mål.

Er der noget Hubble ikke kan gøre?

Hubbles begrænsninger

Selvom Hubble ikke kan pege på solen, kan det stadig tage nogle flotte fantastiske billeder, som denne, der viser en halo af varm gas omkring spiralgalaksen NGC 4631, der ligner Melkevejs galaksen.

Selvom Hubble ikke kan pege på solen, kan det stadig tage nogle flotte fantastiske billeder, som denne, der viser en halo af varm gas omkring spiralgalaksen NGC 4631, der ligner Melkevejs galaksen.

- Selvom HST er ansvarlig for utallige utrolige billeder og opdagelser, har det nogle få begrænsninger.

En af disse begrænsninger er, at HST ikke kan observere solen, fordi det intense lys og varme vil stege sine følsomme instrumenter. Af denne grund peger HST altid væk fra solen. Det betyder også, at Hubble ikke kan observere Merkurius, Venus og visse stjerner, der er tæt på solen heller.

Ud over objektets lysstyrke begrænser Hubbles bane også, hvad der kan ses. Nogle gange er mål, som astronomer gerne vil have Hubble iagttaget, obstrueret af selve Jorden som Hubble-kredsløb. Dette kan begrænse den tidsforbrug, der observerer en given objekt.

Endelig går HST gennem et afsnit af Van Allen strålebælter, hvor ladede partikler fra solvindene er fanget af jordens magnetfelt. Disse møder forårsager høj baggrundsstråling, som interfererer med instrumenternes detektorer. Det er umuligt for teleskopet at foretage observationer i disse perioder.

Lær derefter, hvad fremtiden holder for det store observatorium i himlen.

Planer for Hubble: Endelig Servicemission og Udskiftning

En model af James Webb Space Telescope på plænen på Goddard Space Center. Du kan måle teleskopets størrelse ved at sammenligne det med designteamet, der står foran det.

En model af James Webb Space Telescope på plænen på Goddard Space Center. Du kan måle teleskopets størrelse ved at sammenligne det med designteamet, der står foran det.

I øjeblikket er Hubbels fremtid en smule usikker. Den endelige service mission blev planlagt til 10. oktober 2008. Men NASA tabte en uges forberedelsestid på grund af en tvungen evakuering af Mission Control i Houston, da orkanen Ike fejede gennem Texas.

-Derfter blev rumfærgen Atlantis indstillet til at sprænge den 14. oktober 2008 med en besætning af syv astronauter for at fuldføre missionet - en rejse, der ville have taget 11 dage og forlænget teleskopets liv indtil mindst 2013.

Men den 29. september 2008 udsatte NASA den endelige mission indtil engang i begyndelsen af ​​2009 på grund af en alvorlig sammenbrud. Der opstod en fejl i Hubbles kommando og datahåndteringsinstrumenter, og det stoppede simpelthen med at fange og sende de nødvendige data til at producere de dybe rumbilleder, vi kender og elsker.

Når Atlantis endelig er lanceret, kan NASA sende en udskiftningsdel til den fejlede komponent. Men før det kan ske, skal NASA afprøve udskiftningsdelen og træne astronauterne, hvordan man installerer den. I mellemtiden forsøger agenturet også at aktivere backupkanalen til kommando- og datahåndteringssystemet, så teleskopet kan genoptage transmitterende data.

Hvad er planlagt for livet efter Hubble?

Hubble efterfølger, James Webb Space Telescope (JWST), opkaldt efter tidligere NASA-administrator James Webb, vil studere hver fase i universets historie.Fra sin omløb ca. 1 million miles (1,6 millioner km) fra Jorden, vil teleskopet afdække oplysninger om stjernens, andre solsystemers og galakseres fødsel og udviklingen af ​​vores eget solsystem.

For at gøre disse fascinerende opdagelser vil JWST hovedsagelig regne med fire videnskabelige instrumenter: et nær-infrarødt (IR) kamera, en nær-IR multi-object spektrograph, et mid-IR instrument og en indstillelig filterbilleder.

Tidligere kendt som "Next Generation Space Telescope", er JWST planlagt til at lancere i 2013 og har været et internationalt samarbejde mellem NASA, Den Europæiske Rumorganisation og Det Canadiske Space Agency.

Men inden vi går videre til JWST og glemmer Hubble, fortjener det hårdtarbejdende teleskop et øjeblik. Takket være Hubbles uovertruffen opdagelser er fængslende billeder af det, der ligger ud over Jordens atmosfære, blevet gjort tilgængeligt for alle at nyde. Fra en sjælden tilpasning mellem to spiralgalakser til en kraftig kollision mellem galakse-klynger, har Hubble bragt et lille stykke af himlen tættere på hjemmet.

Fortsæt læsning for flere links på fantastiske teleskoper og vores eventyr i rummet.

-

Hvordan Fungerer Hubble Space Telescope

FAQ - 💬

❓ Como é o funcionamento do telescópio Hubble?

👉 Hubble é controlado por cientistas aqui na Terra, os quais utilizam giroscópios para medir a taxa com a qual o Hubble se move. Quando o Hubble é reapontado de um objeto para outro, ele se move muito, muito vagarosamente. Outros giroscópios ajudam a manter o telescópio apontado firmemente no seu alvo.

❓ Como o telescópio Hubble foi levado ao espaço?

👉 O Telescópio Espacial Hubble foi colocado em órbita no dia 24 de abril de 1990 pelo ônibus espacial Discovery da NASA. Trata-se de um projeto cientıfico conjunto das agências espaciais norte-americana (NASA) e europeia (ESA), que arcaram com os custos totais de quase 2 bilh˜oes de dólares.

❓ Quão longe o Hubble consegue ver?

👉 O Telescópio Espacial Hubble vislumbrou a estrela mais distante já observada, brilhando a 28 bilhões de anos-luz de distância. E a estrela pode ser entre 50 a 500 vezes mais massiva que o nosso Sol e milhões de vezes mais brilhante.

❓ O que é o telescópio Hubble registra?

👉 Telescópio Hubble registra atmosfera de planeta sendo destruída por uma estrela. O Telescópio Espacial Hubble capturou uma observação inesperada de um planeta próximo que está tendo sua atmosfera destruída por explosões energéticas de sua estrela.

❓ O que acontece se o Hubble cair na Terra?

👉 Caso nada seja feito, um dia o Hubble se tornará uma verdadeira bola de fogo em nossa atmosfera, se desintegrando em vários pedaços entrando na Terra descontroladamente, pois, dado a seu tamanho muito grande, ele não queimará por inteiro.

❓ Onde está o Hubble hoje?

👉 Mas o Hubble, que vive na órbita baixa da Terra, a cerca de 536 km acima da superfície do planeta, na verdade está a menos de 16 km abaixo da maioria dos satélites Starlink. Isso significa que o observatório e outros telescópios espaciais orbitais ainda enfrentam interferência das constelações de satélites.


Video Supplement: The Extraordinary Hubble Space Telescope.




Forskning


Hvordan Hawaii'S Kilauea Volcano Works (Infographic)
Hvordan Hawaii'S Kilauea Volcano Works (Infographic)

Går Alle Til Katarakter I Sidste Ende?
Går Alle Til Katarakter I Sidste Ende?

Videnskab Nyheder


Diabetesmedicin: Nogle Arbejder Bedre End Andre
Diabetesmedicin: Nogle Arbejder Bedre End Andre

Hvorfor Skal Du Ikke Kysse Grise På Amtsmessen
Hvorfor Skal Du Ikke Kysse Grise På Amtsmessen

Perfektionisme På Stigningen Blandt Kollegiumstuderende
Perfektionisme På Stigningen Blandt Kollegiumstuderende

Hukommelsesfremmende Forskning Kunne Hjælpe Soldater Med At Genvinde Evner
Hukommelsesfremmende Forskning Kunne Hjælpe Soldater Med At Genvinde Evner

Hurricane Irma: Største Stormstrømstrussel Langs Florida'S Sydvestkyst
Hurricane Irma: Største Stormstrømstrussel Langs Florida'S Sydvestkyst


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

© 2005–2024 DA.WordsSideKick.com