Dane techniczne teleskopu orbitalnego Hubble’a
Teleskop Hubble'a na orbicie
W 1990 roku amerykańska agencja kosmiczna NASA umieściła na orbicie okołoziemskiej najnowszy teleskop kosmiczny – Hubble’a. Planowano wykorzystać go do prowadzenia różnorodnych badań, które były bardzo złożone i niedostępne dla teleskopów naziemnych. Statek kosmiczny musiał spełniać specjalne wymagania, a jego opracowanie wiązało się z koniecznością rozwiązania wielu skomplikowanych problemów technicznych.
W budowie
Pomysł zbudowania obiecującego teleskopu orbitalnego o dużej wydajności pojawił się w NASA już pod koniec lat sześćdziesiątych. Przez następną dekadę rozwiązywano problemy organizacyjne, techniczne i inne. Co więcej, na pewnym etapie Kongres wręcz odmówił przyznania środków finansowych na taki projekt.
Jednakże w 1978 roku obiecujący program otrzymał niezbędne zezwolenia i fundusze. W tym samym czasie rozpoczęły się prace rozwojowe nad przyszłym teleskopem. Według ówczesnych planów urządzenie miało zostać wystrzelone na orbitę w 1983 roku.
W prace nad teleskopem zaangażowanych było wiele organizacji i firm. Główną pracę wykonała NASA. Projekt urządzenia i jego głównych systemów wykonano w Centrum Kosmicznym. Marshalla, a stworzenie kompleksu instrumentów naukowych powierzono Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla. Goddarda.
Montaż konstrukcji kadłuba
W programie wzięły udział także firmy komercyjne, które miały produkować różnego rodzaju urządzenia i instrumenty. Na przykład platformę statku kosmicznego dla teleskopu zamówiono w Lockheed, a system optyczny miał zostać wyprodukowany przez Perkin-Elmer. Część instrumentów naukowych zamówiono w zagranicznych agencjach kosmicznych.
W fazie rozwoju i produkcji teleskopowi nadano nazwę Hubble, na cześć wybitnego amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a. Używano także nazwy Teleskop Kosmiczny Hubble'a, w skrócie HST.
W tym okresie program ponownie napotkał trudności, które wpłynęły na jego przebieg. W szczególności, z uwagi na trudności z produkcją niektórych egzemplarzy, konieczne było kilkukrotne korygowanie harmonogramu i przesuwanie terminów oddania teleskopu do eksploatacji. Jednak z biegiem czasu wszystkie problemy zostały rozwiązane.
Teleskop na orbicie
Start nowego teleskopu orbitalnego miał miejsce 24 kwietnia 1990 roku. W ramach misji STS-31 wahadłowiec Discovery wyniósł teleskop na zamierzoną orbitę i wysłał go w niezależny lot. Kilka dni później, po niezbędnych przygotowaniach, statek kosmiczny był gotowy do działania i prowadzenia obserwacji.
Produkcja zwierciadła teleskopu w fabryce Perkin-Elmer, 1979.
W pierwszej fazie działań ustalono, że niemal wszystkie systemy pokładowe działają prawidłowo. Jednocześnie odkryto wadę głównego lustra, która pogarszała jakość zdjęć w niektórych trybach. W rezultacie NASA musiała jak najszybciej znaleźć rozwiązanie i zmienić harmonogram badań, aby uwzględnić usterkę.
Aby przywrócić teleskopowi funkcjonalność, agencja opracowała system korekcji optycznej COSTAR. W grudniu 1993 roku, w ramach misji STS-61, sonda została pomyślnie dostarczona na orbitę i zainstalowana na Hubble'u. Po wykonaniu wszystkich niezbędnych kontroli i regulacji teleskop mógł przeprowadzić wszystkie zaplanowane obserwacje.
Teleskop HST nadal znajduje się na orbicie i jest aktywnie wykorzystywany w różnych programach naukowych. Prawie nieustannie filmuje dla różnych klientów i pomaga prowadzić szeroki wachlarz badań kosmicznych. Przez 34 lata działalności Hubble pomógł dokonać wielu ważnych odkryć.
W trakcie eksploatacji teleskop był wielokrotnie modyfikowany i modernizowany. Dzięki wymianie niektórych urządzeń udało się poszerzyć zakres rozwiązywanych zadań, zwiększyć efektywność pracy, itp. Oczekuje się, że terminowa modernizacja pomoże teleskopowi służyć w przyszłości.
Jeden z bloków komputerowych pierwszej wersji
Platforma kosmiczna
W ramach projektu HST NASA i Lockheed współpracowały nad opracowaniem platformy statku kosmicznego, która miała pomieścić wszystkie instrumenty i urządzenia naukowe. Produkt ten miał specjalne wymagania, które wpłynęły na złożoność projektu.
Urządzenie posiada cylindryczny korpus o zmiennej średnicy, wykonany z aluminium. Wewnątrz znajdowała się rama wykonana z profili z włókna węglowego, do której przymocowano różne urządzenia. Aby zabezpieczyć wrażliwy sprzęt przed czynnikami zewnętrznymi, stosuje się izolację wielowarstwową.
Na potrzeby teleskopu Hubble'a opracowano oryginalny system sterowania, który umożliwia precyzyjne kierowanie teleskopem. System sterowania celowaniem obejmuje różne rodzaje czujników i kilka siłowników, dzięki którym teleskop z dużą dokładnością określa swoje położenie w przestrzeni i koryguje je zgodnie z otrzymanym zadaniem.
Długość kadłuba przekracza 13 m, maksymalna średnica to 4,3 m. Dodatkowo po bokach umieszczono dwa panele słoneczne o wymiarach 7,1 x 2,6 m każdy. Masa teleskopu z wyposażeniem wynosi ok. 12,5 tony.
Start wahadłowca kosmicznego Discovery z teleskopem Hubble'a na pokładzie, 24 kwietnia 1990 r.
Należy zwrócić uwagę na wymiary i wagę urządzenia. Wysłanie takiego ładunku na orbitę okołoziemską nie jest najłatwiejszym zadaniem. Problem został rozwiązany dzięki wykorzystaniu wahadłowców kosmicznych wielokrotnego użytku. Podczas misji STS-31 wahadłowiec w pełni zademonstrował swoje możliwości w tym zakresie.
Sprzęt docelowy
Dla Hubble'a opracowano unikalny teleskop o ulepszonych parametrach, umożliwiający wykonywanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości w różnych zakresach. System ten charakteryzuje się dużymi wymiarami i zajmuje niemal całą objętość wewnętrzną korpusu rury.
Teleskop HST jest teleskopem zwierciadlanym zbudowanym w oparciu o konstrukcję Ritcheya-Chretiena. Główne lustro ma średnicę 2,4 m i zostało wyprodukowane przez firmę Perkin-Elmer. Musiała opracować i wdrożyć nowe technologie produkcji i polerowania, które umożliwiły uzyskanie powierzchni odblaskowej z dokładnością do mikrometrów.
W tym samym czasie Kodak pracował nad lustrem zapasowym. W tym przypadku wykorzystano technologie już znane i opanowane. Na szczęście przedmiot ten nie okazał się potrzebny i stał się eksponatem muzealnym.
Instalacja systemu COSTAR, 8 grudnia 1993 r.
Korpus teleskopu posiada pięć komór służących do przechowywania sprzętu badawczego. Sprzęt na pokładzie teleskopu ulegał ciągłej wymianie, co umożliwiało prowadzenie różnorodnych obserwacji. Ponadto dzięki modułowej architekturze udało się zainstalować system COSTAR i skorygować błędy powstałe w procesie produkcyjnym lustra.
Podczas startu Hubble był wyposażony w kamerę szerokokątną, kamerę planetarną, spektrograf Goddarda, kamerę i spektrograf obiektów słabych oraz fotometr o dużej prędkości. W 1993 roku w miejsce tego ostatniego zainstalowano system korekcyjny, który pozwolił na pełniejsze wykorzystanie potencjału pozostałych urządzeń. Ponadto aparaty fotograficzne i spektrografy były regularnie wymieniane na nowocześniejsze produkty.
W 2009 roku miała miejsce kolejna modernizacja, podczas której wymieniono część wyposażenia. W tym czasie kamery itp. otrzymali własne środki korygujące zniekształcony przez lustro obraz. Umożliwiło to pozbycie się systemu COSTAR i umieszczenie w zwolnionym przedziale spektrografu ultrafioletowego.
Na pokładzie Hubble'a zainstalowano kilka komputerów, które zajmują się wstępnym przetwarzaniem danych i innymi operacjami. Pierwotnie mieściły się tam komputery DF-224 i NSSC-1, wyprodukowane przez różne firmy. Następnie zostały zastąpione nowocześniejszymi systemami. Ostatnia modernizacja tego typu miała miejsce w 1999 roku. Mimo iż komputery z tamtych czasów są już przestarzałe, nadal z powodzeniem radzą sobie z stawianymi im zadaniami.
Prace nad teleskopem, maj 1999.
Wyzwania i rozwiązania
Teleskop Kosmiczny Hubble'a to jedno z najbardziej złożonych i ekscytujących osiągnięć w dziedzinie Historie światowa kosmonautyka. Podczas tworzenia samego teleskopu i systemów pomocniczych NASA i jej kontrahenci musieli rozwiązać wiele złożonych problemów z zakresu inżynierii, technologii, informatyki itp.
Rezultatem był unikalny teleskop kosmiczny, który ma znaczące zalety w porównaniu z systemami naziemnymi. Nie wszystko szło gładko i w początkowych latach Hubble nie był w stanie realizować wszystkich swoich zadań. Udało się jednak rozwiązać najważniejsze problemy i teleskop prowadzi obserwacje już od prawie 35 lat.
NASA planuje utrzymać działanie HST co najmniej do końca tej dekady. Po roku 2030 rozważana będzie kwestia dalszej eksploatacji lub utylizacji urządzenia. Prawdopodobnie zostanie przeprowadzona kolejna modernizacja, która umożliwi kontynuację unikalnych programów badawczych.
informacja