Teleskop Hubble’a – nasze okno na Wszechświat

foto: Wikimedia Commons
foto: Wikimedia Commons

Pod koniec kwietnia obchodziliśmy 25. rocznicę wyniesienia na orbitę Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (Hubble Space Telescope – HST). Fakt ten, w ocenie wielu środowisk naukowych, stanowi zasadniczą podstawę do przyznania nagrody Nobla jego twórcom i uczonym, którzy dzięki urządzeniu dokonali szeregu rewolucyjnych odkryć w dziedzinie astronomii.

Nazwę teleskop zawdzięcza Edwinowi Hubble’owi,  amerykańskiemu astronomowi, który w roku 1929 przedstawił algorytm związany z teorią rozszerzania się granic Wszechświata.

Obserwatorium w Kosmosie? Czemu nie!

Inspiracją do budowy kosmicznego teleskopu był ogłoszony w 1946 roku pomysł astrofizyka Lymana Spitzera umieszczenia teleskopu poza atmosferą ziemską. Ówcześnie graniczył z literaturą s-f ze względu na ograniczenia technologiczne.

Z biegiem lat tradycyjne metody badawcze nieba stawały się coraz bardziej kłopotliwe ze względu na rosnące zanieczyszczenie atmosfery i zależność od warunków pogodowych (zmiany klimatyczne), mimo że obserwatoria astronomiczne budowano na ogół na szczytach górskich (odrębnym narzędziem badawczym była radioastronomia, czyli obserwacja kosmosu za pomocą detektorów fal radiowych).

Do koncepcji kosmicznego obserwatorium w paśmie widzialnym NASA wróciła w momencie tworzenia programu budowy stacji orbitalnych i flotylli promów kosmicznych służących do transportu kosmicznego (program Space Transportation System – STS).

Zwierciadło prawdy o Kosmosie

foto: Wikimedia Commons
foto: Wikimedia Commons

W latach 1981-1985 trwały prace nad głównym – liczącym 2,4 m średnicy – zwierciadłem teleskopu, montażem i testami wszystkich urządzeń. Amerykanie planowali wystrzelenie teleskopu Hubble’a jesienią 1986 roku na pokładzie promu kosmicznego. Liczono się z kosztami, ponieważ wyniesienie na orbitę teleskopu przy pomocy osobnej rakiety generowało dodatkowe i niebagatelne nakłady.

Plany zostały pokrzyżowane przez tragedię promu kosmicznego Challenger, która opóźniła start misji HST o cztery lata. W tym czasie „uziemiono” wahadłowce do chwili wyjaśnienia przyczyn katastrofy, która pochłonęła życie siedmioosobowej załogi. Życie ludzkie jest bezcenne, jednak drobiazgowe śledztwo wykazało, że ten wart miliardy dolarów projekt został pogrzebany przez źle zaprojektowaną uszczelkę, kosztującą kilkadziesiąt dolarów.

Wahadłowce otrzymały zielone światło do dalszych lotów pod koniec 1989 roku. 24 kwietnia 1990 roku z Przylądka Canaveral na Florydzie wystartował prom Discovery wynosząc na orbitę Kosmiczny Teleskop Hubble’a – nasze „okno na Wszechświat”.

Pomyłka rzędu cząstki włosa

Większość przyrządów optycznych – jak zresztą wszystkich instrumentów czy urządzeń zbudowanych ludzką ręką – może posiadać wady. W przypadku lornetki czy amatorskiego teleskopu, wadliwy sprzęt ląduje w serwisie optycznym lub w koszu na śmieci.

Marna to jednak pociecha, gdy wiemy, iż w podobnych okolicznościach karierę rozpoczynał również najdroższy w historii instrument badawczy, służący do obserwacji kosmosu. Wart kilkset milionów dolarów teleskop zaczął przesyłać nieostre zdjęcia. Gdy informacje o wadzie konstrukcyjnej zwierciadła przebiły się do mediów, NASA została dosłownie zgromiona (wcześniej Agencja zaliczyła kilka słynnych wpadek, m. in. związanych z katastrofami promów kosmicznych).

Okazało się, że odchylenie zwierciadła rzędu 2 mikronów (0,002 mm – czyli jedna pięćdziesiąta średnicy ludzkiego włosa) wywołało aberrację sferyczną, przez co zdjęcia obiektów uzyskiwane przez teleskop były po prostu rozmyte i nieostre. Kompleksowo urządzenie działało właściwie, poza elementem najważniejszym – zwierciadłem.

Szukano gorączkowo rozmaitych rozwiązań. Padła nawet propozycja sprowadzenia teleskopu na Ziemię. W końcu naprawą feralnego zwierciadła mieli zająć się astronauci w ramach orbitalnych misji serwisowych.

Kosmiczny serwis gwarancyjny

W roku 1993 na pokładzie promu Endeavour wyruszyła siedmioosobowa załoga, która w ramach pierwszej misji serwisowej HST zainstalowała moduł korygujący wadę konstrukcyjną zwierciadła. Przy tej okazji dokonano kilku innych modyfikacji: m. in. wymiany paneli baterii słonecznych, żyroskopów i magnetometrów. Drugie serwisowanie miało miejsce w lutym 1997. Kolejne – w grudniu 1999, marcu 2002 i ostatnia, na promie Atlantis, w drugiej połowie maja 2009.

Misje naprawcze zakończyły się pełnym sukcesem i Hubble zaczął w końcu dostarczać obrazy nieba o oczekiwanej jakości.

Nowy obraz Kosmosu

foto: Paul Hermans, licencja CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons
foto: Paul Hermans, licencja CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

Działalność teleskopu Hubble’a przyczyniła się do znaczącego skoku jakościowego w dziedzinie badań Kosmosu. HST stał się instrumentem naukowym, dzięki któremu można było zapoczątkować podglądanie Wszechświata niemal od jego wieku „niemowlęcego”. Dzięki przesłanym fotografiom pozwolił dotrzeć w najgłębsze, nieznane dotychczas obszary Kosmosu.

Przykładowo – astronomowie z zaskoczeniem przyjęli informację, że ekspansja Wszechświata jest zjawiskiem dynamicznym, ponieważ ten, rozszerzając swoje granice, wciąż przyspiesza. Tym samym teoria Edwina Hubble’a znalazła potwierdzenie. Fotografie pokazały dyski protoplanetarne w Wielkiej Mgławicy Oriona, które są miejscem formowania się nowych planet pozasłonecznych. Teleskop pomógł także w odkryciu atmosfery wokół jednej z takich planet i pozwolił po raz pierwszy poznać ich skład chemiczny. Dzięki HST możliwe było przeprowadzenie serii badań obiektów na krańcach naszego Układu Słonecznego, w tym Plutona i Eris.

Astronomowie w 2006 roku, po szeregu zdjęć uzyskanych z HST zdecydowali, że Pluton, podobnie jak i Eris (grecka bogini niezgody, która najwyraźniej „patronowała” dyskusjom o ilości planet Układu Słonecznego), zaliczone zostały do nowej klasy obiektów – planet karłowatych. Ponadto zweryfikowano poglądy na temat księżyców Plutona (dokonano odkrycia piątego księżyca – jest nim Styx).

HST dostarczył dokładnych obrazów związanych z tzw. soczewkowaniem grawitacyjnym, udowodniając przy tym, że w centrach wielu galaktyk sąsiadujących z naszą Drogą Mleczną mogą znajdować się masywne czarne dziury. Przeprowadził spektakularną obserwację kolizji komety Shoemaker-Levy 9 z atmosferą Jowisza, wykonując wówczas najostrzejsze zdjęcia gazowego olbrzyma. Wcześniej, w 1979 roku, pierwsze zdjęcia Jowisza zostały przesłane na Ziemię z pokładu sondy Voyager 2. Teleskop pokazał też zorze polarne nad biegunami Saturna.

Odsłonił gromady galaktyk oddalone o miliardy lat świetlnych. Gromady składające się z miliardów galaktyk, z miliardami gwiazd i krążących wokół nich planet. Dorobek naukowy powstały z efektów obserwacji HST przekłada się na ponad 10 tysięcy prac naukowych.

Na horyzoncie nowości

foto: Wikimedia Commons
foto: Wikimedia Commons

Chociaż ostatnia misja serwisowa w 2009 roku przedłużyła żywot teleskopu do co najmniej 2020 roku, przewidywany jest jednak koniec jego misji. Wiąże się z to z postępującym obniżaniem się orbity wokółziemskiej. Z czasem HST wejdzie do gęściejszych warstw atmosfery i wtedy po prostu spłonie.

Mówi się już o następcy Hubble’a – Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba, którego wyniesienie planowane jest na rok 2018. Zasadnicze różnice polegają na tym, że będzie posiadał zwierciadło główne o średnicy 6,5 m, składające się z osiemnastu sześciokątnych berylowych luster. Obserwacji będzie można dokonywać także w paśmie podczerwieni, a nie tylko w świetle widzialnym, jak w przypadku HST.

Trwają prace nad kolejnym kosmicznym teleskopem, roboczo nazywanym ATLAST. Projekt zakłada budowę zwierciadła o średnicy 8,5 m, choć mówi się także o 16,8 m. Przewidywany czas realizacji projektu to dekada lat 2025-2035, ale dziś są to tylko spekulacje.

Dzięki Hubble’owi wiemy dziś o Wszechświecie znacząco więcej, niż przed ćwierćwieczem. Jak wygląda perspektywa poznawcza na kolejnych 25 lat? Jak zmieni się nasza wiedza o Wszechświecie pół wieku od początku misji Hubble’a? Czy ludzie zaznaczą także swoją fizyczną obecność na innym ciele niebieskim, niż Księżyc?

Trudno jest wróżyć czy dociekać nieznanego. Jednak ten bodaj najważniejszy instrument w dziejach astronomii i jeden z najsłynniejszych przyrządów naukowych nadal obserwuje Wszechświat dostarczając wciąż cennych wiadomości i pozwalając na dokonywanie kolejnych sensacyjnych odkryć.

żródła: hubble25th.org, polskiastrobloger.pl

Przekaż wieści dalej!

Grzegorz Mucha

Z urodzenia Warszawiak, z zamiłowania historyk, z wykształcenia administratywista i politolog, z potrzeby serca publicysta, z przekonania prawicowiec

Więcej artykułów autora

Grzegorz Mucha

Z urodzenia Warszawiak, z zamiłowania historyk, z wykształcenia administratywista i politolog, z potrzeby serca publicysta, z przekonania prawicowiec

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

Kontrrewolucja.net