جدیدترین و کامل ترین اطلاعات درباره تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ فضایی هابل چیست؟

هابل یک تلسکوپ فضایی بسیار بزرگ است که در ارتفاع 547 کیلومتری از سطح زمین و با سرعتی نزدیک به 17000 مایل بر ساعت به دور زمین می‌ چرخد. این یعنی 15 بار چرخش به دور زمین در طی یک شبانه روز. جالب است بدانید انرژی تلسکوپ فضایی هابل توسط خورشید تامین می‌شود. این تلسکوپ مجهز به دستگاه های مختلفی است که قادرند انرژی خورشید را دریافت کنند. تلسکوپ هابل 11 تن وزن داشته و ابعادی در حدود اتوبوس دارد. تلسکوپ هابل در نور قابل رویت، در نور فرابنفش و نیز طول موج هایی که نزدیک به نور مادون قرمزاند، می‌توانند از فضا عکس بگیرد. شاید این سوال برایتان ایجاد شود که با وجود ساخت تلسکوپ های موجود روی زمین، چرا از تلسکوپ های فضایی برای مشاهده و تصویربرداری های فضایی استفاده می‌شود. دکتر پاتریک مک کارتی، مدیر پروژه تلسکوپ عظیم Magellan به این سوال، این گونه پاسخ داد ” ما از روی زمین نمی  توانیم مقادیر قابل توجه از نور فرابنفش را به خاطر وجود لایه های مختلف ببینیم. در حالی که، می توان از تلسکوپ های فضایی مجهز به دستگاه های نوری برای مطالعه مناطق نزدیک به زمین که محل تولد ستاره های جدید هستند، استفاده نمود. علاوه بر این، امکان بررسی بخش های مشخصی از طیف مادون قرمز، بهتر فراهم می گردد و ستاره شناسان با مشاهده این امواج نوری می توانند کهکشان ها را در نخستین مراحل شکل گیری هستی مورد مطالعه قرار دهند.”

هابل یکی از چهار رصدگر عظیم ناسا در کنار اسپیتزر، کامپتون و چاندرا است. تلسکوپ اسپیتزر تجهیرات مادون قرمز و فراتر از آن را حمل می کند،  کامپتون در زمینه پرتوهای گاما تخصص دارد و چاندرا رصدگری برای پرتوهای ایکس می‌باشد.

تاریخچه هابل

تلسکوپ فضایی هابل اولین و در حال حاضر بزرگترین تلسکوپ فضایی جهان است که ساخت آن توسط سازمان فضایی آمریکا (ناسا) شروع و با مشارکت و همکاری سازمان فضایی اروپا خاتمه یافت. این تلسکوپ در سال 1990 با موفقیت به فضا پرتاپ شد. پس از پرتاپ موفقیت آمیز هابل به فضا، نخستین عکس های گرفته شده توسط هابل به زمین مخابره شد. این عکس ها نشان دهنده وجود یک نقص در آینه های تلسکوپ بود. تلسکوپ فضایی هابل به گونه ای طراحی شده بود که امکان تعمیر و بروزرسانی تلسکوپ توسط فضانوردان در حین حرکت به دور مدار، ممکن بود. بنابراین برای اولین بار در سال 1993، گروهی از فضانوردان با اعزام به فضا توانستند مشکل به وجود آمده را برطرف کنند. این کار که پروسه ای حساس و سخت و سنگین بود با اجرای موفقیت آمیز خود توانست علاوه بر رفع نواقص موجود، از هزینه 1.5 میلیارد دلاری که تا سال 1990 به آن اختصاص داده شده بود جلوگیری نماید و جامعه علمی آن زمان را به دلیل هزینه و زمان صرف شده بابت تلسکوپ، دچار بهت و شگفتی شده بودند خارج کند.

هابل چندین بار دیگر در فوریه 1997، دسامبر 1999، مارس 2002 مورد تعمیر و بروزرسانی قرار گرفت. آخرین سرویس دهی آن نیز مربوط به سال 2009 می‌شود که در جریان این سرویس دهی، تجهیزات جدیدی به تلسکوپ اضافه شد. از جمله این تجهیزات دوربین دید گسترده 3 (WFC-3)  بود که سبب رزولوشن بالاتر و میدان دید بیشتر دوربین و نهایتا تصاویر بسیار باکیفیت تر و شفاف تری از هابل گشت.

مشخصات دقیق تلسکوپ فضایی هابل

ابعاد تلسکوپ فضایی هابل

طول: ۱۳.۲ متر

وزن: ۱۱ هزار و ۱۱۰ کیلوگرم

بیشینه قطر: ۴.۲ متر

اطلاعات ماموریت تلسکوپ فضایی هابل

تاریخ پرتاب: ۲۴ آوریل ۱۹۹۰ توسط شاتل فضایی دیسکاوری (STS-31)

تاریخ استقرار در مدار زمین: ۲۵ آوریل ۱۹۹۰

ماموریت سرویس‌دهی ۱: دسامبر ۱۹۹۳

ماموریت سرویس‌دهی ۲: فوریه ۱۹۹۷

ماموریت سرویس‌دهی ۳-الف : دسامبر ۱۹۹۹

ماموریت سرویس‌دهی ۳-ب : فوریه ۲۰۰۲

ماموریت سرویس‌دهی ۴: می ۲۰۰۹

آمار پرواز فضایی

مدار: در میانگین ارتفاع ۵۶۹ میلیون کیلومتری با زاویه ۲۸.۵ درجه نسبت به خط استوا

زمان گردش یک مدار کامل: ۹۷ دقیقه

سرعت: ۲۸ هزار کیلومتر در ساعت

داده‌ها

تلسکوپ فضایی هابل هر هفته حدود ۱۲۰ گیگابایت داده منتقل می‌کند. این مجموعه تصاویر و داده‌ها در دیسک‌های مغناطیسی نوری ذخیره می‌شود.

قدرت

منبع انرژی: خورشید

مکانیزم: دو صفحه خورشیدی به طول ۲۵ فوت

قدرت مصرفی: ۲۸ هزار وات

باتری‌ها: ۵ عدد باتری نیکل-هیدروژن (NiH) که ظرفیت ذخیره‌سازی آن معادل باتری 20 ماشین است.

نورشناسی (اپتیک)

قطر آینه اول: ۲.۴ متر

وزن آینه اول: ۸۲۸ کیلوگرم

قطر آینه دوم: ۳۰ سانتی متر

وزن آینه دوم: ۱۲.۳ کیلوگرم

 تلسکوپ فضایی هابل چگونه کار می کند؟

این تلسکوپ حامل تعداد زیادی دوربین و تجهیزات علمی است که قادر است عکس های بی نظیری از فضا گرفته و داده ها را تحلیل کند. این دوربین ها به خودی خود توانایی عکس گرفتن ندارند. دوربین های هابل مانند دوربین های معمولی که برای کار کردن به لنز نیاز دارند، برای کار کردن نیاز به آینه دارند. هابل یک آینه اصلی بسیار بزرگ به قطر ۲.۴ متر دارد که نور را به آینه ثانویه می‌تاباند. در تلسکوپ ها داشتن آینه بزرگ یک مزیت محسوب شده و هرچه آینه بزرگ تر باشد، بهتر است. دوربین ها از آنچه توسط آینه ها منعکس می گردد به صورت سیاه و سفید عکس می گیرند. هابل هرگز از فیلم رنگی استفاده نمی‌کند بلکه با استفاده از آشکارسازهای الکترونیکی خود نور را از فضا جمع‌آوری و ثبت می‌کند. این آشکارسازها عکس‌های کیهانی را به صورت رنگی تولید نمی‌کنند و عکس‌ها در مرحله اول، سیاه و سفیداند. عکس‌های نهایی از ترکیب چند عکس سیاه و سفید که رنگ آن‌ها در زمان پردازش به آن‌ها اضافه شده‌است، به وجود می‌آیند. در واقع همه عکس های روشن و رنگی که به صورت مستمر توسط ناسا و آژانس فضایی اروپا منتشر می‌شوند در اصل ترکیبی از دو غلظت نور هستند و رنگ ها در مرحله بعدی به آنها اضافه می گردند.

 کدام تلسکوپ جای هابل را خواهد گرفت؟

پروژه تلسکوپ فضایی بعدی به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب به اختصار JWST با اندازه‌ای بزرگ‌تر و قدرتی بالاتر و البته هدفهایی متفاوت در دست طراحی است. البته هابل همچنان بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ فضایی موجود است و انتظار می‌رود تا سال 2020 به خوبی کار کند.اما عواملیی وجود دارند که  باعث از رده خارج شدن آن می ‌شون که مهم ترین آنها، پرتوهای خورشیدی است. چرا که این پرتوها با گذشت زمان می‌توانند قطعات تلسکوپ را خراب کنند. جیمز بسیار بزرگتر، گرانتر و پرهزینه تر از هابل است.اندازه جیمز چیزی در حدود ابعاد یک زمین تنیس است. بودجه ۸.۸ میلیارد دلاری تلسکوپ JWST آن را به یکی از بزرگترین و پر هزینه‌ترین پروژه‌های تاریخ ناسا مبدل ساخته است. این تلسکوپ دارای آینه‌ای عظیم خواهد بود تا بر قدرت رصدگری آن بیفزاید. به علاوه نسبت به هابل دورتر از زمین مستقر خواهد شد..ورتر (حدودا ارتفاع ۹۳۰۰۰۰ مایلی) به دور زمین بگردد یا دست کم چهار برابر دورتر از ماه قرار بگیرد.

یکی از دانشمندان پروژه جیمز وب می‌گوید این مأموریت فراتر از جستجوی صرف برای کشف حیات است. در این ماموریت، برای کشف شواهدی از اولین ستاره جهان و اطلاعاتی درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها و حیات نیز تلاش خواهد شد. به گفته وی این تلسکوپ می تواند یکی از اصلی‌ترین موانع برای بررسی فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها، یعنی غبارهای فروسرخ را از سر راه اخترشناسان بردارد. برخلاف هابل که بهترین عملکرد را با نورهای قابل رویت و فرابنفش از خود به نمایش می گذارد، جیمز وب برای عملکرد با استفاده از نور مادون قرمز بهینه سازی شدهاست. توانایی بهتر این تلکسوپ برای تصویر برداری در نور مادون قرمز نسبت به پیشینیانش بدان معناست که می توان از طریق آن، محل شکل گیری ستاره ها و سیارات را رصد کرده و به زمان های دورتری در گذشته بازگشت.

اکتشافات تلسکوپ فضایی هابل

• اندازه گیری سن جهان که ناقص بسیاری از نطریات قبلی بود
• اندازه گیری دقیق تر فاصله میان ستارگان و تخمین سرعت گردش جهان با ضریب خطای 10 درصدی
• حل بسیلری از مشکلات نجوم که منجمان و دانشمندان قبل از پرتاپ این تلسکوپ درگیر آن بودند و راه حلی برای آن نمی یافتند
• رصد بیش از چهارصدهزار (400000) جرم آسمانی
• ارسال چیزی حدود 120 گیگابایت تصویر در هفته به زمین و برای ستاره شناسان
• امکان مشاهده چگونگی شکل گیری سیاه چاله ها در کهکشان های نزدیک توسط تصاویر دقیق این تلسکوپ و نیز رصد و آشکارسازی کهکشان هایی که میلیلردها سال نوری از ما فاصله دارند و در نهایت گششودن درهای جدیدیی از علم به روی دانشمندان
• ثبت تصاویری واضح از تولد و مرگ ستارگان برای اولین بار
• تصویربرداری از یک سیاه چاله برای اولین بار که جرمی چندین میلیلرد برابر خورشید داشت
• تصویربرداری از برخورد ستاره ای دنباله دار با مشتری برای اولین بار در سالف 1994
• ثبت دورترین و قدیمی ترین اجرام آسمانی نسبت به زمین که نور آنها تاکنون به زمین رسیده است
• کشف دورترین ابرنواختر شناخته شده در سال 2013 که فاصله آن حدود 10 میلیارد سال نوری بود
• ثبت تصویری موسوم به ” میدان دید فراژرف هابل” که 10 هزار کهکشان در یک نقطه کوچک به تصویر کشیده شده است
• یافتن شواهدی مبنی بر وجود اقیانوسی در زیر قله یخی بزرگ ترین قمر مشتری(گانیمد)
• مشخص نمودن میزان ماده سیاه موجود در هستی
• افزایش درک ستاره شناسان و دانشمندان از چرخه عمر ستاره ها
• نگارش هزاران مقاله راجه به نجوم بر اساس آمار و اطلاعات ارسال شده توسط تلسکوپ هابل

تکنولوژی هایی که با الهام از هابل ساخته شدند

پس از ساخت هابل، تکنولوژی های کوچک و بزرگی با الهام از هابل ساخته شدند که یکی از آنها ربات جراحی داوینچی بود.  توسعه دهندگان این ربات از تکنولوژی های به خدمت گرفته شده در بازوی رباتیک هابل برای ساخت آن بهره گرفتند. همین مساله در مورد تیم کانادایی توسعه دهنده یک ربات جراح دیگر به نام neuroArm نیز صادق است. همچنین یکی از قطعات به کار رفته در تجهیزات هابل به نام سیستم تصویر برداری طیف نور تلسکوپ فضایی، عاملی الهام بخش برای ساخت یک دستگاه تشخیص سرطان سینه شد.

سرانجام چه بر سر هابل خواهد آمد؟

تلسکوپ فضایی هابل به گونه ای طراحی شده است که حتی راکت های مدرن امروزی قادر به بازگرداندن آن به زمین نخواهند بود و تنها می‌تواند به شاتل متصل شود. اما می‌توانند آن را در اقیانوس فرود آورده و با بالابردن ارتفاع حرکت آن کاری کنند که چندین دهه یا حتی چندین صده بیشتر در مدار باقی بماند. البته ممکن است ناسا تصمیم بگیرد این تلسکوپ فضایی را پایین آورده و در موزه ای در معرض دید علاقه مندان قرار دهد. باید منتظر بود و دید که در نهایت چه تصمیمی برای تلسکوپ فضایی هابل گرفته خواهد شد.