معرفي تلسکوپ فضايي هابل
تلسکوپ فضايي هابل (HST) يک تلسکوپ است که در سال 1990 توسط شاتل ديسکاوري در مدار گردش قرار گرفت. نام اين تلسکوپ از نام فضانوردي به نام ادوين هابل گرفته شد. اگرچه هابل اولين تلسکوپ فضايي نبود ولي يکي از بزرگترين و پرکاربرد ترين ها به شمار مي آيد. HST يک برنامه مشترک بين NASA و سازمان فضايي اروپا (ESA) مي باشد.
اولين طرح تلسکوپ فضايي در سال 1923 تدوين شد. در دهه 70 ميلادي روي هابل سرمايه گذاري شد و قرار شد در سال 1983 در مدار قرار گيرد اما پروژه با تاخير فني و مشکل بودجه چند سالي عقب افتاد. وقتي در سال 1990 ماموريت آن شروع شد دانشمندان دريافتند که آينه اصلي آن در جاي مناسب خود قرار نگرفته و به شدت کارايي آنرا کاهش داده است. با اين همه در سال 1993 به کيفيت مورد نظر دانشمندان رسيد و عمليات خود را آغاز کرد.
هابل اولين تلسکوپي است که مي توان آنرا در فضا تعمير کرد و تا کنون حدود 4 بار روي آن تعميرات صورت گرفته است.
اين تلسکوپ تقريبا 14 متر طول، 5 متر عرض و 11500 کيلوگرم وزن دارد و طوري طراحي شده است که از تمام ظرفيت سفينه فضايي استفاده کند.صفحه هاي خورشيدي روي آن هرکدام 10 متر طول دارند که ESA آنها را توليد کرده است.
تلسكوپ فضايي هابل داراي اسكلتي براي جمع آوري نور،نگه داشتن وسايل وسيستم فضا پيما دارد. اين تلسكوپ براي نگه داري آئينه ها يك سيستم مانند چوب بست دارد كه از نوعي چسب لاستيكي از جنس گرافيت ساخته شده است كه مانند جنس راكت هاي تنيس است.اين اسكلت داراي طول 17.5فوت(يا 5متر و 30 سانتي متر)است و عرضي معادل9.6فوت(يا 2متر و90 سانتي متر)است كه 114 كيلو گرم وزن دارد. لوله اي كه آئينه ها و وسايل علمي را نگه مي دارد از جنس آلومينيوم ساخته شده است و داراي لايه هاي عايق متعددي مي باشد.اين عايق ها، پوشش و محافظي براي تلسكوپ در برابر حرارت وتغييرات دما بين نور آفتاب وتابش هاي آن وسايه است.
کيفيت تصاوير هابل
گرفتن عكس هاي رنگي با تلسكوپ فضايي هابل بسيار پيچيده تر از گرفتن اين عكس ها با دوربين معمولي است. در اولين تفاوت آن است كه هابل هرگز از فيلم رنگي استفاده نمي كند بلكه با استفاده از آشكارسازهاي الكترونيكي خود نور را از فضا جمع آوري و ثبت مي كند. اين آشكارسازها عكس هاي كيهاني را به صورت رنگي توليد نمي كنند و عكس ها در مرحله اول سياه و سفيداند. عكس هاي نهايي از تركيب چند عكس سياه و سفيد كه رنگ آنها در زمان پردازش به آنها اضافه شده است، به وجود مي آيند.
رنگها در عكس هاي هابل، كه به دلايل مختلف به وجود مي آيند، همواره همانچيزي نيستند كه ما از نزديك مي ديديم( اگر مي توانستيم آن اجرام را در سفينه فضايي و از نزديك ببينيم.) ما بعضي مواقع از رنگ به عنوانيك ابزار استفاده مي كنيم به اين دليل كه يا باعث بهتر ديدن جزئيات مي شوند و يا تصور و ديدن آن ها رنگ ها از عهده چشم انسان خارج است.
يك عكس نوعي هابل از تركيب چند عكس سياه و سفيد به نمايندگي رنگ هاي مختلف نور به وجود مي آيد. هابل از چه ابزارهايي براي تهيه عكس ها سود مي برد؟
پنج ابزار دقيق تلسكوپ هابل – دوربين ها ، طيف نگار ها و حسگر هاي رهنمايي بسيار دقيق – به طور هماهنگ و يا مجزا از هم كار مي كنند تا عكس هاي عالي را از دورترين نقاط هستي به ما برسانند. هر كدام از ابزار ها براي مشاهده جهان از راهي منحصر به فرد در نظر گرفته شده اند.
تجهيزات هابل
در اينجا تعدادي از ابزار هاي مهم هابل در حال و گذشته، و كار آن ها را به طور مختصري بررسي مي كنيم:
1.دوربين پيشرفته نقشه برداري (Advanced Camera for Surveys) كه در مارس سال 2002 ميلادي نصب شده است، نشانگر نسل سوم ابزار هاي دقيق، كه روي هابل نصب شده مي باشد. اين دوربين در كنار ديگر وضايف به مشاهده و بررسي آب و هوا در روي ديگر سيارات منظومه شمسي، مشاهده و نقشه برداري از كيهان و همچنين مطالعه نوع و چگونگي توزيع ستارگان مي پردازد.
2.دوربين ميدان باز و سياره اي هابل (Wide Field and Planetary Camera) زحمت كش ترين ابزار در تهيه مشهورترين عكس هاي هابل است. اين دوربين مانند دوربين اصلي هابل براي مشاهده همه چيز به كار مي رود. در زير دو عكس از عكس هاي بسيار پر تعداد آن را مي بينيم.
3.دوربين فروسرخ و طيف نگار آن كه مي تواند چند هدف را هم‌زمان طيف نگاري كند، آشكارساز گرماي هابل است (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) حساسيت آن به امواج فروسرخ باعث شده است كه اين دوربين براي مشاهده اجرام مبهم آسماني مانند گازها و غبار ميان ستاره اي و همچنين مشاهده دقيق ژرفترين قسمت هاي جهان بسيار كارآمد باشد.
4.طيف نگار عكاسي تلسكوپ فضايي (Space Telescope Imaging Spectrograph) ابزار گرداني بود كه تا حدودي مانند يك منشور، نوري كه از اجرام آسماني به تلسكوپ مي رسد را به رنگهاي به وجود آورنه آن تجزيه مي كند. در سال 2004 مشكلي براي آن پيش آمد و از ادامه فعاليت آن جلوگيري كرد البته اين ابزار قابل تعمير است و ميتواند در ماموريت هاي بعدي تعمير شود.
5.حسگرهاي راهنمايي دقيق هابل (Fine Guidance Sensors) ابزارهاي هدف گيري هستند كه به سوي ستارگان رهنما قفل مي شوند و موقعيت نسبي آنها را نسبت به سوژه در حال مشاهده مي سنجند. كار تنظيمي كه اين ابزارها انجام مي دهند باعث مي شود هابل در حالت نشانه گيري درست بماند. همچنين اين حسگرها براي انجام اندازه گيري هاي آسماني به كار مي روند.
6.دوربين سوژه هاي كم نور (Faint Object Camera) دستگاه تله فوتو (مخابره عكس) هابل بود. عكس هايي كه از ميدان هاي ديد بسيار كوچك گرفته شده بودند با تمام جزئيات ضبط مي كرد. اين ابزار در سال 2002 جاي خود را به دوربين پيشرفته نقشه برداري داد.
اتاق كنترل هابل
وظايف قسمت عمليات پرواز:
1.كنترل وضعيت سيستم ها(ي مكانيكي، الكتريكي و مديريت داده ها) و بخش هاي كوچكتر .
2.جستجو براي هر چيز غيرعادي در رفتارهاي هابل.
3.تعيين برنامه و مسير كاري اجزاي مختلف.
4.مديريت ارتباطات.
5.استفاده سيستم راهنمايي ستاره اي (نشانه روي تلسكوپ)
كار قسمت عمليات پرواز هابل به صورت شبانه روزي و هفت روز هفته مي باشد. مهندسان و تكنيسين هاي مخصوص آموزش ديده كه تيم عمليات پرواز را تشكيل مي دهند در شيفت هاي چرخشي با سه يا چهار نفر در هر نوبت كار مي كنند. يك روز كاري به كنترل، نشانه روي تلسكوپ، نظارت بر رفتار آن پشت ميز فرمان و جستجوي هر چيز غير عادي در كارهاي فني مي گذرد.
كنترل كنندگان زميني حتي از مدت ماموريت هاي سرويس هميشگي نيز مشغول تر مي شوند. كمي پس از پرتاب شاتل كنترل كننده ها ماموريت هاي علمي هابل را متوقف مي سازند. براي آماده كردن تلسكوپ بزرگ براي گرفتن آن (با شاتل) و بودن در مكان مقرر ، آنها دهانه هابل را مي بندند و آنتن تقويت بلند آن مخفي مي گردد. بعد از گرفتن هابل ونصب تجهيزات جديد روي آن توسط فضانوردان، كنترل كننده ها فورا آنها را آزمايش مي كنند. بعدا، كنترل كننده ها وارسي و آزمايش هاي جزيي تري روي آن انجام مي دهند. بعد از هر ماموريت سرويس، تيم عمليات پرواز آنتن تقويتي و دريچه اصلي را باز مي كنند. آنها سپس تمام ابزارهاي قبلي و جديد را دوباره راه اندازي مي كنند.
ديد هابل و کيفيت آيينه آن
چه چيزي به هابل چنين بينايي خوبي داده است؟ چه چيزي عكس هاي اجرام دور را چنين با كيفيت مي كند؟ مكان هابل بالا جو زمين است. اگر جه اين مكان داراي برتريهاي زيادي است، اما اين فقط قسمتي از جواب اين سوال است. بدون ديد قوي هابل نمي توانست چنين عكس هاي مفيدي را از مكان هاي بي همتا بگيرد.
چشم هاي هابل در حقيقت سيستمي هستند كه مجموعه نوري تلسكوپ نام دارند. اين سيستم از دو آينه تشكيل مي شود. سيستم نوري هابل يك طرح درست نوري موسوم به Ritchey-Chretien گاسگرين است كه در آن شكل و طراحي مخصوص دو آينه عكس هايي از بزرگ ترين ميدان ديد ممكن را كانوني مي كنند.
آيينه هاي هابل بسيار صاف هستند و سطحي به دقت شكل داده شده براي بازتاب نور دارند. آنها با تراش شيشه با ساينده ها به وجود آمده اند بطوري كه سطحشان بيشتر از يك هشتصد هزارم در يك اينچ از شكل منحني انحراف ندارد. اگر آينه اصلي هابل قطري هم اندازه با قطر زمين داشت، ارتفاع بزرگ ترين برآمدگي آن تنها شش اينچ مي شد.
كمي پس از ساخت و نصب هابل در سال ???? دانشمندان دريافتند تراش منحني آينه اصلي اشتباه بوده، باعث كجنمايي(ابيراهي) كروي آينه مي شده است. خوشبختانه اصلاح نورشناسي قادر به حل اين مشكل بود.
آينه هاي هابل از جنس شيشه اي با ضريب انبساطي كم هستند و در اطاقي با دماي تقريبا ثابت (در 70 درجه فارنهايت) نگاه داشته شده اند تا از تاب خوردن آنها جلوگيري شود. سطح بازتابنده آينه ها با لايه اي 3ميليونم اينچي از جنس آلومينيوم خالص پوشانده شده و با يك لايه 1ميليونم متري از منيزيم فلوئوريد حفاظت شده است.منيزيم فلوئوريد باعث مي شود آينه نور فرابنفش را بهتر منعكس كند.
اکتشافات مهم
هابل به حل بسياري از مشکلات نجوم که دانشمندان قبل از در مدار قرار گرفتن آن با آنها دست و پنجه نرم مي کردند کمک کند. اين تلسکوپ توانست فاصله ميان ستارگان را دقيق تر اندازه گيري کرده و سرعت گسترش جهان را تنها با 10 درصد خطا تخمين بزند.
همچنين هابل توانست سن جهان و راهي در پيشه رو دارد را اندازه گيري و به دست دهد که اين نتايج ناقض بسياري از نظريات قبلي بود.تصاوير با دقت بالاي اين تلسکوپ امکان مشاهده چگونگي شکل گيري سياه چاله ها را در کهکشان هاي نزديک به ما را فراهم کرد و نيز توانست کهکشان هايي را که ميلياردها سال نوري از ما فاصله دارند را آشکار سازي کرده و درهاي جديدي از علم را براي ما بگشايد.
نظرات شما عزیزان:
موضوعات مرتبط: تلسكوب هاي فضايي ، ،
برچسب‌ها: