تلسکوپ هابل

تلسكوپ فضایی هابل چیست ؟

تلسكوپ فضایی هابل دقیقا چیست؟ چرا به این اندازه استثنایی است؟ چگونه این چنین عكس های شگفت انگیزی می گیرد وما كجا می توانیم آنها را ببینیم؟ما به طور دقیق به بررسی این وسیله ای كه انقلابی را در ستاره شناسی و نجوم پیش آورد می پردازیم.

مشكل بزرگ تلسكوپ های مستقر در زمین این بود كه مشاهده ی نور ستاره های دور دست قبل از اینكه از اتمسفر زمین بگذرند ممكن نبود-از كنار ابر ها و آب و هوا-و اتمسفر زمین كه مكان غلیان است-با گرد و غبار وهوای گرمی كه جریان دارد و به بالا صعود می كندو هوای سرد با نزول به سمت زمین می آید و آب ها بخار می شوند.

همه ی این عوامل باعث می شوند كه عكس های ستارگان تیره و غیر دقیق از آب در بیایند و فواید تلسكوپ های زمینی را محدود كنند.

در سال 1946یك متخصص فیزیك نجومی با نام دكتر لمن اسپیتزر(1997-1914)پیشنهاد داد كه تلسكوپی در فضا می تواندعكس های واضح تری را از چیز های دورتربگیرد كه تلسكوپ های زمینی قادر به آن نمی باشند.این یك ایده ی عصبانی كننده بود با توجه به این كه هنوز هیچ موشكی به فضای خارجی پرتاب نشده بود.به عنوان مثال برنامه های فضایی ایلات متحده ی آمریكا در سالهای بین 1960 و 1970 توسعه یافت و برتری پیدا كرد.اسپیتزر در ناسا و همایش توسعه دادن تلسكوپ های فضایی سخن رانی كرد.در سال 1975 آژانس فضایی اروپاو ناسا شروع به توسعه دادن تلسكوپ های فضایی كردند.در سال1997مجلس برای تلسكوپ های فضایی بودجه ای را تصویب كردو ناسا با یك شركت درجه یك قرار داد بست و پیمان كاری برای سركشی كردن به ساختمان آنها انتخاب كرد.

در سال 1983 تلسكوپ فضایی به نام ستاره شناس آمریكائی ادوین هابل نام گذاری شد.هابل كسی بود كه با مشاهداتی بر روی ستاره های متغییر در كهكشان های دیگر مطمئن شد كه جهان در حال انبساط و بزرگ شدن است كه نظیریه ی مهبانگ یا انفجار اولیه در عالم را تائید می كرد.ساخت تلسكوپ فضایی هابل 8سال به طول انجامید.

این تلسكوپ بیش از چهار صد هزار قطعه داردو بالغ بر بیست و شش هزار مایل سیم كشی الكتریكی دارد.

تلسكوپ فضایی هابل 50 بار حساس تر از تلسكوپ های زمینی است و همچنین 10 بار دقیق تر و تفكیك پذیر تر از تلسكوپ های زمینی است.بعد از تاخیری طولانی وبدهی- تلسكوپ فضایی هابل در سال 1990 در مدارش قرار گرفت.

لسكوپ فضایی هابل (HST) از بسیاری جهات توانمندترین تلسكوپ اپتیكی است كه تا كنون ساخته شده است. این تلسكوپ بزرگترین تلسكوپ نیست، آینه اصلی آن با قطر 2.4 متر در مقایسه با تلسكوپ كك در هاوایی كه 10 متر قطر دارد كوچكتر است. ولی این تلسكوپ ، كه در مداری به فاصله 500 كیلومتری سطح زمین قرار دارد، از اثرات مختل كننده جو زمین به دور است. این امر امكان می‌دهد تا جزئیات دقیقتری نسبت به تلسكوپهای مستقر در زمین دیده شوند و نیز طول موجهایی مثل فرابنفش كه به سطح زمین نمی‌رسند قابل مشاده باشند.

تاریخچه تلسكوپ فضایی هابل

این تلسكوپ به نام اختر شناس آمریكایی ، اووین هابل كه در دهه 1920 به دو كشف عمده در اختر شناسی نایل آمد. نام گذاری و عملا تمام كهكشهانها در حال دور شدن از ما هستند (یعنی عالم در حال انبساط است). كشف اخیر به مفهوم مهبانگ به عنوان سرآغاز انبساط عالم منجر شد. در طرح اصلی كه به درستی برای HST1 در نظر گرفته شده‌اند، عبارتند از مطالعه كهكشانها و مطالعه مهبانگ.

مشخصات تلسكوپ فضایی هابل

تلسكوپ HST تقریبا 14 متر طول 5 متر و 11500 كیلوگرم وزن دارد. این تلسكوپ طوری طراحی شده است كه از تمام ظرفیت سفینه فضایی كه آن را در 25 آوریل 1990 در مدار قرار داد استفاده كند. صفحه‌های خورشیدی كه در مدار برافراشته شده‌اند و 10 متر طول دارند، توسط آژانش فضایی اروپا فراهم شدند. نوری كه لوله تلسكوپ را بپیماید و به آینه اصلی برخورد كند كه بازتابیده می‌شود و به آینه كوچك دومی كه در مركز لوله قرار دارد بر می‌گردد.

این آینه نور را به طرف آینه اصلی بر می‌گرداند و از سوراخی كه در مركز آن قرار می‌گذارند. این طرح اپتیكی را تلسكوپ كاسگرینی نوع ریچی - كرتن می‌نامند. در پشت سوراخ چهار سنجش افزار علمی عمده قرار دارند كه عبارتند از دو دوربین عكاسی و دو طیف نگار ، هر دو دوربین عكاسی می‌توانند تصویرهایی مرئی و فرابنفش گرفته ، دوربینها طوری طراحی شده‌اند كه تفكیك بسیار بهتری نسبت به آنجه بر روی زمین قابل دستیابی است بدست می‌دهند.

دهانه ورودی طیف نگارها بسیار كوچك است و این امر امكان می‌دهد كه HST تفكیك خوبی داشته باشد و طیف نمایی اجسام منفرد در میدانهای شلوغی مثل مركز خوشه‌های ستاره‌ای كروی مسیر شود، در حالی كه چنین مشاهداتی از روی زمین غیر ممكن هستند و همچنین طیف نگارها می توانند نسبت به سیگنال به نوفه بسیار بزرگتر و تفكیك طیفی بهتری نسبت به تلسكوپهای فرابنفش قبلی در حال چرخش مدار بدست دهند و اندازه گیری وی‍ژگیهای طیفی ضعیفی را كه قبلا هرگز دیده نشده است امكان پذیر كنند.

تعمیرات تلسكوپ هابل

كمی پس از پرتاب معلوم شد كه آینه اصلی HST دارای ابیراهی كروی است و این نقصی است كه باعث می‌شود كه تصویرها حاوی 15 درصد نور متمركز شده باشند و باقی به صورت نامشخص پخش شود. این نقص ، در نهایت با تجهیزات آزمایشی معیوبی مرتبط می‌شد كه سالها قبل از پرتاب موقع ساختن آینه بكار رفته بود. اگر چه پردازش شدید رابانه‌ای توانسته بود بیشتر مشكلات تصویرها را بر طرف كند و مشاهدات طیف نوری را همچنان به انجام برساند، توانایی تلسكوپ در ایجاد تصویر اجسام ضعیف نسل آنهایی كه در لبه عالم قرار دارند از بین رفته بود.

فضانوردان سفینه فضایی در دسامبر 1993 بیشتر از ده تعمیر عمده روی تلسكوپ انجام دادند. و از جمله ژپروسكوپهای جدید ، صفحه‌های خورشیدی ، آینه‌های تصحیح كننده بسیار دقیق و كوچكی روی آن نصب كردند و تلسكوپ را به كارآیی اپتیكی طرح اولیه بازگرداند. نصب دستگاههای اپتیكی تصحیح كننده مستلزم این بود كه یكی از پنج سنجش افزار اصلی HST ، یعنی نورسنج خیلی سریع را بردارند. اكنون ، توان تفكیك در این دستگاه نزدیك به حدی است كه از خواص موجی نور انتظار می‌رود.

شرایط استفاده از تلسكوپ هابل

استفاده از HST مستلزم كارهای تداركاتی دقیق است. قبل از پرتاب ، همه آسمان نقشه برداری شد و نزدیك به 20 میلیون ستاره راهنما مشخص شدند. این نقشه خیلی كاملتر از جامع‌ترین كاتالوگ ستاره‌هاست كه تا آن زمان تهیه شده بود. هر اختر شناسی كه شخصا خواهان استفاده از این تلسكوپ باشد (همه منجمان جهان واجد شرایط هستند) ، از حدود یك سال جلوتر با مشخص كردن پرسش علمی مورد نظرش و مشاهدات پیشنهادی‌اش می‌تواند متقاضی استفاده از HST شود.

برای استفاده از HST معمولا 800 تقاضا در هر سال دریافت می‌شود. گروههای شش تا هفت نفری اختر شناسایی كه نماینده عرصه‌های مختلف تخصصی‌اند. یك هفته را صرف رده بندی پیشنهادها و تعیین زمان استفاده از تلسكوپ می‌كنند. در برنامه پذیرفته شده متوسط ممكن است بیست و پنج ساعت وقت استفاده از تلسكوپ را به خود اختصاص می‌دهد.

كشفیات تلسكوپ هابل در چهار سال اول

در خلال چهار سال اول كاركرد HST ، كشفهای مهم زیادی حاصل شده‌اند. بیشترین این كشفها از تكنیك بی سابقه یا از تركیب طیف نمایی با تفكیك خوب طیف نمایی با دقت زیاد بدست آمده‌اند. نمونه‌های اول ، كاوش هسته‌های مربوط به خوشه‌های كروی ستاره‌ها و كهكشانهای بیضوی غول آسا را شامل می‌شوند. افزوده شدن طیفها به اندازه گیری انتقالهای دوپلری ، سرعتهای بسیار زیادی را درست در هسته چندین كهكشان بیضوی نشان داده است.

این امر شاهد ضمنی مهمی بر وجود سیاه چاله‌ای در حدود 109برابر جرم خورشید در آنجاست. تصویرگیری در سحابی جبار ، كه ناحیه‌ای جوان از لحاظ تشكیل ستاره‌هاست و در فاصله‌ 1500 سال نوری از خورشید قرار دارد. شواهدی از وجود قرصهایی از ماده را در اطراف بسیاری از ستاره‌ها نشان داده است. این موارد را به احتمال قوی می‌توان نمونه‌هایی از منظومه شمسی در حال تشكیل دانست.

پیش بینی هابل

ادومین با شناسایی غلیظ و سیال در كهكشان امراه المسلسله در سال 1924 برای اولین بار ثابت كرد كه كهكشانها از راه شیری خیلی دورترند. مطالعه این ستاره‌ها در كهكشانهای دورتر توسط SHT ظاهرا به جمع آوری دلایلی منجر می‌شود كه عالم از آنچه قبلا تصور می‌شد كوچكتر و جوانتر است.

پیش بینی مهم دیگر نظریه مهبانگ این است كه در آغاز پیدایش عالم فقط سه عنصر اول هیدروژن ، هلیوم و اندكی لیتیوم تولید شده‌اند. به كمك رصدهای SHT نشان داده می‌شود كه این پیش بینی در واقع صحیح است و عناصر دیگر به مرور زمان در طول تاریخ كهكشان راه شیری در ابر نواخترها ساخته شده‌اند.
آینده تلسكوپ هابل
تلكسوپ فضایی هابل SHT با قابلیت استفاده از خدمات سفینه فضایی و اینكه قرار است در آینده به وسایل جدیدی مثل طیف نگار قدرتمندتر و دوربین عكاسی فرو سرخ مجهز شود، باید برای بیشتر از یك دهه كارش را ادامه دهد.