Hubble The Ultimate Telescope تلسکوپ هابل

Hubble The Ultimate Telescope تلسکوپ هابل

تلسکوپ فضايي هابل (Hubble Spapce Telescope) تلسکوپي است که در آوريل سال ? ميلادي به فضا فرستاده شد. هابل در طول اين سالها با نمايان کردن جلوه‌هاي شگفت‌انگيزي از عالم، به سوالات بسياري پاسخ گفته‌است.
»پيشينه و تعميرات
اگرچه چندسال اول ماموريت هابل به دليل وجود پاره‌اي از مشکلات اپتيکي در ابزارهايش، خيلي درخشان نبود، ولي با انجام اولين ماموريت تعمير و رسيدگي، اين تلسکوپ به وضعيت مطلوب رسيد و در خدمت دانشمندان دنيا قرار گرفت.که چند سالي است که باز نشسته شده‌است...
آخرين ماموريت تعميراتي هابل (ماموريت تعمير ?B) در سال ? ميلادي انجام شد. در اين ماموريت با تعويض بخش‌هايي از تلسکوپ فضايي، کارايي آن به ميزان زيادي افزايش يافت. در اين ماموريت صفحات خورشيدي تلسکوپ فضايي که آسيب ديده بودند، تعويض شدند. منبع تغذيه? نيروي الکتريکي که انرژي تلسکوپ را فراهم مي‌کرد به کلي تعويض شد و براي اين کار برق تلسکوپ فضايي براي اولين بار در فضا قطع شد و ارتباطش با مرکز کنترل و فرماندهي روي زمين هم همينطور. همچنين در اين مأموريت، دوربين فروسرخ NICMOS که به دليل مشکل سيستم خنک‌کننده بلااستفاده مانده بود، تعمير و راه‌اندازي شد.
علاوه بر همه? اين اصلاحات مهندسان ناسا (NASA: سازمان فضايي ايالات متحده آمريکا) دوربين بسيار قوي جديد خود را موسوم به «دوربين پيشرفته? نقشه برداري» (Advanced Camera for Surveys) را روي تلسکوپ فضايي نصب کردند. عکسهاي خارق العاده? اين دوربين، تا مدتها مورد بحث مجامع علمي جهان بود.
تلسکوپ فضايي هابل هم مانند بسياري از ماموريتهاي فضايي موفق ديگر بيشتر از آنچه که پيش‌بيني مي‌شد، کار کرده‌است و زمزمه‌ها درباره? بازنشستگي‌اش به گوش مي‌رسد. در مورد زمان پايان کار هابل و چگونگي پايان کارش حرفها متفاوت است. اما چيزي که آشکار است اين است که تا تلسکوپ فضايي بعدي آماده? رفتن به فضا نباشد، اين اتفاق نمي‌افتد.
در روز شنبه ?? مه ? تلسکوپ فضايي هابل تعمير اساسي شد. اين اولين تعمير يک شي فضايي است شامل تعويض برخي باطري‌هاي آن و همچنين دوربين اصلي آن است. انتظار مي‌رود پس از اين تعمير اين تلسکوپ بتواند ? سال ديگر نيز کار کند.
پروژه تلسکوپ فضايي بعدي به نام «تلسکوپ فضايي جيمز وب» با اندازه‌اي بزرگ‌تر و قدرتي بالاتر و البته هدفهايي متفاوت در دست طراحي است.

»کيفيت تصاوير هابل
گرفتن عکس‌هاي رنگي با تلسکوپ فضايي هابل بسيار پيچيده تر از گرفتن اين عکس‌ها با دوربين معمولي است. در اولين تفاوت آن است که هابل هرگز از فيلم رنگي استفاده نمي‌کند بلکه با استفاده از آشکارسازهاي الکترونيکي خود نور را از فضا جمع آوري و ثبت مي‌کند. اين آشکارسازها عکس‌هاي کيهاني را به صورت رنگي توليد نمي‌کنند و عکس‌ها در مرحله اول سياه و سفيداند. عکس‌هاي نهايي از ترکيب چند عکس سياه و سفيد که رنگ آنها در زمان پردازش به آنها اضافه شده‌است، به وجود مي‌آيند.
رنگها در عکس‌هاي هابل، که به دلايل مختلف به وجود مي‌آيند، همواره همانچيزي نيستند که ما از نزديک مي‌ديديم(اگر مي‌توانستيم آن اجرام را در سفينه فضايي و از نزديک ببينيم.) ما بعضي مواقع از رنگ به عنوانيک ابزار استفاده مي‌کنيم به اين دليل که يا باعث بهتر ديدن جزئيات مي‌شوند و يا تصور و ديدن آن‌ها رنگ‌ها از عهده چشم انسان خارج است.
يک عکس نوعي هابل از ترکيب چند عکس سياه و سفيد به نمايندگي رنگ‌هاي مختلف نور به وجود مي‌آيد. هابل از چه ابزارهايي براي تهيه عکس‌ها سود مي‌برد؟
پنج ابزار دقيق تلسکوپ هابل – دوربين‌ها، طيف نگارها و حسگرهاي رهنمايي بسيار دقيق – به طور هماهنگ و يا مجزا از هم کار مي‌کنند تا عکس‌هاي عالي را از دورترين نقاط هستي به ما برسانند. هر کدام از ابزارها براي مشاهده جهان از راهي منحصر به فرد در نظر گرفته شده‌اند.

»تجهيزات هابل
در اينجا تعدادي از ابزارهاي مهم هابل در حال و گذشته، و کار آن‌ها را به طور مختصري بررسي مي‌کنيم:
دوربين پيشرفته نقشه برداري (Advanced Camera for Surveys) که در مارس سال ? ميلادي نصب شده‌است، نشانگر نسل سوم ابزارهاي دقيق، که روي هابل نصب شده مي‌باشد. اين دوربين در کنار ديگر وضايف به مشاهده و بررسي آب و هوا در روي ديگر سيارات منظومه شمسي، مشاهده و نقشه برداري از کيهان و همچنين مطالعه نوع و چگونگي توزيع ستارگان مي‌پردازد.
دوربين ميدان باز و سياره‌اي هابل (Wide Field and Planetary Camera) زحمت کش ترين ابزار در تهيه مشهورترين عکس‌هاي هابل است. اين دوربين مانند دوربين اصلي هابل براي مشاهده همه چيز به کار مي‌رود. در زير دو عکس از عکس‌هاي بسيار پر تعداد آن را مي‌بينيم.
دوربين فروسرخ و طيف نگار آن که مي‌تواند چند هدف را هم‌زمان طيف نگاري کند، آشکارساز گرماي هابل است (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) حساسيت آن به امواج فروسرخ باعث شده‌است که اين دوربين براي مشاهده اجرام مبهم آسماني مانند گازها و غبار ميان ستاره‌اي و همچنين مشاهده دقيق ژرفترين قسمت‌هاي جهان بسيار کارآمد باشد.
طيف نگار عکاسي تلسکوپ فضايي (Space Telescope Imaging Spectrograph) ابزار گرداني بود که تا حدودي مانند يک منشور، نوري که از اجرام آسماني به تلسکوپ مي‌رسد را به رنگهاي به وجود آورنه آن تجزيه مي‌کند. در سال ? مشکلي براي آن پيش آمد و از ادامه فعاليت آن جلوگيري کرد البته اين ابزار قابل تعمير است و مي‌تواند در ماموريت‌هاي بعدي تعمير شود.
حسگرهاي راهنمايي دقيق هابل (Fine Guidance Sensors) ابزارهاي هدف گيري هستند که به سوي ستارگان رهنما قفل مي‌شوند و موقعيت نسبي آنها را نسبت به سوژه در حال مشاهده مي‌سنجند. کار تنظيمي که اين ابزارها انجام مي‌دهند باعث مي‌شود هابل در حالت نشانه گيري درست بماند. همچنين اين حسگرها براي انجام اندازه گيري‌هاي آسماني به کار مي‌روند.
دوربين سوژه‌هاي کم نور (Faint Object Camera) دستگاه تله فوتو (مخابره عکس) هابل بود. عکس‌هايي که از ميدان‌هاي ديد بسيار کوچک گرفته شده بودند با تمام جزئيات ضبط مي‌کرد. اين ابزار در سال ? جاي خود را به دوربين پيشرفته نقشه برداري داد.

»کنترل زميني هابل
تمام فعاليت‌هاي تلسکوپ فضايي هابل توسط پايگاه‌هاي زميني کنترل مي‌شوند. نقطه مرکزي تمام عمليات‌ها تيم عمليات پرواز است که در مرکز پرواز فضايي گودارد واقع در مريلند، قرار دارد.
در اينجا نمايشگرهاي وضعيت، بر سالم بودن هابل و بخش‌هاي آن در موقع حرکت و فعاليت‌هاي علمي نظارت مي‌کنند. آنها حرکت‌هاي هابل را با ارسال فرمان‌هايي از راه ماهواره به کامپيوتر تلسکوپ کنترل مي‌کنند. ارتباط آن‌ها با فضاپيما به هابل مي‌گويد که چه کاري را کي انجام دهد.
اتاق کنترل هابل
وظايف قسمت عمليات پرواز:
کنترل وضعيت سيستم ها(ي مکانيکي، الکتريکي و مديريت داده‌ها) و بخش‌هاي کوچکتر.
جستجو براي هر چيز غيرعادي در رفتارهاي هابل.
تعيين برنامه و مسير کاري اجزاي مختلف.
مديريت ارتباطات.
استفاده سيستم راهنمايي ستاره‌اي (نشانه روي تلسکوپ)

کار قسمت عمليات پرواز هابل به صورت شبانه روزي و هفت روز هفته مي‌باشد. مهندسان و تکنيسين‌هاي مخصوص آموزش ديده که تيم عمليات پرواز را تشکيل مي‌دهند در شيفت‌هاي چرخشي با سه يا چهار نفر در هر نوبت کار مي‌کنند. يک روز کاري به کنترل، نشانه روي تلسکوپ، نظارت بر رفتار آن پشت ميز فرمان و جستجوي هر چيز غير عادي در کارهاي فني مي‌گذرد.
کنترل کنندگان زميني حتي از مدت ماموريت‌هاي سرويس هميشگي نيز مشغول تر مي‌شوند. کمي پس از پرتاب شاتل کنترل کننده‌ها ماموريت‌هاي علمي هابل را متوقف مي‌سازند. براي آماده کردن تلسکوپ بزرگ براي گرفتن آن (با شاتل) و بودن در مکان مقرر، آنها دهانه هابل را مي‌بندند و آنتن تقويت بلند آن مخفي مي‌گردد. بعد از گرفتن هابل ونصب تجهيزات جديد روي آن توسط فضانوردان، کنترل کننده‌ها فورا آنها را آزمايش مي‌کنند. بعدا، کنترل کننده‌ها وارسي و آزمايش‌هاي جزيي تري روي آن انجام مي‌دهند. بعد از هر ماموريت سرويس، تيم عمليات پرواز آنتن تقويتي و دريچه اصلي را باز مي‌کنند. آنها سپس تمام ابزارهاي قبلي و جديد را دوباره راه اندازي مي‌کنند.

»ديد هابل و کيفيت آيينه آن
چه چيزي به هابل چنين بينايي خوبي داده است؟ چه چيزي عکس‌هاي اجرام دور را چنين با کيفيت مي‌کند؟ مکان هابل بالا جو زمين است. اگر جه اين مکان داراي برتريهاي زيادي است، اما اين فقط قسمتي از جواب اين سوال است. بدون ديد قوي هابل نمي‌توانست چنين عکس‌هاي مفيدي را از مکان‌هاي بي همتا بگيرد.
چشم‌هاي هابل در حقيقت سيستمي هستند که مجموعه نوري تلسکوپ نام دارند. اين سيستم از دو آينه تشکيل مي‌شود. سيستم نوري هابل يک طرح درست نوري موسوم به Ritchey-Chretien گاسگرين است که در آن شکل و طراحي مخصوص دو آينه عکس‌هايي از بزرگ ترين ميدان ديد ممکن را کانوني مي‌کنند.
آيينه‌هاي هابل بسيار صاف هستند و سطحي به دقت شکل داده شده براي بازتاب نور دارند. آنها با تراش شيشه با ساينده‌ها به وجود آمده‌اند بطوري که سطحشان بيشتر از يک هشتصد هزارم در يک اينچ از شکل منحني انحراف ندارد. اگر آينه اصلي هابل قطري هم اندازه با قطر زمين داشت، ارتفاع بزرگ ترين برآمدگي آن تنها شش اينچ مي‌شد.
کمي پس از ساخت و نصب هابل در سال ? دانشمندان دريافتند تراش منحني آينه اصلي اشتباه بوده، باعث کجنمايي(ابيراهي) کروي آينه مي‌شده‌است. خوشبختانه اصلاح نورشناسي قادر به حل اين مشکل بود.
آينه‌هاي هابل از جنس شيشه‌اي با ضريب انبساطي کم هستند و در اطاقي با دماي تقريبا ثابت (در ?? درجه فارنهايت) نگاه داشته شده‌اند تا از تاب خوردن آنها جلوگيري شود. سطح بازتابنده آينه‌ها با لايه‌اي ?ميليونم اينچي از جنس آلومينيوم خالص پوشانده شده و با يک لايه ?ميليونم متري از منيزيم فلوئوريد حفاظت شده‌است.منيزيم فلوئوريد باعث مي‌شود آينه نور فرابنفش را بهتر منعکس کند.