Статьи
Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе


30 лет назад, 24 апреля 1990 г., с мыса Канаверал отправился в свой десятый полет космический шаттл Discovery. В его транспортном отсеке разместился необычный груз, которому суждено будет прославить NASA и стать катализатором развития многих областей астрономии. Так началась беспрецедентная тридцатилетняя миссия космического телескопа Hubble, самого известного астрономического инструмента в мире.

На следующий день, 25 апреля 1990 г., створки грузового люка раскрылись, и манипулятор Canadarm вывел телескоп из отсека. Hubble начал свое путешествие на высоте 612 км над Землей. Процесс выведения аппарата снимался на несколько камер IMAX и, вместе с кадрами, сделанными во время одной из более поздних ремонтных миссий, вошел в фильм Destiny in Space (1994), который озвучил легендарный мистер Спок, актер Леонард Нимой. Телескоп еще несколько раз попадал в фокус IMAX-операторов, став главным героем фильмов Hubble: Galaxies Across Space and Time (2004) и Hubble 3D (2010). Во втором случае нарратором стал другой Леонард — Леонардо Ди Каприо. Впрочем, научно-популярное кино — приятный, но все-таки побочный результат работы орбитальной обсерватории.

Зачем нужны космические телескопы?

Главная проблема оптической астрономии – помехи, вносимые атмосферой Земли. Именно поэтому крупные телескопы строят высоко в горах, в отдалении от больших городов и индустриальных центров. Отдаленность частично решает проблему загрязнения воздуха, как микрочастицами, так и светового загрязнения, засвечивания ночного неба искусственным освещением. Расположение же на большой высоте позволяет снизить влияние турбулентности атмосферы, ограничивающей разрешающую способность телескопов, и увеличить число благоприятных для наблюдения ночей.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Hubble в грузовом отсеке Discovery. Вид с одной из IMAX-камер. 25 апреля 1990 г.

Кроме названных неудобств, прозрачность земной атмосферы в ультрафиолетовом, части инфракрасного, рентгеновском и гамма-диапазонах оставляет желать лучшего. Еще одно препятствие на пути наземных наблюдателей – Рэлеевское рассеяние, то самое, которое объясняет голубой цвет неба. Из-за него спектр наблюдаемых объектов искажается, смещаясь в красный.

Но главная проблема – неоднородность земной атмосферы, наличие в ней областей с разной плотностью, скоростью движения воздуха и т.д. Именно эти явления приводят к мерцанию звезд, видимому невооруженным взглядом. На многометровой оптике больших телескопов проблема только усугубляется. В результате разрешение любых наземных оптических приборов в независимости от размера зеркала и апертуры телескопа ограничено значением около 1 угловой секунды.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Манипулятор Discovery готовиться отпустить Hubble в свободный полет. Обратите внимание на нераскрывшуюся панель солнечной батареи. 25 апреля 1990 г.

Вынос телескопа в космос позволяет избежать указанных выше проблем и поднять разрешение на порядок. Например, теоретическое разрешение телескопа Hubble при диаметре зеркала 2,4 м составляет 0,05 угловой секунды, реальное – 0,1 секунды.

Проект Hubble. Начало

Впервые о возможности переноса астрономических инструментов за пределы земной атмосферы ученые заговорили задолго до наступления космической эры, еще в 30-х годах XX века. Одним из энтузиастов создания внеземных обсерваторий стал астрофизик Лайман Спитцер. В статье 1946 г. он обосновал основные преимущества космических телескопов, а в 1962 г. опубликовал доклад, рекомендовавший Национальной академии наук США включить разработку такого устройства в космическую программу. В 1965 г. именно Спитцер стал главой комитета, определяющего круг задач подобного космического телескопа. В честь ученого был назван запущенный в 2003 г. инфракрасный космический телескоп Spitzer Space Telescope (SIRTF) с 85-сантиметровым основным зеркалом. Миссия SIRTF завершилась 30 января 2020 г.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Инфракрасный телескоп Spitzer. Иллюстрация.

Первой же внеземной обсерваторией стал аппарат Orbiting Solar Observatory 1 (OSO 1), запущенный еще в 1962 г., всего через 5 лет после начала космической эры, для изучения Солнца. Всего по программе OSO с 1962 по 1975 гг. было создано 8 аппаратов. А в 1966 г. стартовала еще одна программа – Orbiting Astronomical Observatory (OAO), в рамках которой в 1966–1972 гг. были запущены четыре орбитальных ультрафиолетовых и рентгеновских телескопов. Успех миссий OAO стал отправной точкой для создания большого космического телескопа, который на первых порах назывался просто Large Orbiting Telescope или Large Space Telescope. Имя Hubble, в честь американского астронома и космолога Эдвина Хаббла, аппарат получит только в 1983 г.

Вначале предполагалось построить телескоп с 3-метровым основным зеркалом и доставить его на орбиту уже в 1979 г. Причем обсерватория сразу разрабатывалась так, чтобы телескоп можно было обслуживать прямо в космосе, и здесь очень кстати пришлась развивающаяся параллельно программа Space Shuttle, первый полет по которой произошел 12 апреля 1981 г. (ровно через 20 лет после полета Гагарина). Модульная конструкция была провидческим решением – челноки пять раз летали к телескопу, проводя ремонт и апгрейд оборудования.

А дальше начался поиск денег. Конгресс то выделял средства, то отказывал NASA в финансировании. NASA и научное сообщество развернули беспрецедентную общенациональную программу лоббирования проекта Large Space Telescope, включавшую массовую рассылку писем (тогда еще бумажных) законодателям, личные встречи ученых с конгрессменами и сенаторами и т.д. В 1978 г. Конгресс выделил первые $36 млн., а часть затрат согласилось взять на себя Европейское космическое сообщество (ESA). Проектирование обсерватории стартовало, а датой запуска был назначен 1983 г.

Зеркало для героя

Главная часть оптического телескопа – зеркало. К зеркалу космического телескопа предъявляются особые требования в связи с его более высокой, чем у наземных аналогов, разрешающей способностью. Работы над основным зеркалом Hubble диаметром 2,4 м начались в 1979 г., а исполнителем выбрали компанию Perkin-Elmer. Как показали дальнейшие события, это была серьезная ошибка.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Полировка основного зеркала Hubble на заводе Perkin-Elmer, 1979 г.

В качестве заготовки было использовано стекло со сверхнизким коэффициентом теплового расширения от компании Corning. Да, той самой, которая делает сейчас в том числе и стекла Gorilla Glass, защищающие экраны ваших смартфонов. Точность полировки, для которой впервые применялись новомодные станки с ЧПУ, должна была составлять 1/65 длины волны красного света, или 10 нм. Затем зеркало нужно было покрыть слоем алюминия в 65 нм и защитным слоем из фторида магния толщиной в 25 нм. NASA, сомневаясь в компетенции Perkin-Elmer и опасаясь проблем с использованием новой технологии, параллельно заказала Kodak резервное зеркало, выполненное традиционным способом.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Техники инспектирую главное зеркало Hubble перед установкой.

Опасения NASA оказались обоснованными. Полировка основного зеркала продолжалась до конца 1981 г., так что запуск был перенесен сначала на 1984 г., а затем, в связи с затягиванием производства остальных компонентов оптической системы, на апрель 1985 г. Задержки в работе Perkin-Elmer достигли катастрофических масштабов. Запуск был еще дважды отложен, сначала на март, а затем на сентябрь 1986 г. Общий бюджет проекта к тому моменту вырос до $1,175 млрд.

Катастрофа и ожидание

28 января 1986 г., на 73-й секунде полета над мысом Канаверел взорвался космический челнок Challenger с семью астронавтами на борту. На долгих два с половиной года США прекратила пилотируемые полеты, а запуск Hubble опять был отложен, в этот раз на неопределенный срок.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Разрушение космического челнока Challenger во время старта. 28 января 1986 г.

Полеты Space Shuttle возобновились в 1988 г., и запуск аппарата теперь был назначен на 1990 г., через 11 лет после первоначальной даты! Четыре года телескоп, с частично включенными бортовыми системами, хранился в специальном помещении с искусственной атмосферой. Только расходы на хранение устройства составляли около $6 млн. в месяц! К моменту запуска общая стоимость создания космической лаборатории оценивалась в $2,5 млрд. вместо планировавшихся $400 млн. На сегодня, с учетом инфляции, это более $5 млрд!

Но были в вынужденной задержке и положительные стороны – инженеры получили дополнительное время на доработку аппарата. Так, солнечные батареи были заменены на более эффективные (в дальнейшем это сделают еще дважды, но уже в космосе), модернизирован бортовой компьютер (это, опять-таки, сделают еще раз в космосе) и доработано наземное программное обеспечение, которое, оказывается (!), было совершенно не готово к 1986 г. Если бы телескоп каким-то чудом вывели в космос в назначенный срок, наземные службы просто не смогли бы с ним работать. Разгильдяйство и перерасход средств случаются даже в NASA.

И вот, наконец, 24 апреля 1990 г., Discovery вывел Hubble в космос. Начался новый этап в истории астрономических наблюдений.

Невезучий везучий телескоп

Если вы думаете, что на этом злоключения Hubble завершились, то вас ждет жестокое разочарование. Неприятности начались прямо во время запуска – одна из панелей солнечных батарей отказалась разворачиваться. Астронавты уже надевали скафандры, готовясь к выходу в открытый космос для решения проблемы, как панель освободилась и заняла положенное место. Но это было только начало.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Вторая солнечная батарея раскрылась, Hubble в свободном полете. 25 апреля 1990 г.

В первые же дни работы с телескопом ученые обнаружили, что Hubble не может выдать резкое изображение и его разрешение ненамного превосходит земные телескопы. Многомиллиардный проект оказался пустышкой. Достаточно быстро выяснилось, что компания Perkin-Elmer не только неприлично затянула производство оптической системы, но и допустила серьезную ошибку при полировке и монтаже основного зеркала телескопа. Отклонение от заданной формы по краям зеркала составляло 2 мкм, что привело к появлению сильной сферической аберрации и снижению разрешение до 1 угловой секунды, вместо ожидаемых 0,1.

Причина ошибки оказалась просто позорной для Perkin-Elmer и должна была бы поставить крест на существовании фирмы, но нет, компания под названием PerkinElmer существует по сей день и даже входит в индекс S&P 500. Оказалось, что главный нуль-корректор, специальный оптический прибор для проверки больших асферических зеркал, был установлен неправильно – его линза оказалась сдвинута на 1,3 мм относительно верного положения. Техник, производивший сборку прибора, ошибся при работе с лазерным измерителем, а когда обнаружил непредвиденный зазор между линзой и поддерживающей ее конструкцией, компенсировал его с помощью обычной металлической шайбы!

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Каноническое фото телескопа, сделанное во время последней ремонтной миссии в 2009 г.

Проблемы удалось бы избежать, если бы в Perkin-Elmer не проигнорировали показания дополнительных нуль-корректоров, указывающих на наличие сферической аберрации. Так из-за ошибки одного человека и разгильдяйства менеджеров Perkin-Elmer многомиллиардный проект подвис на волоске.

Хотя у NASA и имелось запасное зеркало, созданное Kodak, а дизайн телескопа предусматривал обслуживание на орбите, замена основного компонента в открытом космоса была невозможна. В итоге, после определения точной величины оптических искажений, был разработан специальный прибор для их компенсации – Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). Попросту говоря – механический патч для оптической системы. Для его установки пришлось демонтировать один из имевшихся на Hubble научных приборов; посовещавшись, ученые решили пожертвовать высокоскоростным фотометром.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Астронавт Кэтрин Торнтон обслуживает Hubble во время первой ремонтной миссии. 6 декабря 1993 г.

Ремонтная миссия на шатле Endeavour стартовала 2 декабря 1993 года. Все это время Hubble проводил измерения и съемки, независящие от величины сферической аберрации, кроме того, астрономам удалось создать действенный алгоритм постобработки, компенсирующий часть искажений. Чтобы демонтировать один прибор и установить COSTAR, понадобилось 5 дней работы и 5 выходов в открытый космос общей продолжительностью 35 часов! А перед миссией астронавты учились использовать около сотни уникальных инструментов, созданных для обслуживания Hubble.

Кроме установки COSTAR, была произведена замена основной камеры телескопа. Стоит учитывать, что и прибор коррекции, и новая камера – это устройства размером с холодильник и соответствующей массой. Вместо Wide Field/Planetary Camera, имеющей 4 CCD-сенсора производства Texas Instruments с разрешением 800×800 пикселей, была установлена Wide Field and Planetary Camera 2, с новыми сенсорами дизайна NASA Jet Propulsion Laborator. Несмотря на аналогичное предыдущему разрешение четырех матриц, благодаря их особому расположению достигалось большее разрешение при меньшем угле обзора. Заодно на Hubble заменили солнечные панели и управляющую ими электронику, четыре гироскопа системы ориентации, несколько дополнительных модулей и т.д. 13 января 1994 г. NASA продемонстрировала общественности намного более четкие снимки космических объектов.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Изображение галактики M100 до и после установки COSTAR.

Одной ремонтной миссией дело не ограничилось, шаттлы летали к Hubble пять раз (!), что делает обсерваторию самым посещаемым искусственным внеземным объектом, за исключением МКС и советских орбитальных станций.

Вторая сервисная миссия, в ходе которой был заменен ряд научных приборов и бортовых систем, состоялась в феврале 1997 г. Астронавты снова пять раз выходили в открытый космос и суммарно провели за бортом 33 часа.

Третья ремонтная миссия была разбита на две части, причем первую из них пришлось выполнять вне графика. Дело в том, что у Hubble вышли из строя три из шести гироскопов системы ориентации, что усложняло наведение телескопа на цель. Четвертый гироскоп «испустил дух» за неделю до старта ремонтников, сделав космическую обсерваторию почти неуправляемой. Экспедиция вылетела на спасание телескопа 19 декабря 1999 года. Астронавты заменили все шесть гироскопов и провели апгрейд бортового компьютера.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Первый бортовой компьютер Hubble – DF-224. 10 сентября 1993 г.

В 1990 г. Hubble стартовал с широко используемым NASA на протяжении 80-х годов (вспомним, дизайн обсерватории создавался еще в 70-х) бортовым компьютером DF-224. Эта система производства Rockwell Autonetics, имеющая массу 50 кг и размеры 45×45×30 см, была оснащена тремя процессорами с частотой 1,25 МГц (!), два из них считались резервными и поочередно включались в случае отказа основного и первого резервного ЦПУ. Система оснащалась памятью объемом 48К килослов (одно слово равно 32 байтам), причем одновременно было доступно только 32 килослова.

К середине 90-х такая архитектура уже безнадежно устарела, так что в ходе сервисной миссии DF-224 был заменен на систему на базе специального, защищенного от радиации чипа Intel i486 с тактовой частотой 25 МГц. Новый компьютер был в 20 раз быстрее DF-224 и имел в 6 раз больше оперативной памяти, что позволило ускорить обработку задач и использовать современные языки программирования. Кстати, чипы Intel i486 для встроенных систем, в том числе для использования в космической технике, выпускались вплоть до сентября 2007 года!

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Астронавт снимает с Hubble накопитель на магнитной ленте для возвращения на Землю. 24 декабря 1999 г.

Была заменена и бортовая система хранения данных. В оригинальном дизайне это был катушечный накопитель родом из 70-х, способный обеспечить промежуточное хранение 1,2 ГБ данных. В ходе второй ремонтной миссии один из таких «бобинных магнитофонов» был заменен на SSD-накопитель. Во время третьей миссии поменяли и второй «бобинник». SSD позволяет хранить в 10 раз больше информации – 12 ГБ, но не стоит сравнивать его с SSD в вашем ПК. Главный накопитель Hubble имеет размер 30×23×18 см и весит 11,3 кг!

Четвертая миссия, официально именуемая 3B, отправилась к обсерватории в марте 2002 г. Основная задача – установка новой камеры Advanced Camera for Surveys. Инсталляция этого прибора позволила отказаться от использования корректирующего устройства, работавшего с 1993 г. У новой камеры было два состыкованных CCD-детектора размером 2048 × 4096 точек, что давало суммарное разрешение 16 МП против 2,5 МП у предыдущей камеры. Были заменены некоторые другие научные приборы, и в итоге на борту Hubble не осталось ни одного инструмента из оригинального набора, отправившегося в космос в 1990 г. Кроме того, астронавты во второй раз заменили солнечные батареи спутника на новые, вырабатывающие на 30% больше энергии.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Advanced Camera for Surveys в чистой комнате, перед загрузкой на шаттл. 25 апреля 2007 г.

Пятый полет к Hubble произошел одиннадцать лет назад, в 2009 году, на излете программы Space Shuttle. Т.к. было известно, что это финальная ремонтная миссия, телескопу провели капитальный ремонт. Снова были заменены все шесть гироскопов системы ориентации, один из датчиков точного наведения, установлены новые никель-водородные аккумуляторы вместо старых, проработавших на орбите 18 лет, отремонтирована поврежденная обшивка и т.д.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Астронавт отрабатывает на Земле замену аккумуляторов Hubble. Масса блока батарей – 181 кг. 2008 г.

Всего же в течение пяти сервисных миссий астронавты потратили на ремонт телескопа 23 дня, проведя в безвоздушном пространстве 164 часа! Фантастическое достижение.

Instagram для телескопа

Еженедельно Hubble отправляет на Землю около 140 ГБ данных, которые собираются в специально созданном для обработки информации всех орбитальных телескопов Space Telescope Science Institute. Объем архива института составляет на сегодня около 20 петабайт (1015 (квадриллион) байт) данных, доступ к которым открыт для всех желающих, как и к самому телескопу. Заявку на использование Hubble может подать кто угодно, вопрос в том, удовлетворят ли ее. Впрочем, если у вас нет степени по астрономии, можете даже не пытаться — вы, скорее всего, не прорветесь через форму заявки на получение информации о снимке.

Все фотографии, передаваемые Hubble на Землю, монохромные. Сборка цветных фото в реальных или искусственных цветах происходит уже на Земле, путем наложения ряда монохромных снимков, сделанных с различными светофильтрами.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Новая версия одной из самых известных фотографий Hubble. «Столбы творения» в Туманности Орла в инфракрасном свете. Расстояние 4000 световых лет. Снимок опубликован 6 апреля 2020 г.

С наиболее впечатляющими уже обработанными фотографиями, сделанными с помощью Hubble, можно познакомиться на сайтах HubbleSite, официальном подсайте NASA или ESA.

Естественно, есть у Hubble свой Твиттер-аккаунт, даже два – Hubble NASA и Hubble ESA. Разбавьте свою ленту фото из космоса! Имеются и как минимум два YouTube канала – NASA и ESA. Аккаунты в Instagram, Facebook, Flickr и т.д.

Что открыл Hubble?

Но обсерватория Hubble — не только крупнейший в мире поставщик обоев для ваших смартфонов и ноутбуков, телескоп отправили в космос все-таки заниматься наукой. И хотя ценность работ, проделанных с помощью орбитального телескопа, не вызывает сомнений, их стоимость в среднем в 100 раз выше, чем у наземных наблюдений.

Одна из важнейших особенностей космической обсерватории Hubble в том, что телескоп может в буквальном смысле слова заглянуть в раннюю историю Вселенной, наблюдая излучение удаленных объектов, датированное 400 млн. лет после Большого взрыва. Напомним, что текущий возраст Вселенной оценивается в 13,798 ± 0,037 млрд. лет.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Рождение звезды, Туманность Киля. Расстояние 7500 световых лет.

Как раз в определении точного возраста Вселенной и помогали наблюдения Hubble. Телескоп помог уточнить значение постоянной Хаббла (как символично!) — коэффициента, определяющего скорость разбегания космических объектов в зависимости от расстояния между ними (около 70 км/с для расстояния 1 мегапарсек). Исходя из постоянной Хаббла, и вычисляется возраст Вселенной. Кроме того, Hubble помог доказать, что, несмотря на теоретическую модель, скорость расширения Вселенной не падает, а наоборот, растет. Скорее всего, в этом «повинна» неуловимая темная энергия.

С помощью Hubble астрономы смогли наблюдать столь редкое явление, как столкновение кометы Шумейкеров – Леви 9 с Юпитером в 1994 г., что стало первым случаем фиксации столкновения двух небесных тел в Солнечной системе.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Столкновение двух спиральных галактик, Созвездие Большого пса. Расстояние 55 млн. световых лет.

В 1995 г. Hubble помог подтвердить теорию изотропности Вселенной (одинаковости физических свойств во всех направлениях). А в 2004 году получил первые изображения протогалактик, сгустков материи, образовавшихся всего через 1 млрд. лет после Большого взрыва. Исследования с помощью орбитального телескопа подтвердили наличие сверхмассивных черных дыр в ядрах Галактик.

Кроме того, Hubble помогал искать экзопланеты; получил первые карты поверхности разжалованного в карликовую планету Плутона; наблюдал ультрафиолетовые полярные сияния на Сатурне, Юпитере, Ганимеде и протопланетные диски в туманности Ориона; открыл спутник Нептуна S/2004 N 1; нашел самый далекий на сегодня космический объект, галактику GN-z11, удаляющуюся от нас почти со скоростью света; наблюдал первую предсказанную сверхновую SN Refsdal; и т.д.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Сверхновая SN Refsdal в галактическом кластере MACS J1149.6+2223. Расстояние 9,34 млрд. световых лет.

В 2015 г. Hubble подтвердил существование на Ганимеде огромного подземного океана, спрятанного под 150-километровым слоем льда. Это открытие может изменить представление о границах зоны, пригодной для возникновения жизни в Солнечной системе. Ганимед внесен астрономами в список возможных кандидатов на поиск жизненных форм. Вероятность найти простейших на спутнике Юпитера даже выше, чем на Марсе.

Впрочем, несмотря на очевидные научные заслуги, роль Hubble в пропаганде астрономии, исследовании космического пространства и науки в целом кажется нам более весомой. Hubble стал настоящей звездой экранов, а снимки, сделанные с его помощью, разошлись миллиардными тиражами по учебникам астрономии, плакатам, обоям Рабочих столов и т.д. И это тоже важно.

Текущее состояние телескопа

Хотя Hubble конструировался с дублированием вспомогательных систем, если бы не пять ремонтных миссий, все компоненты, включая запасные, успели бы выйти из строя. Особенно уязвимы оказались гироскопы системы ориентации, которые меняли чуть ли не во время каждой из миссий обслуживания.

На Hubble установлено шесть гироскопов ориентации, для нормальной работы телескопа достаточно трех, еще три являются резервными. И хотя во время последней сервисной миссии все шесть гироскопов были заменены на новые или восстановленные, они тоже начали выходить из строя. Первый «испустил дух» в марте 2014 г., второй вышел из строя в апреле 2018 г., третий последовал за ним 5 октября 2018 г. Как и было предусмотрено, NASA перевела телескоп в режим работы с одним гироскопом, который хоть и ограничивает функциональность прибора и усложняет маневрирование, тем не менее, позволяет продлить его жизнь.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Система ориентации Hubble Space Telescope, включая блок гироскопов. Иллюстрация.

Но вот беда, резервный гироскоп нового дизайна, выведенный из спячки, не вышел на рабочий режим. Телескоп был переведен в состояние спячки, а ученые занялись поиском проблемы. Проверенный метод «выключи и включи опять» на сработал, проблема оказалась более комплексной. В итоге ученые сошлись во мнении, что в сбое повинна несоответствующая среда внутри гироскопа, проще говоря, воздушный пузырек, попавший внутрь. Чтобы смягчить влияние среды, с Земли была отдана команда на серию маневров, которые перевернули аппарат и сдвинули злосчастный пузырек. Гироскоп заработал.

8 января 2019 г. случилась еще одна поломка. Телескоп перешел в частичный спящий режим в связи с подозрением на сбой в работе главного инструмента – Wide Field Camera 3, напряжение питания которого не соответствовало номинальному. Потеря WFC3 означала бы конец работы Hubble, но в этот раз обошлось, ошибка оказалась программной, и после сброса телеметрии инструмент снова заработал, уже 17 января 2019 г. порадовав ученых новыми снимками.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Wide Field Camera 3 готовится отправится в космос с миссией STS-125. Август 2008 г.

В целом же, даже несмотря на работу в режиме ориентации с одним гироскопом, Hubble, благодаря удачному техобслуживанию в мае 2009 г., пребывает в очень неплохом состоянии, как для старичка, проработавшего на орбите уже 30 лет, и продолжает служить науке.

Завершение миссии

Благодаря высоким перигею и апогею (на текущий момент это 537 и 541 км соответственно, то есть на 130 км выше МКС), деградация орбиты космической обсерватории происходит очень медленно. В зависимости от активности Солнца и состоянии верхних слоев атмосферы, Hubble сойдет с орбиты в 2028 – 2040 г. Пока же NASA продлила контракт на обслуживание телескопа до июня 2021 г.

Проблема в том, что части основного зеркала и поддерживающих его структур могут пережить неуправляемый вход в атмосферу и нанести ущерб строениям на Земле или даже привести к человеческим жертвам. Изначально планировалось, что Hubble снимет с орбиты один из шаттлов и телескоп будет установлен для демонстрации публике в Смитсоновском институте. Когда стало ясно, что программа Space Shuttle сворачивается, было решено смонтировать на телескопе специальный стыковочный узел Soft Capture Mechanism. Что и было сделано во время последней сервисной миссии.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Посадка SNC Dream Chaser после тестового свободного полета. 11 ноября 2017 г.

В NASA надеются, что в будущем, в рамках одной из пилотируемых или автоматических миссий, Hubble сведут с орбиты в управляемом режиме. В 2017 г. появилась информация, что администрация Трампа рассматривает возможность предложить Sierra Nevada Corporation провести очередное обслуживание телескопа в середине 2020-х гг. в рамках одной из миссий пилотируемого космического челнока Dream Chaser, разработкой которого занимается эта компания. Будет очень символично, если шаттлы нового поколения снова полетят к Hubble. Пока же первый полет Dream Chaser Demo-1 запланирован на 2021 г.

Наследник Hubble

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Дизайн космического телескопа James Webb. Виден многослойный солнечный щит. Иллюстрация.

И хотя некоторая надежда на продление миссии Hubble все еще существует, ветерану готовится достойная замена.

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба – James Webb Space Telescope (JWST), который все скорее всего будут называть просто Webb, планируют запустить 30 марта 2021 г. Оснащенный составным зеркалом диаметром 6,5 метров (против 2,4 м у Hubble), космический аппарат имеет размер с теннисный корт (Hubble можно сравнить со школьным автобусом) и чем-то похож на Star Destroyer из «Звездных войн» из-за огромного солнечного щита, в тени которого ему предстоит работать. Телескоп будет заброшен подальше от Земли – в точку Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Это в 1,5 млн. км от нашей планеты, за лунной орбитой.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Сравнительный размер основных зеркал телескопов Hubble и James Webb.

Стоимость проекта James Webb Space Telescope уже сейчас составляет $8,8 млрд., хотя планировалось, что запуск аппарата состоится еще в 2007 г., а его стоимость не превысит $500 млн. Так что 11 лет задержки, как в случае с Hubble, это еще не предел. Миссия JWST рассчитана на 5-10 лет. К сожалению, на таком расстоянии от Земли работы по обслуживанию телескопа невозможны, а поддержание стабильной гало-орбиты вокруг точки L2 потребует расхода топлива, запас которого ограничен.

Hubble Space Telescope: 30 лет в космосе
Один из сегментов основного зеркала James Webb Space Telescope после покрытия золотом. Январь 2010 г.

Задача обсерватории Webb – заглянуть во времена Большого Взрыва и поймать «первый свет» от самых ранних звезд и формирующихся Галактик. Если наземные оптические инструменты позволяют «заглянуть» в момент, отстоящий от Большого взрыва на 6 млрд. лет, самый совершенный инструмент Hubble «добивает» до объектов, сформированных через 400 млн. лет после возникновения Вселенной, то JWST позволит заглянуть в точку, отстоящую от Большого взрыва всего на 200 млн. лет.

Спасибо, Hubble

Немного обидно, что выдающийся астроном и космолог Эдвин Хаббл (1889 – 1953) известен жителям Земли не в связи с открытием им существования других, отличных от Млечного пути, галактик, и не благодаря исследованиям Красного смещения или созданию Морфологической системы классификации галактик и последовательности Хаббла, а в основном в связи с космическим телескопом, названным в его честь. Хотя, мы думаем, что такой фанатичный исследователь вселенной, как Эдвин Хаббл, не обиделся бы, ведь инструмент, носящий его имя, сделал так много для астрономии и, что не менее важно, для ее популяризации.

Оригинал этой статьи был написан к 25-летию Hubble Space Telescope и опубликован на сайте gagadget.com. Перед вами дополненная и исправленная, в соответствии с событиями последних пяти лет, версия материала.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: