۲۸ سال از پرتاب تلسکوپ فضایی "هابل" تخمین زننده سن جهان گذشت

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، "تلسکوپ فضایی هابل" (Hubble Space Telescope) تلسکوپی است که در ۲۴ آوریل سال ۱۹۹۰ توسط "فضاپیمای دیسکاوری" (Space Shuttle Discovery) در مدار قرار گرفت. دیسکاوری یکی از ۳ فضاپیمای پروژه شاتل فضایی ناسا است.

این تلسکوپ از پایگاه فضایی کندی، فلوریدا پرتاب شد. نام این تلسکوپ از نام کیهانشناسی به نام "ادوین هابل" (Edwin Powell Hubble) گرفته شد. اگرچه هابل اولین تلسکوپ فضایی نبود، ولی یکی از بزرگترین و پرکاربردترین‌ها به‌شمار می‌آید. تلسکوپ فضایی هابل یک برنامه مشترک بین ناسا و سازمان فضایی اروپا می‌باشد.

اولین طرح تلسکوپ هابل در سال ۱۹۲۳ تدوین شد. در دهه ۷۰ میلادی روی هابل سرمایه‌گذاری شد و قرار شد در سال ۱۹۸۳ در مدار قرار گیرد، اما پروژه با تاخیر فنی و مشکل بودجه چند سالی عقب افتاد. وقتی در سال ۱۹۹۰ مأموریت آن شروع شد دانشمندان دریافتند که آینه اصلی آن در جای مناسب خود قرار نگرفته و به شدت کارایی آن را کاهش داده است. با این همه در سال ۱۹۹۳ به کیفیت مورد نظر دانشمندان رسید و عملیات خود را آغاز کرد. هابل اولین تلسکوپی است که می‌توان آن را در فضا تعمیر کرد و تاکنون حدود ۵ بار روی آن تعمیرات صورت گرفته‌است.

آخرین ماموریت تعمیراتی هابل در سال ۲۰۰۲ میلادی انجام شد. در این مأموریت با تعویض بخش‌هایی از تلسکوپ فضایی، کارایی آن به میزان زیادی افزایش یافت. در این ماموریت صفحات خورشیدی تلسکوپ فضایی که آسیب دیده بودند، تعویض شدند. منبع تغذیه نیروی الکتریکی که انرژی تلسکوپ را فراهم می‌کرد به کلی تعویض شد و برای این کار برق تلسکوپ فضایی برای اولین بار در فضا قطع شد و ارتباطش با مرکز کنترل و فرماندهی روی زمین هم قطع گردید. همچنین در این مأموریت، دوربین فروسرخ NICMOS که به دلیل مشکل سیستم خنک‌کننده بلااستفاده مانده بود، تعمیر و راه‌اندازی شد. در روز ۱۶ مه ۲۰۰۹ تلسکوپ فضایی هابل تعمیر اساسی شد. این اولین تعمیر یک شی فضایی است که شامل تعویض برخی باتری‌های آن و همچنین دوربین اصلی آن است.

تلسکوپ فضایی هابل هم مانند بسیاری از ماموریت‌های فضایی موفق دیگر بیشتر از آنچه که پیش‌بینی می‌شد، کار کرده است و زمزمه‌ها درباره بازنشستگی‌اش به گوش می‌رسد. هابل همچنان در وضعیت خوبی قرار دارد و احتمال دارد این تلسکوپ تا سال ۲۰۲۰ به عملیات خود ادامه دهد. چیزی که آشکار است این است که تا تلسکوپ فضایی بعدی آماده‌ی رفتن به فضا نباشد، این اتفاق نمی‌افتد. تلسکوپ فضایی جیمز وب" (James Webb Space Telescope) که یک ابزار جانشین برای تلسکوپ فضایی هابل است، انتظار می‌رود ماه مه سال ۲۰۲۰، پرتاب شود. این تلسکوپ نیز با همکاری سازمان‌های فضایی ناسا و آژانس فضایی اروپا در حال ساخت است. اهداف در نظر گرفته شده برای این تلسکوپ عبارتند از: جستجو برای یافتن پرتو‌های مادون قرمز حاصل از انفجار بزرگ (مهبانگ یا بیگ‌بنگ)، مطالعه بر روی زایش ستاره‌ها و چگونگی تشکیل و گسترش کهکشان است. هنگامی که این تلسکوپ پرتاب شود، تبدیل به بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ در جهان خواهد شد.

تمام فعالیت‌های تلسکوپ فضایی هابل توسط پایگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند. نقطه مرکزی تمام عملیات‌ها تیم عملیات پرواز است که در"مرکز پرواز فضایی گودارد" (Goddard Space Flight Center) واقع در مریلند قرار دارد. کار قسمت عملیات پرواز هابل به صورت شبانه روزی و هفت روز هفته می‌باشد. مهندسان و تکنیسین‌های مخصوص آموزش دیده که تیم عملیات پرواز را تشکیل می‌دهند در شیفت‌های چرخشی با سه یا چهار نفر در هر نوبت کار می‌کنند. یک روز کاری به کنترل، نشانه روی تلسکوپ، نظارت بر رفتار آن پشت میز فرمان و جستجوی هر چیز غیرعادی در کار‌های فنی می‌گذرد. وظایف قسمت عملیات پرواز عبارت است از:

۱-کنترل وضعیت سیستم‌های مکانیکی، الکتریکی و مدیریت داده‌ها و بخش‌های کوچکتر
۲-جستجو برای هر چیز غیرعادی در رفتار‌های هابل
۳-تعیین برنامه و مسیر کاری اجزای مختلف
۴-مدیریت ارتباطات
۵-استفاده سیستم راهنمایی ستاره‌ای

تجهیزات هابل

مهندسان ناسا دوربین بسیار قوی جدید خود موسوم به "دوربین پیشرفته نقشه برداری" (ACS) را روی تلسکوپ فضایی نصب کردند. گرفتن عکس‌های رنگی با تلسکوپ فضایی هابل بسیار پیچیده‌تر از گرفتن این عکس‌ها با دوربین معمولی است. در اولین تفاوت آن است که 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. یک عکس هابل از ترکیب چند عکس سیاه و سفید به نمایندگی رنگ‌های مختلف نور به وجود می‌آید. پنج ابزار دقیق تلسکوپ هابل که شامل دوربین‌ها، طیف نگار‌ها و حسگر‌های رهنمایی بسیار دقیق هستند، به‌طور هماهنگ یا مجزا از هم کار می‌کنند تا عکس‌های عالی را از دورترین نقاط هستی به ما برسانند. هر کدام از ابزار‌ها برای مشاهده جهان از راهی منحصربه‌فرد در نظر گرفته شده‌اند.

دوربین پیشرفته نقشه‌برداری: این دوربین که در مارس سال ۲۰۰۲ میلادی نصب شده است، نشانگر نسل سوم ابزار‌های دقیق، که روی هابل نصب شده می‌باشد. این دوربین در کنار دیگر وظایف به مشاهده و بررسی آب و هوا در روی دیگر سیارات منظومه شمسی، مشاهده و نقشه برداری از کیهان و همچنین مطالعه نوع و چگونگی توزیع ستارگان می‌پردازد.

دوربین میدان باز و سیاره‌ای هابل: زحمت کش‌ترین ابزار در تهیه مشهورترین عکس‌های هابل است. این دوربین مانند دوربین اصلی هابل برای مشاهده همه چیز به کار می‌رود.

دوربین فروسرخ و طیف نگار: این دوربین می‌تواند چند هدف را هم‌زمان طیف‌نگاری کند، آشکارساز گرمای هابل است حساسیت آن به امواج فروسرخ باعث شده است که این دوربین برای مشاهده اجرام مبهم آسمانی مانند گاز‌ها و غبار میان ستاره‌ای و همچنین مشاهده دقیق ژرف‌ترین قسمت‌های جهان بسیار کارآمد باشد.

طیف نگار عکاسی تلسکوپ فضایی: ابزار گردانی بود که تا حدودی مانند یک منشور، نوری که از اجرام آسمانی به تلسکوپ می‌رسد را به رنگ‌های به وجود آورنده آن تجزیه می‌کند. در سال ۲۰۰۴ مشکلی برای آن پیش آمد و از ادامه فعالیت آن جلوگیری کرد البته این ابزار قابل تعمیر است و می‌تواند در مأموریت‌های بعدی تعمیر شود.

حسگر‌های راهنمایی دقیق هابل: ابزار‌های هدف گیری هستند که به سوی ستارگان راهنما قفل می‌شوند و موقعیت نسبی آن‌ها را نسبت به سوژه در حال مشاهده می‌سنجند. کار تنظیمی که این ابزار‌ها انجام می‌دهند باعث می‌شود هابل در حالت نشانه‌گیری درست بماند. همچنین این حسگر‌ها برای انجام اندازه‌گیری‌های آسمانی به کار می‌روند.

دوربین سوژه‌های کم نور: این دوربین دستگاه مخابره عکس هابل بود. عکس‌هایی که از میدان‌های دید بسیار کوچک گرفته شده بودند با تمام جزئیات ضبط می‌کرد. این ابزار در سال ۲۰۰۲ جای خود را به دوربین پیشرفته نقشه برداری داد.

مکان هابل بالای جو زمین است. بدون دید قوی، هابل نمی‌توانست چنین عکس‌های مفیدی را از مکان‌های بی‌همتا بگیرد. چشم‌های هابل در حقیقت سیستمی هستند که مجموعه نوری تلسکوپ نام دارند. این سیستم از دو آینه تشکیل می‌شود. سیستم نوری هابل یک طرح درست نوری موسوم به" Ritchey-Chretien گاسگرین" است که در آن شکل و طراحی مخصوص دو آینه عکس‌هایی از بزرگ‌ترین میدان دید ممکن را کانونی می‌کنند. آیینه‌های هابل بسیار صاف هستند و سطحی به دقت شکل داده شده برای بازتاب نور دارند. آن‌ها با تراش شیشه با ساینده‌ها به وجود آمده‌اند به‌طوری‌که سطح‌شان بیشتر از یک هشتصد هزارم در یک اینچ از شکل منحنی انحراف ندارد. این‌ها نمونه‌ای از تصاویری هستند که این تلسکوپ به ثبت رسانده است.

اکتشافات ودستاورد‌های هابل

-هابل به حل بسیاری از مشکلات نجوم که دانشمندان قبل از در  مدار قرار گرفتن آن با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کردند کمک کرد.

 

-این تلسکوپ توانست فاصله میان ستارگان را دقیق‌تر اندازه گیری کرده و سرعت گسترش جهان را تنها با ۱۰ درصد خطا تخمین بزند.

 

-همچنین هابل توانست سن جهان و راهی را که در پیشه رو دارد را اندازه‌گیری کند.

-تصاویر با دقت بالای این تلسکوپ امکان مشاهده چگونگی شکل‌گیری سیاه چاله‌ها را در کهکشان‌های نزدیک برای ما را فراهم کرد و نیز توانست کهکشان‌هایی را که میلیارد‌ها سال نوری از ما فاصله دارند را آشکارسازی کرده و در‌های جدیدی از علم را برای دانشمندان بگشاید.

-هابل هر روز بین ۱۰ تا ۱۵ گیگابایت تصویر برای ستاره شاسان ارسال می‌کند. حجم این داده‌ها تاکنون بیش از ۱۰ ترابایت بوده است.

 

-هابل بیش از ۴۰۰ هزار رصد جداگانه از اجرام آسمانی به عمل آورده است و هزاران مقاله نجوم بر اساس اطلاعات هابل نوشته شده‌است.

-هابل اولین تلسکوپ نوری بود که توانست از یک سیاه چاله تصویر برداری کند. این سیاه چاله جرمی معادل چندین میلیارد برابر خورشید دارد.

-هابل برای اولین بار تصاویری واضح از تولد و مرگ ستارگان ارائه داد.

-در سال ۱۹۹۴ هابل از برخورد ستاره‌ای دنباله دار با مشتری تصویربرداری کرد.

 

-ثبت تصویری با فاصله ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین

 

-در ۹ ژانویه سال ۲۰۱۳ دورترین ابرنواختر شناخته شده، توسط تلسکوپ هابل کشف شد. فاصله این ابرنواختر حدود ۱۰ میلیارد سال نوری است.