Telescopio
Organizzazione | NASA ed ESA (15%) |
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Programma | Grandi osservatori |
Campo | Astronomia |
Stato | operativo |
Lanciare | 24 aprile 1990 |
deorbita | 2030-2040 |
Identificatore COSPAR | 1990-037B |
Luogo | www.hubblesite.org/ |
Messa al lancio | 11.000 kg |
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Orbita | Basso |
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Altitudine | 590 km |
Periodo | da 96 a 97 minuti |
Inclinazione | 28,5 ° |
orbite | ~ 168.400 a 14 marzo 2021 |
genere | Ritchey-Christian |
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Diametro | 2,40 m |
focale | 57,60 m |
Lunghezza d'onda | Visibile , ultravioletto , vicino infrarosso (115-2.500 nm ) |
NICMOS | Fotocamera e spettrometro a infrarossi |
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ACS (it) | telecamera |
WFC3 | Fotocamera grandangolare |
SITS (it) | Spettrometro e fotocamera |
COS (it) | Spettrometro ultravioletto |
L' Hubble Space Telescope (in inglese Hubble Space Telescope , abbreviato HST o, raramente in francese , TSH ) è un telescopio spaziale sviluppato dalla NASA con la partecipazione dell'Agenzia Spaziale Europea , operativo dal 1990. Il suo grande specchio (2.4 metri di diametro) , che gli consente di eseguire il rendering di immagini con una risoluzione angolare inferiore a 0,1 secondi d'arco , nonché la sua capacità di osservare utilizzando imager e spettroscopi nel vicino infrarosso e nell'ultravioletto , gli consentono di surclassare, per molti tipi di osservazione, i più potenti strumenti di terra , handicappato dalla presenza dell'atmosfera terrestre. I dati raccolti da Hubble hanno contribuito a scoperte di vasta portata nel campo dell'astrofisica , come misurare la velocità di espansione dell'Universo, confermare la presenza di buchi neri supermassicci al centro delle galassie , o l'esistenza di materia oscura e oscura. energia .
Lo sviluppo del telescopio Hubble , dal nome dell'astronomo Edwin Hubble , iniziò nei primi anni '70 . Tuttavia, problemi di finanziamento, sviluppo tecnico e distruzione della navetta spaziale Challenger ne rinviano il lancio al 1990. Un'aberrazione ottica particolarmente grave viene scoperta poco dopo che è stata collocata nella sua orbita terrestre bassa a 600 km di altitudine. Fin dall'inizio, il telescopio spaziale è stato progettato per consentire operazioni di manutenzione da parte di missioni dello space shuttle . La prima di queste missioni, nel 1993, viene utilizzata per correggere l'anomalia della sua parte ottica. Altre quattro missioni, nel 1997, 1999, 2002 e 2009, hanno permesso di modernizzare i cinque strumenti scientifici e sostituire alcune apparecchiature difettose o obsolete. L'ultima missione di manutenzione, effettuata nel 2009 dalla missione STS-125 , subito prima del ritiro definitivo delle navette spaziali, dovrebbe consentire al telescopio Hubble di operare ancora per qualche anno. Per le osservazioni all'infrarosso, dovrà essere sostituito nel 2021 dal telescopio spaziale James-Webb , con capacità maggiori.
La prima menzione di un telescopio spaziale risale al 1923: Hermann Oberth , uno dei pionieri dell'astronautica , indica nella sua opera Die Rakete zu den Planetenräumen ( Il razzo nello spazio interplanetario ) che un razzo potrebbe essere usato per mettere in orbita un telescopio . L'origine del progetto Hubble Space Telescope può essere fatta risalire al 1946 . Quell'anno, l' astronomo Lyman Spitzer pubblicò un articolo intitolato Vantaggi astronomici di un osservatorio extraterrestre , delineando i vantaggi presentati da un telescopio situato nello spazio rispetto a un telescopio situato sulla Terra. Vengono proposti due argomenti. Da un lato, la risoluzione angolare non è più limitata dalla turbolenza atmosferica ma solo dalla diffrazione : all'epoca, la risoluzione di un telescopio di 2,5 metri non superava 0,5-1 secondo d'arco a causa di questo fenomeno, mentre teoricamente dovrebbe essere in grado di raggiungere 0,05 secondi d'arco. Il secondo vantaggio di un telescopio spaziale è che può osservare la radiazione infrarossa e ultravioletta , che viene quasi completamente intercettata dall'atmosfera. Spitzer ha sostenuto per tutta la sua carriera a favore di un progetto di telescopio spaziale. Nel 1962, cinque anni dopo la messa in orbita del primo satellite artificiale , l' American National Academy of Sciences individuava tra gli obiettivi scientifici da realizzare nell'ambito del programma spaziale la realizzazione di un telescopio spaziale. Nel 1965 Spitzer fu posto a capo di una commissione incaricata di definire gli obiettivi scientifici di un grande telescopio spaziale.
In realtà l'astronomia spaziale inizia su scala molto ridotta subito dopo la fine della seconda guerra mondiale : gli strumenti a bordo dei primi razzi sonda riescono ad ottenere uno spettro elettromagnetico del Sole nell'ultravioletto . Dal 1962, l'agenzia spaziale americana NASA lancia la prima serie di satelliti dedicati all'astronomia: gli osservatori solari Orbiting Solar Observatory (OSO) sono in grado di ottenere spettri elettromagnetici nei campi dell'ultravioletto, dei raggi X e dei raggi gamma. Il sito del Regno Unito in orbita nello stesso anno il suo satellite osservatorio solare Ariel 1 . Infine, nel 1966, la NASA ha lanciato il primo telescopio spaziale della serie Orbiting Astronomical Observatory (OAO). OAO-1 ha subito un guasto alla batteria dopo soli tre giorni di missione, ma OAO-2 , la cui missione era osservare stelle e galassie nell'ultravioletto, ha operato dal 1968 al 1972, ben oltre la durata di un anno per il quale aveva stato pianificato.
I risultati scientifici ottenuti dalla serie del telescopio spaziale OAO della NASA convincono la comunità astronomica a riunirsi per lanciare un grande progetto di telescopio spaziale. Nel 1970 la NASA creò due comitati per definire da un lato le caratteristiche tecniche e dall'altro gli obiettivi scientifici dello strumento. Ma l'agenzia spaziale americana fatica ad ottenere un budget, quando il costo previsto supera di molto quello di un telescopio terrestre di dimensioni equivalenti. Nel 1974, i fondi stanziati per lo studio del Telescopio Spaziale sono interamente compensati dal comitato (in) per preparare il bilancio nazionale. Nonostante le pressioni della comunità scientifica supportate da un rapporto dell'American Academy of Sciences , Congresso e Senato degli Stati Uniti restituiscono solo la metà dell'importo richiesto dalla NASA per effettuare i primi studi dettagliati degli strumenti che potrebbero essere a bordo e per sviluppare i primi componenti della parte ottica. Di fronte a queste difficoltà di finanziamento, la NASA sceglie di rivedere al ribasso le caratteristiche del sistema, con una dimensione dello specchio primario ridotta da 3 a 2,4 metri e l' Agenzia Spaziale Europea viene invitata nel progetto in cambio di uno stanziamento del 15% del tempo di osservazione: l'ESA deve fornire uno dei cinque strumenti ( Faint Object Camera ), i pannelli solari e partecipare al supporto operativo del telescopio. Infine, nel 1977, il Congresso concesse i fondi necessari per i primi lavori di costruzione del Large Space Telescope (LST), il primo nome dello strumento.
Il telescopio spaziale è progettato da zero per essere riparato e aggiornato periodicamente, una volta messo in orbita dagli astronauti a bordo della navetta spaziale statunitense . Quest'ultimo era in fase di sviluppo all'epoca e le future missioni di manutenzione del telescopio hanno gradualmente costituito una delle ragioni principali della sua esistenza, soprattutto perché la stazione spaziale che avrebbe dovuto servire non ha trovato finanziamenti. Per consentirne la manutenzione da parte degli astronauti, sulla superficie del telescopio sono installati numerosi corrimano dipinti in giallo brillante. Tutti gli strumenti e molte attrezzature sono progettati in modo da poter essere sostituiti da un astronauta, nonostante l'handicap della tuta spaziale rigida e dei guanti spessi: sono accessibili dietro pannelli smontabili con un solo attrezzo e si presentano sotto forma di scatole con poche interconnessioni e maneggevoli. I pannelli solari possono essere arrotolati e smontati per la sostituzione. La lunga fase di sviluppo ha permesso di perfezionare gli strumenti e le procedure per le operazioni di manutenzione nello spazio. All'astronauta Bruce McCandless in particolare sono praticamente dedicati vent'anni della sua carriera, conducendo le prove su un modellino del telescopio spaziale posto nella vasca del Neutral Buoyancy Simulator (in) , simulando l' assenza di gravità .
Lucidatura dello specchio principale di Hubble.
Gli ingegneri Perkin-Elmer ispezionano la superficie dello specchio principale.
Ispezione finale dello specchio principale.
Nella realizzazione del telescopio spaziale sono coinvolti diversi centri della NASA e industriali. Il Marshall Space Flight Center , che ha sofferto del calo del suo piano di carico dalla chiusura del programma Apollo , è un ardente promotore del progetto e riesce a convincere il management della NASA ad essere nominato responsabile della progettazione, sviluppo e costruzione del telescopio. Quando il progetto è stato lanciato, il Goddard Space Flight Center aveva una vasta esperienza nel campo dell'astronomia spaziale, ma le sue risorse umane relativamente limitate erano monopolizzate da altri obiettivi. Quando il progetto si concretizza, la direzione della NASA gli affida la realizzazione degli strumenti nonché la sistemazione del centro di controllo del telescopio. Questa divisione dei compiti dà luogo a numerosi conflitti tra i due centri spaziali. I principali produttori coinvolti sono Perkin-Elmer , che produce la parte ottica, e Lockheed , responsabile della produzione del telescopio nel suo insieme e dell'integrazione dell'ottica. Le due società hanno una grande esperienza nel settore, che è stata acquisita sviluppando i satelliti da ricognizione ottica KH-9 .
Ma la realizzazione della parte ottica del telescopio spaziale incontra serie difficoltà. Le specifiche prevedono la lucidatura dello specchio primario con una precisione impareggiabile di 10 nanometri . La sua lucidatura è iniziata nel 1979, utilizzando una lente in vetro grezzo realizzata da Corning . Nel 1981 si accumularono ulteriori costi e ritardi e la NASA decise, per limitare le spese, di interrompere lo sviluppo dello specchio primario sostitutivo affidato alle società Kodak e Itek ( fr ) . La lucidatura è stata completata alla fine del 1981, ma Perkin-Elmer ha continuato ad accumulare ritardi nella produzione di altri componenti ottici. Gli sviluppi affidati a Lockheed, così come la fabbricazione degli strumenti, incontrano gli stessi problemi di overrun in termini di carico e scadenza. Nel 1983, dopo una serie di approfonditi audit che rivelarono l'iniziale sottovalutazione del progetto, il management della NASA aumentò notevolmente il numero di personale del Marshall Center assegnato al telescopio spaziale. Il Congresso, dal canto suo, si impegna ad aumentare i fondi totali destinati al progetto a 1,175 miliardi di dollari USA contro i 475 milioni di dollari USA del 1977. L'iniezione di fondi è utilizzata in particolare per limitare i rischi: il numero di componenti che possono essere sostituito in orbita ( Orbital Replacement Unit , o ORU) che è sceso da 120 a 20 per far fronte a costi aggiuntivi, torna a 49; si producono sistematicamente i pezzi di ricambio e si allungano le fasi di collaudo. Nelottobre 1983, il telescopio spaziale viene ribattezzato " Edwin P. Hubble Space Telescope ", in onore di uno dei più famosi astronomi americani. Lo sviluppo del telescopio deve ancora affrontare sfide significative durante l'integrazione finale di tutti i componenti da parte di Lockheed. La distruzione della navetta Challenger ingennaio 1986, che inchioda al suolo le navette, dà una salutare tregua alle squadre che lavorano al telescopio, che doveva essere lanciato nel giugno dello stesso anno. Numerose messe a punto e piccole correzioni sono state eseguite presso la sede della Lockheed a Sunnyvale , in California , fino al lancio che ha avuto luogo nel 1990. Nel frattempo, il costo del progetto ha raggiunto i 2 miliardi di dollari, rendendo l'Hubble Telescope il più costoso strumento scientifico di tutti i tempi.
Il telescopio Hubble era stato originariamente progettato per avere una durata di quindici anni e per lo Space Shuttle eseguire una missione di manutenzione ogni due anni e mezzo, riportando il telescopio sulla Terra, se necessario, per un lavoro più ampio. L'aumento dei costi e dei rischi associati alle missioni dello space shuttle interromperà questi piani. Sono stati effettuati cinque interventi di manutenzione: nel 1993, 1997, 1999, 2002 e 2009. Dal ritiro della navetta spaziale, divenuto effettivo nel 2011, non sono più possibili operazioni di manutenzione perché nessun veicolo spaziale esistente o in via di sviluppo dispone delle capacità necessarie ( capacità di trasportare pezzi di ricambio, autonomia, braccio telecomandato) per svolgere questo lavoro alla quota relativamente elevata su cui circola il telescopio spaziale. Durante ciascuna delle operazioni di manutenzione, vengono eseguiti diversi tipi di lavoro nell'ambito di lunghe passeggiate spaziali:
Inoltre, a causa della frenata atmosferica, il telescopio perde lentamente quota (e guadagna velocità). Approfittiamo quindi di ciascuna di queste visite di manutenzione per riportare il telescopio su un'orbita più alta utilizzando lo shuttle.
Il telescopio viene lanciato il 24 aprile 1990dalla missione STS-31 dello space shuttle Discovery . Una volta posizionato nella futura orbita del telescopio spaziale, il25 aprile, l'astronauta e astronomo Steven Hawley usa il braccio del telecomando per sollevare il telescopio Hubble fuori dalla stiva. Vengono inviati comandi per attivare il dispiegamento di antenne e pannelli solari. Quindi il telescopio si sgancia dal braccio e si orienta tramite i suoi sensori solari, quindi una volta allontanato l'asse ottico dalla direzione del Sole, si apre la porta che protegge il telescopio e i primi fotoni colpiscono lo specchio primario. Il centro di controllo a terra inizia quindi una lunga fase di calibrazione destinata a rendere operativo il telescopio. La navetta spaziale torna a terra con un equipaggio fiducioso nel successo della missione.
Fin dai primi giorni dopo il lancio, problemi, che a prima vista sembrano minori, smorzano la gioia dei partecipanti al progetto. Il telescopio spaziale va regolarmente in modalità di backup quando alcune delle sue appendici vengono messe in movimento mentre i sottili sensori, responsabili di mantenere il telescopio puntato verso la parte di cielo studiata, non riescono ad agganciarsi all'area mirata. Questi problemi sono stati gradualmente messi sotto controllo ma non risolti quando, a metà giugno, sono state prodotte le prime immagini dettagliate dei campi stellari. Con stupore di scienziati e ingegneri, le foto sono sfocate: diventa subito evidente che l'origine del problema è un'aberrazione sferica, o dello specchio primario , o dello specchio secondario, o di entrambi, creata da una lucidatura dello vetro eseguito secondo specifiche errate. Nessuno capisce come un errore così grossolano non sia stato rilevato durante lo sviluppo particolarmente lungo e costoso del telescopio spaziale. Per la Nasa si tratta di una battuta d'arresto particolarmente cocente, dopo l'incidente dello shuttle Challenger, che ne rimette ancora una volta in discussione le modalità di gestione. Con questa anomalia Hubble non riesce a fornire immagini migliori di quelle dei grandi telescopi terrestri. Una commissione d'inchiesta, l' Hubble Space Telescope Optical Systems Board of Investigation , è stata istituita il2 luglio 1990e determina rapidamente che lo specchio primario è troppo piatto alla sua periferia, di 2 micron. Di conseguenza, i raggi riflessi dal centro e dalla periferia dello specchio non convergono nello stesso punto. Alla base di questa errata geometria dello specchio c'è una scarsa calibrazione dello strumento di controllo della curvatura utilizzato dal produttore Perkin-Elmer per controllare la lucidatura. L'anomalia di curvatura è stata rilevata durante i test finali con altri strumenti di monitoraggio, ma i funzionari Perkin-Elmer hanno deliberatamente ignorato questi risultati, ritenendoli dovuti agli strumenti di misura utilizzati.
Alcune persone temono all'inizio che la NASA e il Congresso abbandoneranno ogni tentativo di correggerlo. Ma la NASA ha deciso di provare a ripristinare le capacità del telescopio spaziale, nell'ambito della prima missione di manutenzione fornita dallo space shuttle nel 1993. Il difetto di curvatura è omogeneo, il che rende possibile correggerlo tramite un dispositivo ottico che presenta la stessa anomalia ma invertito. Gli astronomi decidono di sacrificare uno dei cinque strumenti, l'HSP ( High Speed Photometer ), per installare nella sua postazione il dispositivo correttivo chiamato COSTAR ( Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement ). Questo è composto da due specchi, che intercettano e correggono il flusso luminoso diretto verso gli strumenti FOC, FOS e GHRS. Il quinto strumento deve essere sostituito da WF/PC 2 nell'ambito della missione 1993 e incorpora direttamente l'ottica correttiva. Si decide che i futuri strumenti che dovranno progressivamente sostituire gli strumenti originali includeranno anche un dispositivo correttivo che elimini la necessità di ricorrere a COSTAR a lungo termine (questo sarà effettivamente smantellato e riportato sulla Terra nel 2009 e da allora è stato esposto a il Museo Nazionale dell'Aria e dello Spazio ). Abbiamo anche deciso di sostituire i pannelli solari, che inducono in ogni orbita durante il passaggio dell'ombra della Terra al Sole, oscillazioni che ne disturbano il puntamento. Dal 1990 al 1993 i guasti si moltiplicarono e la lista delle riparazioni da eseguire da parte dell'equipaggio della navetta spaziale si ampliò: due, poi tre dei giroscopi preposti al controllo del suo orientamento, problemi con l'alimentazione degli strumenti GHRS e FOC farli perdere metà della loro capacità, due delle memorie di massa del computer di bordo smettono di funzionare. A metà del 1993, la NASA ha sperimentato diversi guasti pungenti che hanno aumentato la pressione sull'imminente missione di riparazione: il guasto poco dopo il lancio del satellite meteorologico NOAA-13 , la sonda spaziale gioviana Galileo incapace di dispiegare il suo grande guadagno d' antenna , la perdita totale del veicolo spaziale Mars Observer in settembre e guasto del motore apogeo di Landsat-6 (in) in ottobre.
Gli astronauti della prima missione di manutenzione ( STS-61 ) si sono formati ampiamente per il loro intervento sul telescopio spaziale. Non tutte le riparazioni possono essere possibili e gli obiettivi prioritari sono stati fissati: nell'ordine, l'installazione di nuovi pannelli solari forniti dall'ESA, la sostituzione di due giroscopi, l'installazione della telecamera a largo campo strumento WF/PC-II e COSTAR (en ) . Il2 dicembre, un giorno in ritardo, lo space shuttle Endeavour decolla e, due giorni dopo, Claude Nicollier riesce ad impadronirsi del telescopio tramite il braccio telecomandato dello space shuttle e riportarlo nella stiva dello space shuttle. iniziare i lavori di manutenzione. Jeffrey A. Hoffman e F. Story Musgrave fanno passeggiate spaziali della durata di sei-otto ore per cinque giorni consecutivi. Tutti gli obiettivi fissati per la missione furono raggiunti e, un mese dopo, visti i risultati prodotti, il responsabile scientifico del programma dichiarò pubblicamente che la riparazione del telescopio spaziale permetteva di raggiungere gli obiettivi più ambiziosi che si erano posti per il progetto. Nelmaggio 1994, gli astronomi annunciano che le osservazioni effettuate con lo strumento hanno permesso per la prima volta di stabilire con quasi certezza l' esistenza di buchi neri al centro della vicina galassia M87 . A metà luglio, il telescopio viene utilizzato per osservare la caduta di detriti dalla cometa Shoemaker-Levy 9 su Giove . Alla fine dell'anno, le conclusioni degli inventari sistematici delle stelle che potrebbero costituire la massa mancante dell'universo si concludono con un fallimento che conferma la teoria della materia oscura .
Il telescopio spaziale dopo la sua cattura, durante la missione STS-61 .
Sostituzione dei pannelli solari di Kathryn Thornton .
Jeffrey Hoffman utilizza lo strumento WF/PC1, che è stato appena rimosso dal telescopio spaziale Hubble.
La seconda missione di manutenzione del telescopio spaziale, STS-82 , infebbraio 1997, sostituisce lo spettrografo ad alta risoluzione e lo spettrografo per oggetti deboli con un nuovo spettrografo (STIS), in grado di esaminare gli oggetti celesti con estrema finezza. Aggiungiamo anche una nuova camera ad infrarossi accoppiata ad uno spettrografo multioggetto ( Near Infrared Camera / Multi-Object Spectrograph , NICMOS), per osservare galassie molto distanti. L'equipaggio ha anche aggiornato il sistema di navigazione di Hubble installando un nuovo sensore di guida e volani. È inoltre dotato di un nuovo hard disk , in grado di memorizzare dieci volte più dati del vecchio.
La terza missione di manutenzione del telescopio è stata pianificata per giugno 2000, ma il successivo fallimento di tre dei sei giroscopi responsabili dell'orientamento del telescopio ha portato la NASA a modificare i suoi piani. La missione pianificata viene duplicata con una prima missione SM3A, pianificata perdicembre 1999. Il13 novembre 1999, un quarto giroscopio si guasta e l'agenzia spaziale è costretta a interrompere le osservazioni perché il telescopio non può funzionare con meno di tre giroscopi funzionanti. La missione di salvataggio STS-103 viene finalmente lanciata nei tempi previsti. Durante tre passeggiate spaziali vengono sostituiti i giroscopi difettosi, così come il computer di bordo. Il nuovo microprocessore del tipo 486 è venti volte più veloce del suo predecessore e ha una memoria sei volte maggiore. Una nuova memoria di massa a semiconduttore sostituisce un nastro di sistema . Infine, gli astronauti sostituiscono un trasmettitore in banda S e parti del rivestimento protettivo termico.
La missione di manutenzione SM3B ( STS-109 ), inmarzo 2002, costituisce la seconda parte della missione SM3, inizialmente prevista in giugno 2000. Il suo obiettivo principale è l'installazione dello strumento di terza generazione ACS ( Advanced Camera for Surveys ) al posto della FOC ( Faint Object Camera ), che dovrebbe aumentare le prestazioni del telescopio. ACS comprende tre sottostrumenti, ciascuno dedicato ad un campo di intervento: osservazione delle galassie più antiche, immagini dettagliate del centro delle galassie, e uno strumento operante nell'ultravioletto per l'osservazione, ad esempio, di fenomeni meteorologici o magnetici su altri pianeti. La missione è anche un'opportunità per sostituire altri componenti:
A seguito della decisione di ritirare rapidamente dal servizio le navette spaziali, l' Agenzia spaziale canadese (CSA/CSA), propone di inviare un robot per la manutenzione del telescopio Hubble . All'inizio del 2005, questa opzione è stata annullata, la NASA ha deciso che avrebbe svolto una missione di manutenzione finale. Questa missione, designata STS-125 , doveva essere lanciata il10 ottobre 2008con la navetta spaziale Atlantis . Tuttavia, un grave guasto del sistema che consente l'elaborazione e la trasmissione dei dati acquisiti dal telescopio - compreso il sistema di backup, ancora funzionante - provoca un ritardo nella missione di sostituzione. La navetta quindi è decollata11 maggio 2009. Quest'ultima missione ( STS-125 ) viene effettuata dallo space shuttle a seguito dell'approvazione dell'amministratore della NASA Michael Griffin . L'aggiornamento consisteva nell'installazione di due nuovi strumenti scientifici: il Cosmic Origins Spectrograph (COS) e la Third Wide Field Camera (WFC-3). La missione infine durò tredici giorni.
Michael T. Good e Michael J. Massimino riparano lo strumento STIS durante la missione STS-125 (2009).
Installazione dello strumento COS durante la missione STS-125 .
Ultimi lavori di manutenzione durante la missione STS-125 .
Vista posteriore del telescopio Hubble, appena rilasciato dagli astronauti della missione STS-125 .
orbitante | SM 1 | SM 2 | SM 3A | SM 3B | SM 4 | |
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Datato | aprile 1990 | dicembre 1993 | febbraio 1997 | dicembre 1999 | marzo 2002 | maggio 2009 |
Missione navetta |
STS-31 Scoperta |
STS-61 Sforzo |
STS-82 Scoperta |
STS-103 Scoperta |
STS-109 Columbia |
STS-125 Atlantide |
miglioramento dell'altitudine |
618 km | 590 km +8 km |
596 km +15 km |
603 km | 577 km +6 km |
567 km |
Strumento 1 | WF/PC | WFPC2 | WFC3 | |||
Strumento 2 | GHRS | STIS | STI (R) | |||
Strumento 3 (posizione assiale) | PAS | CO-PROTAGONISTA | COS | |||
Strumento 4 | FIOCCO | sindrome coronarica acuta | SCA (R) | |||
Strumento 5 | FOS | NICMOS | NICMOS (impianto frigorifero) | |||
Giroscopio | 6 | 4 (R) | 2 (R) | 6 (R) | 2 (R) | 6 (R) |
Pannelli solari | SA1 | SA2 | SA3 |
L'ultima missione di manutenzione, nel 2009, ha permesso di rinnovare il telescopio Hubble . A metà del 2013, le capacità del telescopio, molti dei cui componenti hanno dai 25 ai 30 anni, sono praticamente intatte e il responsabile del programma della NASA stima che il telescopio sarà probabilmente in grado di funzionare fino alla fine dell'anno. , che consente di effettuare osservazioni in parallelo con il JWST , che dovrebbe essere lanciato nel 2021. Nonostante la comparsa di telescopi terrestri sempre più potenti (il VLT ad esempio), Hubble è ancora popolare tra la comunità astronomica. : 180-200 osservazioni le richieste possono essere soddisfatte ogni anno, su un totale di 1.100 richieste (che rappresentano da 3.000 a 3.500 orbite delle 20.000 orbite annuali). Per i prossimi anni sono previsti tre progetti di osservazione a lungo termine:
All'inizio del 2013, uno dei giroscopi ha mostrato segni di deriva, ma l'anomalia può essere corretta modificando il software associato. In passato, il telescopio ha riscontrato molti problemi con questo tipo di attrezzatura e le squadre di supporto hanno sviluppato strategie per far funzionare il telescopio solo con uno dei sei giroscopi. Uno dei tre sensori di puntamento fine funziona in modo irregolare, ma gli operatori che controllano il telescopio riescono ad aggirare l'anomalia utilizzando questa attrezzatura più raramente (solo due dei tre sensori vengono utilizzati contemporaneamente nel normale funzionamento). La telecamera a infrarossi NICMOS è stata spenta a causa di un malfunzionamento nel suo sistema di refrigerazione. La comunità degli utenti ha deciso di rinunciare a questo strumento perché la telecamera a largo campo WFC3 può eseguire lo stesso tipo di osservazione. La durata della vita del telescopio Hubble è tuttavia limitata. NelAprile 2013, la missione è stata estesa fino al 2016. L'altitudine dell'orbita del telescopio diminuisce regolarmente sotto l'effetto della resistenza creata dall'atmosfera residua. Dal ritiro della navetta spaziale americana , la NASA non ha più un veicolo spaziale in grado di sollevare l'orbita; il telescopio dovrebbe essere distrutto rientrando nell'atmosfera in una data che dipende dall'attività solare ma che sarebbe compresa tra il 2030 e il 2040. L'equipaggio dell'ultima missione di manutenzione STS-125 ha installato sul retro del telescopio un sistema di attracco , che deve consentire una navicella spaziale da attraccare per modificare la traiettoria del telescopio prima del suo rientro atmosferico, in modo che le aree abitate non siano interessate da eventuali detriti. La deorbitazione del telescopio spaziale è stata annunciata intorno al 2020. Ingiugno 2016, la Nasa annuncia che il telescopio spaziale resterà in servizio almeno fino al 2021, con un'estensione del budget che sfiora i 200 milioni di dollari.
Il Telescopio Hubble ha una massa di circa 11 tonnellate, è lungo 13,2 metri, ha un diametro massimo di 2,4 metri ed è costato un miliardo di dollari USA (o circa 50 milioni di dollari l'anno) di cui 76 milioni per l'estensione della missione più recente ( 2013-2016). È un telescopio riflettore con due specchi ; lo specchio primario da solo ha un diametro di circa 2,4 metri e costa oltre 350 milioni di dollari. È accoppiato a vari spettrometri oltre a tre fotocamere: una a campo ampio per oggetti debolmente luminosi, un'altra a campo stretto per immagini planetarie e un'ultima riservata alla gamma dell'infrarosso .
La parte ottica del telescopio Hubble , o OTA (per Optical Telescope Assembly ), utilizza un'architettura di tipo Cassegrain . Questo, il più comune per i grandi telescopi terrestri, permette di ottenere una grande lunghezza focale (57,6 metri) con un tubo relativamente corto (6,4 metri). Hubble ha uno specchio di 2,4 metri che è molto più piccolo dei più recenti telescopi terrestri (fino a 10 metri), ma essendo posto al di sopra dell'atmosfera la radiazione non viene filtrata o disturbata da questo, il che gli permette di raggiungere una risoluzione angolare molto più alta, in oltre ad eseguire osservazioni nell'infrarosso e nell'ultravioletto. Un telescopio Cassegrain ha uno specchio primario che riflette la luce incidente verso uno specchio secondario posto lungo l'asse, che a sua volta la riflette verso gli strumenti preposti alla registrazione dell'immagine o dello spettro della radiazione luminosa. Il telescopio Hubble utilizza una variante del Cassegrain, nota come Ritchey-Chrétien , che è caratterizzata da specchi primari e secondari iperbolici , che consente di sopprimere il coma e l'aberrazione sferica . La luce incidente entra nel tubo ottico, quindi viene riflessa dallo specchio primario di 2,4 metri di diametro verso lo specchio secondario di 30 cm di diametro situato in asse, quindi passa attraverso un orifizio centrale di 60 cm di diametro al centro dello specchio primario per raggiungere il piano focale situato a 1,5 metri dietro di esso. Il flusso luminoso viene poi indirizzato da un sistema di specchi verso i vari strumenti scientifici. Lo specchio primario è costituito da un vetro avente un tasso di espansione molto basso. La sua massa è stata ridotta a 818 kg (contro i circa 3.600 kg dei suoi omologhi terrestri) grazie ad una struttura interna a nido d'ape . La temperatura dello specchio primario è mantenuta costante grazie ad una serie di radiatori e la sua forma può essere corretta da 24 cilindri montati sulla sua faccia posteriore. Lo specchio secondario è realizzato in vetro Zerodur ricoperto da uno strato riflettente di magnesio e fluoruri di alluminio . Dei martinetti comandati da terra consentono di modificarne l'allineamento rispetto allo specchio primario.
Il telescopio spaziale Hubble ha cinque posizioni per l'installazione di strumenti utilizzando la luce raccolta dalla parte ottica. Tutti e cinque gli strumenti possono funzionare contemporaneamente. Tutti gli strumenti originali sono stati sostituiti, alcuni due volte, dal lancio di Hubble . Su Hubble sono stati installati un totale di dodici strumenti . Gli strumenti si distinguono per l'ampiezza del campo ottico coperto, la parte di spettro elettromagnetico osservata ( infrarosso , ultravioletto , luce visibile ) e il fatto che restituiscono immagini o spettri .
La fotocamera a campo ampio WFC3La telecamera a largo campo WFC3 ( Wide Field Camera 3 ), installata nel 2009 come parte della missione STS-125 , è la terza generazione di questo strumento montato su Hubble . Copre uno spettro molto ampio che comprende l'ultravioletto, la luce visibile e l'infrarosso. WFC3 viene utilizzato per osservare galassie molto distanti, il mezzo interstellare e i pianeti del Sistema Solare. Lo strumento comprende due canali: UVIS, per l'osservazione in luce ultravioletta e visibile (da 200 a 1000 nm ) e NIR, per il vicino infrarosso (da 800 a 1700 nm ). Uno specchio viene utilizzato per dirigere il raggio di luce verso l'uno o l'altro dei canali. Lo strumento non può gestire entrambi i canali contemporaneamente. Per UVIS, la risoluzione è 0,04 secondi d'arco per pixel e il campo ottico è 162 × 162 secondi d'arco. Per NIR, la risoluzione raggiunge 0,13 secondi d'arco per pixel per un campo ottico di 136 × 123 secondi d'arco.
La termocamera e lo spettrometro a infrarossi NICMOSLa telecamera e lo spettrometro NICMOS ( Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer ), operanti nel Near Infrared , sono stati installati nel 1997 dall'equipaggio della missione STS-82 . Viene utilizzato per osservare oggetti molto distanti e per determinarne lo spettro elettromagnetico. Questo strumento non è più funzionante (2013) e i tentativi di riparazione remota sono stati abbandonati dopo aver consultato la comunità degli utenti, poiché la funzionalità potrebbe essere supportata dalla telecamera WFC3 wide field.
La telecamera ACSLa telecamera ACS (in) ( Advanced Camera for Surveys ) è in realtà composta da tre telecamere: a grande campo, ad alta risoluzione e operanti nell'ultravioletto. È stato installato nel 2002 ma si è parzialmente guastato nel 2007, quindi è stato riparato dall'equipaggio della missione STS-125 . Lo strumento consente di determinare la distribuzione di galassie e ammassi e di produrre immagini ad altissima risoluzione delle regioni in cui si formano le stelle ei loro pianeti.
La fotocamera e lo spettrometro STISLa telecamera e lo spettrometro STIS ( Space Telescope Imaging Spectrograph ) sono stati installati nel 1997 dall'equipaggio della missione STS-82 . È stato riparato nel 2009 dall'equipaggio di STS-125 . Lo strumento permette di osservare nell'ultravioletto, nella luce visibile e nel vicino infrarosso. Viene utilizzato per ottenere gli spettri delle galassie.
Spettrometro ultravioletto COSLo spettrometro ultravioletto COS (en) ( Cosmic Origins Spectrograph ) fornisce spettri elettromagnetici di oggetti puntiformi. Questo strumento è stato allestito nel 2009 dall'equipaggio della missione STS-125 . Viene utilizzato per studiare le grandi strutture dell'Universo e la composizione delle nubi di gas e delle atmosfere planetarie.
Sensore CCD dello strumento ACS (2002).
La telecamera a largo campo WFC3 prima di caricarla nello shuttle per la missione STS-125 (2009).
Lo strumento COS.
Nota: i link cliccabili dei diversi strumenti rimandano a Wikipedia in inglese.
I seguenti strumenti sono stati installati a bordo del telescopio spaziale e poi sostituiti durante una delle missioni di manutenzione dello space shuttle:
Il telescopio Hubble utilizza due serie di pannelli solari per generare elettricità, utilizzata principalmente dagli strumenti scientifici e dalle ruote di reazione utilizzate per orientare e stabilizzare il telescopio. La termocamera ad infrarossi e lo spettrometro multioggetto , che devono essere raffreddati ad una temperatura di −180 °C , sono tra i grandi consumatori di energia. I pannelli solari ruotano attorno ad un asse per ottimizzare l'incidenza dei raggi solari lungo l'orbita. I pannelli solari originali forniti dall'Agenzia Spaziale Europea, che creavano fenomeni vibratori dovuti agli sbalzi termici, sono stati sostituiti una prima volta nel 1993 (SM1), poi nel 2002. I pannelli solari installati nel 2002 (missione SM3B) e sviluppati per Iridium i satelliti consentono di ridurne le dimensioni (7,1 × 2,6 m contro 12,1 × 3,3 m ) aumentando l'energia fornita (5.270 watt contro 4.600 watt ). Sei batterie al nichel-idrogeno vengono utilizzate per immagazzinare elettricità e rilasciarla durante le fasi orbitali in cui i pannelli solari sono all'ombra della Terra. Le batterie hanno una capacità totale di 510 Ah , che consente al telescopio e ai suoi strumenti scientifici di funzionare per 7,5 ore, o 5 orbite. Le batterie, per un peso totale di 428 kg (con imballo) sono stoccate negli alloggiamenti n. ossa 2 e 3. L'energia è distribuita da un sistema di controllo e distribuzione situato nel vano n o 4. Le batterie originali, le cui prestazioni erano logicamente deteriorate , sono stati sostituiti nell'ambito della missione SM3A (1999), così come il sistema di distribuzione dell'energia dalla missione SM3B (2002).
Il telescopio deve rimanere fisso rispetto alle stelle con un puntamento estremamente preciso, così da poter effettuare osservazioni di lunga durata attese dagli astronomi. Il telescopio utilizza diversi tipi di sensori, in parte ridondanti, per determinarne l'orientamento e misurare i propri movimenti di rotazione. Tre Fine Guidance Sensors (FGS ) vengono utilizzati per mantenere il telescopio puntato sulle stelle durante l'osservazione. Quattro sensori determinano la direzione del Sole e sono utilizzati in particolare per determinare se l'otturatore di protezione all'estremità del telescopio debba essere chiuso per proteggere i sensori degli strumenti scientifici. Due magnetometri vengono utilizzati per determinare l'orientamento del telescopio rispetto al campo magnetico terrestre. Tre sistemi RSU ( Rate Sensor Unit ), contenenti ciascuno due giroscopi , rilevano i movimenti di rotazione del telescopio su se stesso lungo i tre assi. Infine, vengono utilizzati anche tre cercatori di stelle per determinare l'orientamento di Hubble rispetto alle stelle.
Per mantenere il telescopio puntato con precisione sulle stelle osservate, vengono utilizzati due tipi di attuatori:
Due memorie di massa basate su semiconduttori possono memorizzare 12 gigabit di dati. Questi possono essere dati di telemetria o dati scientifici. Inoltre, una memoria di massa che utilizza un nastro magnetico con una capacità di archiviazione di 1,2 gigabit, il componente originale, può essere utilizzata come backup. Il sistema di telecomunicazioni utilizza due antenne orientabili ad alto guadagno con due gradi di libertà e corsa di 100 ° in entrambe le direzioni. Sono utilizzati per trasmettere dati scientifici ai satelliti geostazionari per telecomunicazioni TDRS della NASA , che hanno il vantaggio di essere visibili da qualsiasi punto dell'orbita di Hubble . Questi poi ritrasmettono questi dati alla stazione di White Sands nel New Mexico . Due antenne omnidirezionali a basso guadagno con un campo visivo di 180 ° sono installate a ciascuna estremità del telescopio e vengono utilizzate per trasmettere i dati di telemetria e ricevere i comandi trasmessi dalla stazione di terra. Telecomunicazioni utilizzano la banda S .
Le varie parti esterne del telescopio spaziale sono esposte alla radiazione solare, che nessuna atmosfera attenua, o immerse nell'ombra quando la Terra si trova tra il Sole e Hubble. Inoltre, l'elettronica dell'apparecchiatura emette calore che deve essere evacuato. Per il suo corretto funzionamento è fondamentale mantenere le varie parti del telescopio entro un ristretto intervallo di temperatura, in particolare la parte ottica (struttura e specchi), che potrebbe deformarsi in caso di forti escursioni termiche. La maggior parte del sistema di regolazione termica è supportata passivamente da strati di isolamento , che coprono l'80% della superficie esterna del telescopio. Vengono utilizzati materiali diversi. L'MLI ( Isolamento multistrato ) originariamente installato è costituito da 15 strati di kapton alluminato, ricoperti da uno strato riflettente di Teflon FOSR ( riflettore solare ottico flessibile ) alluminizzato . Parti di questo rivestimento, che si erano degradate nel tempo, sono state sostituite durante le missioni di manutenzione della navetta spaziale da un rivestimento chiamato NOBL ( New Outer Blanket Layer ) a base di acciaio privo di stagno rivestito di biossido di silicio . Le parti del telescopio che non sono coperte da isolanti termici sono ricoperte con vernice riflettente o assorbente (zona permanentemente in ombra) o con protezione alluminata o argento. Le resistenze elettriche usate per combattere il freddo. Il sistema di controllo termico monitora e corregge la temperatura dei componenti del telescopio spaziale utilizzando quasi 200 sensori di temperatura e termistori .
Il funzionamento del telescopio spaziale è controllato dal computer di bordo AC ( Advanced Computer ). Questo :
Il computer di bordo originale è stato sostituito durante la missione SM3A del 1999 da un'unità centrale che utilizza un microprocessore Intel 80486 . Sono infatti tre le centraline, in grado di alternarsi in caso di guasto di una di esse. Ognuno ha due megabyte di memoria volatile ad accesso rapido e un megabyte di memoria non volatile . Solo una delle tre unità centrali controlla il telescopio in un dato momento. Il computer comunica con i vari sistemi del telescopio tramite la DMU ( Data Management Unit ), responsabile della codifica e decodifica dei vari messaggi e pacchetti di dati.
La componente scientifica delle operazioni del telescopio Hubble è supportata dallo Space Telescope Science Institute (STScI), i cui uffici si trovano all'interno della Johns Hopkins University , Baltimora . Questa struttura, che impiega 500 persone tra cui un centinaio di astronomi , è stata creata poco prima del lancio del telescopio. È gestito da AURA ( Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia ) per conto della NASA. I suoi compiti principali sono la selezione delle richieste di utilizzo del telescopio, la preparazione ed esecuzione delle osservazioni, la gestione del telescopio e dei suoi strumenti per gli aspetti scientifici e l'archiviazione e distribuzione dei dati raccolti da Hubble . Circa quindici astronomi europei sono impiegati dall'STScI per rappresentare gli interessi dell'Europa nel progetto. Dal 1984 al 2010, l' Agenzia spaziale europea e l' Osservatorio europeo meridionale hanno posseduto una struttura, lo Space Telescope-European Coordinating Facility (en) (ST-ECF), situata vicino a Monaco di Baviera , in Germania , responsabile dell'assistenza agli astronomi europei e del mantenimento del dati scientifici raccolti.
Lo Space Telescope Operations Control Center (STOCC) è un dipartimento del Goddard Space Flight Center della NASA responsabile del pilotaggio del telescopio spaziale. Il servizio assicura la manutenzione del telescopio in condizioni operative, aggrega le richieste di osservazione prodotte dal STScI con le operazioni di manutenzione del telescopio per costruire un programma dettagliato delle operazioni da svolgere. Gli operatori trasmettono la sequenza delle operazioni per l'esecuzione dal computer di bordo del telescopio che le esegue. I dati raccolti da Hubble vengono verificati presso STOCC prima di essere ritrasmessi a STScI.
La maggior parte delle osservazioni effettuate con il telescopio vengono preparate con più di un anno di anticipo. Lo STScI si occupa di raccogliere una volta all'anno le richieste per l'utilizzo del telescopio Hubble per l'anno successivo, valutandole da un punto di vista tecnico, quindi organizzandone la selezione facendo ricorso a specialisti del settore provenienti da istituzioni di tutto il mondo. Questi definiscono la pertinenza e la priorità delle richieste. Sulla base di tali valutazioni, una commissione composta dai responsabili dei vari comitati di selezione stabilisce il tempo destinato alle varie osservazioni per l'anno successivo. A più di vent'anni dal suo lancio, Hubble è ancora uno strumento popolare e nel 2009 le richieste di tempo di osservazione erano sei volte il tempo disponibile. Quell'anno, il tempo è stato assegnato alle osservazioni di cosmologia (26%), popolazioni stellari risolte (13%), stelle calde o fredde (13%), popolazioni stellari irrisolte e strutture galattiche (12%), linee di assorbimento di quasar e il mezzo interstellare (12%), il sistema solare e gli esopianeti (8%) e altri temi di ricerca (16%). Due terzi delle osservazioni previste per il 2009 riguardano gli strumenti WFC3 e COS installati quell'anno dalla missione STS-125 . Il programma di osservazione può essere modificato in tempo reale per tenere conto di eventi eccezionali, come l'impatto della cometa Shoemaker-Levy 9 sul pianeta Giove (luglio 1994), o analizzare i detriti sollevati dall'impatto della sonda spaziale LCROSS sul suolo lunare (2009).
Le osservazioni effettuate utilizzando il telescopio Hubble devono tenere conto di vari vincoli legati alle caratteristiche dello strumento e alla sua orbita. Hubble opera in un'orbita bassa situata a 560 km sopra la superficie terrestre con un'inclinazione di 28,5 ° . Il telescopio orbita in 96 minuti ed è all'ombra della Terra da 26 a 36 minuti. Il telescopio deve mantenere la sua linea di mira normalmente ad almeno 45 ° dalla direzione del Sole e nessuna osservazione è possibile quando la Terra o il suo lembo si trova tra la regione bersaglio e il telescopio. Tenendo conto di queste caratteristiche orbitali, il tempo di osservazione di una zona del cielo durante un'orbita può essere compreso tra 45 minuti e l'intera orbita. Vi sono in particolare due regioni del cielo con raggio angolare di 18 ° attorno ad un asse perpendicolare al piano orbitale che il telescopio spaziale può osservare in continuazione. In queste porzioni di cielo sono state effettuate osservazioni di lunghissima durata (fino a undici giorni) effettuate per rivelare le galassie più lontane ( Hubble Deep Field e Hubble Ultra-Deep Field ). Tuttavia, il tempo di osservazione può essere anche di un secondo. L'orbita di Hubble fa sì che attraversi l'anomalia magnetica del Sud Atlantico in più di un'orbita su due . Durante queste fasi, l'elettronica ei sensori del telescopio subiscono un bombardamento di particelle cariche che limita le modalità di osservazione per periodi fino a 25 minuti per orbita. Infine, l'angolo che il Sole fa con i pannelli solari (idealmente vicino ai 90 ° ), così come i vincoli termici che richiedono che alcune parti del telescopio non siano mai esposte direttamente al Sole, complicano la pianificazione delle osservazioni. Quest'ultimo è predisposto con quasi un anno di anticipo dallo STScI, che ha il compito di conciliare i vincoli dello strumento e della sua orbita con le caratteristiche delle richieste di osservazione. Quindi l'osservazione di Venere è possibile solo nei rarissimi momenti in cui il pianeta si trova a più di 45 ° dall'asse del Sole (l'osservazione di Mercurio , troppo vicino alla direzione del Sole, è impossibile).
Il telescopio spaziale non ha un sistema di propulsione e utilizza le ruote a getto per cambiare il suo orientamento. Questi includono i volani , la cui velocità viene modificata per ottenere un cambiamento nell'orientamento del telescopio. Ci vogliono circa 14 minuti per cambiare la linea di mira del telescopio di 90 ° . Affinché il telescopio punti con precisione verso una nuova area di osservazione dopo un importante cambiamento di orientamento, il sistema di controllo dell'assetto del telescopio utilizza successivamente cercatori stellari , che consentono di ottenere una precisione di circa 30 secondi d'arco , quindi due dei suoi tre Sensori di puntamento fine FGS ( Fine Guidance Sensors ), che impiegano alcuni minuti per bloccare l'asse del telescopio basandosi su un catalogo di stelle guida .
La NASA e la comunità astronomica all'inizio degli anni '80 hanno definito tre temi chiave che dovrebbero essere affrontati in via prioritaria dal telescopio Hubble :
Il telescopio Hubble ha contribuito a fornire risposte a queste importanti domande, ma ha anche sollevato nuove domande.
Uno degli scopi principali alla base della realizzazione del telescopio Hubble è determinare l'età e le dimensioni dell'Universo. L'osservazione delle Cefeidi - stelle la cui luminosità varia secondo una periodicità direttamente correlata alla loro reale luminosità - ha permesso di ridurre l'incertezza sul valore della costante di Hubble dal 50 al 10%. Questi risultati potrebbero essere verificati successivamente mediante misurazioni effettuate con altri metodi. Hanno permesso di determinare che la velocità di espansione dell'Universo raggiungeva i 70 km/s/Mpc , vale a dire che la velocità di rimozione dalle strutture dovuta a questa espansione aumentava di 70 km/s ogni volta che si trovavano ad un megaparsec ( 3,26 milioni di anni luce) dalla Terra. Hubble determinò che, contrariamente alle teorie attuali, la velocità di espansione stava aumentando e che questa accelerazione era iniziata solo quando l'Universo aveva la metà della sua età attuale.
Hubble può, a differenza dei principali osservatori terrestri, studiare le stelle in altre galassie. Questa capacità unica gli ha permesso di aiutare a completare la nostra comprensione del ciclo di vita delle stelle osservandole in ambienti molto diversi dalla nostra galassia.
L'esistenza dei buchi neri è stata prevista dalle teorie per quasi 200 anni, ma è impossibile osservare direttamente un tale oggetto e gli astronomi non avevano modo di verificarne l'esistenza fino all'arrivo di Hubble . Ciò ha permesso di osservare l'attrazione gravitazionale sugli oggetti che lo circondano. Hubble ha anche confermato che era estremamente probabile che i buchi neri supermassicci si trovassero nel cuore delle galassie.
La capacità di Hubble di effettuare osservazioni a infrarossi è stata ampiamente utilizzata per studiare i vivai di stelle, costituiti da nubi di gas in cui si formano le stelle. La polvere blocca praticamente tutte le radiazioni luminose visibili, ma non le radiazioni infrarosse. Hubble è stato così in grado di restituire immagini dettagliate della nebulosa di Orione , un vivaio situato nella Via Lattea , ma anche di regioni di formazione stellare situate a grandissima distanza dalla nostra galassia e che quindi vediamo com'erano da molto tempo. Tutte queste informazioni, oltre a fornire le più belle immagini di Hubble , sono di grande importanza scientifica, perché ci hanno permesso di comprendere meglio il modo di formazione di stelle come il Sole, nonché l'evoluzione nel tempo delle stelle. l'universo.
Hubble consente inoltre di utilizzare gli effetti delle lenti gravitazionali per misurare le masse degli ammassi galattici , delle galassie o, in tempi abbastanza recenti, di una stella.
La massa della nana bianca Stein 2051 B potrebbe essere stimato quando quest'ultimo passato davanti ad una stella di magnitudine 18.3 (ascensione retta: 4 h 31 min 15 s 004, Inclinazione: + 58 ° 58 '13 .70 "). Deflessione angolare così prodotto era 31,53 ± 1,20 mas , che corrisponde a una massa di 0,675 ± 0,051 massa solare Questa è la prima misurazione da parte del telescopio della massa di una stella per un effetto derivante dalla relatività generale .
Le immagini ad alta risoluzione dei pianeti, delle lune e degli asteroidi del Sistema Solare scattate da Hubble hanno una qualità che è superata solo da quelle riprese dalle sonde spaziali che sorvolano questi corpi celesti. Hubble ha anche il vantaggio di poter effettuare osservazioni periodiche per lunghi periodi di tempo. Ha osservato tutti i pianeti del Sistema Solare tranne la Terra, che è studiata in situ , e da veicoli spaziali specializzati, e Mercurio , troppo vicino al Sole. Hubble ha il vantaggio di poter seguire eventi imprevisti, come la collisione della cometa Shoemaker-Levy 9 con Giove nel 1994 .
Nel dicembre 1995, Hubble ha fotografato il " Hubble Deep Field " , una regione che copre un trentamilionesimo del cielo e contiene diverse migliaia di galassie. Anche un'altra immagine, ma del cielo meridionale, è stata realizzata ed è molto simile, rafforzando la tesi che l'Universo è uniforme su larga scala e che la Terra occupa un posto al suo interno.
Storia di osservazioni notevoli (selezione)Datato | Campo | Osservazione / scoperta | Strumento | Autori |
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1992 | Stelle | Presenza di dischi protoplanetari nella Via Lattea che confermano che il processo di formazione planetaria è comune | ||
1994 | Sistema solare | La cometa Shoemaker-Levy 9 si immerge nell'atmosfera di Giove | ||
1999 | Fenomeni stellari violenti | Primo rilevamento della controparte ottica di un lampo di raggi gamma | ||
2003 | Sistema solare | Scoperta dei satelliti di Urano Mab e Cupido | Mark Showalter e Jack J. Lissauer | |
2005 | Sistema solare | Scoperta dei satelliti di Plutone Nix e Hydra | Hal Weaver e Alan Stern | |
2006 | Esopianeti | Scoperta di 16 possibili esopianeti nella regione centrale della Via Lattea | ||
2007 | Sistema solare | Misurare la massa del pianeta nano Eris nella fascia di Kuiper | ||
2014 | Sistema solare | Scoperte due oggetti nella fascia di Kuiper nel raggio della sonda spaziale New Horizons | ||
marzo 2015 | Sistema solare | Scoperta di 2 lune di Plutone | ||
marzo 2016 | Cosmologia | Scoperta della galassia più lontana conosciuta nell'universo osservabile : GN-z11 . Le osservazioni sono state fatte su11 febbraio 2015 e 3 aprile 2015nell'ambito dell'indagine GOODS- Nord. | Telecamera grandangolare 3 | P. A. Oesch, G. Brammer e P. van Dokkum |
La NASA non si aspettava di sviluppare un telescopio spaziale classe Hubble in grado in questo modo di osservare la porzione dello spettro luminoso che va dall'ultravioletto al vicino infrarosso . Gli scienziati hanno deciso di concentrare le future indagini del successore di Hubble sul lontano infrarosso per poter studiare gli oggetti più distanti (più antichi) così come gli oggetti più freddi. Questa parte dello spettro luminoso è difficile, se non impossibile, da osservare da terra, il che giustifica l'investimento in un telescopio spaziale che è anche molto più costoso del suo equivalente terrestre. Nello spettro visibile, invece, telescopi terrestri di diametro molto grande recenti o in costruzione possono, con l'utilizzo di ottiche adattive , eguagliare se non superare le prestazioni di Hubble ad un costo molto inferiore a quello di un telescopio spaziale. In questo contesto, il progetto per sostituire il telescopio Hubble , chiamato Next Generation Space Telescope , ha portato allo sviluppo del telescopio spaziale James Webb (JWST per James Webb Space Telescope ). Non si tratta affatto di una versione ingrandita e più potente di Hubble , ma di un telescopio essenzialmente in grado di osservare nell'infrarosso con una capacità marginale nello spettro visibile (colori rosso e arancione). Deve essere messo in orbita nel 2021 da un lanciatore Ariane 5 attorno al punto di Lagrange L2 , caratterizzato da un ambiente termico più stabile. A differenza di Hubble , non è previsto lo svolgimento di missioni di manutenzione durante la sua vita operativa per ripararlo o modificarne la strumentazione.
Le cinque foto più belle scattate dal telescopio spaziale Hubble, secondo una classifica stilata dal sito spacetelescope.org:
N o 1: Pilastri della creazione , versione 2014-2015 ( M16 ).
N o 2: Arp 273 .
N o 3: NGC 3603 .
N o 5: Nebulosa Testa di Cavallo (vista all'infrarosso).