В объективе

Будущее телескопа Хаббл

Хаббл должен сойти с орбиты после 2030-го года. Этот факт кажется грустным, но на самом деле телескоп на много лет превысил длительность своей изначальной миссии.

Телескоп несколько раз модернизировали, меняли оборудование на все более совершенное, но основной оптики эти доработки не касались.

Значительное превышение бюджета и отставание от графика постройки «Джеймса Уэбба» вынудили НАСА перенести предполагаемую дату старта миссии сначала на сентябрь 2015 года, а затем — на октябрь 2018 года. В настоящее время запуск запланирован на март 2021 года. Но и после этого Хаббл продолжит работать, пока не выйдет из строя. В телескоп вложены невероятные объемы труда ученых, инженеров, астронавтов, людей других профессий и денег американских и европейских налогоплательщиков.

В ответ человечество имеет беспрецедентную базу научных данных и объектов искусства, помогающих понять устройство вселенной и создающих моду на науку.

Сложно понять ценность Хаббла не астроному, но для нас это прекрасный символ достижений человечества. Не беспроблемный, со сложной историей, телескоп стал успешным проектом, который еще, будем надеяться, больше десяти лет будет трудиться на благо науки.

Передача, хранение и обработка данных телескопа

Данные «Хаббла» сначала сохраняются в бортовых накопителях, на момент запуска в этом качестве использовались катушечные магнитофоны, в ходе последующих экспедиций они были заменены на компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Затем, через систему коммуникационных спутников TDRSS, расположенных на геостационарной орбите, данные передаются в Центр Годдарда.

Архивирование и доступ к данным

В течение первого года с момента получения данные предоставляются только основному исследователю (подателю заявки на наблюдение), а затем помещаются в архив со свободным доступом. Исследователь может подать просьбу на имя директора института о сокращении или увеличении этого срока.

Наблюдения, выполненные за счёт времени из резерва директора, а также вспомогательные и технические данные, сразу становятся общественным достоянием.

Анализ и обработка информации

Астрономические данные должны пройти ряд преобразований, прежде чем станут пригодными для анализа. Институт космического телескопа разработал пакет программ для автоматического преобразования и калибрации данных. В настоящее время этот процесс происходит автоматически. Однако из-за большого объёма информации и сложности алгоритмов обработка может занять сутки и более.

Данные могут быть обработаны при помощи различных программ, но Институт телескопа предоставляет пакет STSDAS (англ. Space Telescope Science Data Analysis System — «Система анализа научных данных космического телескопа»). Пакет содержит все необходимые для обработки данных программы, оптимизированные для работы с информацией «Хаббла».

Палитра Хаббла

Снимки Хаббла — это не совсем фотографии в привычном понимании. Очень много информации недоступно в оптическом диапазоне. Многие космические объекты активно излучают в других диапазонах. Хаббл оборудован множеством устройств с разнообразными фильтрами, что позволяют уловить данные, которые позже астрономы обрабатывают и могут свести в наглядное изображение.

Широкоугольная камера, главный прибор «Хаббла», сама по себе чёрно-белая, но оснащена широким магазином узкополосных светофильтров. Полученные снимки выравнивают по яркости, совмещают и обрабатывают для передачи. Именно в этой палитре из красного, зеленого и синего цвета сделаны большинство известных цветных изображений с Хаббла.

Богатство цветов обеспечивают разные диапазоны излучения звезд и ионизированных ими частиц, а также их отраженный свет.

Нужно понимать, что цвета не истинные, и при съёмке в истинных цветах (например, на фотоаппарат) туманность Пузырь будет красной.

Технические данные

Космический телескоп Хаббл, представляет собой сооружение цилиндрической формы протяжённостью 13,3 м, окружность которого составляет 4,3 м.

Масса телескопа до оснащения спец. оборудованием составляла 11 000 кг, но после установки всех необходимых для исследования приборов общая его масса достигла 12 500 кг.

Питание всего установленного в обсерватории оборудования осуществляется за счет двух солнечных батарей, установленных прямо в корпус данного агрегата.

Телескоп Хаббл — строение

Принцип работы представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена с диаметром главного зеркала 2,4 м, это дает возможность получать изображения с оптическим разрешением порядка 0,1 угловой секунды.

Установленные приборы

В данном устройстве имеется 5 отсеков предназначенных для приборов. В одном из пяти отсеков долгое время находилась с 1993 по 2009 годы корректирующая оптическая система (COSTAR), она предназначалось для того, чтобы компенсировать неточность главного зеркала. Благодаря тому, что все приборы, которые были установленные, имеют встроенные системы коррекции дефекта, COSTAR демонтировали, а отсек стали использовать для установки ультрафиолетового спектрографа.

На момент отправки аппарата в космос, на нем были установлены следующие приборы:+

1. Планетарная и широкоугольная камеры;
2. Спектрограф высокого разрешения;
3. Камера съемки и спектрограф тусклых объектов;
4. Датчик точного наведения;
5. Высокоскоростной фотометр.

Космические фоторазведчики

Не менее важной задачей, чем фотографирование обратной стороны Луны, стала съемка Земли из космоса. Решением этого вопроса особенно интересовались военные

Первые в Советском Союзе космические снимки были получены еще летом 1957 года. Их сделал красногорский фотоаппарат АФА-39, поднятый на ракете на высоту до 219 км.

Но военным нужна была регулярная съемка, а для этого требовалось вывести на орбиту специализированный спутник-фоторазведчик. В 1958-59 годы уровень развития космической техники в СССР был уже настолько высок, что практическая реализация создания спутника фоторазведки не вызывала сомнений. Предложения Сергея Павловича Королева были приняты правительством в 1959 году. Среди 123 организаций, участвовавших в проекте, основным исполнителем по кинофотоаппаратуре был определен Красногорский завод. Проект спутника-фоторазведчика получил наименование «Зенит-2».

Фоторазведчик «Зенит» в музее военной академии РВСН. Фото: сайт по истории командно-измерительных комплексов СССР

Первая успешная съемка была произведена в 1962 году. В начале 1960-х годов также развернулись работы по созданию спутника детального наблюдения «Зенит-4». Он имел более длительный срок активного существования, программный отворот по крену, повышенную точность стабилизации, а также был оснащен принципиально новой длиннофокусной фотоаппаратурой. Всего в рамках летных испытаний и штатной эксплуатации было произведено 76 успешных запусков «Зенит-2» и 179 успешных запусков «Зенит-4». Фотоаппаратура для «Зенитов» разрабатывалась в Красногорске.

В 1966 году был создан Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» (ныне ОАО «РКЦ «Прогресс»), который произвел более 400 успешных запусков космических аппаратов, оснащенных аппаратурой Красногорского завода. Центр и сегодня остается основным ее заказчиком. 

Фотокамера СА-20 производства КМЗ. Фото: сайт по истории командно-измерительных комплексов СССР

Сегодня Красногорский завод продолжает создавать аппараты для дистанционного зондирования Земли. Данные, получаемые со спутников с помощью фототехники КМЗ, используются для составления и уточнения карт. С их помощью контролируется состояние окружающей среды, проводится поиск природных ресурсов и многое другое. 

Оптико-электронная аппаратура «Геотон», устанавливаемая на спутниках семейства «Ресурс», выполняет множество задач, в том числе и для Воздушно-космических сил РФ. В июне 2013 года был осуществлен успешный запуск космического аппарата дистанционного зондирования Земли «Ресурс-П» с модернизированной аппаратурой «Геотон-Л1». Впервые стала возможной съемка с высоким разрешением в режиме реального времени. Аппарат до сих пор выполняет свою миссию, несмотря на то, что срок его службы уже закончился. Данными, полученными с помощью «Геотона-Л1», пользуются многие российские регионы и зарубежные заказчики.

«Геотон-Л1». Фото: «Швабе»

Также в состав оборудования спутника «Ресурс-П» входит гиперспектральная аппаратура, разработанная в стенах КМЗ. Она предназначена для съемки и спектрального анализа местности − лесов, посевов, почвы, геологических образований. С помощью гиперспектральной съемки можно определить состояние наблюдаемых объектов – влажность и состав почвы, заболевания сельскохозяйственных культур, загрязнение водоемов и многое другое.
  

ОЭК «Окно»

(«Нурек», в/ч 52168) — оптико-электронныйкомплекс контроля космического пространства. Являетсякомпонентом системы контроля космического пространства(СККП). Предназначен для оперативного получения сведений окосмической обстановке, каталогизации космических объектовискусственного происхождения, определения их класса,назначения и текущего состояния.Комплекс расположен на высоте 2216 м над уровнем моря в горахСанглок (Памир), неподалеку от города Нурек (Таджикистан) врайоне кишлака Ходжарки. Является собственностью России ивходит в состав космических войск. Находится на опытно-боевом дежурстве с 1999 года. Позволяетпроизводить обнаружение, распознавание и вычисление орбит космических объектов в автоматическомрежиме на высотах от 2 тыс. до 40 тыс. км. и размером более одного метра. Комплекс также способенобслуживать и низкоорбитальные космические объекты с высотами полета от 120 до 2000 км. РазработанКрасногорским заводом им. С. А. Зверева.Принцип действия комплекса основан на пассивной локации космических объектов по отражённомусолнечному свету. Непосредственно наблюдение за космосом осуществляется ночью, в автоматическомрежиме. За один сеанс («ночь») комплекс выдаёт информацию как обо всех известных, так и о вновьобнаруженных космических объектах. Кроме того, любой космический аппарат, выведенный на орбиту слюбого космодрома в радиусе более 2000 км, попадал в зону действия комплекса в течение нескольких витков.Месторасположение ОЭК «Окно» выбрано с учётом свойств атмосферы (оптической прозрачности и стабильности) и количества ясных ночных часов (около 1500 часов в год).Воинская часть №52168 первоначально была расположена в 9 км юго-западнее г. Нурек на отметке 1785,5 м. Внастоящее время военный городок расположен непосредственно в городе Нурек, первоначальная площадкапосле гражданской войны в Таджикистане не восстанавливалась и в настоящее время заброшена.18 августа 2006 года в 11:45 (UTC) произошло землетрясение магнитудой 4,7 балла по шкале Рихтера сэпицентром на расстоянии 4 км от ОЭК «ОКНО» и на глубине 10 км.

10 известных снимков телескопа Хаббл

Столпы творения

Это Столпы Творения, названные так потому, что из этих скоплений газа формируются звезды, и потому, что напоминают формой. На снимке — небольшой кусочек центральной части туманности Орел. Туманность эта интересная тем, что крупные звезды в ее центре частично ее же развеяли, да еще и как раз со стороны Земли. Такая удача позволяет посмотреть в самый центр туманности и, например, сделать знаменитый выразительный снимок.

Галактическая роза

Объект Арп 273 — красивый пример коммуникации между галактиками, оказавшимися близко друг к другу. Ассиметричная форма верхней — это следствие так называемых приливных взаимодействий с нижней. Вместе они образуют грандиозный цветок, подаренный человечеству в 2011-м году.

Крабовая туманность

Крабовая туманность находится на расстоянии 6,5 тысяч световых лет и представляет собой остатки взрыва сверхновой в созвездии Тельца. Туманность выступает в качестве источника излучения для изучения небесных тел, которые заслоняют её.

Галактика Самбреро

Галактика M104, более известная как «Сомбреро», получила своё название благодаря выступающей центральной части (балджу) и ребру из тёмного пылевого вещества. Находится на южной окраине созвездия Девы. Была снята телескопом в 2004 году.

Новый вид туманности Конской головы в инфракрасном спектре

В 2013-м году Хаббл переснял туманность Конская голова или Барнард 33 в инфракрасном спектре. И мрачная туманность Конская Голова в созвездии Ориона, почти непрозрачная и черная в видимом диапазоне, предстала в новом свете. То есть, диапазоне.

До этого Хаббл уже фотографировал ее в 2001-м году.

Галактика Андромеды

В 2014 году телескоп Хаббл сделал наиболее высококачественную фотографию галактики Андромеды за всю историю ее наблюдения. Данная галактика самая близкая к Млечному Пути из гигантских галактик. Скорее всего, наша галактика выглядит идентично Андромеде. Миллиарды звезд, составляющие Андромеду вместе образуют мощное диффузное свечение.

Кассиопея А: красочные последствия смерти звезды

Этот снимок наглядно показывает один из сценариев дальнейшей судьбы Сверхновых звезд после взрыва.

На фото 2006-го года — последствия взрыва звезды Кассиопеи А, что случилось прямо в нашей галактике. Прекрасно видна волна разлетающегося из эпицентра вещества, со сложной и детальной структурой.

Туманность Кошачий глаз

Кошачий глаз имеет официальное название NGC 6543, и представляет собой уникальную планетарную туманность  в созвездии Дракона. Это одна из наиболее сложных по структуре туманностей. На снимке, сделанным Хабблом в 1994 году, можно наблюдать множество различных сплетений и ярких дугообразных элементов. В центре туманности находится огромное гало диаметром 3000 световых лет, состоящее из газообразного вещества.

Звезда V838 Mon

По неизвестным причинам звезда V838, находящаяся в созвездии Единорога, пережила мощный взрыв в начале 2002 года. После взрыва, внешняя оболочка V838 внезапно расширилась, сделав эту звезду самой яркой во всем Млечном Пути. После этого, также внезапно, звезда снова стала слабой. Ученые до сих пор не выяснили причину этого взрыва.

Туманность Бабочка

Биполярная планетарная туманность в созвездии Скорпион получила свое название благодаря схожести с крыльями бабочки. В центре туманности находится, вероятно, одна из самых горячих звезд во Вселенной — ее температура превышает 200000°C.

Российский комплекс «Окно-М» зафиксировал рост космической деятельности

Российский оптико-электронный комплекс (ОЭК) обнаружения космических объектов «Окно-М», расположенный в Таджикистане в горах Санглок (горная система Памир) на высоте 2200 метров над уровнем моря, за четыре месяца 2021 года обеспечил контроль движения около 30 тысяч космических объектов. В 2020 году, на основе информации, полученной российской системой контроля космического пространства от средств ОЭК «Окно-М», был обеспечен контроль более 25 тысяч космических объектов. Об этом сообщает Департамент информации и массовых коммуникаций Министерства обороны Российской Федерации.

ОЭК «Окно-М» обладает высокими обнаружительными характеристиками, пропускной способностью и возможностями по обработке данных, что позволяет осуществлять контроль космических объектов на орбитах в диапазоне высот от 120 км до 50 000 км. После проведенной модернизации дальность обнаружения комплекса повысилась на 10 тысяч километров (с 40 тысяч километров до модернизации до 50 тысяч километров в настоящее время). При этом «Окно-М» способен обнаруживать на таком расстоянии космические объекты, размер которых не превышает теннисный мяч.

С момента постановки в 1999 году на опытно-боевое дежурство боевыми расчетами комплекса «Окно» проведено свыше 12,5 миллиона измерений по космическим объектам, обнаружено более 7,5 тысячи новых высокоорбитальных космических объектов, осуществлен контроль вывода на рабочие орбиты около 800 космических аппаратов. В состав комплекса входят современные оптико-электронные станции обнаружения и сбора информации о космических объектах, телевизионная аппаратура обнаружения и вычислительные средства нового поколения, созданные на основе отечественной элементной базы.

Работа комплекса полностью автоматизирована. В течение рабочего сеанса, занимающего все сумеречное и ночное время суток, он может функционировать без операторов в реальном масштабе времени, выдавая информацию, как об известных, так и вновь обнаруженных космических объектах. Обнаружение происходит в пассивном режиме, вследствие чего комплекс «Окно-М» обладает низким энергопотреблением. Характерной особенностью оптико-электронных систем ОЭК «Окно-М» является использование ими в качестве носителей информации сигналов, получаемых в результате отражения солнечного излучения от космических объектов.

Высокие технические характеристики комплекса позволяют использовать его как высокоэффективное средство обеспечения испытаний и эксплуатации отечественных космических аппаратов, выводимых на различные орбиты, а также экологического мониторинга космического пространства в рамках реализации программ по наблюдению малоразмерных объектов («космического мусора»), представляющих угрозу для пилотируемых полетов.

Фотографии с той стороны Луны

В 1959 году советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые в истории провела фотосъемку обратной стороны Луны. Это событие стало важным этапом в освоении околоземного пространства и подтвердило лидерство Советского Союза в космонавтике.

АФА-Е1

Фотоаппарат АФА-Е1, который снимал Луну, был изготовлен на Красногорском механическом заводе (так предприятие называлось в советское время). Создание подобных аппаратов для инженеров КМЗ было в новинку. Требовалось придумать, как защитить пленку от радиационного излучения, сделать аппаратуру и иллюминатор приборного контейнера устойчивыми к воздействию условий космического пространства, о которых в то время было известно не так уж много. Заказчики установили очень высокие требования по весогабаритным характеристикам и еще более жесткие – по срокам.

Вспоминает Владимир Шпачинский, ведущий исследователь проекта: «Незадолго до запуска, где-то на протяжении двух с половиной недель, мы, молодые инженеры научно-исследовательского отдела ЦКБ, в буквальном смысле не выходили из лаборатории Л. Кривовяза, где проходила экспериментальная отработка аппаратуры. Спали здесь же, прямо на столах. Короткое время на отдых, и снова брались за эксперименты. Мы не могли сорвать установленные сроки, так как понимали: это приведет к срыву космических сроков пуска, а значит, и всей программы полета в целом».

Разработка была завершена вовремя, но о дате запуска станции сотрудники КМЗ не знали. А когда услышали сообщение по радио об успешном получении фотографий – радости не было предела. Фотоаппарат удостоили Ленинской премии, сотрудники КБ и завода получили государственные награды. Разработка АФА-Е1 послужила отправной точкой для дальнейших исследований красногорского предприятия в космическом направлении.  
 

Значение в культуре человечества

Ценность работы телескопа Хаббл столь велика, что он перестал быть сугубо научным достижением, давно став культурным явлением, часто появляясь в кино и других видах искусства в разных ипостасях:

• Голливуд не мог пройти мимо истории с зеркалом, и в фильме «Голый Пистолет 2 с половиной» 91-го года его изображение можно заметить в сцене вечерней депрессии лейтенанта Фрэнка Дребина среди фотографий главных катастроф века.
• Упоминание телескопа можно встретить в масштабном фантастическом фильме «Армагеддон» 98-го года, где именно Хаббл делает первые снимки огромного метеорита, летящего к Земле.
• Одно из первых заметных появлений полученных телескопом снимков в массовой культуре — четвертый сезон сериала Стар Трек Вояджер в 97-м году.
• Хаббл много снимается в кино и на телевидении, и перечислять все фильмы с его участием слишком долго. Одним из самых красивых применений фотографий телескопа, помимо документальных, можно назвать Контакт 97-го года с Джоди Фостер. Также завязка недавней Гравитации происходит во время ремонтной миссии на Хаббле.
• Из неожиданных применений наследия Хаббла: меметичные космические леггинсы. Ну и в качестве принтов для одежды в целом.

Видео

Источники

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Хаббл_(телескоп)https://spacegid.com/orbitalnyiy-teleskop-imeni-edvina-habbla.htmlhttps://habr.com/ru/post/410735/https://www.bbc.com/russian/science/2015/04/150423_hubble_silver_jubiliehttp://wildwildworld.net.ua/foto/teleskop-khabbl-istoriya-dostizheniya-i-milliony-snimkov-kosmosahttps://habr.com/ru/post/410735/https://gagadget.com/science/18432-15-samyih-izvestnyih-fotografij-teleskopa-habbl/

Управление

Управляется и контролируется телескоп в реальном времени 24/7 из центра управления в городе Гринбелт в штате Мэриленд. Задачи центра делятся на два вида: технические (обслуживание, управление и мониторинг состояния) и научные (выбор объектов, подготовка задач и непосредственно сбор данных). Еженедельно Хаббл получает с Земли более 100 000 разных команд: это корректирующие орбиту инструкции, и задания на съемку космических объектов.

Хаббл — телескоп занятой, но даже его плотный график позволяет помочь совершенно любому, даже непрофессиональному, астроному. Ежегодно в Институт Исследований Космоса с Помощью Космического Телескопа поступает по тысяче заявок на бронирование времени от астрономов из разных стран. Около 20% заявок получают одобрение экспертной комиссии и, по данным НАСА, благодаря международным запросам проводится плюс-минус 20 тысяч наблюдений ежегодно. Все эти заявки стыкуются, программируются и отправляются Хабблу из все того же центра в Мэриленде.

Осложняющие факторы в работе телескопа

• Поскольку телескоп находится на низкой орбите, что необходимо для обеспечения обслуживания, значительная часть астрономических объектов затемнена Землёй чуть меньше половины всего времени.
• Из-за повышенного уровня радиации наблюдения невозможны, когда телескоп пролетает над Южно-Атлантической аномалией.
• Минимально допустимое отклонение от Солнца составляет около 50° для предотвращения попадания прямого солнечного света в оптическую систему, что, в частности, делает невозможными наблюдения Меркурия, а прямые наблюдения Луны и Земли ограничены.
• Так как орбита телескопа проходит в верхних слоях атмосферы, плотность которых меняется с течением времени, невозможно точно предсказать местоположение телескопа. Ошибка шестинедельного предсказания может составлять до 4 тыс. км. В связи с этим, точные расписания наблюдений составляются всего на несколько дней вперёд, чтобы избежать ситуации, когда выбранный для наблюдения объект будет не виден в назначенное время.

Наиболее значимые наблюдения Хаббла

1. Съемка столкновения кометы Шумейкеров — Леви с Юпитером в 1994 году.
2. Получены подробные кадры поверхности Плутона и Эриды (еще одна карликовая планета).
3. Засняты ультрафиолетовые полярные сияния Сатурне, Юпитере и на его спутнике Ганимеде.
4. Найдены планеты вне Солнечной системы, а также большое количество протопланетных дисков вокруг звезд в Туманности Ориона. Были найдены доказательства того, что формирование планет происходит у многих звезд в нашей галактике.
5. Способствовал частичному подтверждению теории о присутствии сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.
6. Получено доказательство того, что Вселенная расширяется с ускорением, а не с постоянной (или затухающей) скоростью.
7. Подтвержден точный возраст Вселенной — 13,7 млрд. лет.
8. Обнаружено наличие аналогов гамма-всплесков в оптическом диапазоне.
9. Подтверждение гипотезы об изотропности (т.е. одинаковости самой Вселенной и ее свойств в отдельных ее частях) Вселенной.
10. Сфотографированы самые дальние участки Вселенной, вплоть до времени образования первых звезд (т.е. Хаббл позволил заглянуть в прошлое на 12,7 — 13 млрд. лет).
11. Телескопу удалось снять крупным планом одну из самых древних среди известных галактик во Вселенной, которая существует на протяжении 500 млн. лет после Большого Взрыва.