duimnael|Die Hubble-ruimteteleskoop
Die Hubble-ruimteteleskoop is 'n ruimteteleskoop wat deur die ruimtependeltuig Discovery in April 1990 in 'n wentelbaan om die Aarde geplaas is. Die teleskoop is vernoem na die Amerikaanse sterrekundige Edwin Hubble. Dit is nie die eerste teleskoop wat in die ruimte geplaas is nie, maar wel die grootste en veelsydigste. Hubble is 'n samewerkingsprojek tussen die Amerikaanse NASA en die Europese ESA.
Die idee van 'n ruimteteleskoop is reeds in 1923 geopper, maar fondse vir Hubble het eers in die 1970's begin instroom, met 'n beplande lansering in 1983. Die projek is egter deur tegniese vertragings, finansiële probleme en die Challenger-ramp teëgesit en is uiteindelik eers in 1990 gelanseer. Wetenskaplikes het egter gou gemerk dat die hoofspieël (Hubble het nie lense nie, maar spieëls) in die verkeerde vorm geslyp was. Die probleem kon eers in 1993 tydens 'n onderhoudsbeurt gekorrigeer word, waarna die bedoelde kwaliteit van die teleskoop herstel is. Aangesien Hubble buite die Aarde se atmosfeer wentel, bevat sy foto's byna geen agtergrondlig nie, wat uiters skerp beelde moontlik maak. Hubble se bekende Ultra Deep Field-foto, byvoorbeeld, is die mees gedetailleerde sigbare lig-foto wat ooit van die heelal se verste voorwerpe gemaak is. Baie Hubble-waarnemings het tot deurbrake in astrofisika gelei, soos die akkurate meting van die spoed waarteen die heelal uitsit.
Hubble is die enigste teleskoop wat ontwerp is om in die ruimte deur ruimtereisigers onderhou te word. Tussen 1993 en 2002 is vier onderhoudsbeurte uitgevoer, alhoewel die vyfde op grond van veiligheidsredes gekanselleer is ná die Columbia-ramp in 2003. Uiteindelik is op 'n laaste onderhoudsbeurt besluit wat in 2009 voltooi is en daar word tans verwag dat die teleskoop nog tot 2020 in werking sal bly.
Geskiedenis duimnael|Die derde Omwentelende Sterrekundige Sterrewag (of Orbiting Astronomical Observatory), een van die eerste ruimteteleskope Die Duitse wetenskaplike Hermann Oberth, een van die vaders van die vuurpyl, het in 1923 voorgestel dat 'n teleskoop op 'n vuurpyl geplaas word en na die ruimte gestuur word. Sy idee is egter nooit verwesenlik nie en die volgende wetenskaplike wat 'n soortgelyke idee sou opper was die Amerikaanse astrofisikus Lyman Spitzer Jr., wat in 1946 in 'n tesis 'n ruimtesterrewag voorgestel het. Hy het die volgende 50 jaar daaraan gewerk om hierdie idee te verwesenlik. Spitzer was een van die dryfkragte agter verskeie omwentelende sterrewagte van sy tyd, soos die Copernicus-satelliet en die Orbiting Astronomical Observatory ("Omwentelende Sterrekundige Sterrewag"). Dit is ook deels deur sy toedoen dat NASA die "Groot Ruimteteleskoop"-projek in 1969 begin het. Begrotingsbeperkings het beteken dat die aanvanklike voorstel afgeskaal is, met 'n kleiner teleskoopspieël en minder wetenskaplike instrumente aan boord.
In 1974 het die span wat aan die projek werk voorgestel dat die teleskoop instrumente gebruik wat verwisselbaar is. Die voorgestelde instrumente sou 'n voorwerp tot op een tiende van 'n boogsekonde kon onderskei en golflengtes kon bestudeer wat wissel van ultraviolet tot sigbare en infrarooi lig. Die Ruimtependeltuig sou die teleskoop in 'n wentelbaan om die Aarde plaas en sou die teleskoop ook weer na die Aarde kon terugbring vir herstelling en die vervanging van instrumente of selfs onderhoud in die ruimte moontlik maak.
duimnael|Die poets van die hoofspieël begin by die Perkin-Elmer Korporasie in Connecticut in Mei 1979 Die Europese Ruimteagentskap (ESA) en Nasa (die National Aeronautics and Space Administration) het in 1975 begin om saam te werk aan 'n plan wat uiteindelik die Hubble-ruimteteleskoop sou word. In 1977 het die Amerikaanse kongres fondse vir die teleskoop goedgekeur. Kort daarna het voorstelle vir wetenskaplike instrumente wat aan boord geplaas kon word begin instroom, waarvan vyf wenners gekies is. Terselfdertyd het NASA-sentrums, kontrakteurs en universiteite die werk aan die teleskoop in alle erns begin. Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, is gekies om die teleskoop te ontwerp, asook om die ontwikkeling en bou van die teleskoop en sy ondersteunende stelsels te hanteer. Goddard Space Flight Centre is gekies om die ontwerp, ontwikkeling en bou van die wetenskaplike instrumente uit te voer en ook om grondbeheer uit te voer.
duimnael|links|Lansering van die Ruimtependeltuig Discovery, met die Hubble-ruimteteleskoop aan boord Die Perkin-Elmer Korporasie is gekontrakteer om die samestelling van die teleskoop aan te pak, waaronder ook die spieëls en die leidingsensors wat nodig is om die teleskoop te rig en te stuur. Lockheed Missiles (tans Lockheed Martin) is gekontrakteer om die struktuur- en ondersteunende stelsels te bou, asook die ruimtetuig waarin die teleskoop geplaas sou word, en om die teleskoop dan te toets. Teen 1979 het ruimtevaarders opleiding vir die missie begin in 'n onderwatertenk (om gewigloosheid na te boots) met 'n teleskoopmodel.
Die Space Telescope Science Institute (STScI) is in 1981 in Baltimore, Maryland, gestig om die ruimteprogram te beheer. Die ruimteteleskoop is na die Amerikaanse sterrekundige Edwin Hubble vernoem, wat vroeër in die 21ste eeu getoon het dat die dowwe ligvlekke in die hemel ander sterrestelsels is en later ook bewys het dat die heelal besig is om uit te sit.
Na 'n aantal vertragings is die lansering van die teleskoop uiteindelik vir Oktober 1986 beplan. Op 28 Januarie 1986 het die Ruimtependeltuig Challenger egter 'n minuut na lansering ontplof en is alle verdere vlugte vir die volgende twee jaar gekanselleer. Die voltooide teleskoopdele is opgeberg, maar medewerkers het aangehou om klein verbeterings aan te bring, die sonkragbatterye te verbeter en ander stelsels op te dateer.
Op 24 April 1990 is Hubble uiteindelik aanboord die Ruimtependeltuig Discovery die ruimte in gestuur. Die teleskoop het toe vyf instrumente gedra: die Wide Field/Planetary Camera, die Goddard High Resolution Spectograph, die Faint Object Camera, die Faint Object Spectrograph en die High Speed Photometer.
Herstelling en instandhouding duimnael|Ruimtevaarders besig met herstelling en instandhouding tydens die eerste missie duimnael|Hierdie vergelykende beelde van die M100-sterrestelsel wys die dramatiese verbetering in Hubble se sig na die eerste instandhoudingsmissie duimnael|Ruimtevaarders vervang die giroskope tydens die 1999-missie Dit het nie lank geduur voordat die wetenskaplikes kon sien dat daar êrens iets fout was nie. Hubble se foto's was miskien skerper as dié afkomstig van teleskope op die Aarde, maar hulle was geensins so skerp as wat verwag is nie, in teendeel: hulle was dof en onduidelik. Die oorsaak is gou ontdek: Hubble se hoofspieël, waaraan daar 'n jaar lank geslyp en gepolys is, het 'n defek gehad, 'n sogenaamde "sferiese afwyking": die vorm was nie reg nie, wat veroorsaak het dat die lig wat in die middel weerkaats word op 'n ander plek gefokus word as die lig wat op die rande weerkaats word. Hierdie afwyking het slegs 'n dikte ongeveer 1/50ste van dié van papier gehad, maar was genoeg om die sig te verwring.
Die probleem was 'n bekende optiese probleem, maar die situasie was uniek - ander teleskope kon hier op Aarde herstel word, terwyl die Hubble-ruimteteleskoop 569km bo die Aarde sweef. Die oplossing was 'n reeks klein spieëls wat die weerkaatsende lig sou opvang, die afwyking sou korrigeer en die lig terug na die wetenskaplike instrumente sou weerkaats. COSTAR (die Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) sou een van die ander instrumente vervang om die oorblywende instrumente se beelde te korrigeer. Ook is besluit om die Wide Field/Planetary Camera met 'n nuwer weergawe te vervang, wat klein spieëls sou bevat om die afwyking verder te help korrigeer.
Ruimtevaarders en NASA-personeel het 11 maande geoefen vir een van die ingewikkeldste ruimtemissies wat ooit beplan is. Die teleskoop was wel ontwerp om in die ruimte onderhou en herstel te word, maar dit sou die eerste keer wees dat so iets geprobeer sou word.
Op 2 Desember 1993 het die Ruimtependeltuig Endeavour 'n bemanning van sewe ruimtevaarders die ruimte ingeneem op 'n missie wat uiteindelik vyf dae van herstellings en ruimtewandelings sou inhou. Hulle het die High Speed Photometer verwyder en met COSTAR vervang en die oorspronklike WFPC met die nuwe WFPC2 vervang. Ook ander instandhouding moes uitgevoer word: die sonpanele, sekeringsproppe en ander hardeware is ook vervang. Die bemanning het hulle missie teen 9 Desember suksesvol voltooi.
Hubble se eerste nuwe beelde is op 13 Januarie 1994 vrygestel: die beelde het 'n uitstekende resolusie gehad en Hubble kon uiteindelik sy rol as ruimteteleskoop verwesenlik.
In die opvolgende jare is nog onderhoudsmissies uitgevoer. In Februarie 1997 is die Goddard High Resolution Spectrograph en die Faint Object Spectrograph met verbeterde instrumente vervang: die Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer en die Space Telescope Imaging Spectrograph. In Desember 1999 is die sendtoestel, al ses giroskope en een van die drie leidingsensors vervang. In Februarie 2002 het ruimtevaarders die Advanced Camera for Surveys (ACS) aan die teleskoop toegevoeg, die eerste nuwe instrument wat sedert 1999 toegevoeg is. Die ACS het die gesigsveld verdubbel.
Tydens elke onderhoudsmissie is daar ook roetine herstelwerk uitgevoer, soos die herstelling van die sonpanele en termiese komberse en opgradering van toerusting.
Ná Februarie 2002 sou die volgende onderhoudsmissie in 2006 plaasvind. Op 1 Februarie 2003 het die Ruimtependeltuig Columbia tydens sy terugkeer van 'n navorsingsmissie uitmekaar geskeur toe dit die Aarde se atmosfeer binnegedring het. Al sewe die bemanning is oorlede en alle toekomstige ruimtependeltuigmissies is gekanselleer. Die toenmalige NASA-administrateur, Sean O'Keefe, het ook die volgende Hubble-onderhoudsmissie gekanselleer, met verwysing na veiligheidsmaatreëls wat ná die ongeluk ontwikkel is. Die volgende administrateur, Mike Griffin, het die saak heropen ná sy aanstelling in 2005 en sy ondersteuning vir 'n volgende missie uitgespreek. Op 31 Oktober 2006 het hy aangekondig dat 'n volgende onderhoudsmissie vir Hubble beplan word.
Die vierde missie het in Mei 2009 plaasgevind. Ruimtevaarders het die teleskoop opgradeer met die Wide Field Camera 3 en die Cosmic Origins Spectograph en ook die Advanced Camera for Surveys en die Space Telescope Imaging Spectrograph herstel. Hulle het ook Hubble se batterye en een van die leidingsensors vervang en ses nuwe giroskope geïnstalleer. Hulle het nuwe insulerende panele toegevoeg op plekke waar Hubble se termiese komberse ophou werk het. Ook is die SIC&DH (Science Instrument Command and Data Handling-eenheid), wat help om die wetenskaplike instrumente te beheer, vervang (die instrument het in 2008 'n elektriese probleem gehad en sedertdien nie meer goed gewerk nie). Laastens is 'n ringstruktuur toegevoeg wat 'n robotmodule sou toelaat om in die toekoms aan Hubble vas te heg, om dan die teleskoop uiteindelik terug na die Aarde te lei. Mettertyd sal Hubble se komponente verouder en uiteindelik ophou werk. Daarna sal die teleskoop se wentelbaan as gevolg van atmosferiese weerstand verswak en sal Hubble, met behulp van 'n robotmissie, terug na die aarde stort.
Een van die apparate wat saam met die ruimtevaarders terug na Aarde gekeer het, was die COSTAR. Al die huidige instrumente op Hubble is ontwerp om die oorspronklike spieëlafwyking in ag te neem, sodat hierdie korrigerende toestel oorbodig geword het. Tot en met dié tyd sal Hubble steeds elke dag beelde van die buitenste ruim terug na die Aarde stuur: ongeveer 120 GB data per week.