Télescope spatial Hubble

Télescope spatial Hubble

Le télescope spatial Hubble vu du départ Navette Spatiale Atlantis, voler Servicing Mission 4 ( STS-125), la cinquième et dernière vols habités à elle.
Informations générales
NSSDC ID	1990-037B
Organisation	NASA / ESA / STScI
Date de lancement	24 avril 1990, 08:33:51 EDT
Lanceur	Navette Spatiale Découverte ( STS-31)
longueur de Mission	22 années, 11 mois, et 17 jours écoulé
Désorbité	en raison ~ 2016-2021
Masse	11110 kg (£ 24 500)
Longueur	13,2 m (43 pi)
Type d'orbite	Proche-circulaire orbite basse de la Terre
hauteur de Orbit	559 km (347 mi)
période de Orbit	96-97 minutes (14-15 périodes par jour)
vitesse Orbit	7500 m / s (25 000 pi / s)
Accélération due à la gravité	8,169 m / s 2 (26,80 m / s 2)
Emplacement	Orbite terrestre basse
style Telescope	Ritchey-Chrétien réflecteur
Longueur d'ondes	lumière visible , ultraviolette , proche infrarouge
Diamètre	2,4 m (7,9 pi)
Zone de collecte	4,5 m 2 (48 pieds carrés)
Distance focale	57,6 m (189 pi)
Instruments
NICMOS	caméra infrarouge / spectromètre
ACS	caméra enquête optique (Partiellement échoué)
WFC3	caméra optique à grand champ
COS	ultraviolet spectrographe
STIS	spectromètre optique / caméra
FGS	trois capteurs d'orientation fines
Site Web	hubble.nasa.gov hubblesite.org spacetelescope.org

Le télescope spatial Hubble (HST) est un Le télescope spatial qui a été mis sur orbite par un La navette spatiale en 1990 et reste en fonctionnement. A 2,4 mètres (7,9 pi) ouverture télescope orbite terrestre basse, quatre instruments principaux de Hubble observent dans le proche ultraviolet , visible, et proche infrarouge. Le télescope est nommé d'après le astronome Edwin Hubble.

L'orbite de Hubble en dehors de la distorsion de l'atmosphère de la Terre lui permet de prendre des images extrêmement nettes avec presque pas fond clair. De Hubble champ profond ont été parmi les plus détaillées images en lumière visible jamais, permettant une vue profonde dans l'espace et le temps. De nombreuses observations de Hubble ont conduit à des innovations dans l'astrophysique , comme précisément la détermination du taux d'expansion de l'univers .

Bien que pas le premier télescope spatial, Hubble est l'un des plus grand et le plus polyvalent, et est bien connu à la fois comme un outil de recherche vitale et une aubaine de relations publiques pour l'astronomie . La TVH a été construit par l'agence spatiale américaine NASA , avec la contribution de l' Agence spatiale européenne , et est exploité par le Space Telescope Science Institute. La TVH est une des NASA Grands Observatoires, ainsi que le Compton Gamma Ray Observatory, le Observatoire Chandra X-ray et le Télescope spatial Spitzer.

Les télescopes spatiaux ont été proposées dès 1923. Hubble a été financé dans les années 1970, avec un lancement proposé en 1983, mais le projet a été assailli par des retards techniques, problèmes budgétaires, et de la Catastrophe de Challenger. Lorsque finalement lancé en 1990, les scientifiques ont constaté que le miroir principal avait été la terre de manière incorrecte, ce qui compromet les capacités du télescope. Le télescope a été restauré à sa qualité visé par une mission de service en 1993.

Hubble est le seul télescope conçu pour être réparé dans l'espace par les astronautes. Entre 1993 et 2002, quatre missions réparés, mis à jour, et les systèmes sur le télescope remplacés; cinquième mission a été annulée pour des raisons de sécurité après la Catastrophe de Columbia. Cependant, après un débat public animé, administrateur de la NASA Mike Griffin approuvé une mission de service finale, achevée en 2009 par La navette spatiale Atlantis. Le télescope est maintenant prévu pour fonctionner au moins jusqu'en 2013. Son successeur scientifique, le Télescope spatial James Webb (JWST), doit être lancé en 2018 ou peut-être plus tard.

Conception, design et objectifs

Une des images les plus célèbres de Hubble, Piliers de la Création montre étoiles formant dans le Nébuleuse de l'Aigle

Les propositions et les précurseurs

En 1923, Hermann Oberth-considéré comme un père de fusées modernes, avec Robert H. Goddard et Konstantin Tsiolkovski-publié Die Rakete zu den Planetenräumen («Rocket dans l'espace planétaire»), qui a mentionné comment un télescope pourrait être propulsé sur orbite terrestre par une fusée.

L'histoire du télescope spatial Hubble peut être retracée aussi loin que 1946, à la astronome Le document de Lyman Spitzer "des avantages astronomiques de l'observatoire extraterrestre". Dans ce document, il a discuté les deux principaux avantages qu'un observatoire spatial aurait plus de télescopes au sol. Tout d'abord, la résolution angulaire (plus petit de séparation à laquelle les objets peuvent être clairement distingués) serait limitée que par diffraction, plutôt que par la turbulence dans l'atmosphère, ce qui fait que les étoiles scintillent, connue des astronomes que voir. A cette époque, les télescopes au sol ont été limitées à des résolutions de 0,5 à 1,0 secondes d'arc, par rapport à une résolution limitée par la diffraction théorique d'environ 0,05 secondes d'arc pour un télescope avec un Miroir 2,5 m de diamètre. Deuxièmement, un télescope spatial pouvait observer infrarouge et ultraviolet de lumière, qui sont fortement absorbées par l'atmosphère.

Spitzer a consacré beaucoup de sa carrière à pousser pour le développement d'un télescope spatial. En 1962, un rapport de la US National Academy of Sciences a recommandé l'élaboration d'un télescope spatial dans le cadre de la programme spatial, et en 1965 Spitzer a été nommé à la tête d'un comité donné la tâche de définir des objectifs scientifiques d'un grand télescope spatial.

Astronomie spatiale avait commencé sur une très petite échelle suivante la Seconde Guerre mondiale , que les scientifiques ont utilisé des développements qui ont eu lieu dans la technologie des fusées. La première ultraviolet spectre du Soleil a été obtenu en 1946, et de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) a lancé le Orbiting Solar Observatory (OSO) pour obtenir UV, X-ray, et les spectres de rayons gamma en 1962. Un orbite télescope solaire a été lancé en 1962 par le Royaume-Uni dans le cadre de la Programme spatial Ariel, et en 1966 la NASA a lancé le premier Orbiting Astronomical Observatory (OAO) mission. La batterie de OAO-1 a échoué après trois jours, mettant fin à la mission. Elle a été suivie par OAO-2, qui a effectué des observations ultraviolets étoiles et galaxies de son lancement en 1968 jusqu'en 1972, bien au-delà de sa durée de vie initialement prévue d'un an.

Les missions OSO et OAO démontré le rôle important observations spatiales pourraient jouer dans l'astronomie, et en 1968, la NASA a élaboré des plans fermes pour un espace base- reflétant télescope avec un miroir 3 m de diamètre, connu provisoirement comme Grand télescope en orbite ou Grand télescope spatial (LST), avec un lancement prévu pour 1979. Ces plans ont souligné la nécessité pour les missions habitées de maintenance du télescope pour assurer un tel programme coûteux eu une durée de vie longue et le développement simultané des plans pour la réutilisable la navette spatiale a indiqué que la technologie pour permettre que ce était bientôt devenir disponible.

Quête de financement

Le succès continu du programme OAO encouragé de plus en plus forte consensus au sein de la communauté astronomique que le LST devrait être un objectif majeur. En 1970, la NASA a créé deux comités, l'un pour planifier le côté de l'ingénierie du projet de télescope spatial, et l'autre pour déterminer les objectifs scientifiques de la mission. Une fois que ceux-ci avaient été mis en place, le prochain obstacle pour la NASA était d'obtenir du financement pour l'instrument, ce qui serait beaucoup plus coûteux que ne importe quel télescope depuis la Terre. Le Congrès américain interrogé de nombreux aspects du projet de budget pour le télescope et forcés coupes dans le budget pour les étapes de la planification, qui à l'époque se composait d'études très détaillées des instruments potentiels et le matériel pour le télescope. En 1974, réductions des dépenses publiques ont conduit à la suppression de tous Congrès financement pour le projet de télescope.

En réponse à cela, un effort de lobbying à l'échelle nationale a été coordonnée parmi les astronomes. De nombreux astronomes ont rencontré des membres du Congrès et des sénateurs en personne, et de grandes campagnes de lettres échelle ont été organisées. L'Académie nationale des sciences a publié un rapport soulignant la nécessité d'un télescope spatial, et finalement le Sénat a accepté à la moitié du budget qui avait été initialement approuvé par le Congrès.

Les questions de financement conduit à quelque chose d'une réduction de la taille du projet, avec le diamètre du miroir proposé de réduire de 3 m à 2,4 m, à la fois de réduire les coûts et de permettre une configuration plus compacte et efficace pour le matériel de télescope. Un télescope de 1,5 m précurseur de l'espace proposé de tester les systèmes à être utilisés sur le satellite principal a été abandonnée, et les préoccupations budgétaires a également incité collaboration avec l' Agence spatiale européenne . ESA a accepté de financer et de fournir l'un des instruments de première génération pour le télescope, ainsi que la cellules solaires qui alimenteront, et personnel de travailler sur le télescope aux États-Unis, en échange d'astronomes européens soient garantis au moins 15% du temps d'observation sur le télescope. Congrès financement finalement été approuvé US $ 36.000.000 pour 1978, et de la conception de la LST a commencé sérieusement, visant une date de lancement de l'année 1983. En 1983, le télescope a été nommé d'après Edwin Hubble, qui a fait une des plus grandes découvertes scientifiques du 20e siècle quand il a découvert que l' univers est expansion.

Construction et de l'ingénierie

Broyage du miroir primaire de Hubble à Perkin-Elmer, Mars 1979.

Une fois le projet télescope spatial avait été donné le feu vert, les travaux sur le programme a été divisé entre de nombreuses institutions. Marshall Space Flight Centre (MSFC) a été chargé de la conception, le développement et la construction du télescope, tandis que Goddard Space Flight Center a été donné le contrôle global des instruments scientifiques et le centre de contrôle au sol de la mission. MSFC a commandé la compagnie de l'optique Perkin-Elmer pour concevoir et construire l'Assemblée optique Telescope (OTA) et des Beaux-capteurs d'orientation pour le télescope spatial. Lockheed a été chargé de construire et d'intégrer le vaisseau spatial dans lequel le télescope serait logé.

Optique Assemblée Telescope (de OTA)

Optiquement, la TVH est une Cassegrain de réflecteur Conception Ritchey-Chrétien, comme le sont la plupart des grands télescopes professionnels. Cette conception, avec deux miroirs hyperboliques, est connu pour une bonne performance d'imagerie sur un large champ de vue, avec l'inconvénient que les miroirs ont des formes qui sont difficiles à fabriquer et test. Le miroir et systèmes optiques du télescope de déterminer la performance finale, et ils ont été conçus selon les spécifications exactes. Télescopes optiques ont typiquement un miroir poli à un précision d'environ un dixième de la longueur d'onde de la lumière visible , mais le télescope spatial devait être utilisé pour les observations du visible à travers l'ultraviolet (longueurs d'onde plus courtes) et a été spécifiée pour être diffraction limitée à profiter pleinement de l'environnement spatial. Par conséquent, son miroir besoin d'être poli avec une précision de 10 nanomètres, soit environ 1/65 de la longueur d'onde de la lumière rouge. Sur la fin de grande longueur d'onde, l'OTA n'a pas été conçu avec des performances optimales IR dans l'exemple de l'esprit-car, les miroirs sont maintenus à stable (et chaud, environ 15 ° C) températures par des radiateurs. Cela limite les performances de Hubble comme un télescope infrarouge.

Le miroir de sauvegarde, par Kodak; la structure de support interne peut être vu car il ne est pas revêtue d'une surface réfléchissante.

Perkin-Elmer l'intention d'utiliser la coutume-construit et extrêmement sophistiqué machines de polissage commandés par ordinateur pour moudre le miroir à la forme requise. Toutefois, au cas où leur technologie de pointe a connu des difficultés, la NASA a exigé que PE sous-contrat Kodak pour construire un miroir de sauvegarde en utilisant des techniques de polissage miroir traditionnels. (L'équipe de Kodak et Itek également enchérir sur l'œuvre originale miroir de polissage. Leur soumission appelé pour les deux sociétés de revérifier le travail de chacun, ce qui aurait presque certainement attiré l'erreur de polissage qui plus tard a causé ces problèmes .) Le miroir Kodak est maintenant en exposition permanente à la National Air and Space Museum. Un miroir Itek construite dans le cadre de l'effort est maintenant utilisé dans le télescope de 2,4 m au Magdalena Ridge Observatory.

L'OTA, dosage treillis et chicane secondaire sont visibles sur cette image de Hubble pendant la construction début.

Construction de miroir Perkin-Elmer a commencé en 1979, en commençant par une ébauche fabriquée par Corning de leur ultra-faible dilatation verre . Pour garder le poids de la glace à un minimum, il se composait de haut de pouce d'épaisseur et de plaques de fond en sandwich un nid d'abeille treillis. Perkin-Elmer simulée microgravité en soutenant le miroir des deux côtés avec des tiges 138 qui exercent des quantités variables de la force. Ce assuré que forme finale du miroir serait correcte et conformément aux spécifications lorsque finalement déployé. Polissage miroir est poursuivie jusqu'en mai 1981. NASA rapporte au moment remis en question la structure de gestion de Perkin-Elmer, et le polissage a commencé à glisser en retard et sur le budget. Pour économiser de l'argent, la NASA arrêté le travail sur le miroir de back-up et de mettre la date de lancement du télescope retour à Octobre 1984. Le miroir a été achevée à la fin de 1981; il a été lavé en utilisant 2400 gallons (9100 L) d'eau chaude, l'eau déionisée, puis reçu un revêtement réfléchissant de 65 nm d'épaisseur en aluminium et une couche protectrice de 25 nm d'épaisseur le fluorure de magnésium.

Des doutes ont continué d'être exprimées au sujet de la compétence de Perkin-Elmer sur un projet de cette importance, que leur budget et le calendrier de production du reste de l'OTA continué à gonfler. En réponse à un calendrier décrit comme «instable et change tous les jours", la NASA a reporté la date de lancement du télescope jusqu'à Avril 1985. Les horaires de Perkin-Elmer ont continué à glisser à un taux d'environ un mois par trimestre, et parfois des retards atteint un jour pour chaque journée de travail. NASA a été contraint de reporter la date de lancement jusqu'au Mars et Septembre 1986. A cette époque, le budget total du projet se élevait à US $ 1,175 milliards.

systèmes Spacecraft

Le vaisseau spatial dans lequel le télescope et les instruments devaient être logé était un autre défi technique majeur. Il aurait à supporter des passages fréquents de lumière directe du soleil dans les ténèbres de la Terre l'ombre, ce qui entraînerait des changements importants de température, tout en étant suffisamment stable pour permettre pointage extrêmement précis du télescope. Un linceul de Isolation multicouches maintient la température au sein de l'écurie de télescope, et entoure une coque en aluminium léger dans lequel le télescope et les instruments se asseoir. Dans l'enveloppe, une cadre graphite-époxy garde les pièces de travail du télescope fermement alignés. Étant donné que les composites de graphite sont hygroscopique, il y avait un risque que la vapeur d'eau absorbée par la ferme tout en salle blanche de Lockheed allait plus tard être exprimé dans le vide de l'espace; Les instruments du télescope seront recouvertes de glace. Pour réduire ce risque, une purge de gaz d'azote a été réalisée avant le lancement du télescope dans l'espace.

Vue éclatée du télescope Hubble

Alors que la construction de l'engin spatial dans lequel le télescope et les instruments seraient logés procédé un peu plus en douceur que la construction de l'OTA, Lockheed encore connu budget et le calendrier des dérapages, et d'ici l'été 1985, la construction de l'engin spatial était de 30% par rapport au budget et trois mois de retard. Un rapport MSFC dit que Lockheed tendance à compter sur les orientations de la NASA plutôt que de prendre leur propre initiative dans la construction.

Instruments initiaux

Lors de son lancement, la TVH effectué cinq instruments scientifiques: le vaste domaine et Planetary Camera (WF / PC), Goddard spectrographe haute résolution (GHRS), haute vitesse photomètre (HSP), objet Faint caméra (FOC) et le spectrographe objet Faint (FOS ). WF / PC est un appareil d'imagerie à haute résolution destinés essentiellement aux observations optiques. Il a été construit par la NASA Jet Propulsion Laboratory, et incorporé un ensemble de 48 filtres isolement raies spectrales de particulier intérêt astrophysique. L'instrument contenait huit dispositif (CCD) puces à couplage de charge divisés entre deux caméras, en utilisant chacun quatre CCD. Chaque CCD a une résolution de 0,64 mégapixels. La «caméra grand champ" (WFC) a couvert un large champ angulaire au détriment de la résolution, tandis que la "caméra planétaire» (PC) a pris des images à une plus efficace longueur focale que les puces WF, lui donnant un plus fort grossissement.

Le GHRS était spectrographe conçu pour fonctionner dans l'ultraviolet. Il a été construit par le Centre Goddard Space Flight et pourrait atteindre un résolution spectrale de 90 000. Également optimisé pour observations ultraviolets étaient l'OFC et FOS, qui était capable de la plus haute résolution spatiale de tous les instruments sur Hubble. Au lieu de ces trois capteurs CCD instruments utilisés photon compteuses digicons que leurs détecteurs. L'OFC a été construit par l'ESA, tandis que le Université de Californie, San Diego, et Martin Marietta Corporation a construit les FOS.

L'instrument final a été le HSP, conçu et construit au Université du Wisconsin-Madison. Il a été optimisée pour les observations lumière visible et ultraviolette de étoiles variables et d'autres objets astronomiques variant de luminosité. Il pourrait prendre jusqu'à 100 000 mesures par seconde avec un précision photométrique d'environ 2% ou mieux.

Le système de guidage de TVH peut également être utilisé comme un instrument scientifique. Ses trois Capteurs d'orientation Beaux (FGS) sont principalement utilisés pour maintenir le télescope aligné correctement lors d'une observation, mais peuvent également être utilisés pour effectuer extrêmement précis astrométrie; des mesures précises à l'intérieur de 0,0003 secondes d'arc ont été atteints.

Support au sol

Control Center Hubble au Centre de vol spatial Goddard, 1999

Le Space Telescope Science Institute (STScI) est responsable de l'exploitation scientifique du télescope et la livraison de produits de données pour les astronomes. STScI est exploité par le Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA) et est physiquement situé dans Baltimore, Maryland, sur le campus de Homewood Johns Hopkins University, l'une des 39 universités américaines et sept filiales internationales qui composent le consortium AURA. STScI a été créé en 1981 après quelque chose d'une lutte de pouvoir entre la NASA et la communauté scientifique dans son ensemble. La NASA avait voulu garder cette fonction en interne, mais les scientifiques voulais qu'il soit basé dans un établissement scolaire. Le Télescope spatial européen Facilité coordination (ST-ECF), établie à Garching bei München, près de Munich en 1984, fournit un soutien similaire pour les astronomes européens.

Signifie orbite basse de Hubble de nombreuses cibles sont visibles un peu moins de la moitié du temps écoulé, car ils sont bloqués à la vue par la Terre pour une moitié de chaque orbite.

Une tâche plutôt complexe qui tombe à STScI est la planification des observations du télescope. Hubble est en orbite terrestre basse pour permettre aux missions de service, mais cela signifie que la plupart des cibles sont astronomiques occultée par la Terre pour un peu moins de la moitié de chaque orbite. Observations ne peuvent avoir lieu lorsque le télescope traverse le Sud anomalie de l'Atlantique en raison de élevée niveaux de rayonnement, et il ya aussi des zones d'exclusion considérables autour du Soleil (excluant observations de Mercure ), Lune et la Terre. L'angle d'évitement solaire est d'environ 50 °, afin de maintenir la lumière du soleil d'éclairer une partie de l'OTA. Terre et la Lune éviter maintient lumière sur l'EPG, et maintient la lumière diffusée de pénétrer dans les instruments. Si les EPG sont éteints, toutefois, la Lune et de la Terre peuvent être observées. observations de la Terre ont été utilisés très tôt dans le programme pour générer-champs plats pour l'instrument WFPC1. Il existe une zone d'observation dite continue (CVZ), à peu près 90 ° par rapport au plan de l'orbite Hubble, dans lequel les objectifs ne sont pas occultée pendant de longues périodes. En raison de précession de l'orbite, l'emplacement du CVZ se déplace lentement sur une période de huit semaines. Parce que le branche de la Terre est toujours à environ 30 ° de régions dans la CVZ, la luminosité de dispersés cendrée peut être élevée pendant de longues périodes observations CVZ.

Orbites Hubble dans la haute atmosphère à une altitude d'environ 559 km (347 mi). La position le long de son orbite change au fil du temps d'une manière qui ne est pas précisément prévisible. La densité de la haute atmosphère varie en fonction de nombreux facteurs, et cela signifie que prédit la position de Hubble pour le temps de six semaines pourrait être dans l'erreur par un maximum de 4000 km. horaires d'observation sont généralement finalisées seulement quelques jours à l'avance, comme un temps de plomb plus signifierait y avait une chance que la cible serait inobservable au moment où il devait être observé.

Le soutien technique pour la TVH est fourni par la NASA et le personnel de l'entrepreneur à la Goddard Space Flight Centre de Greenbelt, dans le Maryland, à 48 km au sud de la STScI. Le fonctionnement de Hubble est surveillée 24 heures par jour par quatre équipes de contrôleurs de vol qui composent opérations aériennes équipe de Hubble.

Catastrophe de Challenger, les retards, et, éventuellement, lancement

STS-31 décolle, emportant Hubble en orbite.

Au début de 1986, la date de lancement prévu d'Octobre de cette année semblait possible, mais le Accident de Challenger a introduit le programme spatial américain à l'arrêt, la terre la flotte de la navette spatiale et de forcer le lancement de Hubble être reportée depuis plusieurs années. Le télescope a dû être gardé dans une pièce propre, sous tension et purgé à l'azote, jusqu'à ce qu'un lancement pourrait être reporté. Cette situation coûteuse (environ 6 millions de dollars par mois) a poussé les coûts globaux du projet encore plus élevé. Ce retard ne laisser le temps aux ingénieurs d'effectuer des tests approfondis, échanger sur une batterie éventuellement d'échec sujettes, et effectuer d'autres améliorations. En outre, le logiciel de sol nécessaire pour contrôler Hubble ne était pas prêt en 1986, et en fait, était à peine prêt par le lancement 1990.

Finalement, suite à la reprise des vols de la navette en 1988, le lancement du télescope a été prévue pour 1990. Le 24 Avril 1990, mission de la navette STS-31 a vu Discovery lancer le télescope avec succès dans son orbite prévue.

De son estimation de coût initial total de 400 millions de dollars américains, le télescope a maintenant coûté plus de 2,5 milliards de dollars pour construire. Coûts cumulatifs de Hubble jusqu'à ce jour sont estimés à plusieurs reprises encore plus élevé, soit environ 10 milliards de dollars à partir de 2010.

Miroir imparfait

Quelques semaines après le lancement du télescope, les images renvoyées indiqué un sérieux problème avec le système optique. Bien que les premières images semblent être plus forte que celles des télescopes au sol, Hubble n'a pas réussi à obtenir une image nette finale et la meilleure qualité d'image obtenue était considérablement plus faible que prévu. Images de sources ponctuelles réparties sur un rayon de plus d'une seconde d'arc, au lieu d'avoir un la fonction d'étalement de point (PSF) concentrée dans un cercle 0,1 secondes d'arc de diamètre comme cela avait été spécifié dans les critères de conception.

Hubble est déployé de la découverte en 1990.

L'analyse des images imparfaites a montré que la cause du problème, ce est que le miroir primaire avait été broyé à la mauvaise forme. Bien que ce était probablement le miroir le plus précisément compris jamais fait, avec des variations de la courbe prévue de seulement 10 nanomètres, à la périphérie ce était trop plat d'environ 2200 nanomètres (2.2 micromètres). Cette différence a été catastrophique, en introduisant grave aberration sphérique , une faille dans laquelle lumière se reflétant sur le bord d'un miroir met l'accent sur un point différent de la lumière se reflétant sur son centre.

L'effet de la faille de miroir sur des observations scientifiques dépendait de l'observation-le particulier cœur de la PSF aberration était assez forte pour permettre des observations à haute résolution des objets lumineux, et la spectroscopie a été largement épargnée. Cependant, la perte de lumière à la grande, sur un halo accent fortement réduite l'utilité du télescope pour objets faiblement lumineux ou imagerie à contraste élevé. Cela signifie que presque tous les programmes cosmologiques étaient essentiellement impossible, car ils doivent observation des objets exceptionnellement faibles. La NASA et le télescope est devenu la cible de nombreuses blagues, et le projet a été populairement considérés comme une éléphant blanc. Par exemple, dans la comédie 1991 The Naked Gun 2½: The Smell of Fear, l'Hubble a été photographié avec le Titanic, le Hindenburg et le Edsel. Néanmoins, au cours des trois premières années de la mission Hubble, avant que les corrections optiques, le télescope effectue encore un grand nombre d'observations productives. L'erreur était bien caractérisé et stable, permettant aux astronomes de optimiser les résultats obtenus en utilisant sophistiquée des techniques de traitement d'image telles que déconvolution.

Origine du problème

Un extrait d'un Image / PC WF montre la lumière d'une étoile, réparties sur une vaste zone au lieu d'être concentrés sur quelques pixels.

Une commission dirigée par Lew Allen, directeur du Jet Propulsion Laboratory, a été établi pour déterminer comment l'erreur a pu naître. La Commission Allen a constaté que la principale correcteur null, un dispositif de test utilisé pour atteindre un miroir non sphérique en forme correctement, avait été mal assemblé à une lentille était hors de position par 1,3 mm. Pendant le meulage et le polissage initial du miroir, Perkin-Elmer a analysé sa surface avec deux correcteurs de null classiques. Toutefois, pour l'étape finale de fabrication ( déterminer), ils sont passés à un correcteur nulle intégré coutume, conçu expressément pour répondre aux tolérances très strictes. Ironiquement, ce dispositif a été mal monté, résultant en une forme extrêmement précis (mais faux) pour le miroir. Il y avait une dernière occasion de rattraper l'erreur, puisque quelques-uns des derniers tests nécessaires pour utiliser correcteurs nulles classiques pour diverses raisons techniques. Ces tests ont indiqué correctement aberration sphérique . Toutefois, la société a ignoré ces résultats, estimant qu'ils étaient moins précis que le dispositif primaire qui a signalé que le miroir a été parfaitement compris.

La commission a blâmé les défaillances principalement sur Perkin-Elmer. Les relations entre la NASA et la société de l'optique ont été mis à rude épreuve lors de la construction du télescope, en raison de fréquents glissements de calendrier et des dépassements de coûts. NASA a constaté que Perkin-Elmer n'a pas examiner ou surveiller adéquatement la construction de miroir, ne pas céder ses meilleurs scientifiques optiques au projet (comme il l'avait pour le prototype), et en particulier ne implique pas les concepteurs optiques dans la construction et la vérification des le miroir. Alors que la commission fortement critiqué Perkin-Elmer pour ces erreurs managériales, la NASA a également été critiqué pour ne pas ramasser sur les lacunes de contrôle de la qualité, comme en se appuyant totalement sur les résultats de test à partir d'un seul instrument.

Conception d'une solution

La galaxie spirale M100, imagé avec Hubble avant et après correction optique.

La conception du télescope avait toujours intégré missions d'entretien, et les astronomes immédiatement commencé à chercher des solutions possibles au problème qui pourrait être appliquée à la première mission de maintenance, prévue pour 1993. Bien que Kodak avait terre un miroir de back-up pour Hubble, il serait ont été impossible de remplacer le miroir en orbite, et trop coûteux et fastidieux de faire le télescope vers la Terre pour une remise en état. Au lieu de cela, le fait que le miroir avait été broyé de manière précisément à la mauvaise forme a conduit à la conception de nouveaux composants optiques avec exactement la même erreur, mais dans le sens opposé, à ajouter à la lunette à la mission de service, faisant effectivement " spectacles "pour corriger l'aberration sphérique.

La première étape était une caractérisation précise de l'erreur dans le miroir principal. En remontant à partir d'images de sources ponctuelles, les astronomes ont déterminé que la constante conique du miroir est construit comme ± 0,0002 -1,01390, au lieu de la -1,00230 prévue. Le même nombre a été également obtenue en analysant le correcteur de null utilisée par Perkin-Elmer à la figure du miroir, ainsi que par l'analyse interférogrammes obtenus lors des essais au sol du miroir.

COSTAR sur l'affichage à l'Air and Space Museum

En raison de la façon dont les instruments de la TVH ont été conçus, deux ensembles différents de correcteurs ont été tenus. La conception de la Grand Champ et Planétaire Caméra 2, déjà prévu pour remplacer le WF / PC existant, inclus relayer miroirs pour diriger la lumière sur les huit séparée Dispositif (CCD) puces qui composent ses deux caméras à couplage de charge. Une erreur inverse intégré dans leurs surfaces pourrait annuler complètement l'aberration de la primaire. Cependant, les autres instruments ne avaient pas toutes les surfaces intermédiaires qui pourraient être compris de cette manière, et ainsi requis un dispositif de correction externe.

Le Remplacement correctives Optique télescope spatial Axial système (COSTAR) a été conçu pour corriger l'aberration sphérique de la lumière focalisée à l'OFC, FOS, et GHRS. Il se compose de deux miroirs dans le trajet de la lumière avec une terre pour corriger l'aberration. Pour adapter le système COSTAR sur le télescope, l'un des autres instruments ont dû être enlevés, et les astronomes sélectionné la Photomètre à grande vitesse pour être sacrifiée. En 2002, tous les instruments originaux nécessitant COSTAR avaient été remplacés par des instruments avec leurs propres verres correcteurs. COSTAR a été retiré et est revenu sur Terre en 2009 où il est exposé au Air and Space Museum. La zone précédemment utilisée par COSTAR est maintenant occupé par le Cosmic Origins Spectrograph.

Entretien missions et de nouveaux instruments

Hubble a été conçu pour accueillir entretien et équipement mises à niveau régulières. Cinq missions de service (SM 1, 2, 3A, 3B et 4) ont été effectuées par la NASA navettes spatiales, la première en Décembre 1993 et la dernière en mai 2009. missions de viabilisation sont des opérations délicates qui a commencé avec les manœuvres d'intercepter le télescope en orbite et attentivement le récupérer avec la navette de bras mécanique. Le travail nécessaire a été effectuée dans plusieurs captif sorties dans l'espace sur une période de quatre à cinq jours. Après une inspection visuelle du télescope, les astronautes effectuées des réparations, des composants défectueux remplacés ou dégradés et de matériel perfectionné et installé de nouveaux instruments. Une fois le travail terminé, le télescope a été redéployé, généralement après le rappel à une orbite plus élevée pour répondre à toute déclin d'orbite causée par l'atmosphère glisser.

Servicing Mission 1

Les astronautes Musgrave et Hoffman installer verres correcteurs pendant SM1

Après les problèmes avec le miroir de Hubble sont venus à la lumière, la première mission de maintenance pris une importance beaucoup plus grande, que les astronautes devront effectuer d'importants travaux sur le télescope pour installer les verres correcteurs. Les sept astronautes sélectionnés pour la mission ont été formés de manière intensive dans l'utilisation de la centaine ou plusieurs outils spécialisés qui seraient nécessaires. SM1 a volé à bord Endeavour en Décembre 1993, et l'installation impliquer de plusieurs instruments et d'autres équipements de plus de 10 jours.

Plus important encore, la High Speed photomètre a été remplacé par le COSTAR paquet optique corrective, et WFPC a été remplacé par le Grand Champ et Planetary Camera 2 (WFPC2) avec son système optique interne de correction. En outre, le panneaux solaires et leurs électronique d'entraînement ont été remplacés, ainsi que quatre des gyroscopes utilisés dans le système de télescope de pointage, deux unités de commande électrique et d'autres composants électriques, et deux magnétomètres. Les ordinateurs de bord ont été améliorés, et l'orbite du télescope a été stimulé.

Le 13 Janvier 1994, la NASA a déclaré la mission un succès complet et a montré la première de nombreuses images beaucoup plus nettes. À l'époque, la mission a été l'un des plus complexes jamais entrepris, impliquant cinq longues périodes de activités extra-véhiculaires, et son succès retentissant était une énorme aubaine pour la NASA, ainsi que pour les astronomes qui avaient maintenant un télescope spatial entièrement capable.

Servicing Mission 2

Hubble vu de Discovery au cours de sa deuxième mission de service

La mission d'entretien 2, piloté par Discovery en Février 1997, a remplacé la GHRS et les FOS avec le Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) et le Près de caméra infrarouge et un spectromètre multi objets (NICMOS), remplacé un Magnétophone génie et des sciences avec une nouvelle Enregistreur Solid State, et l'isolation thermique réparé. NICMOS contenait une dissipateur thermique solide de l'azote pour réduire la bruit thermique de l'instrument, mais peu de temps après il a été installé, un inattendu dilatation thermique résulte en partie de l'évier de chaleur venant en contact avec un déflecteur optique. Cela a conduit à un taux de réchauffement accru de l'instrument et réduit sa durée de vie prévue d'origine de 4,5 ans à environ 2 ans.

La mission d'entretien 3A

La mission d'entretien 3A, piloté par Discovery , a eu lieu en Décembre 1999, et a été une scission du Servicing Mission 3 après trois des six gyroscopes embarqués avaient échoué. Un quatrième a échoué quelques semaines avant la mission, ce qui rend le télescope incapable d'accomplir des observations scientifiques. La mission a remplacé tous les six gyroscopes, a remplacé un capteur de guidage de précision et l'ordinateur, installé un kit d'amélioration tension / température (VIK) pour éviter la surcharge des batteries, et remplacé les matelas d'isolation thermique. Le nouvel ordinateur est 20 fois plus rapide, avec six fois plus de mémoire, que le DF-224 qu'il a remplacé. Il augmente le débit en déplaçant certaines tâches de calcul entre le sol et l'engin spatial, et économise de l'argent en permettant l'utilisation de langages de programmation modernes.

La mission d'entretien 3B

La mission d'entretien 3B piloté par Britannique in Mars 2002 a vu l'installation d'un nouvel instrument, avec le FOC (le dernier instrument original) étant remplacé par l' Advanced Camera for Surveys (ACS). Cela signifiait que COSTAR était plus nécessaire, puisque tous les nouveaux instruments avaient intégré dans la correction pour la principale aberration de miroir. La mission a également relancé NICMOS et remplacé les panneaux solaires pour la deuxième fois, en fournissant 30 pour cent plus de puissance.

Servicing Mission 4

Hubble SM4 pendant et après la libération

Plans prévoyaient Hubble pour être entretenus en Février 2005, mais le Britannique catastrophe en 2003, dans lequel Britannique désintégrée lors de sa rentrée dans l'atmosphère, a eu des effets de grande envergure sur le programme Hubble. Administrateur de la NASA Sean O'Keefe a décidé que toutes les futures missions de la navette devaient être en mesure d'atteindre le refuge de l' spatiale internationale station devrait en vol problèmes se développer. Comme aucun des navettes étaient capables d'atteindre à la fois la TVH et l'ISS au cours de la même mission, les futures missions habitées de services ont été annulés. Cette décision a été assailli par de nombreux astronomes, qui ont estimé que Hubble était assez précieux pour mériter le risque humain. Successeur prévu de TVH, le James Webb Telescope, ne devrait pas se lancer au moins jusqu'en 2018. Un écart dans les capacités d'observation de l'espace entre un déclassement de Hubble et de la mise en service d'un successeur est une préoccupation majeure pour de nombreux astronomes, compte tenu de l'impact scientifique significative de la TVH. La considération que JWST ne sera pas situé dans l'orbite basse de la Terre, et donc ne peut pas être facilement mis à niveau ou réparé dans le cas d'un échec précoce, ne fait que ces préoccupations plus aiguë. D'autre part, beaucoup d'astronomes croient fermement que l'entretien de Hubble ne devrait pas avoir lieu si la dépense devait provenir du budget JWST.

SM4 installé le WFC3, qui a capturé cette image de lanébuleuse de papillon.

En Janvier 2004, O'Keefe a dit qu'il allait revoir sa décision d'annuler la mission d'entretien finale à la TVH en raison de protestations et demandes du public du Congrès pour la NASA pour trouver un moyen de le sauver. La National Academy of Sciences a convoqué un groupe officiel, qui a recommandé en Juillet 2004 que la TVH doit être préservée malgré les risques apparents. Leur rapport a exhorté "la NASA ne devrait pas prendre des mesures qui empêcheraient une mission de service de la navette spatiale pour le télescope spatial Hubble". En Août 2004, O'Keefe a demandé Goddard Space Flight Centre de préparer une proposition détaillée pour une mission de service robotisé. Ces plans ont été annulées plus tard, la mission robotique étant décrit comme "pas réalisable". À la fin de 2004, plusieurs membres du Congrès, dirigé par le sénateur Barbara Mikulski, tenu des audiences publiques et portées sur un combat avec le soutien du public beaucoup (y compris des milliers de lettres d'enfants de l'école à travers le pays) pour obtenir l'administration Bush et la NASA de reconsidérer la décision de abandonner les plans pour une mission de sauvetage de Hubble.

La nomination en Avril 2005 d'un nouvel administrateur de la NASA, Michael Griffin, a changé la situation, que Griffin a déclaré qu'il envisagerait une mission de service habités. Peu de temps après sa nomination Griffin autorisé Goddard de procéder aux préparatifs pour un vol de maintenance de Hubble habité, disant qu'il allait prendre la décision finale après que les deux prochaines missions de la navette. En Octobre 2006 Griffin a donné son feu vert définitif, et la mission de 11 jours par Atlantis a été prévue pour Octobre 2008. unité de données de traitement principale de Hubble échoué en Septembre 2008, l'arrêt de tous les rapports de données scientifiques jusqu'à son back-up a été mis en ligne le 25 Octobre 2008. Depuis une défaillance de l'unité de sauvegarde laisserait impuissants TVH, la mission de service a été reportée à incorporer un remplacement pour l'unité primaire.

La mission d'entretien 4, piloté par Atlantis en mai 2009, était la dernière mission de la navette prévue pour la TVH. SM4 installé l'unité de remplacement le traitement des données, réparé les systèmes ACS et les IST, l'amélioration installés batteries au nickel-hydrogène, et remplacé d'autres composants. SM4 également installé deux nouveaux observation INSTRUMENTS caméra Wide Field 3 (WFC3) et le spectrographe origines cosmiques (COS) -et Capture souple et système Rendezvous, qui permettra à l'avenir de rendez-vous, la capture et l'élimination sécuritaire des Hubble soit par un équipage ou d'une mission robotique. Le travail accompli au cours SM4 devrait rendre le télescope fonctionne pleinement au moins en 2014, et peut-être plus.

Les résultats scientifiques

Les principaux projets

Dans le début des années 1980, la NASA et STScI convoquées quatre panneaux pour discuter de projets clés. Ce sont des projets qui ont été scientifiquement importante et auraient besoin de temps de télescope significative, qui serait explicitement dédiée à chaque projet. Cette garantie que ces projets particuliers seraient terminées au début, dans le cas où le télescope a échoué plus tôt que prévu. Les panneaux identifié trois projets: 1) une étude du milieu intergalactique à proximité en utilisant des lignes d'absorption des quasars pour déterminer les propriétés du milieu intergalactique et le contenu gazeux des galaxies et des groupes de galaxies; 2) une enquête profonde moyen d'utiliser la caméra Wide Field de prendre des données à chaque fois que l'un des autres instruments ont été utilisés et 3) un projet pour déterminer la constante de Hubble dans les dix pour cent en réduisant les erreurs, à la fois internes et externes, à l'étalonnage des l'échelle de distance.

D'importantes découvertes

STIS UV et la lumière visible ACS de Hubble sont combinés pour révéler aurora sud de Saturne.

Hubble a aidé à résoudre certains problèmes de longue date dans l'astronomie, ainsi que soulevant de nouvelles questions. Certains résultats ont exigé de nouvelles théories pour les expliquer. Parmi ses objectifs de mission primaire était de mesurer les distances aux variables Céphéides plus de précision que jamais auparavant, et donc de limiter la valeur de la constante de Hubble , la mesure de la vitesse à laquelle l'univers est en expansion, qui est également liée à son âge. Avant le lancement de la TVH, les estimations de la constante de Hubble avaient généralement des erreurs de jusqu'à 50%, mais les mesures de Hubble de Céphéides dans l' Amas de la Vierge et d'autres amas de galaxies lointain fourni une valeur mesurée avec une précision de ± 10%, ce qui est cohérent avec d'autres mesures plus précises effectuées depuis le lancement de Hubble en utilisant d'autres techniques.

Bien que Hubble a aidé à affiner les estimations de l'âge de l'univers, il a également mis en doute les théories quant à son avenir. Les astronomes de la Haute-z Supernova Search Team et le Supernova Cosmology Project utilisé le télescope pour observer lointaine supernovae et découvert des preuves que, loin de décélérer sous l'influence de la gravité , l'expansion de l'univers peut en fait être accélère. Cette accélération a été plus tard mesurée avec plus de précision par d'autres télescopes spatiaux au sol et, confirmant la conclusion de Hubble. La cause de cette accélération reste mal comprise; la cause la plus commune est attribué l'énergie sombre.

Les spectres de haute résolution et des images fournies par la TVH ont été particulièrement bien adaptées pour établir la prévalence de trous noirs dans les noyaux des galaxies proches. Alors qu'il avait été supposé dans les années 1960 que les trous noirs seraient trouvés dans les centres de certaines galaxies, et le travail dans les années 1980 a identifié un certain nombre de bons candidats trous noirs, il est tombé à travailler menées avec Hubble pour montrer que les trous noirs sont probablement commun aux centres de toutes les galaxies. Les programmes de Hubble en outre établi que les masses des trous et les propriétés des galaxies noires nucléaires sont étroitement liés. L'héritage des programmes de Hubble sur les trous noirs dans les galaxies est donc de démontrer un lien profond entre les galaxies et de leurs trous noirs centraux.

Image de Hubble Extreme champ profond de l'espace dans la constellationdu Fourneau

La collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter en 1994 a été fortuitement chronométré pour les astronomes, venant quelques mois après mission d'entretien 1 avait rendu des performances optiques de Hubble. Images de Hubble de la planète étaient plus acérée qu'aucune prises depuis le passage de Voyager 2 en 1979, et ont été essentiels dans l'étude de la dynamique de la collision d'une comète avec Jupiter, un événement censé se produire une fois tous les quelques siècles.

Autres découvertes faites avec les données de Hubble comprennent des disques proto-planétaires ( proplyds) dans la nébuleuse d'Orion ; preuve de la présence de planètes extrasolaires autour d'étoiles semblables au soleil; et les homologues optiques des encore mystérieux sursauts gamma. TVH a également été utilisé pour étudier des objets dans les confins du système solaire, y compris les planètes naines Pluton et Eris .

Une fenêtre unique sur l'univers permettre par Hubble sont le champ profond de Hubble , Hubble Ultra-champ profond, et les images de Hubble Extreme champ profond, qui a utilisé une sensibilité inégalée de Hubble aux longueurs d'onde visibles pour créer des images de petits morceaux de ciel qui sont le plus profond jamais obtenue aux longueurs d'onde optiques. Les images révèlent galaxies milliards d'années-lumière, et ont généré une multitude de documents scientifiques, fournissant une nouvelle fenêtre sur l'Univers primordial. Le Wide Field Camera 3 amélioré la vue de ces champs dans l'infrarouge et ultraviolet, en soutenant la découverte de quelques-uns des objets les plus éloignés encore découverts, tels que MACS0647-JD.

L'objet non-standardSCP 06F6 a été découvert par le télescope spatial Hubble en Février 2006. Au cours de Juin et Juillet 2012, les astronomes américains en utilisant Hubble a découvert une minuscule cinquième lune se déplacer glaciale Pluton.

Impact sur ​​l'astronomie

Evolution de la détection de l'Univers jeune

Beaucoup de mesures objectives montrent l'impact positif des données de Hubble sur l'astronomie. Plus de 9000 articles basés sur les données de Hubble ont été publiés dans des revues évaluées par des pairs, et d'innombrables autres ont paru dans la conférence procédure. En regardant papiers plusieurs années après leur publication, environ un tiers de tous les documents d'astronomie avoir aucun citations, tandis que seulement 2% des articles basés sur des données de Hubble n'a pas de citations. En moyenne, un article basé sur les données de Hubble reçoit environ deux fois plus de citations que les documents fondés sur des données non-Hubble. Sur les 200 articles publiés chaque année qui reçoivent le plus de citations, environ 10% sont basées sur les données de Hubble.

Bien que la TVH a clairement contribué à la recherche astronomique, son coût financier a été grande. Une étude sur les avantages astronomiques relatives des différentes tailles de télescopes a constaté que si des articles basés sur la TVH données génèrent 15 fois plus de citations comme un télescope de 4 m au sol tels que le télescope William Herschel, la TVH coûte environ 100 fois plus de construire et à entretenir.

Décider entre la construction souterraine contre télescopes spatiaux est complexe. Même avant Hubble a été lancé, les techniques basées au sol spécialisées telles que l'ouverture masquage interférométrie avaient obtenu des images optiques et infrarouges haute résolution de Hubble permettrait d'atteindre, si limité à des cibles environ 10 ⁸ fois plus brillante que les cibles plus faibles observés par Hubble. Depuis lors, les progrès de l'optique adaptative ont étendu les capacités d'imagerie à haute résolution des télescopes basés au sol pour l'imagerie infrarouge des objets faibles. L'utilité de l'optique adaptative par rapport observations TVH dépend fortement sur ​​les détails particuliers des questions de recherche posées. Dans les bandes visibles, l'optique adaptative ne peuvent corriger un relativement petit champ de vision, alors que la TVH peut effectuer l'imagerie optique à haute résolution sur un champ large. Seule une petite fraction des objets astronomiques sont accessibles à haute résolution d'imagerie au sol; contrairement Hubble peut effectuer des observations à haute résolution de toute partie du ciel de la nuit, et sur ​​les objets qui sont extrêmement faibles.

Usage

Groupe d'étoilePismis 24 avecnébuleuse

Toute personne peut demander du temps sur le télescope; il n'y a aucune restriction sur la nationalité ou l'affiliation académique. La concurrence pour le temps sur le télescope est intense, et seulement environ un cinquième des propositions soumises dans chaque cycle gagner du temps sur le calendrier.

Appels à propositions sont émises à peu près chaque année, avec le temps alloué pour un cycle d'une durée d'environ un an. Les propositions sont réparties en plusieurs catégories; Propositions 'observateurs général »sont les plus communs, couvrant observations de routine. 'Observations instantané »sont ceux dans lesquels les objectifs ne nécessitent que 45 minutes ou moins de temps de télescope, y compris les frais généraux tels que l'acquisition de la cible; observations instantanées sont utilisées pour combler les lacunes dans le calendrier de télescope qui ne peuvent être comblés par les programmes réguliers de GO.

Les astronomes peuvent se faire 'cible d'occasion' propositions, dans laquelle les observations sont prévues si un événement transitoire couvert par la proposition se produit au cours du cycle de planification. En outre, jusqu'à 10% du temps de télescope est désigné discrétionnaire (DD) Temps de directeur. Les astronomes peuvent demander à utiliser le temps DD à tout moment de l'année, et il est généralement attribué pour l'étude des phénomènes transitoires imprévus tels que les supernovae.

Autres usages du temps DD ont inclus les observations qui ont conduit à la production du champ profond de Hubble et Hubble Ultra Deep Field, et dans les quatre premiers cycles de temps de télescope, les observations réalisées par des astronomes amateurs.

Observations d'amateurs

Le premier directeur de STScI, Riccardo Giacconi, a annoncé en 1986 qu'il avait l'intention de consacrer une partie de son directeur de temps discrétionnaire de permettre aux astronomes amateurs utilisent le télescope. Le temps total alloué était seulement quelques heures par cycle, mais un grand intérêt suscité entre astronomes amateurs.

L'image proche infrarouge-lumière de WFC3 de "Mystic Mountain" dans la pépinière stellaire de nébuleuse de la Carène. Plus d'étoiles peuvent être vus en raison de la transparence à la chaleur

Propositions de temps amateur ont été rigoureusement étudiées par un comité d'astronomes amateurs, et le temps a été attribué seulement aux propositions qui ont été considérées comme ayant une véritable valeur scientifique, ne pas dupliquer les propositions faites par les professionnels, et doivent les capacités uniques du télescope spatial. Au total, 13 astronomes amateurs ont été décernés temps sur le télescope, avec les observations menées entre 1990 et 1997. Une telle étude était Comètes transition - UV Recherche sur les émissions OH dans Asteroids. La première proposition, "Une étude télescope spatial Hubble de Postes Eclipse éclaircissante et Albedo changements sur Io", a été publié en Icare, une revue consacrée aux études de systèmes solaires. Après ce temps, cependant, les réductions budgétaires au STScI faites le soutien du travail par des astronomes amateurs intenable, et pas d'autres programmes amateurs ont été réalisées.

20e anniversaire

Un pilier de gaz et de poussière dans lanébuleuse de la Carène. Cette Wide Field Camera 3 images, surnommé "Mystic Mountain ", a été libéré en 2010 pour commémorer le 20e anniversaire de Hubble dans l'espace.

Le télescope Hubble a célébré son 20e anniversaire dans l'espace le 22 Avril 2010. Pour commémorer l'occasion, la NASA, l'ESA et l'Institut du télescope spatial (STScI) a publié une image de lanébuleuse de la Carène.

Les données de Hubble

Transmission à la Terre

Hubble a été initialement données stockées sur le vaisseau spatial. Lors de son lancement, les installations de stockage étaient démodés bobine à bobine magnétophones, mais ceux-ci ont été remplacés par l'état solide des installations de stockage de données au cours des missions desservant 2 et 3A. À propos de deux fois par jour, le télescope spatial Hubble radios données à un satellite dans le géosynchrone relais Système Satellite Tracking et Data, qui liaisons descendantes ensuite les données scientifiques à l'un des deux de 60 pieds (18 mètres) de diamètre à gain élevé antennes micro-ondes situé au Blanc Facilité Sands Test dans White Sands, Nouveau Mexique. De là, ils sont envoyés au Centre de contrôle des opérations du télescope spatial au Goddard Space Flight Centre, et enfin à la Space Telescope Science Institute pour l'archivage. Chaque semaine, TVH liaisons descendantes environ 120 gigaoctets de données.

Archives

Toutes les données de Hubble est finalement mis à disposition via les archives de STScI, DBC et ESA / ESAC. Les données sont généralement propriétaires-disponible uniquement à l' investigateur principal (IP) et les astronomes désigné par le PI-pendant un an après avoir été prise. La PI peut demander au directeur de l'STScI d'étendre ou de réduire la période de propriété dans certaines circonstances.

Observations faites sur discrétionnaire Temps de directeur sont exemptés de la période de propriété, et sont rendus publics immédiatement. Les données de calibration tels que les champs plats et cadres sombres sont également disponibles publiquement tout de suite. Toutes les données de l'archive est dans le format FITS, qui est adapté à l'analyse astronomique, mais pas pour un usage public. Le Hubble Heritage processus projet et communiqués au public une petite sélection des images les plus frappantes dans JPEG et TIFF.

réduction de Pipeline

L'analyse des données d'un spectre révèle la chimie des nuages ​​cachés

Données astronomiques prises avec CCD doivent subir plusieurs étapes d'étalonnage avant qu'ils sont adaptés à l'analyse astronomique. STScI a développé un logiciel sophistiqué qui calibre automatiquement les données quand ils sont priés de l'archive en utilisant les meilleurs fichiers de calibration disponible. Ce moyen de traitement "on-the-fly» que les grandes demandes de données peuvent prendre une journée ou plus pour être traités et remis. Le processus par lequel les données sont calibrés automatiquement est connue comme «la réduction de pipeline», et est de plus en plus courante dans les grands observatoires. Les astronomes peuvent si elles veulent récupérer les fichiers de calibration eux-mêmes et exécuter le logiciel de réduction de pipeline localement. Ceci peut être souhaitable lorsque des fichiers d'étalonnage autres que ceux qui sont sélectionnés automatiquement doivent être utilisés.

L'analyse des données

Hubble données peuvent être analysées à l'aide de nombreux paquets différents. STScI maintient la STSDAS (Data Analysis System Espace Telescope Science) de logiciels sur-mesure, qui contient tous les programmes nécessaires pour faire fonctionner la réduction de pipeline sur les fichiers de données brutes, ainsi que de nombreux autres outils de traitement d'image astronomique, adaptées aux exigences de données de Hubble. Le logiciel fonctionne comme un module de IRAF, un programme populaire de réduction de données astronomiques.

Les activités de sensibilisation

En 2001, la NASA a interrogé les internautes pour savoir ce qu'ils aimeraient le plus Hubble pour observer; ils ont choisi massivement la nébuleuse Tête de Cheval.

Il a toujours été important pour le télescope spatial à capter l'imagination du public, compte tenu de la contribution considérable des contribuables à sa construction et les coûts opérationnels. Après les premières années difficiles lorsque le miroir défectueux gravement entamé la réputation de Hubble avec le public, la première mission de maintenance a permis sa réhabilitation comme les optiques corrigées produites de nombreuses images remarquables.

Plusieurs initiatives ont aidé à tenir le public informé des activités de Hubble. Le Hubble Heritage Project a été créé pour fournir au public des images de haute qualité des objets les plus intéressants et frappants observés. L'équipe est composée de patrimoine astronomes amateurs et professionnels, ainsi que des personnes ayant des antécédents en dehors de l'astronomie, et souligne l' esthétique nature des images de Hubble. Le Projet du patrimoine est accordée une petite quantité de temps pour observer des objets qui, pour des raisons scientifiques, peuvent ne pas avoir des images prises à des longueurs d'onde assez pour construire une image en couleur.

STScI maintient plusieurs sites Web complets pour le grand public contenant des images de Hubble et des informations sur l'observatoire. Les efforts de sensibilisation sont coordonnées par le Bureau de la sensibilisation du public, qui a été créé en 2000 pour veiller à ce que les contribuables américains ont vu les avantages de leur investissement dans le programme de télescope spatial.

Hubblecast logo

Depuis 1999, le premier groupe de sensibilisation Hubble en Europe a été le Centre d'information de l'Agence spatiale européenne Hubble (HEIC). Ce bureau a été créé au télescope spatial - Facilité de coordination européen à Munich, Allemagne. La mission de HEIC est d'accomplir les tâches de sensibilisation et d'éducation de la TVH de l'Agence spatiale européenne. Le travail est centré sur la production de nouvelles et photos de presse qui mettent en évidence les résultats et les images de Hubble intéressants. Ce sont souvent d'origine européenne, et ainsi accroître la sensibilisation à la fois de la part de l'ESA Hubble (15%) et la contribution de scientifiques européens à l'observatoire. ESA produit du matériel éducatif novateur, y compris une videocast série appelée Hubblecast conçu pour partager de classe mondiale des nouvelles scientifiques avec le public.

Le télescope spatial Hubble a remporté deux prix d'excellence de l'espace de laSpace Foundation pour ses activités de sensibilisation, en 2001 et 2010.

Il est une réplique du télescope Hubble sur la pelouse du palais de justice deMarshfield, Missouri, la ville natale de Edwin P. Hubble homonyme.

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  Une réplique à petite échelle du télescope spatial Hubble enMarshfield, Missouri

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  Les «Vingt ans à la frontière de la science", exposition à l'Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti àVenise, Italie.

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  Une image WFPC2 d'une petite région de laNébuleuse de la Tarentule dans leGrand Nuage de Magellan

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  La vue panoramique decluster super star,R136.

Avenir

Les pannes d'équipement

Hubble voit lesystème Fomalhaut, imagé avec un canal ACS maintenant déconnecté

Missions de service passées ont échangé des instruments anciens pour les nouveaux, à la fois éviter l'échec et de rendre possible de nouveaux types de la science. Sans entretien missions, tous les instruments finira par échouer. En Août 2004, le système d'alimentation du télescope spatial spectrographe imageur (STIS) est rompue, rendant l'appareil inutilisable. L'électronique avaient été à l'origine entièrement redondant, mais la première série de l'électronique échoué en mai 2001. Cette alimentation a été fixé lors de la maintenance Mission 4 en mai 2009. De même, la caméra principale (l' ACS) électronique primaires échoué en Juin 2006, et de la alimentation pour les appareils électroniques de sauvegarde a échoué le 27 Janvier 2007. Seulement solaire Blind Channel de l'instrument (SBC) était utilisable en utilisant les side-1 électronique. Un nouveau bloc d'alimentation pour le canal de grand angle a été ajouté au cours SM 4, mais les tests rapides révélé cela n'a pas aidé le canal à haute résolution.

Utilisations TVH gyroscopes à se stabiliser en orbite et soulignent précisément et régulièrement sur ​​des cibles astronomiques. Normalement, trois gyroscopes sont nécessaires pour le fonctionnement; observations sont encore possibles avec deux, mais la zone de ciel qui peut être consulté seraient quelque peu limités, et des observations nécessitant pointage très précis sont plus difficiles. Il ya d'autres plans d'urgence pour observations avec juste un gyroscope, mais si tous les gyroscopes échouent, les observations scientifiques suite ne sera pas possible. En 2005, il a été décidé de passer en mode deux gyroscope pour les opérations régulières de télescope comme un moyen de prolonger la durée de la mission. Le passage à ce mode a été faite en Août 2005, laissant Hubble avec deux gyroscopes dans l'utilisation, deux sur la sauvegarde, et deux inopérable. Un plus gyro échoué en 2007. Au moment de la mission de réparation finale, au cours de laquelle tous les six gyroscopes ont été remplacés (avec deux nouvelles paires et une paire rénové), seulement trois gyroscopes fonctionnaient encore. Les ingénieurs sont confiants qu'ils ont identifié les causes profondes des échecs gyroscopiques, et les nouveaux modèles devraient être beaucoup plus fiable.

Décroissance de l'orbite

Image de Hubble desbandes de poussière dans la galaxie elliptiqueCentaurus A

Hubble en orbite autour de la Terre dans la partie supérieure extrêmement ténus atmosphère , et au fil du temps son orbite se désintègre en raison de glisser. Si il est pas re-stimulé par une navette ou d'autres moyens, il sera ré-entrer dans l'atmosphère de la Terre quelque part entre 2019 et 2032, avec l'exacte Date selon l'activité du Soleil est et son impact sur ​​la haute atmosphère. Si Hubble étaient à descendre dans une ré-entrée complètement incontrôlée, parties du miroir principal et sa structure de support seraient probablement survivre, laissant le potentiel de dommages ou même de décès humains.

Le plan original de la NASA pour en toute sécurité de désorbitation Hubble était de récupérer à l'aide d'une navette spatiale. Le télescope Hubble aurait alors probablement été affichée dans le Smithsonian Institution. présent est plus possible depuis la flotte de la navette spatiale a été retiré, et aurait été peu probable en tout cas, en raison du coût de la mission et les risques pour l'équipage. Au lieu de la NASA envisage d'ajouter un module de propulsion externe pour permettre rentrée contrôlée. En fin de compte la NASA a installé le système de capture Doux et Rendezvous, afin de permettre la récupération soit par une mission en équipage ou robotique.

Successeurs

Il n'y a aucune successeur direct de Hubble comme une ultraviolets et télescope spatial de la lumière visible, comme les télescopes spatiaux à court terme ne reproduisent pas de couverture de longueur d'onde (proche ultraviolet au proche infrarouge) de Hubble, la place se concentrer sur les bandes infrarouges plus loin. Ces bandes sont préférés pour l'étude de haut redshift et à basse température des objets, des objets en général plus âgés et plus loin dans l'univers. Ces longueurs d'onde sont également difficiles ou impossibles à étudier à partir du sol, ce qui justifie la dépense d'un télescope spatial. Grands télescopes terrestres peuvent l'image certains des mêmes longueurs d'onde que Hubble, parfois contester TVH en termes de résolution (via optique adaptative), ont beaucoup plus de puissance de collecte de lumière, et peuvent être mis à jour plus facilement, mais peuvent ne pas correspondre encore le Hubble excellente résolution sur un large champ de vue avec le fond très sombre de l'espace.

Les plans pour un successeur de Hubble matérialisées que le projet Next Generation Space Telescope, qui a abouti à des plans pour le télescope spatial James Webb (JWST), le successeur de Hubble formelle. Très différent d'un Hubble échelle-up, il est conçu pour fonctionner plus froid et plus loin de la Terre à la L2 point de Lagrange, où les interférences thermiques et optiques de la Terre et la Lune sont amoindrie. Il n'a pas été conçu pour être pleinement utilisable (tels que les instruments remplaçables), mais la conception comprend un anneau d'amarrage pour permettre les visites des autres engins spatiaux. Un objectif principal scientifique du JWST est d'observer les objets les plus éloignés de l'univers, au-delà de la portée des instruments existants. Il est prévu pour détecter des étoiles dans l' Univers primitif environ 280 millions ans de plus que les étoiles TVH détecte maintenant. Le télescope est une collaboration internationale entre la NASA, l'Agence spatiale européenne et l' Agence spatiale canadienne depuis 1996, et est prévu pour le lancement sur ​​une fusée Ariane 5. Bien JWST est avant tout un instrument infrarouge, sa couverture descend à 600 nm de longueur d'onde de lumière, soit environ orange dans le spectre visible. Un œil humain typique peut voir à environ 750 nm de longueur d'onde de lumière, donc il ya un certain chevauchement avec les longues bandes de longueur d'onde visibles, y compris l'orange et la lumière rouge.

Hubble et les miroirs du télescope (4,5 m²et 25 m²respectivement)

Un télescope complémentaire, en regardant des longueurs d'onde encore plus longtemps que Hubble ou JWST, est de l'Agence spatiale européenne Observatoire spatial Herschel, lancé le 14 mai 2009. Comme JWST, Herschel est pas conçu pour être réparé après le lancement, et dispose d'un miroir sensiblement plus grand que Hubble, mais observe que dans l' infrarouge lointain et submillimétrique. Il a aussi besoin de liquide de refroidissement de l'hydrogène, dont il sera probablement épuisé au printemps de 2013.

D'autres concepts pour avancés télescopes spatiaux 21e siècle comprennent le télescope Advanced Technology grande ouverture de l'espace, un de 8 à 16 mètres conceptualisé (320- à 640-pouces) de télescope spatial optique que si réalisé pourrait être un successeur plus directe à la TVH, avec la possibilité d'observer et de photographier des objets astronomiques dans le visible, l'ultraviolet et l'infrarouge, avec sensiblement meilleure résolution que Hubble ou le télescope spatial Spitzer. Cet effort est prévu pour le cadre 2025-2035 de temps.

Existante télescopes au sol et diverses proposées télescopes extrêmement grands, peut dépasser la TVH en termes de puissance de collecte de lumière pure et la limite de diffraction due à grands miroirs, mais d'autres facteurs influent sur ​​les télescopes. Dans certains cas, ils peuvent être en mesure d'égaler ou de battre Hubble dans la résolution en utilisant l'optique adaptative (AO). Cependant, AO sur les grands réflecteurs au sol ne fera pas de Hubble et d'autres télescopes spatiaux obsolète. La plupart des systèmes AO aiguiser la vue sur une très étroite de terrain de Lucky Cam, par exemple, produit des images nettes à seulement 10 "à 20" de large, alors que les caméras de Hubble sont super forte à travers un 2½ '(150 ") domaine. En outre, les télescopes spatiaux peuvent étudier les cieux à travers tout le spectre électromagnétique, dont la plupart est bloqué par l'atmosphère terrestre. Enfin, le ciel de fond est plus sombre dans l'espace que sur le terrain, parce que l'air absorbe l'énergie solaire pendant la journée et puis libère la nuit, produisant une faible -mais néanmoins discernible- luminescence qui délave faible contraste objets astronomiques.

Liste des instruments de Hubble

WFC3 sur Sharpless 2-106

• Advanced Camera for Surveys (ACS)
• Cosmic Origins Spectrograph (COS)
• Remplacement correctives Optique télescope spatial Axial (COSTAR)
• Faint Object Camera (FOC)
• Faint Object Spectrograph (FOS)
• Capteur de guidage de précision (FGS de)
• Goddard spectrographe haute résolution (GHRS / HRS)
• Photomètre à haute vitesse (HSP)
• Près de caméra infrarouge et un spectromètre multi objets (NICMOS)
• Télescope Spatial Imaging Spectrograph (STIS)
• Grand Champ et Planetary Camera (WFPC)
• Grand Champ and Planetary Camera 2 (WFPC2)
• Grand Champ Camera 3 (WFC3)