تلسکوپ فضایی هابل 30 ساله شد؛ داستان چشمان تیزبین بشر در فضا

به گزارش وبلاگ بهسا، تلسکوپ فضایی هابل جزء معدود ابزارهای علمی است که نامش را می توان در کوچه و خیابان و از زبان مردم شنید. تلسکوپی که اخترشناسان با یاری داده هایش اکتشافات علمی فراوانی را انجام داده اند و از سوی دیگر مردم با دیدن تصاویر جذاب و رنگارنگش بارها مبهوت شده اند. تلسکوپی که به معنای واقعی در میان علاقه مندان علم نجوم یک ابزار دوست داشتنی است و امروز 30امین سالگرد پرتاب خود را پشت سر می گذارد.

تلسکوپ فضایی هابل 30 ساله شد؛ داستان چشمان تیزبین بشر در فضا

از زمان اختراع تلسکوپ و استفاده از آن برای رصد آسمان توسط گالیله چیزی در حدود 400 سال می گذرد. تلسکوپ ها در طول این چهار قرن پیشرفت های چشمگیری دشته اند. از زمانی که تنها آشکارساز پشت تلسکوپ های کوچک چشمان رصدگران بود تا زمانی که آرام آرام صفحه های عکاسی اولین تصاویر اعماق آسمان را ثبت کردند. و اکنون که حسگرهای دیجیتال در کنار طیف سنج ها و ابزارهای متنوع دیگر به کاوش کیهان مشغول هستند.

در میان تمام این پیشرفت ها ساخت و ارسال تلسکوپ فضایی هابل به فضا گامی بلند و چشمگیر بود. در واقع هابل اولین تلسکوپ نور مرئی عظیمی بود که در فضا نهاده شد. پرتاب این تلسکوپ به فضا و رصدهای آن از آسمان دستاوردهای بسیار زیادی داشت، به طوری که می توان آن را با دستاوردهای انقلابی رصدهای گالیله با تلسکوپ کوچکش مقایسه کرد.

ادوین هابل نگاه بشر به عالم را تغییر می دهد

در دهه 1920 میلادی ادوین هابل، یکی از مهم ترین اخترشناسان تاریخ، با رصدهای خود نگاه بشر به عالم را تغییر داد. او در ابتدا با رصد کهکشان آندرومدا و آنالیز فاصله آن از ما متوجه شد آندرومدا یک کهکشان مستقل از راه شیری است. باور عمومی در آن موقع این بود که راه شیری تنها کهکشان عالم است، اما هابل نشان داد که کهکشان ما تنها یکی از کهکشان های پرشمار عالم است که همچون جزیره هایی در کیهان پخش شده اند.

هابل با ادامه رصدهای خود به این نکته پی برد که بیشتر کهکشان ها در حال دور شدن از یک دیگر هستند و به عبارتی عالم در حال انبساط است. در واقع بخش مهمی از درک فعلی ما از عالم با رصدهای ادوین هابل شکل گرفت. اخترشناسی که به حق تلسکوپ فضایی هابل به افتخار او نام گذاری شد.

تلسکوپ های زمینی در مقابل تلسکوپ های فضایی

در حال حاضر و حتی از سال ها قبل تلسکوپ های عظیم زیادی از روی زمین مشغول رصد آسمان بودند و هستند. تلسکوپ هایی که قطر آینه بسیاری از آن ها عظیم تر از آینه 2/4 متری تلسکوپ هابل است. اما مانعی عظیم در سر راه تلسکوپ های زمینی وجود دارد که اجازه انجام رصدهای بسیار دقیق را به آن ها نمی دهد.

این مانع چیزی نیست جز جو زمین. آشفتگی های جو زمین دلیل چشمک زدن ستاره ها و عاملی مزاحم برای انجام رصدهای دقیق با تلسکوپ های زمینی است. جو زمین اجازه رسیدن بعضی از طول موج های نور را نمی دهد و رصد آسمان در طول موج های فروسرخ، فرابنفش، پرتو ایکس و گاما از روی زمین سخت و یا غیرممکن است. آشفتگی های جو رصد دقیق آسمان با تلسکوپ های مرئی زمینی را هم با مسائلی روبرو می نماید.

اخترشناسان در سال های اخیر توانسته اند با استفاده از فناوری هایی مثل اپتیک سازگارپذیر و همچنین روش های نوین پردازش تصویر اثر مخرب جو روی رصدهای نجومی در نور مرئی را کم نمایند. اما کماکان برای رصد بسیاری از طول موج ها راهی جز قرار دادن تلسکوپ در ورای جو زمین نیست. تلسکوپ های مرئی نیز در مدار زمین و بالاتر از جو عملکرد بهتری از خود نشان می دهند.

اولین ایده ها برای ارسال تلسکوپ به فضا

در سال 1923 Hermann Oberth، دانشمند آلمانی، در کتاب خود با عنوان موشک در فضای سیاره ای به چگونگی قرار دادن یک تلسکوپ در مدار زمین توسط موشک اشاره نمود. در سال 1946 نیز Lyman Spitzer، اخترفیزیک دان دانشگاه پرینستون، در مقاله ای مزایای قرار دادن تلسکوپ در فضا را آنالیز کرد.

در نهایت و با شروع عصر فضا در سال 1957 و پرتاب ماهواره اسپوتنیک شوروی بعضی از ایده های اولیه مربوط به فعالیت های فضایی رنگ واقعیت به خود گرفت.

در دوران ابتدایی عصر فضا ناسا دو تلسکوپ فضایی با نام رصدخانه های نجومی مداری یا OAOs را به مدار زمین ارسال کرد. تلسکوپ هایی که توانستند رصدهایی را در طول موج فرابنفش انجام دهند. انجام این ماموریت ها همچنین باعث شد متخصصان این حوزه تجارب ارزشمندی را در زمینه ارسال تلسکوپ به فضا کسب نمایند.

اما برنامه های دانشمندان، دولت و گروه های صنعتی برای ساخت تلسکوپی عظیم تر ادامه پیدا کرد. اسپیتزر با جلب حمایت جامعه اخترشناسان این برنامه را به خواسته ای عمومی در جامعه علمی تبدیل کرد. تا این که در سال 1969 آموزشگاه ملی علوم آمریکا پروژه تلسکوپ فضایی عظیم یا LST را تایید کرد و این طرح با دقت بیشتری مورد آنالیز نهاده شد.

اما این اتفاق تقریبا با قدم گذاشتن نیل آرمسترانگ بر سطح ماه در ماموریت آپولو 11 همزمان بود. پس از پروژه پیروز آپولو به مرور بودجه ناسا کاهش پیدا کرد. افرادی که مشغول طراحی و برنامه ریزی پروژه LST بودند نیز مجبور به تغییراتی در طرح اولیه شدند که از میان آن ها می توان به کاهش قطر آینه اصلی از 120 اینچ به 94 اینچ و همچنین کاهش تعداد ابزارهای علمی تلسکوپ اشاره نمود.

ورود شاتل های فضایی به ماجرا

پس از برنامه آپولو برنامه های ناسا برای طراحی و ساخت وسیله ای برای سفر به مدار زمین شروع شد. هدف طراحی یک فضاپیما بود که به مدار زمین برود، روی زمین فرود بیاید و قابلیت استفاده مجدد را داشته باشد. به این ترتیب ایده شاتل های فضایی شکل گرفت.

به این ترتیب با یاری این فضاپیمای جدید امکان قرار دادن تلسکوپ فضایی عظیم در مدار زمین فراهم شد.

در ابتدا ناسا پیشنهاد داد که تلسکوپ فضایی به مدت 15 سال فعالیت کند. امکان تعویض و یا تعمیر تجهیزات در مدار زمین نیز در نظر گرفته شده بود.

در ادامه انتخاب ابزارهای مناسب برای تلسکوپ فضایی نیز اهمیت زیادی داشت. متخصصان باید تعادلی بین تعداد، کیفیت و قیمت تمام شده هر ابزار ایجاد می کردند.

با جدی تر شدن ماجرا آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز در سال 1975 وارد پروژه شد و همکاری خود را با ناسا شروع کرد. آژانس فضایی اروپا تامین 15 درصد بودجه پروژه را بر عهده گرفت و مسئولیت ساخت چند ابزار را نیز قبول کرد. ناسا نیز در مقابل تضمین داد که حداقل 15 درصد وقت تلسکوپ فضایی به اخترشناسان اروپایی اختصاص یابد.

در نهایت با تایید کنگره آمریکا در سال 1977 بودجه مورد احتیاج برای ساخت یکی از مهم ترین ابزارهای علمی تاریخ به ناسا اختصاص داده شد.

تلسکوپ فضایی هابل متولد می گردد

مراحل طراحی و ساخت تلسکوپ و ابزارهای مختلف آن به خوبی پیش می رفت. تلسکوپ فضایی عظیم در نهایت تلسکوپ فضایی هابل (HST) نام گرفت و در سال 1985 آماده پرتاب بود.

فاجعه شاتل چلنجر اما همه چیز را به هم ریخت. شاتل فضایی چلنجر در سال 1986 منفجر شد و هر هفت فضانورد درون آن جان باختند. پس از این حادثه ناسا مجبور شد پرتاب شاتل های فضایی را به مدت دو سال متوقف کند. تیم تلسکوپ فضایی هابل اما از این زمان تا حد امکان بهره برد و بعضی از ابزارها را ارتقاء داد.

در نهایت و پس از ده ها سال ایده پردازی، تامین بودجه، طراحی و ساخت ابزارهای مختلف تلسکوپ فضایی هابل در 24 آوریل سال 1990 با شاتل دیسکاوری به فضا پرتاب شد.

خطای آینه تلسکوپ فضایی هابل

ماجرا اما بی نقص و عالی پیش نرفت. پس از دریافت اولین تصاویر تلسکوپ هابل دانشمندان متوجه مسئله ای اپتیکی در تلسکوپ شدند. ستاره ها در تصاویر هابل به صورت نقطه ای و واضح ثبت نشده بودند.

پس از آنالیز های بیشتر معین شد لبه های آینه اصلی تلسکوپ هابل به اندازه کسری از ضخامت تار موی انسان تخت تر از حالت ایده آل است. مسئله ای که اجازه فوکوس دقیق ستاره ها روی یک نقطه را نمی داد. این مشکل به دلیل خطای یکی از ابزارهای تست آینه رخ داده بود.

مهندسان طراحی هابل را به گونه ای انجام داده بودند که ابزار جایگزین برای بسیاری از ابزارهای آن وجود داشت. اما آینه اصلی چیزی نبود که جایگزینی برای آن وجود داشته باشد. اما همان طور که اشاره شد در زمان طراحی امکان تعمیر و تعویض ابزارهای هابل در مدار در نظر گرفته شده بود.

در نهایت متخصصان اپتیک توانستند با طراحی اپتیکی اصلاح نماینده مشکل آینه اصلی را حل نمایند. ماموریتی برای تعمیر تلسکوپ هابل در مدار زمین طراحی شد تا این ابزار اصلاح نماینده و تعدادی ابزار دیگر روی تلسکوپ هابل نصب شوند.

ماموریت های تعمیر تلسکوپ فضایی هابل

همان طور که اشاره شد تلسکوپ هابل از ابتدا به گونه ای طراحی شده بود که امکان تعمیر آن توسط فضانوردان، در مدار زمین، وجود داشته باشد. قابلیتی که این امکان را به تیم ماموریت داد تا بین سال های 1993 تا 2009 در مجموع پنج بار ابزارهای تلسکوپ فضایی را تعمیر و یا تعویض کند.

اولین ماموریت تعمیر تلسکوپ هابل در اواخر سال 1993 انجام شد. در این ماموریت ابزارهای جدیدی روی تلسکوپ فضایی هابل نصب شد که مشکل آینه اولیه تلسکوپ نیز با استفاده از آن ها رفع می شد.

پس از اولین ماموریت تعمیر تلسکوپ هابل در مجموع چهار ماموریت دیگر با هدف نصب ابزارهای جدید و حل مسائل تلسکوپ و ابزارهای مختلف آن انجام شد. ماموریت هایی که توان تلسکوپ هابل را بیشتر از گذشته کردند و از سوی دیگر باعث افزایش طول عمر این تلسکوپ فضایی ارزشمند شدند. هر کدام از ماموریت های تعمیر تلسکوپ هابل برای پیروزیت و افزایش طول عمر این تلسکوپ ضروری بودند. ابزارهای جدید نصب شده روی تلسکوپ هابل نیز کیفیت داده های آن را افزایش دادند و منجر به بعضی از مهم ترین اکتشافات علمی این تلسکوپ شدند.

تلسکوپ هابل، کماکان در اوج

طول عمر تلسکوپ هابل در ابتدا 15 سال در نظر گرفته شده بود. امروز اما این تلسکوپ 30امین سالروز پرتاب را پشت سر گذاشت. در این سال ها هابل حدود 1/4 میلیون بار سوژه های مختلف آسمانی، از سیارات منظومه شمسی تا کهکشان هایی با میلیاردها سال نوری فاصله، را رصد نموده است. رصدهایی که نتایج آن ها در بیش از 17 هزار مقاله علمی منتشر شده است.

در حال حاضر هیچ برنامه ای برای انجام ماموریت تعمیر تلسکوپ هابل وجود ندارد. با این حال تیم تلسکوپ هابل کماکان در کوشش است تا با به کارگیری روش های جدید و نوین تا حد امکان از ظرفیت های این تلسکوپ پا به سن گذاشته استفاده کند.

تلسکوپ فضایی هابل نقش بسیار مهمی در درک کنونی ما از عالم داشته است. از مباحث مربوط به شکل گیری کهکشان ها و ساختارشان تا آنالیز فرآیند تولد ستاره های جدید، از آنالیز ترکیبات سیارات فراخورشیدی تا رصد سیارات منظومه شمسی و حتی کوشش برای حل معمای انرژی تاریک و ماده تاریک.

تلسکوپ دوست داشتنی هابل در طول 30 سال فعالیتش درک ما را از عالم تغییر داده و کماکان جلوه های جدیدی از کیهان را برای مان آشکار می نماید.

تلسکوپی که اکنون 30 سال از شروع فعالیتش گذشته، اما هیچ کس خواهان بازنشسته شدن آن نیست.

منبع: NASA

منبع: دیجیکالا مگ

به "تلسکوپ فضایی هابل 30 ساله شد؛ داستان چشمان تیزبین بشر در فضا" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "تلسکوپ فضایی هابل 30 ساله شد؛ داستان چشمان تیزبین بشر در فضا"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید