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Hubble Space Telescope
mission Emblem
Hubble25 gradient Patch.svg
Image du véhicule
TVH-SM4.jpeg
Le télescope spatial Hubble vu de La navette spatiale Atlantis, lors de la maintenance Mission 4 (STS-125), La sixième et dernière
mission de données
opérateur NASA
NSSDC ID 1990-037B
SCN 20580
satellite terre
résultat en cours
navette découverte
vecteur La navette spatiale Discovery
lancement 24 avril 1990
lieu lancement complexe de lancement 39 (Rampe 39B)
retour 2030-2040
durée ~ 27 âge
Propriétés de l'engin spatial
puissance 2.8 kW
Massa 11 t
fabricant Lockheed Martin
instrumentation réflecteur Ritchey-Chrétien
  • 2.4 m
  • distance focale 57,6 m
paramètres de l'orbite
orbite orbite basse
orbites numériques 24968
apogée 543 km
périgée 539 km
période 95,47 min
inclination 28,47 °
excentricité 0.000283
Demi-grand axe 6919 km
site officiel
Programme Great Observatories
mission précédente prochaine mission
Gamma Ray Observatory Compton

L 'Hubble Space Telescope (TVH) Il est Le télescope spatial dont il a été lancé en orbite basse en 1990 et il fonctionne actuellement. Bien qu'il ne soit pas le premier télescope spatial, Hubble est l'un des plus grands et le plus polyvalent, et est bien connu comme un outil de recherche et un ami de la vie publique de l'astronomie. La TVH a été nommé en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble, et il est l'un des Programme Great Observatories, en même temps que le Gamma Ray Observatory Compton, la Rayons X Chandra Observatoire et Spitzer Space Telescope.[1]

avec un miroir 2.4 mètres de diamètre, les 5 premiers outils Hubble observée dans ultraviolet proche, en visible et proche infrarouge. L'orbite extérieure du télescope, en dehors de la distorsion de la 'l'atmosphère de la Terre, Il lui permet d'obtenir des images très haute résolution, avec un trouble du contexte nettement plus faible par rapport à ce qui afflige télescopes à terre. Le Hubble a enregistré quelques-unes des images les plus détaillées à la lumière visible, ce qui permet un champ profond de vue espace et temps. De nombreuses observations de Hubble ont été les conclusions astrophysique, par exemple en déterminant avec précision le taux de expansion de l'univers.

Hubble a été construit par NASA, avec des contributions de la 'ESA. la Space Telescope Science Institute (STScI) sélectionne les objectifs du télescope et traite les données obtenues, alors que le Goddard Space Flight Center contrôle du véhicule.[2]

déjà en 1923 différents télescopes spatiaux ont été proposés. Hubble a été financé en soixante-dix, avec un lancement proposé 1983, mais a été reportée en raison de retards techniques, des problèmes budgétaires et catastrophe provocateur, en 1986. Une fois lancé en 1990, On a découvert un problème avec le miroir primaire, qui avait été coupé de manière incorrecte, ce qui compromet les capacités du télescope. Les optiques ont été portées à leur qualité fournie par un La mission d'entretien en 1993.

Le Hubble est le seul télescope à être conçu pour être modifié en orbite par les astronautes. Après le lancement avec navette spatiale découverte en 1990, 5 des missions navette spatiale Ils ont réparé, mis à jour et remplacés sur les systèmes de télescope, y compris tous les cinq de ses principaux outils. La cinquième mission a été annulée à la suite de catastrophe Columbia en 2003, mais après discussion publique un'alimentata, administrateur de la NASA Mike Griffin approuvé la cinquième Mission d'entretien, terminé en 2009. Le télescope est actuellement opérationnel (2017), et se poursuivra jusqu'à ce que 2030-2040[3]. Son successeur, James Webb Space Telescope (JWST), qui devrait être lancé en 2019.[4]

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Concept, conception et objectifs

Les premières propositions

en 1923, Hermann Oberth, considéré comme un père de 'ingénierie aérospatiale moderne, avec Robert H. Goddard et Konstantin Tsiolkovsky, il a publié Die Rakete zu den Planetenräumen ( « Rocket dans l'espace interplanétaire »), dans lequel il mentionne porter un télescope de terre en orbite, à travers un fusée.[5]

L'histoire du télescope spatial Hubble remonte à 1946, dans une œuvre de l'astronome Lyman Spitzer, appelé "avantages astronomiques d'un observatoire extra-terrestre».[6] Dans ce document, il a discuté les deux principaux avantages qu'un observatoire spatial il a comparé aux télescopes à la Terre. Tout d'abord, la résolution angulaire (La séparation la plus petite à laquelle les objets peuvent être clairement distingués), il serait limité que par diffraction, tandis que dans 'atmosphère Il serait affectée par la turbulence qui provoque l'impulsion de étoiles. A cette époque, les télescopes terrestres ont été limitées aux résolutions de 0,5 à 1,0 arcsecondes, par rapport à la résolution théorique d'un système limité par la diffraction d'environ 0,05 secondes d'arc, pour un télescope avec un miroir 2,5 mètres diamètre. En outre, un télescope spatial pourrait observer à la fois dans lumière infrarouge que en ce que ultra-violet, fortement absorbée par les longueurs d'onde de l'atmosphère.

Spitzer a passé la majeure partie de sa carrière en appuyant sur le développement d'un télescope spatial. en 1962, un rapport de National Academy of Sciences Il a recommandé l'élaboration d'un télescope spatial et 1965 Spitzer a été chargé d'une commission pour déterminer les objectifs scientifiques.[7]

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Le OSO-2 lors de la préparation du lancement

L'astronomie dans l'espace a commencé sur un moment très faible échelle Guerre mondiale, quand scientifiques ils ont appliqué leurs propres développements dans la technologie de vecteur. Le premier spectre ultraviolet de la soleil Il a été réalisé en 1946[8], et la NASA a lancé en 1962 l 'Orbitante Observatoire solaire (OCO), pour obtenir spectres aux rayons ultraviolets, à Rayons X, et les rayons gamma.[9] a été lancé un télescope solaire en orbite autour de 1962 de Royaume-Uni dans le cadre de programme Ariel, et 1966 La NASA a promu la mission Orbitant Observatoire astronomique (OAO). Les batteries dell'OAO-1 ont été libérés au bout de trois jours, se terminant la mission. Il a été suivi dall'OAO-2, ce qui a conduit des observations ultraviolet des étoiles et des galaxies depuis son lancement en 1968 jusqu'à 1972, va bien au-delà de sa durée de vie prévue d'un an.[10]

Les missions et OAO OSO ont démontré le rôle important que les observations spatiales pourraient avoir sur l'astronomie, et 1968 La NASA a développé les premiers plans d'affaires pour un Réflecteur Space Telescope avec un miroir de 3 m de diamètre, provisoirement appelé Grand Telescope Orbiting ou Grand télescope spatial (LST), avec un lancement prévu en 1979. Ces plans ont souligné la nécessité pour les missions d'entretien au télescope pour assurer un tel programme coûteux a une longue durée de vie et le développement concomitant des plans pour le réutilisable navette spatiale Il a souligné que la technologie pour atteindre ce qui serait disponible dans un court laps de temps.[11]

prêts

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astronaute Owen Garriott Il effectue au cours d'une EVA Skylab 3 près de Apollo Telescope Mont

Le succès continu du programme OAO a encouragé la NASA augmenter le soutien fort de la communauté astronomique, alimentée par le fait que le LST serait un grand objectif. en 1970 La NASA a créé deux comités, l'un pour planifier le côté technique du projet de télescope spatial, et un autre pour déterminer les objectifs scientifiques de la mission. Une fois mis en place, l'étape suivante pour la NASA était d'obtenir des fonds pour les instruments, ce qui serait beaucoup plus cher que ceux de tout télescope sur Terre. la Congrès américain coupes forcées dans le budget pour les étapes de planification, qui à cette époque se composait des études très détaillées des instruments potentiels et du matériel pour le télescope. en 1974 la frais de l'État Ils ont exhorté le Congrès à couper tous les fonds dirigés vers la conception de même.[12]

En réponse à cela, il a été formé une association nationale de niveau des astronomes. Beaucoup d'entre eux se sont réunis à personne sénateurs et députés, et l'envoi de campagnes ont été organisées sur une grande échelle des lettres. la National Academy of Sciences Il a publié un rapport soulignant la nécessité d'un télescope spatial, et enfin sénat Il a accepté de fournir la moitié du budget initialement approuvé par le Congrès.[13]

Les problèmes de financement ont conduit à une réduction de l'ampleur du projet, et le diamètre du miroir primaire Il est passé de 3 à 2,4 m[14], à la fois en raison des compressions budgétaires, qui permettent une plus compacte et configuration fonctionnelle dell 'matériel Télescope. Précurseur 1,5 m d'abord proposé de tester les systèmes à utiliser dans le télescope final a été annulé, et pour les mêmes raisons, il a été également nécessaire la participation des 'Agence spatiale européenne. L'ESA a accepté de fournir un financement, ainsi que l'un de ses premiers outils de génération, les cellules solaires qui lui aurait nourri, et un personnel de travailler directement dans le États-Unis, avec en retour pour les astronomes européens à au moins 15% des observations sur le télescope.[15] Enfin, le Congrès a approuvé le financement de 36 millions dollars en 1978[13], et la conception du LST a commencé dans une honnête, dans le but d'une date de lancement 1983. En cette année, le télescope a été nommé en l'honneur de Edwin Hubble,[16] qui a fait l'une des découvertes les plus importantes du XXe siècle, quand il a découvert que 'Univers est en expansion.

Conception et construction du télescope

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

Une fois que vous avez le feu vert au projet du télescope spatial, le travail sur le programme a été divisé entre de nombreuses institutions. la Marshall Space Flight Center (MSFC) était responsable de la conception, le développement et la construction du télescope, tandis que le Goddard Space Flight Center Il était en charge du contrôle des instruments scientifiques et de la mission.[17] Le MSFC a commandé la costituienti optique l'Assemblée télescope optique (OTA) et le guidage fin destinés Perkin-Elmer. Lockheed Il a été demandé de construire et d'intégrer le véhicule dans lequel il a été installé le télescope.[18]

L'Assemblée Telescope Optique (OTA)

, La TVH est une Optiquement réflecteur Cassegrain avec un dessin Ritchey-Chrétien, comme les plus grands télescopes professionnels. Cette conception, avec deux un miroir hyperbolique, Il est connu pour ses bonnes performances photographiques dans un grand champ visuel, avec l'inconvénient que les miroirs devraient être construites des formes difficiles. Le miroir et les systèmes optiques du télescope détermineraient sa performance finale, et ont donc été conçus selon des spécifications précises. Les télescopes optiques ont généralement des miroirs poli avec une précision d'environ un dixième de longueur d'ondes de la lumière visible, mais le Hubble devait être utilisé pour les observations du visible jusqu'à ce que 'ultra-violet (Avec des longueurs d'onde plus faibles) et était de limiter la diffraction, exploiter tous les avantages de 'environnement spatial. Pour cela, son miroir aurait besoin d'un lissage 10 nm, ou d'environ 1/65 de la longueur d'onde du feu rouge.[19] L'OTA n'a donc pas été conçu pour les meilleures observations 'infrarouge, que les miroirs ont été maintenus à environ 15 ° C, contraindre les performances infrarouge télescope.[20]

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Le miroir de sauvegarde, Kodak; sa structure interne de support peut être vu car il est pas revêtue de la surface réfléchissante

Le Perkin-Elmer a décidé d'utiliser délibérément des équipements de polissage très sophistiqué conçu pour amener le miroir à la forme requise.[18] Toutefois, dans le cas où leur technologie de coupe a été jugée problématique, la NASA Il a accordé un sous-contrat à kodak de construire un miroir de secours en utilisant des techniques de lissage traditionnelles.[21] En outre, l'équipe Kodak-Itek volontaire pour exécuter le travail de polissage original, fournissant 2 fois pour vérifier le travail de chacun et trouver définitivement l'erreur de polissage qui plus tard ont créé des problèmes.[22] Le miroir de Kodak est actuellement exposée au permanent National Air and Space Museum.[23][24] Le miroir Itek est maintenant utilisé dans le télescope de 2,4 m de l'Observatoire Magdalena Ridge.[25]

La construction du miroir Perkin-Elmer a commencé en 1979 d'une banque de verre dilatation ultra-faible construit par Corning. Pour maintenir le poids du miroir, il a été fait à la hauteur des plaques d'extrémité, chacune d'épaisseur 25,4 mm, placer sur une latex Ruche. Le Perkin-Elmer a simulé la microgravité supportant le miroir de l'arrière à l'aide de 130 voies qui exerce des quantités variables de force.[26] Cette garantie la forme finale, probablement correcte et conforme aux spécifications, du miroir. Le lissage du même continué jusqu'en mai 1981, lorsque la NASA a demandé au Perkin-Elmer la direction des structures, et un traitement glissant plus tard à la date prévue pour le lancement et budget. Pour économiser de l'argent, la NASA interrompt les travaux sur le miroir de sauvegarde et envoyé par la poste la date de lancement du télescope pour Octobre 1984. Le miroir a été achevée à la fin de 1981; Il a été lavé avec 9100 l de eau chaud et déionisée, et il a ensuite été revêtue d'un placage 65 nm aluminium et en outre, de 25 nm d'épaisseur, en le fluorure de magnésium.[20][27]

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L'OTA, par la mesure de la poutre, et le déflecteur secondaire sont visibles dans cette image Hubble au cours des premières étapes de sa construction

Ils ont continué à exprimer des doutes quant à la compétence du Perkin-Elmer dans un projet d'une telle importance, avec l'augmentation des coûts et le calendrier de dell'allungarsi pour produire le reste de l'OTA. En réponse, la NASA a décrit la date de lancement comme incertain et en pleine évolution, il se déplaçant à Avril 1985. Les plans du Perkin-Elmer a continué à tourner à un rythme d'environ un mois par trimestre, et les retards accumulés de jour en jour. La NASA a ensuite été contraint de déplacer la date de lancement de Mars à Septembre 1986. À ce moment-là, le budget total du projet a atteint 1,175 milliards de dollars.[28]

Les systèmes de véhicules

Le véhicule dans lequel sont logés le miroir et des outils est un autre défi majeur de l'ingénierie. Il aurait été résistant lumière directe du soleil l'ombre de la Terre et l'obscurité, ce qui aurait provoqué un choc thermique important; aussi il garderait un poursuite télescope extrêmement précis.[29] Feuille multicouche de insolation Elle maintient stable température Télescope et une enveloppe environnante aluminium la lumière dans laquelle il y a le miroir et les outils. A l'intérieur du bouclier, un cadre époxy en graphite Elle maintient l'instrumentation fortement alignés. Etant donné que les composés de graphite sont hygroscopique, il y avait un risque que la la vapeur d'eau absorbée par le cadre dans la salle blanche Lockheed Il a ensuite exprimé dans le vide de l'espace; Par conséquent, les instruments du télescope seraient couverts glace. Pour réduire le risque, le nettoyage a été effectué à 'azote avant le lancement.[30]

Lors de la construction du véhicule dans lequel le télescope sera installé et des outils, quelque chose a plus lisse que l'OTA, en dépit de la Lockheed, elle a également été affectée par des dérapages dans le budget et la planification (à l'été 1985 la construction du véhicule était de 30% par rapport au budget avec trois mois de retard dans la feuille de route). Un rapport de MSFC Il a dit que Lockheed avait tendance à compter sur les orientations de la NASA plutôt que d'agir de leur propre initiative.[31]

Les systèmes de traitement embarqués

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Le Hubble DF-224 avant d'être remplacé en 1999

Le premier 2 ordinateur TVH primaire était un DF-224 1,25 MHz, construit par Rockwell Autonetics, qui contenait 3 CPU redondants et 2 NSSC-1 (NASA standard Spacecraft Computer, modèle 1), développé par Westinghouse et GSFC en utilisant transistor à diodes logique (DTL). Un co-processeur pour la DF-224 a été ajouté au cours de la Entretien Mission 1 en 1993; ce composé de 2 processeurs redondants basé sur 'Intel 80386, avec un co-processeur mathématique 80387.[32] Le DF-224 et son coprocesseur 386 ont été remplacés par un Intel 80486 25 MHz pendant la La mission d'entretien 3A en 1999.[33]

En outre, certains des instruments scientifiques avaient leurs propres systèmes de contrôle basés sur microprocesseurs. Les composants MATS (Multiple Access) Transpondeur, MAT-1 et MAT-2, en utilisant microporocessori Hughes Aircraft CDP1802CD.[34] Le grand champ et caméra planétaire (WFPC) ont également utilisé une RCA 1802. Le WFPC-1 a été remplacé par WFPC-2 au cours de la première mission de service en 1993,[35] qui a été à son tour remplacé par le Wide Field Camera 3 pendant la Entretien Mission 4 en 2009.

Outils initiaux

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Hubble a explosé au lancement de Visual

Lors de son lancement, la TVH effectué cinq instruments scientifiques: Grand champ et caméra planétaire (WF / PC), la Goddard haute résolution spectrographe (GHRS), l 'Photomètre haute vitesse (HSP), le Caméra objet Faint (FOC) et le Spectrographe Faint Object (FOS). Le WF / PC est un appareil photographique à haute résolution qui a été prévu pour les observations optiques. Il a été construit à partir de Laboratoire Jet Propulsion et il a incorporé un ensemble de 48 filtres isoler raies spectrales d'un intérêt particulier astrophysicienne. L'instrument contenait huit capteurs CCD divisé en deux caméras, chacune avec 4 CDD. Chaque CCD avait une résolution de 0,64 mégapixels.[36] La « caméra grand champ » (WFC) a couvert un grand champ angulaire au détriment de la résolution, alors que la « caméra planétaire » (PC) à une image reprise distance focale le plus important et efficace par rapport à celle de puce WF, ce qui lui donne une plus grande puissance.[37]

Le GHRS était un spectromètre conçu pour fonctionner dans 'ultra-violet. Il a été construit à partir de Goddard Space Flight Center et pourrait parvenir à une résolution spectrale de 90 000.[38] Le FOC et FOS ont également été optimisés pour les observations ultra-violets, et propose la résolution spatiale la plus élevée possible Hubble. Ces trois outils épousèrent DigiCon dans les compteurs photons, mieux par rapport aux capteurs CCD. Le FOC a été construit par 'ESA, tandis que 'Université de Californie, San Diego, et Martin Marietta Corporation Ils ont construit le FOS.[37]

L'instrument final a été le HSP, conçu et construit pour 'Université du Wisconsin-Madison. Il a été optimisée pour les observations dans le visible et l'ultraviolet de étoiles variables et d'autres objets astronomiques varier leur luminosité. Il a pu transporter jusqu'à 100.000 mesures par seconde avec un 'précision de 2% ou plus.[39]

Le système de guidage TVH peut également être utilisé comme un instrument scientifique. Ses trois détecteur de guidage de précision (FGS) sont principalement utilisés pour maintenir le télescope aligné correctement lors d'une observation, mais ils jouent aussi astrométrie extrêmement précis; des mesures ont été obtenues avec une précision de 0,0003 arcsecondes.[40]

soutien de la Terre

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Le centre de contrôle de Hubble au Goddard Space Flight Center, en 1999

la Space Telescope Science Institute (STScI) est responsable des opérations scientifiques du télescope et l'envoi de produits de données aux astronomes. Le STScI est géré par l'Association des universités de recherche en astronomie (AURA) et est physiquement situé à Baltimore, en Maryland, à l'intérieur du campus Homewood de Johns Hopkins University, l'un des 39 universités américaines et 7 filiales internationales qui font partie de consortium AURA. Le STScl a été créé en 1981 après une bataille entre la NASA et la communauté scientifique;[41][42] la NASA En fait, il voulait garder pour lui-même la fonction de contrôle, mais les scientifiques voulait fonder le télescope sur l'armure universitaire.[43][44] Le télescope spatial Fonds européen de coordination (ST-ECF), créé en Garching, près de Monaco, en 1984, offert un soutien similaire pour les astronomes européens à 2011, lorsque ses activités ont été transférées au Centre européen d'astronomie spatiale.

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La faible orbite Hubble apporte de nombreuses cibles à être vsibili que moins de la moitié de la période orbitale, car ils sont bloqués par la Terre pour la moitié de chaque orbite

Une opération assez complexe préparé par le STScI est la planification des observations du télescope.[45] Hubble est orbite basse pour permettre aux missions de service, mais cela signifie que la plupart des cibles astronomiques sont caché de terre un peu moins de la moitié de chaque orbite. Les observations ne peuvent pas avoir lieu lorsque le télescope passe à travers 'Atlantique Sud Anomaly en raison des niveaux élevés de radiation, et il y a aussi des zones d'exclusion considérables autour du Soleil Observations (excluant mercure), Le lune et la Terre. L'angle de evitazione du soleil est d'environ 50 ° pour éviter la lumière d'une partie de l'OTA. Évitez la Terre et la Lune maintient la lumière de la FGS, et maintient la lumière diffusée de l'entrée dans les instruments. Cependant, la Lune et la Terre a pu être observée si les FGS étaient éteintes,. Les observations de notre planète ont été utilisés au début du programme pour créer des champs plats pour outil WF / PC. Il y a aussi une zone d'affichage en continu (CVZ), à environ 90 degrés par rapport à la plan orbital Hubble, dont les objectifs ne sont pas cachés pendant de longues périodes. en raison de précession orbite, l'emplacement du CVZ se déplace lentement en période de huit semaines. En raison de la présence constante de la Terre à 30 ° CVZ, la lumière diffusée peut être élevée pendant de longues périodes.

Le télescope en orbite 'haute atmosphère à altitude d'environ 547 km et un 'inclinaison 28,5 °.[46] L'emplacement de son orbite change au fil du temps de manière imprévisible. la densité haute atmosphère varie en fonction de nombreux facteurs, ce qui signifie qu'une position Hubble prévu dans les 6 semaines peut avoir une erreur maximale 4000 km. Les horaires des observations sont généralement mis au point quelques jours avant, depuis une plus longue période de temps pourrait conduire all'inosservabilità de la cible prévue.[47]

Le soutien technique de la TVH est fournie par la NASA, dont le personnel est à Goddard Space Flight Center de Greenbelt, Maryland, 48 km au sud de la STScI. Les opérations de Hubble sont surveillés 24 heures par jour de 4 équipes de vol qui forment la L'équipe des opérations aériennes.[45]

la catastrophe provocateur, retards et lancement final

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STS-31 Il prend son envol, portant Hubble en orbite

Au début 1986, la date de lancement a été jugé prévu pour que Octobre est possible, mais le de la catastrophe Navette spatiale Challenger Il a conduit à un arrêt du programme spatial américain en bloquant le sol navette spatiale et en forçant le lancement du changement Hubble depuis plusieurs années. Il devait tenir le télescope dans un salle blanche, éclairé et propre avec azote, jusqu'à ce qu'il ne pouvait pas établir un nouveau calendrier. Cette situation coûteuse (environ 6 millions $ par mois) a poussé l'augmentation du coût total du projet. Cependant, ce délai a permis aux ingénieurs d'effectuer des tests supplémentaires, changer une batterie peut-être sujettes à des erreurs, et de faire d'autres améliorations.[48] De plus, la logiciel sur le terrain pour contrôler Hubble était pas prêt en 1986, et en fait, était à peine prêt pour le lancement en 1990.[49]

Enfin, grâce aux vols de la navette spatiale à la résurrection 1988, le lancement du télescope était prévue pour 1990. Le 24 Avril 1990, la mission STS-31 Il a vu le lancement de découverte portant la TVH, qui a réussi à atteindre son orbite prévue.[50]

Depuis son coût d'environ 400 millions $ estimés, le télescope a coûté 4,7 milliards $ au moment de son lancement. Ses coûts cumulés sont estimés à 10 milliards $ en 2010, 20 ans après le lancement.[51]

Le miroir imparfait

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image IMAX la sortie de 'Hubble en orbite de la Terre de découverte

Après des semaines après le lancement du télescope, les images obtenues indiquent un grave problème dans le système optique. Malgré les premières photographies étaient apparues plus claires que celles obtenues à partir des télescopes basés au sol, Hubble n'a pas pu obtenir l'exacte foyer désiré et la meilleure qualité photographique, avec des résultats considérablement plus faible que prévu. Les photographies de la souffrance d'une source de paris propagation sur un rayon supérieur à un arcsecond, au lieu d'avoir une fonction d'étalement de point (PSF) concentré dans un cercle de 0,1 secondes d'arc de diamètre, comme spécifié par les critères de conception.[52][53]

Les analyses des images de propagation ont montré que la cause du problème réside dans miroir primaire qui avait été poli à tort. En fait, malgré la qualité des photographies prises, le miroir était lisse pendant environ 10 nanomètres,[19] mais le périmètre était trop plat à environ 2,2 micromètres.[54] La différence était catastrophique, l'introduction de différents les aberrations sphériques, défauts dans lesquels la lumière Il est réfléchi en dehors de la marge du miroir, il se concentrant dans un point différent.[55]

L'effet de l'incertitude sur les observations tombait scientifiques particulières; en fait le noyau dell'aberrato PSF était suffisamment lisse pour permettre des observations à haute résolution des objets lumineux, et spectroscopie l'objectif n'a pas été affectée par une perte de sensibilité. Mais la perte de lumière dans la grande auréole de mise au point a considérablement réduit l'utilité du télescope objets faibles ou contraste élevé. Cela signifie que presque tous les programmes cosmologiques étaient pratiquement impossible, car ils doivent l'observation d'objets exceptionnellement faibles.[55] La NASA et le télescope est devenu l'objet de nombreuses blagues, et le projet a été populairement pris comme éléphant blanc. Par exemple, dans la comédie de 1991 The Naked Gun 2½: L'odeur de la peur, Hubble a été photographié avec titanesque, l 'Hindenburg, et l 'Edsel.[56] Néanmoins, au cours des trois premières années de la mission Hubble, avant que les corrections optiques, le télescope octène un grand nombre d'observations de production de cible sauf à la demande.[57] Ce fait était bien situé et mis en place, ce qui permet les astronomes pour compenser miroir partiellement par des techniques de traitement photographique sophistiqués, tels que par exemple le déconvolution.[58]

Source du problème

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Extrait d'une image de WF / PC montre la propagation de la lumière d'une étoile sur une grande surface au lieu d'être concentrés dans quelques pixels

Une commission dirigée par Lew Allen, directeur du Jet Propulsion Laboratory, a été créé pour déterminer la source du problème. La Commission Allen a constaté que le correcteur principal nul, un dispositif de test utilisé pour obtenir un miroir bien poli ne sphérique, Il avait été assemblé mal - un effet de lentille était hors de position de 1,3 mm.[59] Pendant les premières rectifications et levigazioni sur le miroir, Perkin-Elmer a analysé sa surface avec deux correcteurs classiques nulles. Toutefois, pour les étapes finales de la construction, il est passé à un correcteur de null spécialement construit et conçu spécifiquement pour répondre tolérances extrêmement faible. Un montage incorrect du dispositif impliquait un usinage très précis du miroir, mais avec la mauvaise forme. Il y avait aussi une erreur d'appréciation en fait, certains des tests finaux nécessaires pour des raisons techniques l'utilisation de deux classiques Correcteurs nulles ont rapporté qu'un bien 'aberration sphérique, mais ils ont été abandonnés parce qu'ils sont considérés comme inexacts.[60]

La commission a blâmé principalement l'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 retards fréquents et l'augmentation des coûts. Le Perkin-Elmer révisé ou non supervisé de manière adéquate la construction du miroir, pas reçu les meilleurs scientifiques optiques du projet (comme il l'avait fait pour prototype), Et en particulier, il ne portait pas les concepteurs optiques dans la construction et la vérification du miroir. Alors que la commission a critiqué fortement Perkin-Elmer pour ces défauts de gestion, la NASA a également été critiquées pour des lacunes en matière de contrôle de la qualité, en se fondant entièrement à un seul instrument.[61]

Conception d'une solution

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Le noyau de la galaxie spirale M100, photographié par Hubble avant et après l'installation des verres correcteurs

La conception du télescope avait des missions de service toujours prévu, et les astronomes ont immédiatement commencé l'analyse des solutions possibles au problème qui pourrait être appliquée à la première mission de service, prévue pour 1993. tandis que kodak avait construit un miroir pour Hubble, il serait impossible de remplacer en orbite et retourner le télescope sur Terre pour un remplacement serait pas rentable. Au lieu de cela, le fait que le miroir a été polie de façon précise à la mauvaise forme a conduit à la conception de nouveaux composants optiques avec exactement la même erreur, mais dans la direction opposée, à ajouter au télescope SM1, corriger l 'aberration sphérique.[62][63]

La première étape a été une caractérisation précise de l'erreur dans le miroir primaire. Travailler sur les images de source de effrénées, les astronomes ont déterminé que la constante conique miroir était -1,01390 ± 0,0002, au lieu -1,00230.[64][65] Le même nombre a été obtenue en analysant le correcteur de zéro utilisée par Perkin-Elmer pour inspecter le miroir, ainsi que l'analyse interférogrammes obtenu au cours du terrain d'essai.[66]

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Le retrait du COSTAR en 2009

En raison de la façon dont les instruments ont été conçus TVH, deux ensembles étaient nécessaires de différents Correcteurs. La conception de la caméra grand champ et planétaire 2, prévu pour remplacer le WF / PC existant, inclus des miroirs de déviation pour envoyer la lumière directement dans le CCD 4 constituant ses deux caméras. Une erreur inverse aurait effacé complètement l'aberration OTA. Cependant, les autres instruments ne disposaient pas des surfaces intermédiaires qui pourraient résoudre le problème de cette façon, il était donc nécessaire un dispositif de correction externe.[67]

la Optique de correction Space Telescope Axial Remplacement (COSTAR) a été conçu pour corriger l'aberration sphérique par FOC, FOS et GHRS. Elle est composée de deux miroirs dans le trajet lumineux d'un bloc de correction de l'aberration.[68] Pour insérer le système COSTAR dans le télescope, l'un des autres instruments devaient être enlevés, et les astronomes ont choisi de sacrifier le 'Photomètre haute vitesse.[67] En 2002, tous les outils nécessaires à l'origine du COSTAR ont été remplacés par d'autres avec leurs verres correcteurs,[69] conduisant à l'enlèvement et le transport terrestre de COSTAR en 2009, qui sera présenté à National Air and Space Museum. La zone précédemment occupé par le COSTAR est maintenant occupé par Cosmic Origins Spectrograph.[70]

missions de service et de nouveaux instruments

Hubble a été conçu pour être soumis à des mises à jour régulières. NASA a volé cinq missions d'entretien, SM numérotés 1, 2, 3A, 3B et 4, par l'intermédiaire du navette spatiale, dont la première en Décembre 1993 et En mai dernier, 2009.[71] Les missions de service étaient des opérations délicates qui ont commencé avec des opérations sur-off du télescope en orbite, puis l'arrêter avec l'aide de bras mécanique de la navette. Les travaux ont été exécutés par différents EVA long, 4 à 5 jours. Après une inspection visuelle du télescope, les astronautes ont mené les réparations et le remplacement des composants cassés ou dégradés, aggiornavano équipements et installaient de nouveaux outils. Une fois les travaux terminés, le télescope a été redéployé, généralement après avoir emménagé dans une orbite plus élevée pour rediriger la décroissance orbitale provoquée par le frottement de l'air.[72]

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astronautes Musgrave et Hoffman installer les correctifs optiques au cours de la SM1

Service Mission 1

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: STS-61.

Après la découverte du problème avec le miroir principal de la mission de service Hubble d'abord pris une grande importance, ce qui rend le travail difficile pour les astronautes installés verres correcteurs. Le 7 de la mission ont été formés avec des centaines d'outils spécialisés.[73] la Service Mission 1 Il a volé à bord 's'efforcer en Décembre 1993, et a impliqué divers outils et équipements qui doivent être installés dans plus de 10 jours.

En fait, la haute vitesse photomètre a été remplacé par l'optique de correction COSTAR et WFPC a été remplacé par la caméra grand champ et planétaire 2 (WFPC2) avec un système de correction pré-intégré. Ils ont également été remplacés par les panneaux solaires guide électronique relative, ainsi que les 4 gyroscopes du système de pointage, l'unité de commande électrique 2 et 2 magnétomètres. ordinateurs de bord ont été mis à jour avec coprocesseurs supplémentaires, et l'orbite TVH a été soulevée.[54]

Le 13 Janvier 1994, la NASA a annoncé que la mission a été un succès complet révélant les premières images, plus claire qu'auparavant.[74] La mission a été l'un des plus complexes jamais fait jusque-là, impliquant une longueur de 5 EVA. Son succès a été un avantage pour la NASA, mais aussi pour les astronomes ils enfin eu accès à un Le télescope spatial plus capable.

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Hubble après la SM2

Service Mission 2

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: STS-82.

la Service Mission 2, piloté par découverte en Février 1997, a remplacé le GHRS et le FOS avec le Space Telescope Imaging Spectrograph (SIST) et Près de caméra infrarouge et Multi-Object Spectrometer (NICMOS), ainsi que d'avoir remplacé le magnétophone technico-scientifique avec un nouvel état solide, et avoir réparé l 'thermique rayonnement solaire.[75] Les NICMOS contenaient une radiateur à azote solide pour réduire le bruit thermique de l'instrument, mais après un peuLa dilatation thermique Inattendue a conduit à son contact avec un déflecteur optique, qu'il a conduit à une réduction de sa durée de vie prévue de 4,5 à 2 ans.[76]

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astronautes Steven Smith et John Grunsfeld au cours de l'une des sorties dans l'espace SM3A

Service Mission 3A

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: STS-103.

la Service Mission 3A, piloté par découverte, Elle a eu lieu en Décembre 1999, et il avait été séparé de Service Mission 3 après que 3 des 6 gyromètres à bord cassé. Un quatrième gyroscopique échoué quelques semaines après la mission, ce qui rend le télescope incapable d'effectuer des observations scientifiques. La mission a remplacé tous les gyroscopes, ainsi qu'un capteur de guidage de précision et l'ordinateur, également en installant un kit d'amélioration de la tension et la température (VIK) afin d'éviter une surcharge des batteries, et le remplacement des bancs d'insolation thermique.[77] Le nouvel ordinateur était 20 fois plus rapide avec une mémoire plus grande 6 fois. Il a augmenté la débit le transfert des opérations de calcul de l'économie d'argent terrain au véhicule et en utilisant l'utilisation de langages de programmation moderne.[78]

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Astronautes supprimer le FOC pour faire place à ACS pendant SM3B

Service Mission 3B

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: STS-109.

la Service Mission 3B, réalisée par Columbia dans Mars 2002, il a vu l'installation d'un nouvel instrument, l'Advanced Camera for Surveys (ACS), en remplacement du FOC; tous les outils lancés à l'origine avec Hubble ne restait plus que le guidage de précision des capteurs, utilisé uniquement pour l'astrométrie. Cela signifie que COSTAR n'était plus nécessaire, puisque tous les outils maintenant complétés propres optique de correction pour corriger l'aberration sphérique.[69] La mission a également fait revenir les opérations NICMOS refroidisseur par l'installation d'une boucle fermée[76] et le remplacement du deuxième temps, les panneaux solaires par de nouveaux, fournissant de 30% plus d'énergie.[79]

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Hubble dans la cale 'Atlantis, pendant SM4

Service Mission 4

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: STS-125.

Les plans ont appelé à une mission de service Hubble en Février 2005, Cependant, à la suite de la catastrophe Columbia en 2003, où l'orbiteur a été désintégrée à la rentrée, il y a eu de graves répercussions sur le programme télescope spatial Hubble. L'administrateur de la NASA Sean O'Keefe il a décidé que toutes les missions de la navette spatiale future atteindraient la ISS en cas de problème en vol. Depuis pas de navette a été en mesure d'arriver à la TVH que l'ISS au cours de la même mission, ont été annulées toutes les missions de service habités.[80] Cette décision a été agressé par de nombreux astronomes, qui ont cru dans le Hubble comme un télescope qui valait la peine de risquer des vies humaines.[81] Le successeur scientifique de Hubble, la James Webb Space Telescope (JWST), serait prêt au plus tôt 2018. En conséquence, la préoccupation majeure de nombreux astronomes était la possibilité d'un vide dans les observations en transition générationnelle du JWST, suite à l'impact scientifique de Hubble avait causé.[82] Le fait que le James Webb ne serait pas affecté orbite basse il n'aurait pas même fait facilement upgradable ou réparé en cas d'un premier échec, et cela aurait rendu ce problème encore plus grave. D'autre part, de nombreux astronomes pensaient que si pour réparer les fonds Hubble seraient nécessaires du budget JWST, le SM4 ne devrait pas avoir lieu.

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Le communiqué de Hubble SM4 suite à la

en Janvier 2004, O'Keefe a dit qu'il réévaluer sa décision d'annuler la dernière mission de service à la TVH en raison des protestations et demande également de la Congrès. la National Academy of Sciences Il a convoqué un groupe officiel qui a recommandé en Juillet 2004 pour préserver les risques apparents TVH. Son rapport a exhorté la NASA de ne pas prendre des mesures qui empêcheraient une mission de service de la navette spatiale pour le télescope spatial Hubble.[83] En Août 2004, O'Keefe a demandé à Goddard Space Flight Center de préparer une proposition de mission de service robotique détaillée. Ces plans ont été annulés par la suite, et la mission robotique n'a pas été jugée réalisable.[84] À la fin de 2004, plusieurs membres du Congrès, dirigé par le sénateur Barbara Mikulski, Ils ont pris les plaintes du public et conduit à une guerre avec un grand soutien (y compris des milliers de lettres d'enfants de toutes les écoles de la nation) de reconsidérer la décision de l'administration Bush et de la NASA d'annuler les plans pour une mission de sauvetage de ' Hubble.[85]

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Le pack de batteries Ni-Fe installé TVH pendant SM4

Le rendez-vous en Avril 2005 un nouvel administrateur de la NASA avec un diplôme d'ingénieur supérieur à la précédente, Michael D. Griffin, Il a changé la situation, étant donné que Griffin a dit qu'il envisagerait une mission de service habité. Peu de temps après sa note de service, Griffin a autorisé le Goddard à poursuivre les préparatifs pour un vol de service de Hubble,[86] déclarant qu'il prendrait la décision finale après les deux vols de la navette spatiale. en Octobre 2006 Griffin a donné le feu vert final, et la mission de 11 joursAtlantis Il a été créé en Octobre 2008. Les principales unités de gestion des données de Hubble a été endommagé en Septembre de cette année,[87] l'arrêt de la transmission de données scientifiques jusqu'à ce qu'il n'a pas été mis sur le disque de sauvegarde, le 25 Octobre de 2008.[88] Depuis l'échec de cela aurait rendu inutile la TVH, la mission de service a été déplacé quand il serait disponible pour les parties de l'unité principale.[87]

la Service Mission 4, tenue par 'Atlantis mai 2009, a été la dernière mission de la navette pour être engagé nell'HST.[2][89] Le SM4 installé pour remplacer l'unité de gestion de données, la réparation de l'AEC et STIS les systèmes, installé de nouvelles batteries nickel-hydrogène et il a remplacé d'autres composants. Le SM4 a également installé deux nouveaux instruments d'observation - la caméra à grand champ 3 (WFC3) et le Cosmic Origins Spectrograph (COS);[90] Il a été également monté une capture souple et système Rendez-vous, ce qui permettra à des opérations futures rendez-vous, Hubble capture et l'élimination en toute sécurité en cas de mission robotisée ou avec équipage.[91] Sauf pour le canal à haute résolution ACS, qui n'a pas été réparables,[92][93][94] les travaux effectués au cours de SM4 a permis au télescope pour revenir à être pleinement fonctionnel,[70] continue aujourd'hui (2017) soit pleinement opérationnel.[95]

projets importants

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L'une des images les plus célèbres de Hubble, la Piliers de la Création, montrant étoiles montantes nébuleuse de l'aigle (Image 2014).

Depuis son lancement, Hubble a travaillé en collaboration avec d'autres observateurs, tels que la Rayons X Chandra Observatoire et Very Large Telescope, conduncendo grands commentaires. Bien que la TVH est la fin de sa mission prolongée, mais ils ont été planifiés de nombreux projets. Un exemple est le programme naissant Les champs Frontier,[96] inspiré par les résultats des observations profondes Abell 1689.[97]

Assemblée cosmique proche infrarouge profonde extragalactique Legacy Survey

Dans une conférence de presse datant Août 2013, Les candels a été appelé le plus grand projet dans l'histoire de Hubble, étant donné que l'enquête visait à explorer l'évolution galactique du premier univers à travers l'étude de la première moitié de la structure cosmique actuelle, moins d'un milliard d'années après la Big Bang.[98] Le site décrit les candels objectifs du projet comme suit:[99]

« The Deep infrarouge proche Assemblée Cosmic extragalactique Legacy Survey a été pensé pour documenter le premier tiers de l'évolution des galaxies à z = 8 ou 1,5 photographier plus de 250.000 galaxies lointaines à travers le WFC3 infrarouge et l'ACS. Vous trouverez également la première galaxie de type Ia SN à z> 1,5. 5 ont été sélectionnés principales régions célestes; chacun a déjà des données obtenues dans les spectres en utilisant la Spitzer et d'autres équipements. L'étude de cinq très éloignés des champs atténuera la variation cosmique et d'améliorer les restes statistiques, complétant l'échantillonnage des galaxies à partir de 109 masses solaires et z ~ 8. "

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MACS0416.1-2403, vérifiés par l'étude du programme Les champs Frontier

programme Frontier Fields

Le programme, officiellement appelé "Les champs profond de Hubble Initiative 2012« Vise à faire progresser les connaissances sur la formation des premières galaxies et faibles, ceux qui étudient fortement décalée vers le rouge, dans les champs vides, avec l'aide de gravitationnel propagation.[98] Les objectifs de Les champs Frontier ils sont les suivants:[100]

  • détecter galaxies à z = 5 à 10 par 10 à 50 fois plus faibles que tout autre objet connu;
  • l'expérience de la connaissance actuelle sur les masses stellaires et des étoiles appartenant à la formation galaxies Classe L;
  • fournissant la première caractérisation morphologique statistiquement significative des étoiles appartiennent à des galaxies à z> 5;
  • trouver galaxies à z> 8 suffisamment éloignés de grappes pour comprendre leur structure interne, et / ou risaltate par la propagation des grappes pour un spectroscopique ci-dessous.

public à l'aide

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Le groupe d'étoiles Pismis 24 avec nébuleuse

Tout le monde peut passer du temps sur le télescope; il n'y a aucune restriction nationalité ou académie, mais les fonds pour les analyses ne sont disponibles que grâce à des institutions américaines.[101] La compétition pour le télescope est intense, puisque seul un cinquième des propositions est alors acceptée.[102][103]

Les propositions chaque année, la répartition du temps pour chaque cycle, environ un an. Les propositions sont divisées en plusieurs catégories; la observations générales Il est le plus commun, car ils couvrent des observations de routine. en Remarques « Snapshot », Cependant, l'objectif de prendre 45 minutes de temps de télescope, y compris les procédures de préparation. Ces observations sont faites pour combler les lacunes dans la planification du télescope qui pourraient ne pas être couverts par les programmes généraux.[104]

Les astronomes peuvent également faire des propositions pour cible opportuniste, pour lesquelles des observations sont prévues lors d'événements transitoires dans lesquels d'autres cibles sont occultés. En outre, jusqu'à 10% du temps de télescope est discrétion du directeur (DD). Les astronomes peuvent utiliser le DD à tout moment de l'année, après son prix pour l'étude des phénomènes transitoires inattendus tels que supernovae.[105]

D'autres utilisations incluent des observations dans le DD 'Champ profond de Hubble et Champ ultra profond dans la première de quatre des cycles de temps de télescope; celles-ci sont réalisées par des astronomes amateurs.

Commentaires amateurs

Le premier dell'STScI, Riccardo Giacconi, il a annoncé dans la 1986 l'intention d'utiliser une partie du DD observations amateurs. Bien que, en réalité, quelques heures en orbite,[106] l'annonce a soulevé un grand intérêt, ce qui conduit à la formulation de nombreuses propositions, donner du temps à ceux qui ont le mérite scientifique, sans copier les propositions faites par des professionnels, et faire appel aux capacités offertes par le télescope à l'époque. entre 1990 et 1997 13 propositions ont été sélectionnées.[107] La première de la série, appelée "Une étude du télescope spatial Hubble de Posteclipse éclaircissant et albédo changements sur I» Il a été publié sur 'Icarus,[108] une revue consacrée aux études système solaire. En plus, il a été également publié une autre étude.[109]

Plus tard, les restrictions sur le budget STScI ont rendu impossible de soutenir le travail des astronomes amateurs, de sorte que le programme a été suspendu en 1997.[107][110]

résultats scientifiques

Projets clés

dans le premier années quatre-vingt, La NASA et l'STScI institué quatre panneaux pour discuter des projets clés, scientifiquement importants et très coûteux, Hubble; En fait, le télescope passerait beaucoup de temps sur chacun d'eux, et leur planification a eu lieu au cours de la première phase de la mission Hubble, afin d'éviter l'échec à atteindre les objectifs en raison de dysfonctionnements qui conduiraient à une résiliation anticipée de la mission.

Le groupe a identifié trois objectifs à atteindre:

  • l'étude milieu intergalactique en moyenne, pour déterminer les propriétés et le contenu gazeux des galaxies et groupes constitué par eux, en examinant la raies d'absorption de quasar;[111]
  • étude approfondie du milieu intergalactique en utilisant uniquement le Wide Field Camera;[112]
  • le calcul de constante de Hubble la réduction de 10% l 'erreur relative, à la fois externes et internes, en étalonnage l'échelle de distance.[113]

Découvertes importantes

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image combinée des observations IST et ACS dans le visible et l'ultraviolet, révélant les auroras en pôle sud de Saturne

Hubble a aidé à résoudre divers problèmes astronomiques, mais d'expliquer certaines observations ont été nécessaires à la formulation de nouvelles théories. Parmi l'objectif de sa mission première, il a été prévu pour le calcul de la distance entre la Céphéides, avec plus de précision que dans le passé; Il découle de ce qu'un affrontement avec la valeur de la constante de Hubble, ou la vitesse à laquelle l'univers est en expansion, lié à son âge. Avant le lancement du télescope, cette valeur souffrait d'une erreur typique de 50%, mais grâce à des mesures effectuées par Hubble sur Céphéide dans 'Vierge Cluster et d'autres lointains amas de galaxies Il est venu au calcul d'une valeur avec une erreur relative de ± 10%, une valeur beaucoup plus précise que dans le passé.[114] Par conséquent, il a surgi que l'âge de l'Univers, précédemment estimée entre 10 et 20 milliards d'années, il pourrait corriger à environ 13,7 milliards âge.[115]

En dépit d'avoir raffiné l'âge de l'univers, Hubble a mis en doute les théories quant à son avenir. Astronomes dell 'Haute z Supernova Recherche Équipe et Supernova Cosmology Project, regarder supernovae loin grâce à des télescopes terrestres combinés TVH, ils ont découvert la preuve que, au lieu ralentir sous l'influence de gravité, l'expansion de l'univers il était l'accélération. Trois des membres de ces groupes ont ensuite reçu la prix Nobel pour leur découverte.[116] La raison reste encore inconnue;[117] l'explication la plus probable implique l'existence de 'l'énergie sombre.[118]

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Les taches brunes indiquent l'impact des sites Comète Shoemaker-Levy 9 dans l'hémisphère sud de Jupiter, photographiée par Hubble.

Les spectres et des images haute résolution fournies par Hubble ont produit même des mesures plus précises sur le nombre de trous noirs présenter centres galactiques voisins. Après plusieurs théories et observations entre sixties et quatre-vingt la XXe siècle, Le travail suivi par le télescope a montré une certaine propagation des trous noirs des dans les centres de toutes les galaxies.[119][120][121] En outre, la TVH a établi l'existence d'une relation entre les masses nucléaires des trous et des propriétés des galaxies noirs où ils sont logés.

La collision de Comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter en 1994 Heureusement, il est arrivé quelques semaines après la première mission de service, grâce auquel les performances optiques de Hubble ont été restaurés. Ses images de la planète étaient beaucoup plus claires que celles obtenues par le passage de Voyager 2 en 1979, et il était crucial pour l'étude de la dynamique collisionnel d'une comète avec Jupiter, un événement qui se répète au moins une fois siècle.

D'autres découvertes faites grâce aux données de Hubble comprennent disques protoplanétaires en nébuleuse d'Orion,[122] la présence de planètes extrasolaires,[123] et le comportement du mystérieux éclats (GRB).[124] En outre, la TVH a été utilisé pour étudier des objets dans les limites du système solaire, y compris Pluton[125] et Eris[126], planètes naines de ceinture de Kuiper.

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L 'Hubble Extreme champ profond en la constellation Fornax

L 'Champ profond de Hubble, Hubble Ultra-champ profond et l 'Hubble Extreme champ profond deux ont formé les fenêtres Univers, que de leur nature; en profitant de la sensibilité dans les images ont été obtenues HST visibles de petits échantillons du ciel, le plus profond jamais obtenu dans cette longueur d'onde. Les champs inclus dans les galaxies des milliards d'années-lumière, et ont généré une multitude de données scientifiques sur le début de l'Univers. la Large Field Camera 3 l'amélioration de la vue des personnes dans les zones infrarouges et ultraviolets, ce qui permet la découverte de quelques-uns des objets les plus lointains jamais observés, comme MACS0647-JD.

en Février 2006 Hubble a découvert le SCP 06F6, une objet astronomique non classé, avec ampleur au maximum 21;[127][128] entre Juin et Juillet 2012 a été découvert un cinquième lune de Pluton.[129]

en Mars 2015, il a été annoncé que les mesures sur les aurores boréales Ganymède Ils avaient révélé la présence d'un océan sous la surface de Medici satellite. Merci à Hubble nous savions que beaucoup de l'eau salée Il était capable de supprimer l'interaction entre champ magnétique Gazeuse et celle de Ganymède. L'océan a une profondeur estimée à 100 km, pris au piège sous croûte de glace 150 km.[130][131]

Le 11 Décembre 2015, Hubble a capturé l'image de la première réapparition d'une prévue supernova, surnommé Refsdal; cela a été calculé par la déformation de sa lumière, provoquée par la gravité exercée par un voisin amas galactiques. Refsdal Il a été observé précédemment en Novembre 2014 derrière l'amas de galaxies MACS J1149.5 + 2223 dans le cadre du programme Les champs Frontier. La supernova a été immortalisée en 4 images séparées dans un arrangement, connu sous le nom Croix d'Einstein. La lumière provenant du stockage avait passé environ 5 milliards d'années pour atteindre la Terre, alors que la supernova a explosé il y a 10 milliards d'années. La détection de Refsdal était utile pour tester de nouveaux modèles de distribution de masse, en particulier sombre, à l'intérieur des amas galactiques.[132]

Le 3 Mars 2016 Il a été annoncé la découverte de la plus éloignée de la Terre galaxie jamais détectée: GN-Z11. Les observations de Hubble ont eu lieu le 11 Février et le 3 Avril 2015, dans le cadre des programmes et candels MARCHANDISES.[133][134]

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L'évolution des télescopes terrestres et spatiales, jusqu'à JWST, Prévu pour un lancement en 2019

Impact sur l'astronomie

Le Hubble, comme en témoignent les nombreuses cibles mesurées, a eu un grand impact sur l'astronomie. Au fil des années, ils ont été données publiées sur la base de plus de 9000 rapports de Le télescope spatial,[135] et il y avait beaucoup d'autres apparitions à diverses conférences. Contrairement à un tiers de tout rapport astronomique, seulement 2% de la TVH ont pas des citations. En moyenne, un précédent rapport Hubble a la moitié des sources de ceux après le lancement du télescope, et de nos jours (2017) 10% de 200 rapports publiés chaque année sont basés sur les données TVH.[136][136]

Malgré l'aide apportée par la recherche astronomique Hubble, ses coûts financiers étaient très grandes. On estime que la TVH a généré 15 fois les données obtenues à partir d'un télescope pleine terre de 4 m, tels que, par exemple, la William Herschel Telescope, mais avec un coût plus élevé de la construction et l'entretien d'environ 100 fois.[137][137]

Faites votre choix parmi l'utilisation d'un télescope sur Terre ou un espace est difficile. Avant Hubble, plusieurs télescopes de la Terre, grâce à des techniques spécifiques, telles queinterférométrie, Ils ont obtenu des images optiques et infrarouge à une résolution supérieure à celle de Hubble pourrait prendre, mais ne pouvait observer cible 108 fois plus lumineux que les plus faibles observables à partir du télescope spatial.[138][139] Pour améliorer les capacités de la photographie IR sur Terre télescope objets faibles ont été développés optique adaptative, mais leur choix est souvent écarté pour un télescope spatial de données fines des détails nécessaires pour répondre à certaines questions astronomiques. Dans le visible ces bandes optiques ne peuvent corriger une fourchette étroite, alors que la TVH est capable de prendre des images optiques à haute résolution sur une large gamme. Enfin, seule une petite fraction des objets astronomiques est accessible aux télescopes au sol, tandis que le télescope peut effectuer des observations à haute résolution de toute partie de ciel nocturne, y compris des objets extrêmement faibles.

Ingénierie aérospatiale

En plus de ses réalisations scientifiques, Hubble a également apporté une contribution significative à 'ingénierie aérospatiale et les performances du système orbite basse: Grâce à sa longue vie, l'instrumentation et le retour des composants à la Terre était possible d'analyser les performances du télescope. En particulier, le télescope a contribué à l'étude du comportement dans le vide des structures en graphite composite, contamination optique provenant des gaz et des résidus de l'entretien humain, des problèmes électriques et sensoriels en raison de radiation, et le comportement à long terme de 'insolation Multi-couches.[140] De plus, on a découvert que l'utilisation de oxygène sous pression pour distribuer fluides en suspension dans gyroscopes provoquant casses corrosion dans les conduites électriques; Pour cela, il est actuellement utilisé azote assemblage sous pression des gyroscopes.[141]

Les données de Hubble

Transmission à la Terre

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Terrain a analysé la voie lactée Il a été prolongé de 10 fois que par le passé grâce à Hubble.

Les données de Hubble a été initialement stockées sur le véhicule, qui était équipé de l'ancien magnétophones, qui ont été remplacés par des équipements à l'état solide au cours de la SM 2 et 3A. Environ 2 fois par jour, le télescope spatial Hubble transmet les données recueillies à un satellite de Le suivi et les données du système de satellites relais (TDRSS), qui les enverra à la Terre avec l'un des deux des antennes à gain élevé 18 m de White Sands Test Facility. De là, ils sont envoyés au Centre de contrôle des opérations du télescope Goddard Space Flight Center, et puis finalement atteindre le Space Telescope Science Institute pour l'archivage.[45] Chaque semaine, la TVH recueille environ 140 Gbit données.[46]

Images couleur

Toutes les images de Hubble sont Niveaux de gris et / ou camaïeu, mais les caméras intégrées ont différentes filtres, chacun sensible à particulier longueurs d'onde. Pour cela peut être créé images couleur, la superposition des images monochromes séparées, obtenues avec différents filtres. Ce processus, cependant, peut entraîner des images fausse couleur dans les canaux de 'infrarouge et ultra-violet, fréquences généralement rendues en particulier dans rouge et bleu, respectivement.[142][143][144]

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

archives

Toutes les données de Hubble est rendue publique par les Archives Mikulski pour télescopes spatiaux dell'STScI,[145] de CADC[146] et dell 'ESA/ ESAC.[147] Ils sont généralement aussi subissent les licences propriétaires pendant un an après leur capture; Ce n'est disponible auprès du chercheur principal et les astronomes pré, bien que dans certaines circonstances, cette période peut être prolongée ou réduite par le directeur dell'STScl.[148]

Les observations faites au fil du temps, à la discrétion du directeur sont exemptés de la propre période et sont rendus publics immédiatement, ainsi que les données d'étalonnage, les champs plats et des coups de noirs. Tous les formats de données archivées FITS, adapté à l'analyse astronomique, mais pas pour un usage public.[149] Les processus du projet Hubble Heritage et communiqués au public les images les plus importantes au format JPEG et TIFF.[150]

Réduction du pipeline

Les données astronomiques obtenues avec CCD Ils devraient être soumis à des procédures d'étalonnage différentes avant analyse astronomique. Le STScI a développé plusieurs logiciels sophistiqués qui étalonne automatiquement les données, en utilisant les meilleures méthodes disponibles. Cette grande quantité de processus d'étalonnage des données « à la volée » peut prendre un jour ou plus, et est connu comme « réduction des pipeline« Commune à tous les grands observateurs. Les astronomes, s'ils veulent, ils peuvent recevoir les fichiers à étalonner pour se conduire dans la réduction des pipelines.[151]

analytique

Les données de Hubble peuvent être analysées de plusieurs façons différentes. Le STScl utilise le système Space Telescope Science Data Analysis (STSDAS), contenant tous les programmes nécessaires pour faire fonctionner la réduction du pipeline de données brutes, et bien d'autres outils d'analyse d'images astronomiques, sur le modèle des besoins de Hubble. Le logiciel est basé sull'IRAF, un programme de réduction des données astronomiques populaires.[151]

Activités de sensibilisation

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En 2001, la NASA a invité les internautes à trouver un but qu'ils aimeraient analyser le Hubble; ils ont fait abattre Horsehead Nebula

La capture de 'l'imagination du public Il a toujours été un point clé de la vie de Hubble, compte tenu de la grande contribution financière soutenue par les impôts.[152] Les premières années ont été très difficiles en raison du miroir défectueux, mais la première mission d'entretien a permis son retour à l'exploitation complète, produisant quelques-unes des images les plus importantes jamais prises au cours de sa longue carrière.

Plusieurs initiatives ont contribué à tenir le public au courant des activités du télescope. en États-Unis, L'information est gérée par un bureau dédié dell'STScI, créé en 2000 de montrer les avantages apportés par le télescope spatial, à travers le site Web du programme HubbleSite.org. Le projet Hubble Heritage, all'STScI externe, fournit au public des images de haute qualité des objets les plus intéressants. L'équipe est composée d'astronomes professionnels et amateurs et étrangers d'astronomie; il souligne le caractère esthétique des images de Hubble, et a une petite quantité de temps consacré à l'observation des objets qui ne peuvent être développés en couleur en raison de leur faiblesse dans certaines longueurs d'onde.[150]

à partir de 1999, sensibiliser Europe Il est géré par l'Agence spatiale européenne Hubble Centre d'information (HEIC)[153] un bureau du télescope spatial Fonds européen de coordination en Monaco, en Allemagne, qui est basé sur les exigences de la 'Agence spatiale européenne. Le travail est axé sur la production de nouvelles et des photos sur les résultats européens les plus intéressants obtenus par Hubble. L'ESA produit du matériel éducatif, y compris les séries de baladodiffusion appelé Hubblecast conçu pour partager les découvertes scientifiques de classe mondiale avec le public.[154]

Le télescope spatial Hubble a remporté deux des Prix de la Fondation Espace Espace d'excellence, pour ses activités de sensibilisation, en 2001 et 2010.[155]

Il y a une réplication du télescope spatial Hubble dans les jardins de la cour Marshfield, en Missouri, le lieu de naissance du même nom Edwin P. Hubble.

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Une montagne de poussière et de gaz dans la Carina Nebula. Cette image de la caméra à grand champ 3, appelé mystique Montagne, Il a été libéré en 2010 pour commémorer le 20e anniversaire de Hubble dans l'espace.

Images de la célébration

Le télescope spatial Hubble a célébré son 20e anniversaire le 24 Avril 2010. Pour l'occasion, la NASA, l'ESA, et Space Telescope Science Institute (STScI) image de sortie Carina Nebula.[156]

Pour commémorer le 25e anniversaire de Hubble, le 25 Avril 2015 le stockage STScI a publié des images Westerlund 2, environ 20000 années-lumière de constellation de la Carène, sur son site Web.[157] L'Agence spatiale européenne a créé une page anniversaire sur son site Internet.[158] En Avril 2016, à l'occasion du 26 e anniversaire, il a également été publié dans une image spéciale Nébuleuse Bubble.[159]

description technique

Le télescope a masse d'environ 11 t, il est long 13.2 m, Il a diamètre maximum de 2,4 m et le coût de 2 milliards $. Il est lumière dans la configuration avec deux miroirs Ritchey-Chrétien. la miroir primaire Il est un miroir concave hyperbolique de 2,4 m de diamètre, qui renvoie la lumière sur un miroir hyperbolique convexe d'environ 30 centimètres de diamètre. La distance entre les sommets des deux miroirs est de 4,9 m. Rapprocher les deux miroirs comme sphérique, on peut calculer le point de formation de foyer Cassegrain, résultant en ce que l'image est formée d'environ 1,5 m derrière le primaire.

deux panneaux solaires produire de l'électricité, qui sert principalement à alimenter les caméras et les trois gyroscopes utilisé pour orienter et stabiliser le télescope. En 20 ans de carrière Hubble a pris plus de 700.000 images astronomiques.

Les dommages à l'équipement

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Hubble observe le système de Fomalhaut, photographié avec le canal à haute résolution ACS

Les missions de service passé a remplacé les outils des nouvelles, pour éviter d'endommager et d'étendre la capacité scientifique du véhicule. Sans eux, le Hubble aurait cessé de fonctionner sans équivoque. En Août 2004, le système d'alimentation du Space Telescope Imaging spectrographe (SIST) est tombé en panne, ce qui rend l'instrument inutilisable. L'électronique d'origine ont été entièrement redondant, mais le premier ensemble de ceux-ci ont été rompues en mai 2001,[160] doit être remplacée en mai 2009.

De même, l'électronique de la caméra principale de l'Advanced Camera for Surveys (ACS) ont été rompues en Juin 2006, suivie de sauvegarde 27 Janvier 2007.[161] A travers le côté électronique on ne pouvait utiliser le Solar Blind Channel (SBC). Lors de l 'Mission 4, il a été ajouté un nouveau système d'alimentation pour le canal à grand angle, bien que les tests ultérieurs ont révélé que cela ne permettrait pas un retour à la fonctionnalité de canal à haute résolution.[162] Alors que le grand champ Channel (WFC) remis en service grâce à la mission STS-125 en mai 2009.[163]

La TVH utilise des gyroscopes pour détecter et mesurer toute rotation et de stabiliser en orbite au point cible avec précision astronomique. Normalement, trois gyroscopes sont nécessaires pour les opérations, bien qu'il puisse analyser ce avec seulement 2 sur un champ bleu clair serré, donc particulièrement compliquée par la présence d'objectifs très précis. Vous pouvez également effectuer des observations avec un seul gyroscope,[164] mais sans que cela serait impossible. En Août 2005, il a été déterminé à la transition régulière en mode 2-gyroscope, la manière efficace de prolonger la durée de la mission, en laissant deux gyroscopes de rechange et deux inopérable.[165] Un autre gyroscope cassé en 2007,[166] conduisant au remplacement des six gyroscopes mai 2009 (riparandone un). Les ingénieurs au sol ont découvert que les casses ont été causés par la corrosion des câbles électriques qui alimentent le moteur à l'origine initialisé par l'oxygène sous pression.[141] Ainsi, le prochain modèle gyroscopique a été assemblé en adoptant azote pressurisé à sa place,[141] en augmentant la fiabilité.[167]

L'avenir de Hubble

Décroissance de l'orbite et le dos vérifié

Hubble Space Telescope
Illustration du mécanisme de capture Soft (SCM) installé sur Hubble

Hubble en orbite autour de la Terre dans la faible atmosphère dessus, déclinant lentement en raison de 'friction. Pour cette raison, il tombera dans l'atmosphère de la Terre en quelques décennies en fonction de l'activité du soleil et son impact sur l'atmosphère supérieure. En cas de retour, certains composants du télescope, comme le miroir primaire avec une structure de support adjacente à survivre, causant des dommages aux personnes et aux biens.[168] En 2013, le chef du projet James Jeletic a déclaré que le Hubble pourrait survivre jusqu'en 2020,[3] mais l'activité en fonction solaire et la friction d'entrée atmosphérique atmosphérique auront lieu entre 2028 et 2040.[3][169] En Juin 2016, la NASA a prolongé le contrat de service de Hubble jusqu'en 2021.[170]

Les plans originaux pour la NASA Hubble deorbitare sécuriser devaient le ramener à terre à l'aide d'un navette spatiale, avant d'être exposé à Smithsonian Institution. Ce ne sera plus possible en raison du retrait de la flotte, mais il serait peu probable vu encore le coût de la mission et les risques pour l'équipage, préférant l'ajout d'un module de propulsion supplémentaire pour permettre la rentrée contrôlée.[171] De tous ces projets, le seul fait réalisé est la capture et le système souple Rendez-vous, qui facilitent les missions robotiques ou habités.[172]

missions de service commercial possibles

En 2017, l'Administration atout examiné une proposition de la Sierra Nevada Corporation d'utiliser une version avec équipage dream Chaser Hubble pour assurer la maintenance à quelques reprises au cours des années 2020 et d'étendre ses fonctions scientifiques pour compenser les dysfonctionnements James Webb Space Telescope, pas encore lancé.[173]

successeurs

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: James Webb Space Telescope.

Il n'y a pas un remplacement direct pour Hubble dans les fréquences de 'ultra-violet et visible, étant donné que les télescopes spatiaux à court terme ne se répliquent pas la couverture (de l'ultraviolet à proximité proche infrarouge), en se concentrant sur beaucoup plus loin des bandes infrarouges. Ces bandes sont mieux adaptés pour étudier la redshift et accentué à des objets à basse température, généralement des objets anciens et les plus lointains de l'Univers. Ces longueurs d'onde sont aussi difficiles ou impossibles à étudier le terrain, ce qui justifie le coût d'un télescope spatial. Les grands télescopes basés au sol peuvent photographier quelques-unes des longueurs de l'onde de Hubble, parfois au mépris de la TVH en termes de résolution en utilisant l'optique adaptative (AO), la gestion de recueillir beaucoup plus de lumière facile à traiter des photos, mais sans être en mesure de battre le « Hubble excellente résolution sur un large champ de vision dans l'espace sombre.[174]

Hubble Space Telescope
Les miroirs de Hubble et de comparaison (JWST 4,5 m2 vs 25 m2 respectivement)

Les plans pour un successeur de Hubble matérialisé dans le projet de la prochaine génération du télescope spatial, qui a abouti au développement du télescope spatial James Webb (JWST), le successeur officiel de Hubble.[175] Très différent d'une taille de Hubble, est conçu pour fonctionner au point L2 beaucoup plus lointain et froid pour tous 'orbite basse, où l'interférence optique et thermique de la Terre et la Lune est de la manière. Il est conçu pour être entièrement manutensito (à travers, par exemple, des outils remplaçables), mais la conception comprend un anneau d'amarrage pour permettre la visite de vaisseaux spatiaux.[176] Un objectif scientifique principal du JWST est d'observer les objets les plus lointains de l'Univers, au-delà des limites des instruments existants. Il est prévu l'emplacement des étoiles dans l'Univers, quelque 280 millions ans de plus que ceux qui sont actuellement vu par TVH.[177] Le télescope est une collaboration internationale entre la NASA, l'ESA et CSA depuis 1996,[178] et son lancement est prévu à bord d'un Ariane 5.[179] Bien que le JWST est principalement un instrument infrarouge, la partie de couverture de 600 nm, de l'orange du spectre visible. Un œil humain typique peut voir jusqu'à environ la longueur d'onde de 750 nm, donc il y a un léger chevauchement avec les bandes de lumière visible pour la plupart des longueurs d'onde, y compris orange et rouge.

Un télescope complémentaire capable d'observer des longueurs d'onde plus grandes que le télescope et JWST, est l 'Observatoire spatial Herschel ESA, lancé le 14 mai 2009. Comme le JWST, Herschel n'a pas été conçu pour être changé après le lancement, et a une forme sensiblement plus large que le miroir de Hubble, mais seulement observé dans l'infrarouge et submillimétrique. Il avait besoin de refroidissement de l'hélium, dont les réserves terminé le 29 Avril 2013, mettant fin à la mission.

Certains concepts de télescopes spatiaux avancés dans le XXIe siècle comprennent la technologie de pointe à grande ouverture du télescope spatial,[180] un télescope optique avec un miroir conceptualisé entre 8 et 16 mètres de diamètre qui peut être réalisée si un successeur direct à la TVH, capable d'observer et photographier des objets astronomiques dans le visible, l'ultraviolet et l'infrarouge, aurait une résolution sensiblement plus élevée par rapport à ' Hubble et le télescope spatial Spitzer, et seraient construites entre 2025 et 2035.

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