تلسکوپ فضایی هابل/پانزده سال در دل فضا

این مجموعه از چهار تلسكوپ فضایی تشكیل شده كه هر كدام قسمتی از طیف الكترو مغناطیسی را رصد می كنند. از این میان رصد قسمت مرئی طیف ( كه توسط چشم قابل دیدن است ) بر عهده تلسكوپ فضایی هابل است كه اولین جزء این مجموعه بود كه در مدار قرار گرفت.
تاریخچه ساخت تلسكوپ
«گالیلیو گالیله» فیزیكدان نظری وعملی ایتالیایی در دوران رنسانس در اوایل قرن هفدهم نخستین تلسكوپ نوری را با قرار دادن دو عدسی محدب و مقعر در دو سر یك لوله سربی، اختراع كرد. وی بزرگترین كشفیات علمی از آغاز تاریخ بشری تا آن روز را با این تلسكوپ انجام داد. سطح ماه را رصد كرد، به ستارگان دور دست در كهكشان راه شیری نگاه كرد و از جمله به وجود چهار قمر در حال گردش به دور مشتری پی برد كه تاییدی بودند بر نظریه خورشید مركزی كوپرنیك، حدود یك قرن بعد، بزرگترین اندیشمند تمام قرون و اعصار«سرآیزاك نیوتن» كه از طرفداران محكم نظریه ذره ای نور بود، با استفاده از یك آینه مقعر و یك منشور برای منحرف كردن نور از مسیر خود، تلسكوپ جدیدی اختراع كرد كه تلسكوپ بازتابی نامیده می شود.
مزیت تلسكوپ های نیوتنی نسبت به نوع گالیله ای ، توان ساخت آنها در ابعاد بسیار بزرگ است. در تلسكوپ های گالیله ای ، صرف نظر از وزن زیاد عدسی( برای دقت های بالا ) كه باتوجه به پیشرفت های تكنولوژیك عامل چندان مهمی به شمار نمی آیند، اثرات ناشی از تداخل امواج الكترو مغناطیسی، حین عبور از عدسی باعث بهم ریختگی تصویر و نامفهوم بودن آن می شود. به همین دلیل امروزه تقریبا تمامی تلسكوپ های بزرگ از نوع نیوتنی است. البته در ساخت آینه های این تلسكوپ ها نیز باید دقت فراوانی(در مقیاس دهم میلیمتر ) به كار برد.
آغاز كار هابل
تلسكوپ ها همواره اثرات عظیمی بر افزایش درك ما از كیهان داشته اند و به همین منظور در دهه ۱۹۷۰ در طرحی مشترك بین آژانس هوانوردی و فضانوردی ایالات متحده( ASA ) و سازمان فضایی اروپا (ESA ) پیشنهاد ساخت یك تلسكوپ فضایی در دست مطالعه قرار گرفت. این تلسكوپ كه به یاد یكی از بزرگترین كاشفان كیهان، «ادوین هابل» (۱۸۸۹-۱۹۵۳ ) نامگذاری شده، با سرمایه ای حدود ۲میلیارد دلار ساخته شد.
این تلسكوپ در حقیقت ماهواره ای است كه در ۶۰۰ كیلومتری بالای سرمان هر ۹۷ دقیقه یك بار به دور زمین می گردد. این مجموعه ۱۱تنی یك تلسكوپ بازتابی با آینه ای مقعر به قطر ۴/۲ متر و فاصله كانونی ۵۷ متر است كه طول لوله آن حدود ۱۲متر است و به وسیله چند آینه دیگر كه سر راه نور قرار داده شده اند، تصاویر به تجهیزات ثابت انتهای لوله تلسكوپ می رسد. دوربین معمولی از نوع فضای باز، یك دوربین زیر قرمز (IR ) و یك طیف سنج كه در دمای منفی ۱۸۰ درجه كار می كند، از تجهیزات اصلی هابل هستند كه بعد از ثبت تصاویر اعماق فضا، آنها را به زمین مخابره می كنند. هابل روزانه حدود ۱۰ گیگابایت اطلاعات به مركز اصلی هدایت خود در موسسه علوم تلسكوپ فضایی (STSCI ) در دانشگاه«جانزهاپكینر» در بالتیمور در ایالت مریلند می فرستد كه توانسته گوشه هایی زیبا، عجیب و حیرت انگیز از این دنیای ۱۰۲۶ متری را برایمان آشكار كند. قرار داشتن هابل در لبه های بالایی جو، در ارتفاع ۶۰۰ متری، یكی از عوامل اصلی كیفیت بالای تصاویر آن است كه با جزئیاتی بی نظیر همراه است زیرا نور ستارگان و كهكشان های دور دست از آثار مخربی كه جو زمین و بخصوص لایه یونیزه جو (یونوسفر ) روی آن می گذارند، مصون است. به همین دلیل با وجود اینكه آینه هابل قطری حدود ۴/۲ متر دارد و از بسیاری از رصدخانه های زمینی نظیر رصدخانه «كك» در هاوایی یا مجموعه تلسكوپ های كوه «پالوهار» در شیلی كوچك تر است از همه اینها بسیار با ارز ش تر بوده است. می توان گفت كه هابل تقریبا در تمام طرح های پژوهشی- فضایی خارج از منظومه شمسی در ۱۰سال اخیر تاثیر بسزایی داشته است. تلسكوپ فضایی هابل، پیشتاز واقعی فضا، شاهكار علم و تكنولوژی قرن بیستم و نماد عقلانیت بشری است.
نصب و تعمیر
نصب هابل در مدار، بر عهده شاتل چلنجر بود، اما پیش از اتمام ساخت هابل، در یك رویداد تراژیك، در سال ۱۹۸۶ درست چند ثانیه بعد از بلند شدن شاتل از پایگاه كندی در كیپ كارناوال فلوریدا كه مركز اصلی ناوبری ناسا در آنجاست، شاتل به قطعاتی در حدود اندازه گوش سرنشینانش تبدیل شد. به این ترتیب پس از پایان عملیات ساخت و تست تلسكوپ هابل، در ماموریت STS ۳۱ شاتل دیسكاوری در ۲۴ آوریل ۱۹۹۰ این تلسكوپ را در مدار خود قرار داد.
اولین تصاویر ارسالی توسط هابل واقعا باعث یاس و ناامیدی دانشمندان شده بود. اشتباه جزئی مهندسان سازنده تلسكوپ در ساخت لبه های آینه (در حدود دهم میلیمتر ) باعث به وجود آمدن پدیده پواش (فرانهوفر ) شده بود و تصاویر ارسالی را مات، به هم ریخته و عملا غیر قابل استفاده می كرد زیرا این تصاویر در كنار هم قرار نمی گرفتند. (هابل از تكنیك پانوراما برای عكسبرداری از پهنه های آسمان استفاده می كند. ) هابل به كار خود ادامه می داد تا سرانجام در دسامبر ۱۹۹۳ در یك ماموریت پیاده روی فضایی توسط سرنشینان دیسكاوری، ۱۰ مورد از تعمیرات اصلی از جمله تعویض دوربین فضای باز، تعویض آرایه های خورشیدی، اضافه كردن چند ریز پردازنده و RAM به كامپیوتر مركزی، تصحیح مدار و ترمیم آینه ها انجام گرفت. از آن زمان تاكنون تصاویر هابل زیبا، دقیق و با بالاترین كیفیت ممكن به زمین ارسال می شوند.
آینده هابل
پیش بینی اولیه برای دوره ماموریت هابل ۱۰ سال بود، اما با انجام ۳ ماموریت ترمیمی دیگر در فوریه ۱۹۹۷ و دسامبر ۱۹۹۹ و مارس ۲۰۰۳ حدود ۲۴ مورد برطرف كردن اشكالات، جا به جایی قطعات كهنه با نو و به روز كردن نرم افزار انجام شد كه مهمترین آن تعویض صفحات خورشیدی هابل با نمونه های قویتری از جنس ایریدیوم بود كه انرژی لازم برای زیروسكوپ های هابل (وسیله ای برای جهت گیری و حفظ تعادل تلسكوپ ) را تامین می كرد. صفحات خورشیدی جدید كوچكتر از نمونه قبلی بودند كه همین امر ۳۰ درصد به توان مانور هابل افزود. صفحات خورشیدی قبلی در اثر برخورد با زباله های فضایی، آسیب دیده بودند. پس از وقوع حادثه غمبار شاتل كلمبیا در دقایق پایانی ماموریتش در سال ۲۰۰۳ كه به سرنوشت چلنجر دچار شد، ناسا تمامی ماموریت های شاتل را متوقف كرد. قضیه به حدی جدی بود كه ناسا اعلام كرد كه توان تامین امنیت فضانوردان را ندارد و حتی برای رساندن مایحتاج سرنشینان ایستگاه فضایی بین المللی ISS ، دست به دامن «سایوز» روسی شد.
یكی از ماموریت های لغو شده شاتل در فوریه ۲۰۰۵، ترمیم سیستم عكسبرداری هابل بود كه در آگوست ۲۰۰۴ دچار مشكل شده بود. پس از اینكه ناسا اعلام كرد كه بودجه لازم برای انجام عملیات رباتیك (بدون حضور فضانورد ) برای ترمیم هابل را ندارد، نگرانی بسیاری از كیهان شناسان به خاطر از دست دادن هابل بیشتر شد.
هر چند «ادوین گریفین» رئیس جدید ناسا، اعلام كرده كه ماموریت جدیدی برای تعمیر هابل ترتیب خواهد داد، اما اعلام هفته گذشته ناسا مبنی بر پایان كار هابل تا دو سال دیگر، سرنوشت آن را در هاله ای از ابهام فرو برده است.
پیش از این قرار بود هابل تا پایان دهه جاری میلادی به فعالیت خود ادامه دهد و سپس به زمین بازگردانده شود و به عنوان شاهكار علمی قرن بیستم در موزه نگهداری شود و جای آن را تلسكوپ در حال طراحی «جیمز وب» (james Webb ST ) به نام دومین رئیس ناسا كه از نسل جدید تلسكوپ های فضایی است، بگیرد.
رصدهای مهم
از تاثیرگذارترین و مهیج ترین وقایع علمی كه هابل در آنها نقش اساسی داشته می توان به موارد زیر اشاره كرد:
برخورد دراماتیك: شومیكر لوی ۹ به مشتری در ۱۹۹۴.
- كمك به اثبات تئوری وجود سیاه چاله های عظیم در مركز كهكشان ها
- كشف سیارات گازی عظیم خارج از سامانه خورشیدی
- كشف یكی از دورترین و در نتیجه قدیمی ترین كهكشان ها در آسمان با فاصله ای حدود ۱۵ میلیارد سال نوری.
هابل در پانزدهمین سال تولدش (هفته گذشته ) دو عكس یكی از كهكشان گردانی (M۵۱ ) و دیگری از سحابی عقاب (M۱۶ ) به دوستداران كیهان شناسی هدیه كرد كه نمونه ای از توانایی های اعجاب انگیز این شاهكار عظیم دست بشر است.
ادوین هابل
«ادوین پاول هابل» در ۲۰نوامبر ۱۸۸۹ در ایالت میسوری آمریكا به دنیا آمده، در ۱۹۱۰ تحصیلات خود را در«ریاضیات و ستاره شناسی» در دانشگاه شیكاگو به پایان رساند و سپس به تحصیل درمقطع فوق لیسانس در رشته حقوق پرداخت. پس از خدمت در جنگ اول جهانی دوباره به ستاره شناسی پرداخت و پس از اخذ درجه دكترا از دانشگاه شیكاگو تا پایان عمر خود را در رصدخانه كوه ویلسون درشمال لس آنجلس به تحقیق پرداخت. وی در ۲۸ سپتامبر ۱۹۵۳ در كالیفرنیا از دنیا رفت.
هابل از كسانی بود كه در پیشرفت تئوری انبساط جهان و نظریه Big Bag سهم عظیمی داشتند. وی كشف كرد كه سرعت دورشدن كهكشان ها از یكدیگر به فاصله آنها از هم بستگی دارد. این كشف، «قانون هابل» نامیده می شود.

منبع : خبرگزاری فارس