En vy över rymdfarkosten Hubble när den kretsar runt jorden. Se fler Hubble Space Telescope -bilder. Med tillstånd av NASA Hubble -rymdfarkosten, även känd som Hubble -rymdteleskopet eller bara Hubble, lanserades 1990 och har sedan dess skickat fantastiska bilder på avlägsna galaxer. Men Hubbles resa har inte varit smidig. Faktiskt, det fanns problem med Hubble från början. Som ett resultat, en del av Hubbles historia är en serie NASA -uppdrag avsedda att reparera teleskopet. Det senaste reparationsuppdraget blir också Hubbles sista - NASA planerar att ersätta Hubble med ett nytt rymdteleskop 2013.
Varför använda ett rymdteleskop i första hand när vi har massiva teleskop här på jorden? Rymdteleskop kan fokusera på föremål som är svagare och längre bort än terrestra teleskop. Allt har att göra med jordens atmosfär. Partiklar i luften absorberar, bryta och reflektera ljus. Varm luft stiger och kall luft faller, som också kan förvränga ljus. I rymden, det finns ingen störning eftersom det inte finns någon atmosfär. Teleskop i rymden kan samla mycket skarpare bilder än de vi har här på marken.
Men ett rymdteleskop är mer exakt än jordiska teleskop bara om det är korrekt utformat. Ungefär en månad efter att NASA lanserade Hubble, organisationen upptäckte att teleskopet de arbetat med i åtta år hade en grundläggande brist. En spegel utformad för att reflektera ljus in i teleskopets sensorer var inte rätt form. Spegelns tillverkare hade gjort ett misstag när den byggdes. Som ett resultat, bilderna som Hubble skickade till NASA var ur fokus och suddiga.
NASA planerade snart ett reparationsuppdrag, som lanserades 1993. NASA skickade upp astronauter i rymdfärjan Endeavour för att manuellt reparera teleskopet. Fem rymdpromenader senare, astronauterna slutförde reparationerna. De installerade en enhet med 10 små speglar som fångade upp ljuset från primärspegeln och korrigerade vägen till sensorerna. Efteråt, Hubble började ta några av de mest häpnadsväckande bilderna av rymden vi har sett hittills.
Courtesy STScI och NASA Men Hubble behöver återigen repareras. Till skillnad från problemet med spegeln, dessa reparationer involverar flera system och är mycket mer komplicerade. Ett tag, NASA övervägde att överge Hubble helt istället för att investera i ett annat reparationsuppdrag. Till sist ändrade organisationen sin kurs, och nu har den planerat ett nytt reparationsuppdrag. Vi ska titta på vad som hände med Hubble för att kräva reparationer, varför NASA nästan bestämde sig för att ge upp teleskopet och vad framtiden väntar för den här enheten.
Så vad är det för fel på Hubble? Vi kommer att fokusera på problemet i nästa avsnitt.
Innehåll
Ett skott av Jupiter taget av Hubble -teleskopet Courtesy STScI och NASA Liksom alla enheter, Hubble -teleskopet är sårbart för slitage. Ibland misslyckas ett mindre system, eller ett batteri dör. Vid andra tillfällen, ett mer kritiskt system börjar slits ut. Eftersom Hubble är både ett teleskop och ett rymdfarkost, den har flera komplicerade system som kan försämra teleskopets funktionalitet om de misslyckas.
Med det i åtanke, NASA har planerat regelbundna underhålls- och reparationsuppdrag för att hålla Hubble i fungerande skick sedan den lanserades. Förutom uppdraget 1993 att installera korrigeringsanordningen för att hantera spegelproblemet, NASA planerade ytterligare tre uppdrag för att uppgradera och underhålla teleskopet. Dessa uppdrag ägde rum 1997, 1999 och 2002 [källa:NASA].
Den 1 februari kl. 2003, rymdfärjan Columbia bröt sönder vid återinträde. Alla sju medlemmar i bussens besättning dog i olyckan. NASA blev föremål för enorm press och granskning. Byrån bestämde sig för att grundlägga rymdfärjeprogrammet och genomföra en fullständig undersökning för att avgöra om bemannad rymdflygning var värd riskerna. Som ett resultat, NASA avbröt ett planerat Hubble -underhållsuppdrag.
År 2004, Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) fungerade fel när strömförsörjningen gick sönder. Spektrografer separerar ljus i dess komponentvåglängder, som vi uppfattar som färger. Genom att analysera ljusets olika våglängder, astronomer kan lära sig mycket om de kosmiska kroppar de observerar. Bara genom att studera ljusvåglängder, forskare kan bestämma ett objekts kemiska sammansättning, temperatur och densitet, bland andra egenskaper. Hubbles STIS var avgörande för att upptäcka svarta hål, och är en kritisk komponent i Hubble. För närvarande, STIS är i "säkert läge, "vilket betyder att den inte är påslagen, men den kan fortfarande fungera om NASA byter ut strömförsörjningen.
Hubble -teleskopet har tagit många otroliga bilder, inklusive detta foto av krabba-nebulosan som genereras från optiska bilder och röntgenbilder. Courtesy STScI och NASA
Under 2007, Hubbles avancerade kamera för undersökningar (ACS) fick ett partiellt fel. ACS har tre kameror och har tagit några av de mest imponerande bilderna av föremål i djupt utrymme. En elektrisk kortslutning inaktiverade två av de tre kamerorna. Varje kamera har en annan funktion. De solgardin kamera tar bilder av objekt som avger ultravioletta våglängder. Det är den enda kameran i ACS som fortfarande fungerar. De två nedlagda kamerorna inkluderar en bred fältkamera och a högupplöst kamera .
Medan NASA återupptog rymdfärjeprogrammet sommaren 2005, det fanns inga planer på att reparera eller uppgradera Hubble. När systemen började uppleva problem, NASA diskuterade fördelarna med ett reparationsuppdrag. Skulle fördelarna med att fixa Hubble uppväga risken och kostnaden för ett bemannat uppdrag? Fanns det något annat sätt att reparera teleskopet utan att utsätta människor för fara? Gjorde det mer mening att låta Hubble försämras och så småningom falla ur omloppsbana?
Det är inte enkla frågor att svara på. Efterfrågan på den typ av information och bilder som Hubble kan samla sträcker sig långt bortom NASA:s dörrar. Vetenskapliga laboratorier runt om i världen är beroende av den informationen.
Vilka alternativ hade NASA? Fortsätt läsa för att ta reda på det.
Courtesy STScI och NASA NASA:s första alternativ var att inte göra någonting alls. Hubble behåller sin orientering med hjälp av ett komplext navigationssystem. Detta system bygger i sin tur på sex gyroskop , som hjälper Hubble att behålla sin orientering i förhållande till jorden. Utan ordentligt underhåll, gyroskopen kan misslyckas. Efter ett sådant misslyckande, NASA skulle inte kunna rikta Hubble åt rätt håll för att samla in data och bilder.
Hubbles batterier börjar också dö. Om de inte byts ut, Hubble kommer att tappa ström och sluta fungera. Om NASA valde att inte agera, Hubble skulle troligtvis misslyckas före 2009. NASA skulle inte kunna samla den typ av information och bilder som Hubble var utformad för att samla tills ett ersättningsteleskop kunde starta - något som inte är planerat att hända förrän 2013.
Så småningom, det döda teleskopet skulle drabbas av förfall. Det betyder att jordens tyngdkraft gradvis skulle dra teleskopet närmare planeten. Lämnad ensam, teleskopet skulle åter komma in i jordens atmosfär och krascha till jorden. NASA skulle förmodligen inte låta det hända på egen hand - det skulle vara för farligt utan att veta var teleskopet skulle landa. Istället, NASA skulle sannolikt skicka ett uppdrag, antingen bemannad eller obemannad, för att hämta teleskopet säkert eller krascha det i ett obefolkat område, som ett hav. NASA övervägde bara att låta Hubble dö, men ett entusiastiskt skrik från det vetenskapliga samfundet fick NASA -tjänstemän att ompröva.
Nästa alternativ var att skicka ett bemannat rymduppdrag och använda astronauter för att manuellt ersätta, uppgradera och reparera Hubbles system. Efter katastrofen i Columbia, NASA var ovilligt att riskera astronauternas liv på Hubbles reparationsjobb. Även när rymdfärjeprogrammet startade igen 2005, astronauter skickades bara till den internationella rymdstationen. Det beror på att astronauterna kunde ta skydd på stationen om något gick fel med skytteln. Där kunde de vänta på räddning.
Hubble -teleskopet har inte de faciliteter eller utrustning som krävs för att hålla en pendelbesättning levande och säker. Teleskopet är också för långt bort från rymdstationen för att en buss kan resa till teleskopet, sedan manövrera till rymdstationen. Om något gick fel, astronauterna på uppdraget skulle utsättas för allvarlig fara. I ett par år, NASA var ovilligt att stödja ett bemannat uppdrag att reparera teleskopet.
Courtesy STScI och NASA Det tredje alternativet var att skicka upp en robot till Hubble -teleskopet för att utföra reparationer. NASA började undersöka detta alternativ 2004. En robot skulle låta NASA göra reparationer och uppgraderingar utan att utsätta människor för fara. Men det fanns också en nackdel med att använda en robot. Robotar är extremt dyra att designa, utveckla och producera. NASA var tvungen att väga kostnaderna för att utveckla en robot med fördelarna med att ha Hubble tillbaka online.
NASA hade ett tufft beslut att fatta. Det vetenskapliga samfundet vädjade för teleskopets räkning. Men risken för människoliv skulle alltid vara en faktor. Med det i åtanke, NASA bestämde sig för en specifik åtgärd. Var de hamnade var en helt annan historia.
Vad bestämde sig NASA för att göra, och hur förändrades organisationens planer över tiden? Ta reda på det i nästa avsnitt.
Courtesy STScI och NASA År 2004, NASA började undersöka möjligheten att använda en robot för att reparera Hubble. NASA skulle skjuta upp roboten med en raket liknande den som användes i Apollo -uppdragen. Även om ett sådant uppdrag inte skulle äventyra människors liv, det fanns andra överväganden som gjorde det till ett svårt beslut. För en sak, ingenjörer konstruerade Hubble så att människor kunde reparera och uppgradera, så måste roboten efterlikna en människas rörelseomfång i rymden. För en annan, ett sådant program skulle vara extremt dyrt, vilket gör det till en utmaning att få in rätt finansiering.
NASA tittade på flera företag och forskningsanläggningar när man övervägde en robotlösning på Hubble -problemet. Bland kandidaterna fanns Canadian Space Agency (CSA). CSA utvecklade en robot som de kallade Dextre. Roboten innehöll två långa, flerledade armar som kunde utföra flera grundläggande uppgifter. Tidig forskning var lovande. Men NASA beslutade så småningom att inte använda roboten. Varför? Dels för att skeptiker trodde att reparationen av Hubble var för känslig för en robot. En annan stor faktor var priset - uppskattningar av kostnaden för ett uppdrag med Dextre varierade mellan 1 och 2 miljarder dollar. NASA hade inte tillräckligt med pengar i budgeten för att finansiera en sådan operation.
Det såg ut som om NASA trots allt skulle låta Hubble dö. Men när Mike Griffin blev NASA -administratör 2005, han bestämde sig för att ta en ny titt på att reparera Hubble. Efter lite övervägande, Griffin meddelade den 31 oktober, 2006, att ett nytt bemannat uppdrag skulle resa till Hubble för att installera uppgraderingar och reparera teleskopet. De föreslagna ändringarna skulle förlänga Hubbles liv till 2013. Då, James Webb rymdteleskop ska vara online och i omloppsbana.
Courtesy STScI och NASA Griffins tillkännagivande innebar att NASA återigen var tvungen att titta närmare på rymdfärjeprogrammet. NASA planerade reparationsuppdraget för sommaren 2008. Det drevs först tillbaka till hösten 2008 på grund av en fördröjning av rymdfärjens bränsletankproduktion [källa:New Scientist]. Ytterligare problem försenade lanseringen till den 11 maj, 2009. Nu bär rymdfärjan Atlantis en besättning astronauter till Hubble. I väntan står en andra rymdfärja, strävan. Det är besättningen på Endeavours jobb att fungera som räddningsteam om något skulle gå fel med Atlantis.
Väl på Hubble, astronauterna kommer att stänga av gyroskop och batterier, effektivt ge teleskopet ytterligare minst fem års driftskraft och vägledning. De kommer också att reparera en termisk avskärmning på teleskopet som är utformat för att skydda Hubbles elektronik mot faror i rymden. De kommer att ersätta de två defekta ACS -kamerorna och STIS, och de kommer också att installera ny utrustning som ger Hubble ännu fler funktioner. NASA förväntar sig att hela uppdraget kommer att kräva minst fem rymdpromenader [källa:HubbleSite]. Alla reparationer och uppgraderingar kommer att utföras för hand.
När Hubble har reparerats, vad händer då? Ta reda på det i nästa avsnitt.
Dextres laboratoriumMedan Dextre inte fick Hubble -reparationsspelningen, robotens historia slutar inte där. NASA bestämde sig för att använda Dextre för ett annat viktigt uppdrag:att reparera den internationella rymdstationen. I mars 2008, rymdfärjan Endeavour bar Dextre till rymdstationen. Astronauterna samlade roboten i rymden under en rad rymdpromenader.
Den exotiska Whirlpool Galaxy, sett genom Hubble -teleskopet Courtesy STScI och NASA 2009 års reparationsuppdrag blir det sista Hubble -uppgraderings- och reparationsprojektet. När besättningen på Atlantis avslutat arbetet med Hubble, teleskopet fortsätter att samla in data och överföra informationen tillbaka till NASA. Med sin nya utrustning, Hubble kommer att kunna titta längre in i universum och samla mer information om himmelska kroppar.
Hubbles uppgraderingar kommer att innehålla en Wide Field Camera 3 ( WFC3 ) och a Cosmic Origins Spectrograph ( COS ). WFC3 kan ta bilder med ljus över ett brett spektrum, från infrarött till ultraviolett. Det kommer att vara den mest kraftfulla kameran som har installerats på Hubble hittills. COS kommer att samla in data på ett sätt som liknar STIS. Så inte bara kommer NASA att få information från Hubbles reparerade system, men också information från nya, kraftfullare komponenter.
Information från Hubble kan berätta mycket om universum. Forskare planerar att använda Hubble för att fortsätta undersöka allt från svarta hål till mörk materia. Med Hubble, vi kanske kan upptäcka fler planeter som liknar vår egen. Utan det, vi måste vänta flera år innan ersättningen kan ta över jobbet.
Om vi antar att alla Hubbles bitar fungerar som de ska, teleskopet ska kunna fortsätta fungera fram till 2013. Det är bara en uppskattning - i verkligheten teleskopet kan fungera längre än så. En del av reparationsuppdraget handlar om att ansluta en enhet till Hubble som hjälper NASA när det är dags att deorbitera teleskopet. Det är rymdprat för att få teleskopet att krascha på jorden. Även om reparationsuppdraget är en fullständig framgång, Hubbles dagar är räknade.
Courtesy STScI och NASA Men NASA arbetar med ett annat rymdteleskop. Det kallas James Webb rymdteleskop, utvecklad av Northrop Grumman Space Technology. Det nya teleskopet kommer att innehålla flera kameror som är kraftfullare än de som för närvarande finns på Hubble.
Hubble har gett forskare ovärderlig information sedan lanseringen. Förhoppningsvis efter detta sista reparationsuppdrag, det kommer att fortsätta att göra det i flera år till.
För att lära dig mer om rymdteleskopet Hubble och andra ämnen, ta en närmare titt på länkarna på nästa sida.
Offentlig förseningSpace Telescope Science Institute (STScI) undanhåller alla bilder som Hubble tagit från allmänheten ett helt år innan de släpps. Varför är det så? Det är att ge de olika forskningsinstitutionerna och universiteten den tid de behöver för att analysera och dokumentera sina undersökningar. Dessa organisationer måste schemalägga tid med Hubble i god tid. Om STScI skulle släppa foton tidigare, dessa institutioner skulle behöva tävla mot andra grupper som inte planerade tid med Hubble. Allt handlar om rättvisa.
