Космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году, за последние 30 лет произвел революцию в астрономии, предоставив невероятно детальные изображения Вселенной. Однако вскоре после его запуска ученые обнаружили проблему, которая угрожала его способности получать четкие и ясные изображения. Поэтому им пришлось разработать инновационное решение и провести последующий ремонт на орбите, которое позволило бы телескопу выполнять свою работу без дальнейших проблем.
Первые исправленные снимки «Хаббла» появились ровно тридцать лет назад, 13 января 1994 года, и наглядно показали, что проблема, мешавшая его бесперебойной работе, была решена. Успешный ремонт стал переломным моментом для миссии, позволив «Хабблу» получать четкие изображения и способствовать важнейшим научным открытиям в астрономии, которые продолжаются до сих пор.
Большая проблема с оптикой
В июне 1990 года, во время первых наблюдений с помощью «Хаббла», астрономы заметили, что изображения получаются удивительно размытыми. После тщательного анализа они обнаружили, что проблема заключается в эффекте сферической аберрации, вызванной ошибкой в кривизне первичного зеркала. Этот дефект искажал свет, исходящий от небесных объектов, что снижало точность получаемых изображений.
Источник проблемы был обнаружен в процессе изготовления первичного зеркала, в частности, при использовании неисправного измерительного прибора. Кривизна зеркала не соответствовала требуемым характеристикам, из-за чего изображения, проецируемые на матрицу телескопа, искажались. Этот технический недостаток ставил под угрозу научную достоверность наблюдений и репутацию миссии в целом.
Поэтому необходимо было найти инновационное решение, чтобы исправить ошибку и заставить телескоп «Хаббл» работать с максимальной отдачей.
Успешный ремонт
Выявив проблему, ученые и инженеры быстро приступили к разработке решения и восстановлению полной функциональности ценного космического инструмента. Было решено установить корректирующий прибор — Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), предназначенный для компенсации сферической аберрации.
Первая миссия по ремонту телескопа Хаббл, известная как STS-61, была запущена 2 декабря 1993 года. В ходе этой миссии экипаж астронавтов под руководством командира Ричарда Кови успешно установил COSTAR, а также новую камеру и усовершенствованный спектрометр. Эти приборы были разработаны для улучшения наблюдательных возможностей телескопа и смягчения последствий неисправности основного зеркала.
Ремонт оказался поистине успешным. После установки COSTAR и других инструментов телескоп «Хаббл» начал передавать необычайно четкие и детальные изображения, превзойдя даже ожидания ученых.
Первые скорректированные изображения
Самое первое изображение, переданное на Землю, появилось 13 января 1994 года и показывало ядро галактики M100. С первого взгляда можно было заметить, как заметно улучшился вид Хаббла до и после сервисной миссии в декабре 1993 года.
На предыдущем снимке той же галактики, сделанном камерой WFPC-1 в широкоугольном режиме 27 ноября 1993 года, за несколько дней до сервисной миссии STS-61, отчетливо видны эффекты оптической аберрации в первичном зеркале. Свет звезд и мелкие детали были размыты, поскольку дефект сильно ограничивал способность телескопа видеть слабые структуры.
Напротив, новый снимок, сделанный 31 декабря 2023 года с помощью широкоугольной и планетарной камеры второго поколения (WFPC-2), установленной во время технического обслуживания на STS-61, показал, что корректирующая оптика камеры полностью компенсирует аберрацию в первичном зеркале Хаббла. Модифицированная оптика WRPC-2 исправила ранее размытый вид, что позволило телескопу впервые четко разрешить слабые структуры диаметром до 30 световых лет в галактике, удаленной на десятки миллионов световых лет.
С помощью этой камеры в течение многих лет «Хаббл» исследовал Вселенную с беспрецедентной для своего времени четкостью и чувствительностью и достиг важнейших научных целей, ради которых телескоп был изначально построен.
Следующие шаги «Хаббла»
Успех ремонта закрепил роль телескопа «Хаббл» как первоклассного инструмента для небесных наблюдений, внесшего значительный вклад в наше понимание Вселенной и фундаментальных законов физики. Период после ремонта характеризовался целым рядом значительных успехов. За эти годы телескоп «Хаббл» помог измерить расширение Вселенной, предоставив важные данные, которые привели к открытию темной энергии — загадочной силы, которая приводит в движение ускорение космического расширения.
Хаббл также исследовал самые отдаленные уголки космоса, получив изображения древних галактик и наблюдая за процессами звездообразования в самых отдаленных регионах. Благодаря его возможностям получения изображений ученые смогли изучить атмосферы экзопланет и проанализировать свойства галактик, получив ценные данные для космологии и астрофизики.
Кроме того, телескоп «Хаббл» сыграл решающую роль в определении свойств близлежащих галактик и в открытии уникальных небесных объектов, таких как Крабовидная туманность. Кроме того, его наблюдения позволили идентифицировать несколько сверхновых, что способствовало нашему пониманию процессов, лежащих в основе окончания звездной жизни.
Таким образом, космический телескоп «Хаббл» остается необыкновенным свидетелем чудес Вселенной, который и сегодня, спустя более 30 лет, продолжает удивлять ученых и публику своими снимками и новаторскими исследованиями.