Космический телескоп Хаббл

Խ. ԱԲՈՎՅԱՆԻ ԱՆՎԱՆ ՀԱՅԿԱԿԱՆ ՊԵՏԱԿԱՆ ՄԱՆԿԱՎԱՐԺԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ

ՌԵՖԵՐԱՏ

Ø  ՖԱԿՈՒԼՏԵՏ__ Մաթեմատիկայի, ֆիզիկայի և ինֆորմատիկայի

Ø  ԲԱԺԻՆ__ ֆիզիկա

Ø  ԿՈՒՐՍ__ երկրորդ, մագիստրատուրա

Ø  ԱՌԱՐԿԱ__  Տիեզերական աստղադիտակներ

Ø  ԹԵՄԱ__ Հաբլ (աստղադիտակ)

Ø  ԴԱՍԱԽՈՍ__ Սերգեյ Ներսիսյան

Ø  ՈՒՍԱՆՈՂՈՒՀԻ__ Մարգարիտա Դանիելյան

ԵՐԵՎԱՆ 2017 թ.

Ներածություն

Աստղադիտակների տիեզերք դուրս բերումը թույլ է տալիս նաև բարձրացնել նրանցով կատարվող դիտարկումների որակը: Չնայած այն հանգամանքին, որ օպտիկական միջակայքում մթնոլորտը թափանցիկ է, բայցևայնպես Ռելեի ցրման պատճառով այն տարբեր ձևերով է անցկացնում տարբեր ալիքի երկարությամբ լույսը, ինչը հանգեցնում է երկնային մարմինների լուսային սպեկտրների աղճատմանը (սպեկտրը տեղաշարժվում է դեպի կարմիր գույնը): Բացի այդ մթնոլորտը ոչ միշտ է միասեռ, այնտեղ անընդհատ առկա են հոսանքներ (քամիներ), ինչը բերում է պատկերի աճատմանը: Այս ամենի պատճառով Երկրի վրա տեղակայված աստղադիտակների լուծման կարողությունը սահմանափակված է մոտ 1 անկյունային վայրկյան ճշտությամբ, անկախ աստղադիտակի ապերտուրայից: Այս խնդիրը հնարավոր է մասնակիորեն լուծել ադապտիվ օպտիկայի միջոցով, որը մասնակիորեն չեզոքացնում է վերը նշված ազդեցությունները, ինչպես նաև տեղակայելով աստղադիտակները բարձր լեռներում, որտեղ մթնոլորտը ավելի նոսր է, սակայն առավել լավ արդյունքներ կարելի է ստանալ տիեզերքից դիտարկումներ կատարելիս: Մթնոլորտից դուրս նրա կողմից առաջացող աղճատումները ամբողջովին բացակայում են, այդ իսկ պատճառով աստղադիտակի

առավելագույն տեսական լուծման կարողությունը որոշվում է միայն նրա դիֆրակցիայի սահմանով՝ φ=λ/D:

Հաբլ (աստղադիտակ)

Հաբլ, տիեզերական աստղադիտակ «Հաբլ»-ը (անգլ.՝ Hubble Space Telescope, HST) ավտոմատ աստղադիտարան է, որը Երկրի ուղեծիր էր դուրս բերվել տիեզերական շաթլի կողմից 1990 թ. եւ դեռ գործում է: Այն ունի 2.4 մետր բացվածք եւ իր չորս գլխավոր գործիքների օգնությամբ հետազոտում է մոտ ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի եւ մոտ ինֆրակարմիր սպեկտրերում։

Աստղադիտակը կոչվել է աստղագետ Էդվին Հաբլի անունով։

Էդվին Հաբլ

Հաբլի ուղեծիրը Երկրի ուղեծրի աղավաղումներից դուրս թույլ է տալիս նրան նկարել ծայրաստիճան բարձր որակի պատկերներ՝ գրեթե առանց ետին պլանի լույսի։ Հաբլի Deep Field-ը տեսանելի լույսով ամենամանրամասն նկարներից է, որը թույլ տվեց խոր հայացք գցել տիեզերք։ Հաբլի բազմաթիվ հայտնագործությունները բերել են աստղաֆիզիկայի մեջ բեկումնային առաջընթացների, ինչպիսին է, օրինակ Հաբլի օրենքը:

Չնայած, որ Հաբլը չի եղել առաջին տիեզերական աստղադիտակը, այն ամենամեծերից է ու ամենաբազմակողմանին։ Այն հայտնի է եւ որպես կարեւոր

հետազոտական գործիք, եւ որպես հասարակայնության հետ կապերի շնորհք՝ աստղագիտության համար։ «HST»-ն կառուցել է ԱՄՆ-ի տիեզերական գործակալություն ՆԱՍԱ-ն՝ Եվրոպական տիեզերական գործակալության օգնությամբ։ Աստղադիակը կառավարվում է Տիեզերական աստղադիտակների գիտական ինստիտուտի կողմից։ Հաբլը ՆԱՍԱ-ի «Մեծ աստղադիտակներ» ծրագրի մի մասն է՝ Քոմփթոնի գամմա ճառագայթների աստղադիտարանի, Սպիտցերի տիեզերական աստղադիտակի ու Չանդրայի ռենտգենյան ճառագայթների աստղադիտարանի հետ մեկտեղ:

Տիեզերական աստղադիտակների մասին միտքը ծնվել էր դեռ 1923 թ.: Հաբլը սկսեց ֆինանսավորվել 1970-ականներին, 1983 թ. տիեզերք դուրս բերելու նախատեսումով, սակայն ծրագիրը հետ էր ընկնում տեխնիկական հետաձգումների, ֆինանսական խնդիրների եւ Չելենջեր շաթլի աղետի պատճառով։ Երբ Հաբլը վերջապես դուրս բերվեց ուղեծիր 1990 թ., հայտնաբերվեց, որ նրա գլխավոր հայելին սխալ է տեղադրվել։ Օպտիկան կարգավորվեց 1993 թ.` հատուկ ծառայողական առաքելությամբ: Հաբլը միակ աստղադիտակն է` կառուցված տիեզերքում սպասարկվելու համար։ 1993 եւ 2002 թթ. միջեւ չորս տիեզերական շաթլների առաքելություններ վերանորոգել, արդիականացրել ու համակարգեր են փոխարինել աստղադիտարանի վրա։ Հինգերորդ առաքելությունը չեղյալ է համարվել՝ անվտանգության նկատառումներից ելնելով, հաջորդելով Կոլումբիա շաթլի աղետին: Չնայած դրան, երկար քննարկումներից հետո, ՆԱՍԱ-ի ղեկավար Մայքլ Գրիֆինը հավանություն տվեց մեկ վերջին սպասարկման առաքելությանը, որը իրականացվեց 2009 թ.: Սպասվում է, որ աստղադիտակը կաշխատի ամենաքիչը մինչեւ 2014 թ., հնարավոր է նաեւ մինչը 2020թ. : Հաբլի գիտական հաջորդող Ջեյմս Ուեբբ տիեզերական աստղադիտակը ծրագրավորված է տիեզերք թողնել 2018 թ.:

Պատմությունը: Տիեզերական աստղադիտակի մասին առաջին հիշատակությունը հանդիպում է Հերման Օբերտի «Հրթիռը միջմոլորակային

տարածության մեջ» (գերմ.՝ Die Rakete zu den Planetenraumen) գրքում, որը

հրատարակվել է 1932 թ.:

1946 թ. ամերիկացի աստղաֆիզիկոս Լայման Սպիցերը հրատարակել է «Տիեզերական աստղադիտարանի աստղագիտական առավելությունները» (անգլ.՝ Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory) հոդվածը։

Այնտեղ նշվում է երկու կարեւոր առավելություն։ Առաջինը այն է, որ անկյունային թույլտվությունը կսահմանվի միայնդիֆրակցիայով, եւ ոչ թե մթնոլորտի անհանգիստ հոսքերով։ Երկրորդն էլ այն է, որ տիեզերական  աստղադիտակը կկարողանա հետեւել ինֆրակարմիր եւ ուլտրամանուշակագույն տիրույթներում, ինչը հնարավոր չէ Երկրի վրա, քանի որ դրանց մեծ մասը կլանվում է մթնոլորտի կողմից։

Սպիցերը իր գիտական կարիերայի զգալի մասը նվիրել է նախագծի առաջընթացին։ 1962 թ. ԱՄՆ-ի գիտությունների ազգային ակադեմիայի զեկույցում խորհուրդ է տրվում ուղեծրային աստղադիտարանի գաղափարը ընդգրկել տիեզերական ծրագրի մեջ։ 1965 թվականին Սպիցերը նշանակվեց կոմիտեի ղեկավար, որի պարտականությունների մեջ էր մտնում մեծ տիեզերական աստղադիտակի համար գիտական խնդիրների որոնումը։

Տիեզերական աստղագիտությունը սկսեց զարգանալ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո։ 1946 թ. առաջին անգամ ստացվեց Արեգակի ուլտրամանուշակագույն սպեկտրը։ 1962 թ. Արեգակի ուսումնասիրման համար Մեծ Բրիտանիան ուղարկեց ուղեծրային աստղադիտակ՝ «Արիել» ծրագրի շրջանակներում, իսկ 1966 թ. ՆԱՍԱ-ն տիեզերք ուղարկեց առաջին ուղեծրային աստղադիտարանը՝ ՈՒԱԱ-1-ը։ Առեքելությունը չհաջողվեց, քանի որ 3 օր հետո մարտկոցների հետ խնդիր առաջացավ։ 1968 թ.ն ուղարկվեց ՈՒԱԱ-2-ը, որը աստղերի ու գալակտիկաների ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ուսումնասիրություն արեց մինչեւ 1972 թ.-ը՝ նախատեսված կյանքի տեւողությունը 1 տարով երկարաձգելով։

Նախագծի ֆինանսավորումը: ՈՒԱԱ–ի հաջողությունից հետո, աստղագիտական հասարակությունը համաձայնության եկավ, որ մեծ ուղեծրային աստղադիտակի կառուցումը պետք է առաջնահերթ խնդիր դառնա։ 1970 թ.–ին ՆԱՍԱ–ն երկու կոմիտե ստեղծեց՝ մեկը տեխնիկական մասի հետազոտման ու նախագծման համար, երկրորդը՝ գիտական հետազոտությունների ծրագրի ստեղծումը։ Հաջորդ խոչընդոտը նախագծի ֆինանսավորումն էր, քանի որ ծախսերը գերազանցելու էին ցանկացած վերգետնյա աստղադիտակի գինը։ ԱՄՆ–ի Կոնգրեսը սկսեց կասկածել գումարի ծախսման համար ներկայացվող հոդվածների շուրջ եւ կրճատեց հատկացումները, որոնք սկզբից ենթադրում էին գործիքների լայնածավալ հետազոտումն ու աստղադիտակի կառուցումը։ 1974 թ.–ին բյուջեի ծախսերի կրճատման ծրագրի շրջանակներում Կոնգրեսը ամբողջովին չեղյալ համարեց նախագծի ֆինանսավորումը։

Որպես պատասսխան աստղագետները սկսեցին լայնածավալ լոբբինգի քարոզարշավ։ Բազում գիտնաականներ հանդիպեցին կոնգրեսականների ու սենատորների հետ։ Նաեւ ձեռնարկվեց մեծաքանակ նամակների ուղարկման մի քանի ակցիա՝ նախագծին աջակցելու համար։ Գիտությունների ազգային ակադեմիան հրատարակեց զեկույց, որում նշվում էր մեծ ուղեծրային աստղադիտակի կառուցման կարեւորությունը։ Վերջապես Սենատը համաձայնվեց հատկացնել բյուջեի միջոցների կեսը, որը սկզբում հաստատել էր Կոնգրեսը։

Ֆինանսական խնդիրները բերեցին որոշ կրճատումների, որոնցից ամենագլխավորը հայելիի տրամագծի փոքրացման որոշումն էր, ըստ որի այն պետք է լիներ 2.4 մետր՝ նախորդ 3–ի փոխարեն։ Դա արվում էր ծախսերի կրճատման եւ ավելի կոմպակտ կառույցի ստացման համար։ Նաեւ չեղարկվեց 1.5 մետր տրամագիծ ունեցող հայելիով աստղադիտակի նախագիծը, որը պետք է ուղարկվեր թեստավորման ու համակարգերի բարելավման համար։ Ընդունվեց որոշում համագործակցել ԵՏԳ–ի հետ, որը համաձայնվեց ֆինանսավորել նախագիծը, ինչպես նաեւ տրամադրել որոշ գործիքներ եւ արեւային մարտկոցներ:

Դրա փոխարեն եվրոպական աստղագետները իրավունք էին ստանում վերցնել աստղադիտակի հետազոտման ժամանակի ամենաքիչը 15%–ը։ 1978 թ.–ին Կոնգրեսը հաստատեց 36 միլիոն դոլարի չափով ֆինանսավորումը եւ դրանից հետո սկսվեցին լայնամասշտաբ աշխատանքներ նախագծի շուրջ։

Աստղադիտակի մեկնարկի նախնական ամսաթիվը եղավ 1983 թ.–ը։ 1980-ականների սկզբին այն ստացավ Էդվին Հաբլի անունը։

Նախագծման ու կառուցման կազմակերպումը: Տիեզերական աստղադիտակի շուրջ աշխատանքները բաժանվել էին տարբեր ընկերությունների ու գործակալությունների միջեւ։ Մարշալի տիեզերական կենտրոնը պատասխանատու էր աստղադիտակի նախագծման ու կառուցման համար, Հոդարդի տիեզերական թռիչքների կենտրոնը զբաղվում էր ընդհանուր կառավարմամբ ու գիտական գործիքների մշակմամբ եւ ընտրվել էր որպես վերգետնյա կառավարման կետնրոն։ Մարշալի կենտրոնը «Պերկին–Էլմեր» ընկերության հետ պայմանագիր կնքեց աստղադիտակի սենսորների ճշգրիտ ուղղորդման ու օպտիկական համակարգի նախագծման եւ պատրաստման համար։ «Լոկխիդ» ընկերությունը ստացավ պայմանագիր աստղադիտակի տիեզերական սարքավորումների կառուցման համար։

Օպտիկական համակարգի պատրաստումը: Հայելին ու օպտիկական համակարգը աստղադիտակի կառուցվածքի ամենակարեւոր մասերն էին եւ նրանց համար գործում էին առանձնահատուկ խիստ պահանջներ։

Սովորաբար աստղադիտակների հայելիները արտադրվում են տեսանելի լույսի ալիքի երկարության մոտ մեկ տասներորդ չափով շեղումով, սակայն քանի որ տիեզերական աստղադիտակը նախատեսված էր ուլտրամանուշակագույնից մինչեւ գրեթե ինֆրակարմիր լույսերի դիտարկումների համար, ապա նրա շեղումն Երկրի վրա գործող աստղադիտակներից ավելի քիչ պետք է լիներ։ Հաբլի հիմնական հայելիի շեղումը հաստատվեց տեսանելի լույսի ալիքի երկարության 1/20 չափի վրա, ինչը կազմում էր 30 նմ։

Հիմնական հայելիի հղկում, «Պերկին-Էլմեր» ընկերության լաբորատորիա,

1979 թ. Մայիս

«Պերկին-Էլմեր» ընկերությունը ուզում էր օգտագործեր նոր հաստոցներ՝ թվային ծրագրային կառավարմամբ, այդպիսի հայելի պատրաստելու համար։ «Կոդակ» ընկերությունը պայմանագիր կնքեց՝ ավանդական տեխնոլոգիաներով պահեստային հայելի պատրաստելու համար: Հիմնական հայելիի վրա աշխատանքները սկսեցին 1979 թվականին։ Պատրաստման համար օգտագործվում էր ջերմային ընդլայնման ծայրահեղ ցածր գործակցով ապակի։ Զանգվածի նվազեցման նպատակով հայելին կազմված էր երկու մակերեւույթից՝ վերին եւ ստորին, որոնք միացված էին վանդակավոր կառուցվածքով։

Աստղադիտակի պահեստային հայելին, ավիացիայի ու տիեզերագնացության Սմիտսոնյան թանգարան, Վաշինգտոն

Հայելիի հղկման աշխատանքները շարունակվում էին մինչեւ 1981 թ. մայիսի 1` գերազանցելով նախապես որոշված ժամկետներն ու նախատեսված բյուջեն: Այն ժամանակի ՆԱՍԱ-ի հաշվետվություններում հայտնվում են կասկածներ «Պերկին-Էլմեր»-ի ղեկավարության իրավասությունների եւ այդ ընկերության՝ այդպիսի նշանակության նախագիծը վերջացնելու հնարավորությունների մասին։ Միջոցների տնտեսման նպատակով ՆԱՍԱ-ն չեղյալ համարեց պահեստային հայելիի պատվերը եւ տեղափոխեց աստղադիտակի մեկնարկի ամսաթիվը 1984 թ. հոկտեմբեր: Աշխատանքները լիովին ավարտվեցին 1981 թ. վերջին՝ ալյումինից 75 նմ հաստությամբ ռեֆլեկտիվ ծածկույթի ումագնեզիումի ֆտորիդից 25 նմ հաստությամբ պաշտպանիչ շերտի տեղադրումից հետո: Չնայած դրան, կասկածները մնացին, քանի որ օպտիկական համակարգի մնացած բաղկացուցիչների վրա աշխատանքների վերջնաժամկետները անընդհատ երկարաձգվում էին՝ գերազանցելով նախագծի բյուջեն։ Աշխատանքների ժամանակացույցը, որ «Պերկին-Էլմերը» ներկայացրել էր ՆԱՍԱ-ին, նրանց կողմից բնութագրվեց որպես «անորոշ եւ ամեն օր փոփոխվող», ինչից հետո ՆԱՍԱ-ն կրկին տեղափախեց աստղադիտակի մեկնարկի ժամկետը 1985 թ. ապրիլ: Այդպիսի խնդիրները ավելանում էին՝ ժամկետները հետաձգվում էին միջինում մեկ ամսով՝ ամեն եռամսյակ, իսկ վերջնական փուլում՝ մեկ օրով՝ ամեն օր։ ՆԱՍԱ-ն եւս երկու անգամ էլ տեղափոխեց ժամկետները՝ սկզբում 1986 թ. մարտ, այնուհետեւ սեպտեմբեր: Այդ ժամանակ ընդհանուր բյուջեն գերազանցվել էր 1,175 միլիարդ դոլարը։

Տիեզերանավը: Նախագծի շրջանակներում այլ դժվար ինժեներական խնդիր

էր աստղադիտակի եւ իր սարքավորումների համարտիեզերանավի կառուցումը։ Հիմնական պահանջներից էին սարքերի պաշտպանությունը ջերմաստիճանի անընդհատ փափոխությունից եւ աստղադիտակի շատ ճշգրիտ կողմնորոշումը։ Աստղադիտակը ամրացված էր ալյումինից թեթեւ թաղանթի մեջ, որը պատված էր բազմաշերտ ջերմամեկուսիչով։ Ածխապլաստիկից ներքին կառույցը ապահովում էր նրա անշարժությունը:

Տիեզերանավի վրա սկզբնական աշխատանքները, 1980

Չնայած, որ տիեզերանավի վրա աշխատանքները՝ օպտիկական համակարգի հետ համեմատ ավելի հաջող էին ընթանում, «Լոկհիդ» ընկերությունը վերջնաժամկետները միեւնույնն է որոշ ժամանակով հետաձգեց։ 1985 թ. մայիսինբյուջեի գերազանցումը կազմեց 30%: Մարշալի տիեզերական կենտրոնի զեկույցում նշվում է, որ աշխատանքների ընթացքում ընկերությունը չի դրսեւորում հետաքրքրություն եւ ակտիվություն, հետեւելով միայն ՆԱՍԱ-ի կարգադրումներին։

Հետազոտությունների եւ թռիչքի կառավարումը: 1983 թ.` ՆԱՍԱ-ի եւ գիտական հասարակության միջեւ հակամարտությունից հետո հաստատվեց Տիեզերական աստղադիտակի գիտական համալսարանը: Այն կառավարում է Աստղագիտական հետազոտությունների համալսարանների ասոցիացիան (անգլ.՝ Association of Universities for Research in Astronomy) (AURA), որը տեղակայված է Ջոնս Հոփքինսի համալսարանի տարածքում` Բալթիմորում, Մերիլենդ նահանգում։ Հոփքինսի համալսարանը ասոցիացիայի մեջ ներառված 32 համալսարաններից մեկն է։ Տիեզերական աստղադիտակի գիտական համալսարանը պատասխանատու է գիտական աշխատանքների կազմակերպման եւ աստղագետների՝ ստացված տեղեկություններին մուտքի հասանելիության համար։ Այդ գործառությները ՆԱՍԱ-ն ցանկանում էր վերապահել իրեն, սակայն գիտնականները որոշեցին դրանք հանձնել ուսումնական հաստատություններին: Տիեզերական աստղադիտակի եվրոպական համակարգող կենտրոնը հիմնվել է 1984 թ. Գերմանիայի Գարհինգ քաղաքում՝ նույնպիսի գործառությները եվրոպական աստղագետներին ապահովելու համար:

Թռիչքի կառավարումը հանձնվեց Հոդարդի տիեզերական թռիչքների կենտրոնին (անգլ.՝ Goddard Space Flight Center), որը գտնվում է Գրինբելթում,Մերիլենդում` Տիեզերական աստղադիտակի գիտական համալսարանից 48 կմ հեռավորության վրա: Չորս հերթափոխվող խմբեր հետեւում են աստղադիտակի գործունեությանը: Տեխնիկական սպասարկումը կատարում են ՆԱՍԱ-ն ու պայմանագիր կնքած ընկերությունները` Հոդդարդի

կենտրոնից:

Աշխատանքների մեկնարկ եւ աստղադիտակի թռիչքը: Աստղադիտակը պլանավորում էին ուղեծիր դուրս բերել 1986 թ. հոկտեմբերին,

սակայն «Չելենջերի» վթարը հունվարի 28-ին կանգնեցրեց «Սփեյս Շաթլ» ծրագիրը մի քանի տարով եւ հարկ եղավ տեղափոխել մեկնարկի ժամկետը։

«Դիսքավերի» շաթլի մեկնարկը` Հաբլի հետ միասին

Այդ ամբողջ ժամանակ աստղադիտակը գտնվում էր մի տարածքում, որտեղ տիրում էր արհեստականորեն մաքրված մթնոլորտ։ Բացի դրանից, Հաբլի որոշ համակարգեր միացված էին։ Աստղադիտակը այդպես պահելու համար պետք էր ամսական 6 միլիոն դոլար, ինչը էլ ավելի էր մեծացնում ծախսերը[17]: Չնայած դրան, ստիպված ուշացումը թույլ տվեց կատարել որոշ բարելավումներ՝ արեւային մարտկոցներըփոխարինվեցին ավելի արդյունավետներով, արդիականացվեցին հաշվարկման եւ կապի համակարգերը, ինչպես նաեւ փոխվեց պաշտպանիչ շերտի կառուցվածքը, որպեսզի ավելի հեշտ լինի սպասարկել աստղադիտակը ուղեծրում: Բացի դրանից, նրա կառավարման ծրագրային ապահովումը պատրաստ չէր 1986 թվականին եւ փաստացի դրա շուրջ աշխատանքները վերջացվեցին 1990 թվականին՝ աստղադիտակի մեկնարկից առաջ: Երբ շաթլների թռիչքները վերագործարկվեցին, մեկնարկի ժամկետը հստակ նշանակվեց 1990 թ.: Մեկնարկից առաջ հայելիի վրա հավաքված փոշին հեռացվեց սեղմված ազոտի միջոցով, իսկ բոլոր համակարգերը անցան մանրակրկիտ փորձարկումներ։

«Դիսքավերի» STS-31 շաթլը մեկնարկեց 1990 թ. ապրիլի 24-ին եւ հաջորդ օրը դուրս բերեց աստղադիտակը հաշվարկված ուղեծիր:

Նախագծման սկզբից մինչեւ մեկնարկը ծախսվեց 2,5 միլիարդ դոլար՝ 400 միլիոն սկզբնական բյուջեով։ Ծրագրի վրա ընդհանուր ծախսերը գնահատվում են 6 միլիարդ դոլար՝ ամերիկյան կողմից եւ 593 միլիոն եվրո՝ վճարված Եվրոպական տիեզերական գործակալության կողմից: Մեկնարկի պահին առկա սարքավորումները: Մեկնարկի պահին շաթլի վրա տեղադրված էր 6 գիտական սարքավորում՝

·                  Լայն անկյունով եւ մոլորակային տեսախցիկ (անգլ.՝ Wide Field and Planetary Camera)։ Այն կառուցվել էր ՆԱՍԱ-իռեակտիվ շարժման լաբորատորիայում: Տեսախցիկն ուներ 48 լուսային ֆիլտր՝ սպեկտրի մասերի տարբերակման համար, ինչը մեծ հետաքրքրություն էր ներկայացնում աստղաֆիզիկական հետազոտությունների համար։ Սարքն ուներ 8 CCD-մատրից, որոնք բաժանված էին երկու տեսախցիկների միջեւ։ Լայն անկյունով տեսախցիկն ուներ ավելի մեծ հետազոտման տեսանկյուն, իսկ մոլորակայինը ուներ մեծ ֆոկուսային տարածություն եւ, հետեւաբար, տալիս էր ավելի շատ խոշորացում:

·                  Հոդարդի բարձ խտությամբ սպեկտրաչափ: Այն նախատեսված էր ուլտրամանուշակագույն տիրույթիուսումնասիրման համար։ Այն ստեղծվել էր Հոդարդի տիեզերական թռիչքների կենտրոնում եւ կարողանում էր աշխատել 2000, 20000 եւ 100000 սպեկտրային մեծությունների հետ:

·                  Աղոտ օբյեկտների ուսումնասիրման տեսախցիկ(անգլ.՝ Faint Object Camera)։ Այն նախագծվել ու պատրաստվել էր Եվրոպական տիեզերական գործակալությունում: Տեսախցիկը նախատեսված էր ուլտրամանուշակագույն միջակայքում օբյեկտների բարձրորակ նկարահանման համար։

·                  Աղոտ օբյեկտների սպեկտրաչափ: Այն նախատեսված էր ուլտրամանուշակագույն միջակայքում հատկապես աղոտ օբյեկտների ուսումնասիրման համար։

·                  Արագ ֆոտոմետր (անգլ.՝ High Speed Photometer)։ Այն ստեղծվել է Վիսկոնսինի համալսարանում, իսկ նախագծումը ֆինանսավորել էր ՆԱՍԱ-ն։ Այս սարքը նախատեսված էր փոփոխական աստղերին եւ փոփոխական պայծառությամբ այլ օբյեկտներին հետեւելու համար։ Այն կարող էր կատարել մինչեւ 10 հազար չափում մեկ րոպեում՝ 2% շեղմամբ:

·                  Ճշգրիտ ուղղորդման սենսորներ (անգլ.՝ Fine Guidance Sensors), որոնք կարող են օգտագործվել նաեւ գիտական նպատակներով՝ ապահովելով աստղաչափություն միլիվայրկյանային ճշգրտությամբ։ Դա թույլ էր տալիս գտնել պարալաքս եւ օբյեկտների սեփական շարժումը՝ մինչեւ 0,2 միլիվայրկյանի անկյունային շեղմամբ, եւ հետեւել մինչեւ 12 միլիվայրկյան տրամագծով երկակի աստղերի ուղեծրերին:

Հաբլի մեկնարկային կառուցվածքը

Հիմնական հայելիի թերությունը: Աստղադիտակի աշխատանքի առաջին շաբաթներին արդեն ստացված պատկերներից եզրակացվեց, որ առկա է լուրջ խնդիր օպտիկական համակարգում։ Չնայած, որ պատկերների որակը ավելի լավն էր Երկրի վրա տեղադրվածաստղադիտակներից, Հաբլը չէր կարող հասնել նախատեսված որակին։ Կետային աղբյուրներից ստացված պատկերները ունեին 1 անկյունային վայրկյանից ավել շառավիղ, այլ ոչ թե 0,1՝ ըստ նախատեսվածի:

Հաբլի անջատումը շաթլից

Պատկերի հետազոտությունը ցույց տվեց, որ խնդրի պատճառը հիմնական հայելիի սխալ ձեւն է։ Չնայած, որ դա, երեւի թե, աշխարհում երբեւէ ստեղծված ամենաճշգրիտ հաշվարկված հայելին էր, եւ շեղումը կազմում էր ոչ ավել, քան տեսանելի լույսի երկարության 1/20 մասը, այն կողքերից շատ հարթ էր պատրաստվել։ Մակերեւույթի շեղումը նախատեսված ձեւից կազմեց ընդամենը 2 մկմ, սակայն արդյունքը եղավ ողբերգական՝ հայելին ուներ շատ ուժեղ գնդային աբերացիա` օպտիկական խնդիր, երբ հայելիի ծայրերից արտապատկերված լույսը կենտրոնանում է մի կետում, իսկ կենտրոնից արտապատկերվածը` մեկ այլում։ Այս խնդիրը ազդում էր աստղագիտական հետազոտությունների վրա՝ կախված դրանց տեսակից։ Ցրման հատկանիշները բավարար էին պայծառ օբյեկտներին բարձր որակով հետեւելու համար, եւ սպեկտրաչափությունը նույնպես չէր վնասվում: Չնայած դրան, լույսի մեծ մասի կորուստը հանգեցրեց աստղադիտակի անպիտանիությանը՝ աղոտ օբյեկտներին հետեւելու եւ բարձր հակադրումով պատկերներ ստանալու համար։ Դա նշանակում էր, որ գրեթե բոլոր աստղագիտական ծրագրերը դարձան ուղղակի անիրականանալի, քանի որ պահանջում էին հատկապես աղոտ օբյեկտների ուսումնասիրություն:

Խնդրի պատճառները: Կետային աղբյուրներից ստացված պատկերները հետազոտելուց հետո, աստղագետները հասկացան, որ հայելիիկոնային հաստատունը կազմում է −1,0139՝ ծրագրավորված −1,00229-ի փոխարեն: Այդ նույն թիվը ստացվել էր«Պերկին-Էլմեր» ընկերության կողմից օգտագործված նուլ-կորրեկտորների` հղկվող մակերեւույթի կորությունը չափող սարքերի, ստուգումից, ինչպես նաեւ Երկրի վրա կատարված հայելիի փորձարկումներից

ստացվածինտերֆերոգրամներից:

Աստղից ստացված պատկերի ցրվածությունը

ՆԱՍԱ-ի ռեակտիվ շարժման լաբորատորիայի տնօրեն Լյու Ալենի գլխավորած կոմիտեն հայտնաբերեց, որ խնդիրն առաջացել է գլխավոր նուլ-կորրեկտորի տեղադրման ժամանակ, որի ոսպնյակը շեղված էր 1,3 մմ-ով: Այդ տեղաշարժը կատարվել էր սարքը հավաքող աշխատողի պատճառով: Նա սխալվել էր աշխատելով լազերային հաշվարկչի հետ, որը օգտագործվում էր սարքի օպտիկական համակարգի ճշգրիտ տեղադրման ժամանակ: Աշխատողը ավարտելուց հետո նկատել էր չնախատեսված շեղումը` ոսպնյակի ու իրեն պահող կառուցվածքի միջեւ եւ ուղղակի տեղադրել սովորական մետաղից մասնիկ: Հղկման ժամանակ հայելին ստուգվում էր երկու նուլ-կորեկտորների շնորհիվ, որոնք ցույց էին տալիս աբերացիայիառկայությունը։ Այդ ստուգումները նախատեսված էին անցանկալի օպտիկական խնդիրներից խուսափելու համար։ Չնայած որակին հետեւելու հստակ հրահանգներին, ընկերությունը ուշադրություն չէր դարձրել չափումների արդյունքներին՝ հավատալով, որ երկու նուլ-կորրեկտորները քիչ ճշգրիտ են, քան գլխավորը, որը ցույց էր տալիս, որ հայելին իդեալական է:

Կոմիտեն առաջին հերթին մեղադրեց աշխատողին։ Աստղադիտակի շուրջ աշխատանքների ժամանակ օպտիկական ընկերության ու ՆԱՍԱ-ի միջեւ հարաբերությունները վատացան, քանի որ առկա էր աշխատանքների ընթացքի ժամանակացույցի անընդհատ փոփոխություն եւ բյուջեի գերազանցում։ ՆԱՍԱ-ն հաստատեց, որ ընկերությունը վերաբերվում էր աշխատանքին ոչ ինպես իրենց գործունեության գլխավոր մասի եւ վստահ էր, որ պատվերը չի կարող փոխանցվել այլ ընկերության՝ աշխատանքները սկսելուց հետո։ Չնայած, որ կոմիտեն խիստ քննադատության ենթարկեց ընկերությանը, մեղքի որոշ մասը ընկնում էր ՆԱՍԱ-ի վրա, քանի որ այն չէր կարողանում գնտել որակի հետ կապված լուրջ խնդիրները եւ ընթացակարգերի խախտումները՝ ընկերության կողմից:

Լուծումների որոնումը: Քանի որ աստղադիտակի կառուցվածքը նախատեսում էր ուղեծրի վրա սպասարկում, գիտնականները միանգամից սկսեցին որոնել հնարավոր լուծումը, որը հնարավոր կլիներ իրագործել առաջին տեխնիկական արշավի ժամանակ, որը նախատեսված էր 1993 թ.: Չնայած, որ «Կոդակը» վերջացրել էր պահեստային հայելիի վրա աշխատանքները, նրա փոխարինումը տիեզերքում անհնարին էր, իսկ աստղադիտակը ուղեծրից Երկիր իջեցնելը շատ երկար ու թանկ գործընթաց էր։ Այն փաստը, որ բարձր որակով հայելին հղկվել էր սխալ ձեւով, բերեց այն մտքին, որ պետք է կառուցել նոր օպտիկական մաս, որը կիրականացներ սխալին հավասար, սակայն հակադիր նշանով փոխարկում։ Այդ նոր սարքավորումը կաշխատեր ակնոցի նման՝ չեզոքացնելով գնդայինաբերացիան: Կառուցվածքի մեջ սարքերի տարբեր լինելու պատճառով հարկավոր էր լինելու պատրաստել երկու տարբեր չեզոքացնող սարքավորում։ Առաջինը նախատեսված էր լայն անկյունով եւ մոլորակային տեսախցիկի համար, որի հատուկ հայելիները արտապատկերում էին լույսը իր սենսորների վրա, եւ չեզոքացումը կարող էր տեղի ունենալ աբերացիան լիովին հղկող այլ ձեւի հայելիներ օգտագործելով։ Այդպիսի ձեւափոխումը նախատեսված էր մոլորակային տեսախցիկի համար։ Այլ սարքերը չունեին միջանկյալ արտապատկերող մակերեւույթներ եւ ունեին արտաքին չեզոքացնող սարքավորման կարիք:

Օպտիկական շտկման համակարգ (COSTAR): Համակարգը, որը նախատեսված էր գնդային աբերացիայի ուղղման համար, ստացավ COSTAR անվանումը եւ բաղկացած էր երկու հայելիներից, որոնցից մեկը չեզոքացնում էր խնդիրը։ COSTAR-ի տեղադրման համար հարկավոր էր սարքերից մեկի հեռացում, եւ գիտնականները որոշեցին ազատվել արագ ֆոտոմետրից:

M100 գալակտիկայի պատկեր խնդրի շտկումից առաջ եւ հետո

Առաջին երեք տարում՝ մինչեւ շտկող սարքավորումների տեղադրումը, աստղադիտակը կատարեց մեծածավալ աշխատանքներ: Հատկապես, խնդիրը մեծ ազդեցություն չուներ սպեկտրեսկոպական չափումների վրա։ Չնայած խնդրի պատճառով չիրականացված փորձարկումներին, մեծաքանակ գիտական արդյունքներ ձեռք բերվեցին, այդ թվում՝ ստեղծվեցին նոր ալգորիթմեր՝ դեկոնվոլյուցիայի միջոցով պատկերների որակի բարձրացման

համար:

Առաջին արշավը: Հիմնական հայելիի հետ խնդրի առաջացման պատճառով առաջին արշավախմբի կարեւորությունը շատ մեծ էր, քանի որ այն պետք է աստղադիտակի վրա տեղադրեր շտկող օպտիկական սարքավորումներ։ «Ինդեվոր» STS-61-ի թռիչքը կայացավ 1993 թ. դեկտեմբերի 2-ից 13-ը. աստղադիտակի վրա աշխատանքները շարունակվում էին տասը օր։ Այս արշավը պատմության մեջ ամենադժվարիններից էր՝ նրա շրջանակներում

կատարվեց 5 երկարատեւ ելք դեպի բաց տիեզերք։

Աստղադիտակի վրա աշխատանքները` առաջին արշավի ժամանակ

Արագ ֆոտոմետրը փոխարինվեց օպտիկան ուղղող համակարգով, իսկ լայն անկյունով ու մոլորակային տեսախցիկը` նոր մոդելով (անգլ.՝ Wide Field and Planetary Camera 2, WFPC2), որը ուներ օպտիկան շտկող ներքին համակարգ: Տեսախցիկն ուներ երեք քառակուսի CCD-մատրից` միացված անկյուններով, եւ

ավելի փոքր, բայց բարձր որակի «մոլորակային» մատրից՝ չորրորդ անկյունում։

Այդ պատճառով տեսախցիկի նկարները ունեին հստակ քառակուսիի տեսք: Բացի դրանից, փոխարինվեցին արեւային մարտկոցները եւ մարտկոցների կառավարման համակարգը, ուղղորդող համակարգի չորս գիրոսկոպներ, երկու մագնիտոմետր, ինչպես նաեւ թարմացվեց բորտային հաշվարկիչ համակարգը։ Նաեւ տեղի ունեցավ ուղեծրի հստակեցում, որը փոփոխվել էր՝ մթնոլորտի բարձր շերտերում օդի հետ շփման պատճառով։ 1994 թ. հունվարի 31-ին ՆԱՍԱ-ն հայտարարեց արշավի հաջողության մասին եւ ցույց տվեց զգալիորեն ավելի բարձր որակի առաջին ստացված նկարները։

Արշավի հաջողությունը մեծ նվաճում էր՝ ինչպես ՆԱՍԱ-ի, այնպես էլ աստղագետների համար, ովքեր ստացան լիարժեք գործիք:

Երկրորդ արշավը: Երկրորդ սպասարկումը տեղի ունեցավ 1997 թ. փետրվարի 11-ից 21-ը՝ «Դիսքավերի» STS-82-ով: Հոդարդի սպեկտրաչափն ու աղոտ օբյեկտների սպեկտրաչափը փոխարինվեցին Տիեզերական աստղադիտակի գրանցող սպեկտրաչափով (անգլ.՝ Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS) եւ մոտակա

ինֆրակարմիր միջակայքի տեսախցիկով ու բազմա-օբյեկտանոց սպեկտրոմետրով (անգլ.՝ Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, NICMOS)։

Հաբլի տեսքը` Դիսքավերի շաթլից` երկրորդ սպասարկման ժամանակ

NICMOS-ը թույլ էր տալիս կատարել հետազոտություններ ու սպեկտրաչափություններ ինֆրակարմիր միջակայքում 0,8-ից 2,5 մկմ։ Պահանջվող ցածր ջերմաստիճանին հասնելու համար սարքը տեղադրված է Դյուարի անոթի մեջ եւ սառեցվում է հեղուկ ազոտով: STIS-ը ուներ 115-1000 նմ աշխատելու միջակայք եւ թույլ էր տալիս կատարել երկչափ սպեկտրաչափություն՝ այսինքն ստանալ տեսանելի դաշտում միանգամից մի քանի օբյեկտների սպեկտր։ Նաեւ փոխարինվեց բորտային գրանցիչը, իրականացվեց ջերմամեկուսացման նորոգում եւ կրկին ուղեծրի շտկում։

Երրորդ արշավ:

Երրորդ արշավ(A):

Հաբլը շաթլի բեռնային բաժնում, աստղագետները փոխարինում են գիրոսկոպները

3A արշավը(«Դիսքավերի» STS-103) կատարվեց 1999 թ. դեկտեմբերի 19-ից 27-ը, նրանից հետո, երբ ընդունվեց երրորդ սպասարկման վաղ աշխատանքների իրականացման որոշումը։ Դա դրդված էր նրանով, որ ուղղորդող համակարգի 6 գիրոսկոպներից 3-ը անսարք վիճակում էին։ Թռիչքից մի քանի շաբաթ առաջ շարքից դուրս եկավ նաեւ չորրորդ գիրոսկոպը՝ դարձնելով աստղադիտակը հետազոտությունների համար ոչ պիտանի։ Արշավի ժամանակ փոխարինվեցին բոլոր 6 գիրոսկոպները, ճշգրիտ ուղղորդման սենսորը եւ բորտային համակարգիչը։ Նոր համակարգիչը օգտագործում էր Intel 80486 պրոցեսորը՝ ճառագայթման հանդեպ հատուկ պաշտպանությամբ։ Դա թույլ տվեց համակարգչի միջոցով կատարել որոշ հաշվարկներ, որոնք մինչ այդ Երկրի վրա էին արվում:

Երրորդ արշավ(B): 3B արշավը(թվով չորրորդը)

կատարվեց 2002 թ. մարտի 1-ից 12-ը «Կոլումբիա» STS-109-ի միջոցով։ Արշավի ընթացքում աղոտ օբյեկտների տեսախցիկը փոխարինվեց ուսումնասիրությունների համար բարելավված տեսախցիկով (անգլ.՝ Advanced Camera for Survey, ACS) եւ վերականգնվեց մոտ ինֆրակարմիր միջակայքի սպեկտրաչափի ու տեսախցիկի գործունեությունը, որոնց սառեցման համակարգում վերջացել էր հեղուկ ազոտը` դեռ 1999 թվականին:

Հաբլը` շաթլի բեռնային բաժնում` մինչեւ տիեզերք վերադառնալը. երրորդ արշավի (B) աշխատանքերի վերջի ժամանակ

Երկրորդ անգամ փոխարինվեցին արեւային մարտկոցները. Նորերի մակերեսը մեկ երրորդով ավելի փոքր էր, ինչը նվազեցրեց մթնոլորտի հետ շփումը, եւ մեծացրեց էներգիայի արտադրությունը 30%-ով, ինչի շնորհիվ հնարավոր եղավ աշխատել աստղադիտարանի վրա տեղադրված միանգամից բոլոր սարքերի հետ: Նաեւ փոխարինվեց էներգիայի բաշխման կետը, ինչը պահանջում էր էլեկտրականության ամբողջական անջատում` առաջին անգամ մեկնարկից հետո:

Կատարված աշխատանքները էականորեն մեծացրեցին աստղադիտակի հնարավորությունները։ Աշխատանքների ընթացքում միացված երկու սարքերը՝ ACS-ը եւ NICMOS-ը հնարավորություն տվեցին ստանալ հեռավոր տիեզերքի պատկերներ։

Չորրորդ արշավը: Թվով հինգերորդ եւ վերջնական տեխնիկական սպասարկումը(SM4) տեղի ունեցավ 2009 թ. մայիսի 11-ից 24-ը՝«Ատլանտիս» STS-125-ի շրջանակներում։ Վերանորոգման ժամանակ փոխարինվեցին ճշգրիտ ուղղորդման 3 սենսորներից մեկը, բոլոր գիրոսկոպնեերը, կատարվեց նոր մարտկոցների ու տեղեկատվության ֆորմատավորման բաժնի տեղադրում եւ ջերմամեկուսացման նորոգում։ Նաեւ վերականգնվեց ուսումնասիրությունների համար տեսախցիկի ու գրանցող սպեկտրաչափի աշխատունակությունը եւ տեղադրվեցին նոր սարքավորումներ:

Չորրորդ արշավի ժամանակ իրականացվող աշխատանքները

Վերանորոգման աշխատանքներ: Վերանորոգման արշավի սկզբին աստղադիտակի վրա բազմաթիվ անսարքություններ էին առաջացել, որոնք հնարավոր չէր ուղղել՝ առանց այն այցելելու։ Անջատվել էին գրանցող սպեկտրաչափի(STIS) եւ ուսումնասիրությունների համար բարելավված տեսախցիկի(ACS) հոսանքի պահեստային աղբյուրները, ինչի պատճառով STIS-ը չէր աշխատում 2004 թ., իսկ ACS-ը աշխատում էր սահմանափակ հնարավորություններով։ 6 գիրոսկոպներից միայն 4-ն էր աշխատում։ Նաեւ պահանջվում էր աստղադիտակի նիկել-ջրածնային մարտկոցների փոխարինում:

WFC3-ի տեղադրումից հետո ստացված պատկեր. Թիթեռնիկի միգամածություն

Անսարքությունները լիովին չեզոքացվեցին վերանորոգումից հետո, ինչպես նաեւ Հաբլի վրա տեղադրվեց երկու նոր սարք՝ ուլտրամանուշակագույն սպեկտրաչափ (անգլ.՝ Cosmic Origin Spectrograph, COS)` COSTAR-ի փոխարեն: Քանի որ աստղադիտարանի վրա գտնվող բոլոր սարքերն այդ պահին ունեին գլխավոր հայելիի խնդրի շտկման ներկառուցված միջոցներ, այդ համակարգի անհրաժեշտությունը անհայտացել էր: Բացի դրանից, լայն անկյունով տեսախցիկը` WFC2-ը փոխարինվել էր ավելի նորով՝ WFC3-ով (անգլ.՝ Wide Field Camera 3), որը ուներ ավելի բարձր որակ եւ զգայունություն՝ ինֆրակարմիր ու ուլտրամանուշակագույտ միջակայքերում:

Գրականություն

1. Г. Уокер "Астрономимческие наблюдения". М., 1990
2. Հերման Օբերտի «Հրթիռը միջմոլորակային տարածության մեջ» (գերմ.՝ Die Rakete zu den Planetenraumen), 1932 թ.
3. МоскаленкоЕ.И. "Методы внеатмосферной астрономии". М., 1984