 UZAYDAN DÜNYAYA BAKMAK İÇİN SADECE TIKLA | |
| Hubble Uzay Teleskobunun, Uzay Mekiği Atlantis dördüncü servis görevi STS-125'i yaparken çekilmiş görüntüsü; bu gözlemevine yapılan beşinci ve insanlı son uzay yolculuğuydu. | |
| NSSDC ID | 1990-037BSADECE TIKLA |
| Kurum | NASA/ ESA/ STScISADECE TIKLA |
| Fırlatılış Tarihi | 24 Nisan 1990 3:33:51 p.m. EEDT |
| Faal olduğu süre | 19 yıl 4 ay SADECE TIKLA |
| Yörüngeden İndirme | ~ 2013–2021[1][2] |
| Kütle | 11,110 kg (24,250 lb) |
| Yörünge Tipi | Daireye Yakın Alçak Dünya yörüngesi |
| Yörünge Yüksekliği | 559 km |
| Yörünge Periodu | 96-97 dk |
| Yörünge Hızı | 7,500 m/s |
| Yerçekimine bağlı ivme | 8.169 m/s² |
| Konum | Alçak Dünya yörüngesi |
| Fiziksel Özellikler | |
|---|---|
| Teleskop Türü | Ritchey-Chretien teleskopu |
| Dalgaboyu Sistemi | Optik, ultraviyole, yakın-kızıl ötesi |
| Çap | 2.4 m (94 in) |
| Toplama Alanı | yaklaşık 4.3 m² (46 ft²) |
| Etkili olduğu odak uzaklığı | 57.6 m (189 ft) |
| Servis Görevleri | |
| Servis Görevi 1 | |
| Görev Adı | STS-61 (Endeavour) |
| Görev Tarihi | 2-13 Aralık, 1993 |
| Eklenen/Değiştirilen Aygıtlar | - Geniş Alan ve Gezegen Kamerası 2 (WFPC2) |
| - Optik Uzay Teleskobu eksen değişimi(COSTAR). | |
| Servis Görevi 2 | |
| Görev Adı | STS-82 (Discovery) |
| Görev Tarihi | 11-21 Şubat, 1997 |
| Eklenen/Değiştirilen Aygıtlar | - Yakın kızılötesi Kamera ve Çok Amaçlı Tayfölçer(NICMOS) |
| - Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrogrifisi(STIS) | |
| Servis Görevi 3A | |
| Görev Adı | STS-103 (Discovery) |
| Görev Tarihi | 19-27 Aralık, 1999 |
| Eklenen/Değiştirilen Aygıtlar | - Ciroskoplar (değiştirildi) |
| - İyi Rehberlik Algılayıcıları ve Vericiler (değiştirildi) | |
| - Gelişmiş Merkezi Bilgisayar, Dijital Veri Kaydedici, Elektronik Arttırım Teçhizatı, Batarya Geliştirme Teçhizatı ve Dış ısı koruma katmanı. | |
| Servis Görevi 3B | |
| Görev Adı | STS-109 (Columbia) |
| Görev Tarihi | 1-12 Mart, 2002 |
| Eklenen/Değiştirilen Aygıtlar | - İncelemeler için Gelişmiş Kamera. |
| - Geniş Alan ve gezegen Kamerası(WFPC2) (değiştirildi) | |
| - Güneş Panelleri (değiştirildi) | |
| - Yakın Kızılötesi Kamera ve Çok Amaçlı Tayfölçer (değiştirildi) | |
| - Tepkisel Hareket Aygıtları (1/4 değiştirildi) | |
| Servis Görevi 4 | |
| Görev Adı | STS-125 (Atlantis) |
| Görev Tarihi | 11-24 Mayısi 2009 |
| Eklenen/Değiştirilen Aygıtlar | - Geniş Alan Kamerası 3 (WFC3) |
| - Kozmik Orijin Spektrografı (COS)(COSTAR'ın yerini aldı) | |
| - Geniş Alan ve Gezegen Kamerası 2 (WFPC2)(değiştirildi) | |
| - Gelişmiş İnceleme Kamerası(ACS) ve Uzay Teleskobu Görütüleme Spektrografisi(STIS)(onarıldı). | |
| - Ciroskoplar ve Batarlar (değiştirildi) | |
| - İyi Rehberlik Algılayıcıları (değiştirildi) | |
| Araç Gereçleri | |
| NICMOS | Kızılötesi kamera/Çoklu nesne spektrometresi |
| ACS | Gelişmiş Ölçme Kamerası |
| WFC3 | Geniş Alan Kamerası |
| COS | Kozmik Orijin Spektrografisi |
| STIS | Uzay Teleskopu Görüntüleme Spektrografisi |
| FGS | Hassas Kılavuz Algılayıcı - 3 adet |
| Websiteleri | http://hubble.nasa.gov http://hubblesite.org http://www.spacetelescope.org |
Hubble Uzay Teleskobu (HUT), ismi Amerikalı astronom Edwin Hubble'ın anısına verilmiş; Nisan 1990'da STS-31 Görevi esnasında Uzay Mekiği Discovery tarafından Dünya etrafındaki yörüngesine taşınmış bir uzay teleskopudur. İlk uzay teleskopu olmamasına rağmen, HUT en büyüklerindendir ve bir çok üstün özelliğe sahiptir. Ayrıca hem hayati öneme sahip bir araştırma aracı olması hem de astronomi için etkili bir halkla ilişkiler unsuru olması nedeniyle çok tanınmıştır.
HUT, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) arasında ortak bir çalışmadır ve Compton Gama Işını Gözlemevi, Chandra X-ışını Gözlemevi ve Spitzer Uzay Teleskobu projelerinden oluşan NASA'nın Büyük Gözlemevleri programının bir parçasıdır.[3]
Uzay teleskopların yapımı ilk olarak 1923'te düşünüldü. HUT için 1970'lerde, 1983'te uzaya gönderilmesi hedefiyle fon bulundu ancak proje teknik gecikmeler, bütçe sorunları ve Challenger faciası nedeniyle gecikti. 1990'da yörüngeye yerleştirildikten sonra bilimadamları ana aynanın teleskopun çalışmalarını kısıtlayacak şekilde yanlış yerleştirildiğini tespit etti. 1993 yılında bir uzay mekiği yolculuğunda bu sorun giderildi.
HUT, Dünya atmosferinin dışında konumlanması sayesinde, yeryüzündeki teleskoplara kıyasla pek çok avantaja sahip olabilmektedir: Atmosferin olumsuz etkilerinden (Görüntüde bulanıklık ve havadaki partiküllerden yansıyan ışığın oluşturduğu arka-plan kirliliği gibi) bağımsız görüntü elde edilmesinin yanısıra, Ozon tabakası tarafından tutulan morötesi ışığın gözlemlenmesi ancak bu şekilde mümkün olabilmektedir.
1990 yılında fırlatılmasının ardından, astronomi tarihindeki en önemli enstrümanlardan biri haline gelmiştir. Astronomların astrofizik alanındaki temel problemlerine çözüm bulmakta büyük yarar sağlamıştır. Hubble teleskopu tarafından kaydedilmiş olan Hubble ultra derin alan adlı fotoğraf, bugüne kadar görünür ışık ile en uzak mesafeden alınmış detaylı görüntüdür. Bir çok Hubble gözlemi, en kesin biçimde hesaplanan evrenin genişleme oranı gibi astrofizik alanında bir çok çığır açıcı sonuç doğurmuştur.
HUT, uzayda bakımı astronotlar tarafından yapılacak şekilde tasarlanmış tek teleskoptur. Sonuncusu Mayıs 2009'da olmak üzere beş adet bakım uçuşu gerçekleştirilmiştir. İlk servis uçuşu Aralık 1993'te Hubble'ın görüntüleme hatasının düzeltilmesi için gerçekleştirildi. 2, 3A ve 3B bakım uçuşları sırasında çok sayıda alt sistem onarılmış ve bir çok gözlem cihazı daha modern ve yetkin olanlarıyla değiştirilmiştir. Ancak 2003 yılında Columbia Uzay Mekiği'nin yaşadığı kazadan sonra beşinci bakım uçuşu güvenlik gerekçeleri ile iptal edildi. Uzun tartışmalardan sonra NASA kararını tekrar gözden geçirdi ve kurumun yöneticisi Mike Griffin son kez olmak üzere bir servis uçuşu yapılmasına karar verdi. STS-125 Mayıs 2009'da gerçekleştirildi; iki yeni cihaz takıldı ve çok sayıda tamir yapıldı. Yeni cihazların test ve düzeltmelerinin sorunsuz olması durumunda HUT rutin işlemlerine Eylül 2009'da tekrar başlayacak.
Son uçuşta yapılan bakım ile 2014'te uzaya gönderilmesi planlanan ve HUT'un ardılı olan James Webb Uzay Teleskopu (JWUT), çalışmaya başlayana kadar HUT'un görev yapması beklenmektedir. (JWUT) bir çok açıdan daha üstün astronomik araştırma programlarına sahip olacak ancak kızılötesi gözlem yapacağından dolayı Hubble'ın spektrumun görünür ve ultraviyole ölçeğinde gözlem yapma yeteneğini (yerine geçmeyecek) tamamlayacak.
Düşünce, tasarım ve hedefler
Taslaklar ve Öncüler
1923 yılında, Hermann Oberth— füzeciliğin babaları olarak düşünülen Robert H. Goddard ve Konstantin Tsiolkovski ile beraber bir füze yardımıyla dünya çevresinde bir teleskobun nasıl yörüngeye oturtulabileceğini anlattıkları (Almanca:Die Rakete zu den Planetenräumen, İngilizce:The Rocket into Planetary Space, Türkçe: Gezegenler Arası Uzaya Roket Yollamak) bir kitap yayınladı.[4]
Spitzer hayatının büyük bir kısmını bir uzay teleskobunun geliştirilmesine adadı. 1962'de ABD Ulusal Bilimler Akademisi tarafından yayınlanan bir rapor insanlı uzay uçuş programının bir parçası olarak bir uzay teleskobunun geliştirilmesini tavsiye etti ve 1965'te Spitzer, büyük bir uzay teleskobu için bilimsel hedefler taslağı hazırlamakla görevlendirilen komitenin başına atandı.[6]
OSO ve OAO çalışmaları, uzay tabanlı gözlemlerin astronomide oynayabileceği önemli rolü sergiledi. 1968'de NASA'nın, 1979'da fırlatılmak üzere o dönem için geçici olarak en Büyük Uydu Teleskobu veya Büyük Uzay teleskobu olarak bilinen 3 metre çaplı bir aynaya sahip uzay tabanlı bir yansımalı teleskop için ciddi planlar geliştirdiği görüldü. Bu planlar, bu kadar pahalı bir programın uzun bir çalışma ömrünün olması için insanlı destek uçuşlarına ihtiyaç olduğunu vurguladı ve eş zamanlı olarak geliştirilen tekrar kullanılabilecek Uzay mekiği programının planları bunu gerçekleştirebilecek teknolojinin çok yakında kullanıma sunulabileceğini gösterdi.
Fon Arayışı
Buna karşılık olarak, gök bilimciler arasında ülke çapında bir lobi çalışması yürütüldü. Bir çok gök bilimci Kongre üyeleri ve Senato üyeleri ile yüzyüze görüştü ve büyük katılımlı bir mektup gönderme kampanyası düzenlendi. Ulusal Bilimler Akademisi bir uzay teleskobuna duyulan ihtiyaç ile ilgili bir rapor yayınladı ve sonuçta Senato daha önce Kongre tarafından onaylanan bütçenin yarısını kabul etmeye ikna oldu.[12] Fon tartışmaları projenin büyüklüğünde bir küçülmeye gidilmesine yol açtı; planlanan ayna çapı 3 m'den 2.4 m'ye indirilirken, diğer harcamalara da kısıntı getirildi ve teleskop donanımı için daha etkili ve sınırlı bir tasarım ile yapılacak harcamaya izin verildi. Ana teleskopta kullanılacak sistemin denenmesi için düşünülen 1.5 m çapındaki ön çalışma teleskobundan vazgeçildi ve bütçe için Avrupa Uzay Ajansı ile işbirliğinin araştırılmasına karar verildi. ESA, Avrupalı gök bilimcilerin teleskobun gözlem süresinin en az % 15'inde yer almalarının garanti edilmesi karşılığında teleskobu destekleyecek güneş pillerinin ve ABD'de teleskop üzerinde çalışcak teknik personelinin sağlanması kadar teleskop için gereken birinci nesil cihazlara mali kaynak yaratılmasına ve bunların teminine karar verdi.[13]Kongre 1978 yılında 36,000,000 US$'lık fonu onayladı ve LST'nin tasarımı en erken 1983 yılında bitirilip fırlatılmak üzere başladı.[12] 1983 yılında teleskoba şu isim verildi:[14] Edwin Hubble; evrenin genişlediğini keşfederek 20. yüzyılın çığır açan keşiflerinden birini yapan gök bilimci.[15]
Yapımı ve Mühendislik Çalışması
Hubble'ın ana aynasının parlatılması Mayıs 1979'da Danbury, Connecticut'daki Perkin-Elmer şirketinde başladı. Fotoğraftaki mühendis bu projede Perkin-Elmer için çalışan optik mühendisi Dr. Martin Yellin'dir.
Optik Teleskop Aracı (OTA)
Optik açıdan, Hubble, çoğu büyük profesyonel teleskop gibi, Ritchey-Chrétien tasarımına sahiptir. Bu tasarım,iki hiperbolik aynası ile; bu aynaların şeklinden dolayı üretilmelerinin ve test edilmelerinin zor olmaları dezavantajına rağmen geniş görüş alanlarında görüntülemede iyi olarak bilinmektedir. Teleskobun ayna ve optik sistemleri en son başarımı belirler ve bunlar teknik özellikleri yerine getirmek üzere tasarlanır. Optik teleskoplar geleneksel olarak görülebilir ışığın onuncu dalga boyuna kadar netliğe ulaşacak şekilde parlatılmış aynalara sahiptir ancak Uzay Teleskobu morötesi (kısa dalga boyu olan ışınlar) ışınları gözlemlemek için kullanılacaktı ve uzayda bulunmanın bütün üstünlüklerini kullanarak kırınım sorununu aşmak üzere özellikle tasarlandı. Dolayısıyla aynasının 10 nanometre netliğinde olması veya yaklaşık olarak kırmızı ışığın 65’te 1 dalga boyunda parlatılması gerekmekteydi.[18]Perkin-Elmer aynanın istenen şekli alması için gereken aşındırmada özel tasarlanmış ve üst düzeyde geliştirilmiş bilgisayar kontrollü özel parlatma makineleri kullandı.[17]Ancak, onların en son teknoloji ürünü cihazları zorlanınca, NASA, PE’nin Kodak firmasıyla geleneksel ayna parlatma tekniklerini kullanarak bir tane yedek ayna yapması konusunda işbirliği yapmasını istedi. [19](Kodak ve Itek ekibi aynı zamanda orijinal aynanın parlatılmasına da katıldılar. Daha sonra ortaya çıkan çeşitli sorunlara yol açacak olan parlatma hatasına neden olacak şekilde, yapılan anlaşmayla her iki şirketin birbirinin işini denetlemesi öngörüldü.[20]) Kodak tarafından yapılan ayna günümüzde Smithsonian Enstitüsü'nde sergilenmektedir.[21] Bu çalışmanın bir parçası olarak üretilen bir Itek aynası günümüzde Magdalena Ridge Gözlemevi'ndeki 2.4 m'lik teleskopta kullanılmaktadır.[22]
Perkin-Elmer aynasının yapımına Corning şirketinin çok düşük genleşmeli camından üretilen bir altyapı ile 1979 yılında başlandı. Ağırlığını en alt seviyede tutmak için ayna, balpeteği şeklindeki kafesi aralarında sıkıştıran bir inç kalınlığında alt ve üst plakalar içermekteydi. Perkin-Elmer, değişik oranlarda kuvvet uygulayan 138 adet çubuk ile aynayı çift taraflı olarak destekleyerek mikro çekim benzetimini (simülasyon) gerçekleştirdi. Bu, aynanın son halinin doğru olmasını ve sonuç olarak uygulandığında hedeflenen işlevi görmesini sağladı. Aynanın parlatılması 1981 Mayıs'ına kadar sürdü. O sırada hazırlanan NASA raporları doğrultusunda Perkin-Elmer şirketinin yönetimi sorgulandı; parlatma işlemi takvimi sarkmaya ve bütçe aşılmaya başlandı. Bütçede tasarruf yapmak için NASA yedek aynanın yapım çalışmasını askıya aldı ve teleskopun fırlatılışını Ekim 1984 tarihine erteledi.[23] Ayna 1981'in sonunda tamamlandı; 2400 galon sıcak, de-iyonize su ile yıkandıktan sonra yansıtıcı katman olarak 65 nm- kalınlığında alüminyum ve koruyucu katman olarak 25 nm-kalınlığında magnezyum florit ile kaplandı.[24][25]
Uzay Gemisi Sistemleri [değiştir]
Teleskop ve diğer cihazları taşıyacak uzay gemisinin yapımı başka bir büyük mühendislik sorunuydu. Bu noktada cihaz, bir yandan teleskobun çok keskin bir şekilde hedefleme yapmasını sağlarken bir yandan da doğrudan güneş ışığına maruz kalma ve dünyanın gölgesinin üstüne düşmesine bağlı olarak sıcaklık açısından meydana gelecek değişikliklerle başa çıkabilmeliydi. Çok katmanlı bir yalıtım teleskobun içindeki sıcaklığı sabit tutmakta; teleskop ve cihazların içine oturduğu ince bir alüminyum kabuğu da sarmaktadır.Kabuğun içinde, bir grafit epoksi (karbon fiber ile güçlendirilmiş bir çeşit plastikten imal edilmiş) iskelet teleskobun çalışan parçalarını sağlam bir biçimde bir arada tutulmasını sağlamaktadır. [27] Grafit kompozitler higroskobik oldukları için Lockheed'in temiz odasındaki destek çatı tarafından emilen su buharının daha sonra uzay boşluğunda dışarı çıkma riski vardı; bu durumda teleskobun cihazları buz ile kaplanacaktı. Bu riski azaltmak için teleskop uzaya bırakılmadan önce içine bir nitrogen gaz boşaltımı yapıldı.[28]
Temel cihazlar [değiştir]
Fırlatıldığında HUT beş bilimsel cihaz taşıyordu; Geniş Alan ve Gezegen Kamerası (WF/PC), Goddard Yüksek Çözünürlük Tayfölçeri (GHRS), Yüksek Hız Fotometresi (HSP), Silik Nesne Kamerası (FOC) ve Silik Nesne Tayfölçeri (FOS). Geniş Alan ve Gezegen Kamerası (WF/PC), esas olarak optik gözlemler için geliştirilmiş bir yüksek çözünürlük görüntüleme aracıydı. Bu cihaz NASA'nın Jet Roket Laboratuvarı tarafından geliştirilmiş ve özel astrofiziksel araştırmalar için tayf çizgilerini izole eden 48 tane filtreden oluşturulmuştu. Cihaz, her biri dört tanesini kullanacak şekilde iki kamera arasında bölüştürülmüş sekiz tane CCD çipi içermektedir. "Geniş alan kamerası"(WFC) çözünürlüğün çoğalmasına bağlı olarak geniş açıda bir alanı kapsamaktaydı; "gezegen kamerası" (PC) ise sahip olduğu daha büyük büyültme gücü ile WF çiplerine nazaran daha etkili odak uzaklığındaki görüntüleri almaktaydı.Goddard Yüksek Çözünürlük Tayfölçeri (GHRS), ultraviyole ışığında çalışmak üzere tasarlanmış bir tayfölçerdi. Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde imal edilmişti ve 90,000'lik spektral çözünürlüğü gerçekleştirebiliyordu.[30] Ultraviyole gözlemleri için imal edilen diğer cihazlar FOC ve FOS'du; bunlar Hubble'da yer alan cihazlar arasında en üst düzey uzamsal yeterliliği olan araçlardı. CDD'lere nazaran bu üç cihaz algılayıcı olarak foton-sayıcı digicon (:doğrudan fotoelektrik etkiyi kullanarak uzayda ışık çözünürlüğünü algılayan bir algılayıcı) kullanıyordu. FOC, ESA tarafından yapılırken, FOS Martin Marietta şirketi tarafından imal edilmişti.
Son cihaz ise Madison'daki Wisconsin Üniversitesi tarafından tasarlanıp imal edilen HSP'ydi. Farklı yıldızların ve parlaklık açısından değişiklik gösteren diğer astronomik nesnelerin görülebilir ve ultraviyole ışınlarının gözlemlenebilmesi için geliştirilmişti. Cihaz, % 2'lik veya daha üstün bir ışık ölçümü keskinliğinde saniyede 100,000'e yakın ölçüm yapabiliyordu.[31]
HUT'un kılavuz sistemi de bilimsel bir cihaz olarak da kullanılabilmektedir.Cihazın üç adet Hassas Kılavuz Algılayıcıları (FGS'ler) bir gözlem sırasında teleskobu sabit tutmak için kullanıldıkları gibi yaklaşık olarak 0.0003 arc saniye kesinlikte en ileri seviyede astronometri ölçümleri de yapabilmektedirler.[32]
Yer desteği [değiştir]
(UTBE)/(STScI)'in payına düşen zor görevlerden birisi de teleskobun gözlemlerini takvimlendirmektir.[35] Hubble alçak dünya yörüngesine oturutulmuştur dolayısıyla uzay mekikleri tarafından kolaylıkla ulaşılabilmektedir ancak bu aynı zamanda yörünge dönüşünün yarısından biraz daha az bölmünde hedeflenen bir çok astronomik nesnenin dünyanın kütlesi nedeniyle görüntülenememesi anlamına gelmektedir. Teleskop, Güney Atlantik Anomalisinin üzerinden geçerken ortaya çıkan yüksek radyasyon nedeniyle gözlem yapılamamaktadır ve aynı zamanda Güneş (aynı zamanda Merkür'ün gözlemlenmesini engelleyen), Ay ve Dünya'nın etrafında gözlem yapmayı önemli miktarda engelleyen alanlar bulunmaktadır. OTA'nın herhangi bir parçasının güneş ışığına maruz kalarak yanmasını engellemek için özel olarak geliştirilen güneşten korunma açısı yaklaşık 50°'dir. Dünya ve aydan sakınmanın amacı yoğun parlak ışığı FGS'lere doğrudan gelmesini ve dağılmış ışığın cihazların içine girmesini engellemektir. FGS'ler çalıştırılmadığında ay ve dünya gözlemlenebilmektedir. Dünya gözlemleri, programın ilk yıllarında WFPC1 cihazının dijital görüntüleme kalitesini artırmak için yapılırdı. Hubble'ın yörünge düzlemine, doksan derece açıyla sürekli görüntülenen ve uzun süreli dönemler için düzeltme yapılmayan hedefler içeren bir bölge vardır. Yörüngenin değişmesine bağlı olarak CVZ'nin konumu yaklaşık olarak sekiz hafta içinde yavaşça değişir. CVZ(Sürekli Gözlemlenen Bölgeler)deki alanlarda dünyanın eğimi her zaman yaklaşık olarak 30° olduğundan dolayı, dünyanın yayılan ışığının parlaklığı CVZ gözlemleri sırasında uzun süre kaldırılabilmektedir.
Hubble atmosferin üst katmanlarının içinde kalacak şekilde dünya etrafında döndüğü için yörüngesi önceden belirlenebilir olmaksızın zaman içinde değişebilmektedir. Üst atmosfer katmanlarının yoğunluğu bir çok etkene göre değişebilmektedir ve bu durum altı haftalık bir süre içerisinde Hubble'ın tahmin edilen konumunda 4,000 km'ye yakın hatalı bir sapma olabilir anlamına gelmektedir. Gözlem takvimleri çalışmaya başlanmadan sadece bir kaç gün önce belirlenmektedir; çünkü daha uzun bir süre söz konusu olduğunda gözlenmek istenen bölge gözlem saatinde gözlenemeyebilmektedir.[36]
HUT için mühendislik desteği, Uzay Teleskop Bilimi Enstitüsü;(UTBE)/(STScI)'nin 48 km güneyinde Greenbelt, Maryland'da kurulu Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde çalışan teknik elemanlar ve NASA tarafından verilmektedir.
Yorumlar