Kosmiczny Teleskop Hubble'a - ćwierć wieku na orbicie

Mija 25 lat od momentu umieszczenia w przestrzeni kosmicznej Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST). Ten bodaj najważniejszy instrument w historii astronomii i z pewnością jeden z najsłynniejszych przyrządów naukowych w ogóle, już przez ćwierćwiecze obserwuje Wszechświat dostarczając nam cennych wieści i dokonując wielkich odkryć. W taki "srebrny jubileusz" nie mogło tu zabraknąć swego rodzaju laurki dla HST, podpartej działającymi na wyobraźnię dwudziestoma pięcioma obrazami głębokiego nieba wykonanymi przez ten teleskop - już dość leciwy jak na naszą skalę, ale będący tam dopiero ułamek sekundy w skali astronomicznej.

Kosmiczny Teleskop Hubble'a: 25. rocznica wystrzelenia

Cała historia HST zaczęła się tak naprawdę już w 1946 roku, kiedy to astrofizyk Lyman Spitzer przedstawił pomysł umieszczenia teleskopu na orbicie okołoziemskiej. W 1981 roku zakończono prace nad zwierciadłem głównym teleskopu, a dwa lata później oficjalnie nadano mu nazwę na cześć Edwina Hubble'a. Całkowity montaż instrumentu kończy się w roku 1985, z zamiarem wystrzelenia go jesienią roku następnego. Niestety w roku 1986 dochodzi do katastrofy promu kosmicznego Challenger, która opóźnia misję HST aż o cztery lata, wstrzymując jednocześnie program wahadłowców do czasu ustalenia przyczyny tragedii misji STS-51L i śmierci siedmioosobowej załogi.

Koniec końców program STS zostaje wznowiony. Nadchodzi 24 kwietnia 1990 roku, godzina 14:33 czasu polskiego. Rozpoczyna się misja STS-31, prom kosmiczny Discovery wynosi na orbitę Kosmiczny Teleskop Hubble'a - "nasze okno na Wszechświat", jak zakończył przed przekazaniem kontroli do Houston komentator startu George Diller. Przypomnijmy to sobie!

Start misji STS-31 Discovery. Credit: NASA/Shuttlesource

1/50 szerokości włosa, czyli Houston - mamy problem...

Jeśli kupując lornetkę czy teleskop zdarzy się Wam trafić na wadliwy produkt, który będzie dostarczać rozmyte obrazy nieba jakkolwiek byście nie ustawili ostrości, możecie się pocieszać faktem, że najdroższy w historii ludzkości teleskop też tak zaczął! O ile raz na jakiś czas takie pechowe zdarzenia na polu sprzętu amatorskiego są zrozumiałe (wybaczmy Chińczykom), o tyle trudniej zrozumieć taką wpadkę przy w pełni fachowym instrumencie budowanym przez dwie największe agencje kosmiczne, amerykańską NASA i europejską ESA.

Nie każdy zdaje sobie z tego sprawę, ale wart kilka miliardów dolarów teleskop po umieszczeniu na orbicie swoją działalność rozpoczął od wykonywania kompletnie pozbawionych ostrości fotografii. Wynoszące 0,002 mm odchylenie zwierciadła głównego na obwodzie wprowadzało znaczną aberrację sferyczną, przez co zdjęcia uzyskiwane przez teleskop były rozmyte. Cały instrument działał poprawnie, ale z powodu aberracji zwierciadła personel pracujący przy teleskopie nie miał powodów do zadowolenia. Rozważano wręcz sprowadzenie teleskopu z powrotem na Ziemię, ale ostatecznie postawiono na naprawienie instrumentu przez astronautów mających odbyć misję serwisową. Wiecie co to są dwie tysięczne milimetra? A wyrwijcie sobie jeden włos z głowy. Wyrwaliście? No to poczekam.

Ostrość obrazów na przykładzie galaktyki M101
po umieszczeniu HST na orbicie w 1990 roku i po misji serwisowej STS-61/SM-1 trzy lata później.
(NASA)

Już? To teraz spójrzcie na przekrój tego włosa - o ile dacie radę. Podzielcie średnicę włosa na 50 - o ile dacie radę. Jedna pięćdziesiąta średnicy ludzkiego włosa. Tyle wynosiło odchylenie na obwodzie zwierciadła główmego HST, które wprowadzało aberrację sferyczną uniemożliwiającą wykonywanie ostrych fotografii nieba. Może da to jakieś wyobrażenie co się dzieje w przypadku braku perfekcyjnej precyzji w takich sytuacjach.

W roku 1993 prom kosmiczny Endeavour wyruszył w ramach lotu STS-61 do Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Siedmioosobowa załoga dokonała pierwszej z pięciu misji serwisowych HST instalując moduł COSTAR korygujący wadę zwierciadła teleskopu. Oprócz tego dokonano kilku mniejszych modyfikacji jak wymiana paneli baterii słonecznych, żyroskopów czy magnetometrów. Od tego czasu HST mógł przeprowadzać dokładne obserwacje Wszechświata, dostarczając już całkowicie ostre obrazy nieba, na miarę wartości takiego instrumentu.

Astronauta John M. Grunsfeld dokonuje napraw HST podczas piątej i ostatniej misji serwisowej STS-125/SM5 w maju 2009 roku. (NASA) 

HST uwalniany z ładowni promu kosmicznego Atlantis po ostatnich odwiedzinach astronautów w ramach STS-125/SM5. (NASA)

Działalność Kosmicznego Teleskopu Hubble'a przyczyniła się do znacznego powiększenia wiedzy w dziedzinie astronomii. HST stał się instrumentem naukowym, który zajrzał najdalej w przeszłość, niemalże do początków istnienia Wszechświata. Sfotografował najgłębszy kosmos jaki możemy sobie wyobrazić, wyraźnie zasugerował też, że ekspansja Wszechświata w istocie może być zjawiskiem przyspieszającym. Ukazał nam dyski protoplanetarne w Wielkiej Mgławicy Oriona będące miejscem formowania się nowych planet pozasłonecznych. Odkrył atmosferę wokół jednej z takich planet i pozwolił po raz pierwszy poznać skład chemiczny takiego obiektu. Teleskop wykonał mnóstwo badań obiektów z krańców naszego Układu Słonecznego, w tym Plutona i Eris, odkrywając satelity tego pierwszego.

HST dostarczył dokładniejszych zdjęć zjawiska soczewkowania grawitacyjnego, udowodnił, że w centrach wielu sąsiednich galaktyk muszą znajdować się masywne czarne dziury. Przeprowadził niesłychanie dokładną obserwację uderzenia komety Shoemaker-Levy 9 w atmosferę Jowisza, wykonując wówczas najostrzejsze zdjęcia gazowego olbrzyma od 1979 roku, gdy mijała go sonda Voyager 2. Odkrył zorze polarne nad biegunami Saturna. Odsłonił przed nami mnóstwo gromad galaktyk oddalonych o miliardy lat świetlnych, gromady składające się z miliardów galaktyk, z miliardami gwiazd je tworzących i niewątpliwie miliardami potencjalnych planet je okrążających. Efekty obserwacji HST przyczyniły się do napisania ponad 10 tysięcy prac naukowych.

Choć dziś świętujemy 25. rocznicę wystrzelenia HST na orbitę pewnym jest, że kres tego nieocenionego instrumentu nieubłaganie jest coraz bliższy. Ostatnia misja serwisowa, STS-125 Atlantis z 2009 roku, przedłużyła żywot teleskopu do co najmniej 2015 roku (jak na razie HST ma się nieźle), a w optymistycznych scenariuszach nawet do około 2020 roku lub dłużej. Bez względu kiedy faktycznie dobiegnie kres działania teleskopu, nie jest chyba nadużyciem przypuszczanie, że jest mu "bliżej końca niż dalej". Następca HST - Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wystrzelony ma zostać w przestrzeń nie szybciej niż w 2018 roku (według obecnych planów), co i tak jest już sporym opóźnieniem względem pierwotnego planu. Będzie on posiadał zwierciadło główne o średnicy 6,5 m na bazie osiemnastu sześciokątnych wykonanych z berylu luster, ale obserwacje dokonywane będą przede wszystkim w świetle podczerwonym, a nie widzialnym tak jak w przypadku HST. Dopiero kolejny teleskop, zwany póki co ATLAST, będzie miał szansę stać się pełnowartościowym następcą Hubble'a. Średnica zwierciadła zakładająca 8,5 m w planie minimum, a niewykluczająca nawet 16,8 m działa na wyobraźnię, ale czy i kiedy do realizacji tego projektu dojdzie (luźne plany zakładają dekadę 2025-2035) nie ma sensu na razie się rozwodzić.

Na ten moment kibicujmy zasłużonemu już Kosmicznemu Teleskopowi Hubble'a aby mógł działać jak najdłużej i by jeszcze niejednokrotnie dostarczył nam tak bardzo pożądanych odkryć w dziedzinie astronomii. Dzięki Hubble'owi wiemy dziś o Wszechświecie znacznie więcej niż przed ćwierćwieczem. Co będziemy wiedzieć za kolejnych 25 lat? Wtedy, gdy HST będzie już dawno przeszłością, a kolejnych odkryć dostarczać będą jego następcy? Jak bardzo zmieni się nasze postrzeganie Wszechświata w półwieku po wystrzeleniu Hubble'a? Czy będziemy już w tym czasie gatunkiem, który postawił stopę na innym obiekcie niż Księżyc? A może będziemy bogatsi o wiedzę i odkrycia, przy których te dokonane za pomocą HST okażą się pikusiem nie większym niż nasza mała Ziemia zawieszona we Wszechświecie?

Zostawiam Was z takimi pytaniami zachęcając jednocześnie do uczczenia dzisiejszej rocznicy w jedyny słuszny, moim zdaniem, sposób. Pogoda w kwietniu tradycyjnie nas rozpieszcza, dzisiejsza noc też zapowiada się nie najgorzej, a i temperatura powinna być całkiem przyzwoita. Skierujmy nasze mniejsze, amatorskie odpowiedniki Hubble'a w górę i dajmy się ponieść wyobraźni odpływając w te odległe światy będące jedynie mgiełkami ledwie wyróżniającymi się z tła nieba, lub odwiedzając chociażby oddalonego o sekundę świetlną naszego najbliższego Sąsiada przed I kwadrą, który pięknie będzie zdobił niebo w pierwszej połowie nocy...

25 niesamowitych zdjęć na 25-lecie wystrzelenia HST na orbitę:

od podwórka po najgłębsze zakamarki Wszechświata

Podróż wgłąb Wszechświata z Kosmciznym Teleskopem Hubble'a zacznijmy od własnego podwórka. Tu Księżyc, a konkretnie najwyraźniejszy na dostrzegalnej z Ziemi części Srebrnego Globu krater Tycho. 

Mars sfotografowany podczas Wielkiej Opozycji z 2003 roku. 

Tranzyt księżyców galileuszowych na tle Jowisza i cienie rzucane przez nie na atmosferę planety. 

Ciemne plamy w atmosferze będące efektem uderzenia w Jowisza komety Schoemaker-Levy 9. Widoczna również Wielka Czerwona Plama.

Zorze polarne nad południowym biegunem Saturna, zmieniające intensywność w przeciągu czterech dni. 

Zmienny wygląd Neptuna na skutek zmian pór roku.

Mgławica Koński Łeb w gwiazdozbiorze Oriona. 

Centrum najjaśniejszej z perspektywy Ziemi gromady kulistej Omega Centauri. 

Okolice centrum Wielkiej Mgławicy Oriona (M42) będącej miejscem intensywnej produkcji nowych gwiazd. 

Efekty kosmicznej kolizji. Galaktyka Kijanka.

Mgławica Carina.

Gromada kulista NGC 2808 w gwiazdozbiorze Kila.

Gromada galaktyk Kwintet Stefana. 

Mgławica Orzeł , znana też jako Filary Stworzenia (M16) - jedno z najsłynniejszych zdjęć wykonanych przez HST, tutaj po ponownym skierowaniu instrumentu na obiekt w 2014 roku. 

Mgławica planetarna Pierścień (M57) widoczna w gwiazdozbiorze Lutni. 

Dysk protoplanetarny wokół żółtego karła HD107146 - miejsce formowania się nowych planet. 

Mgławica planetarna NGC 6302 w gwiazdozbiorze Skorpiona.

Smugi pyłu i gazów wewnątrz mgławicy Omega (M17) w gwiazdozbiorze Strzelca.

Mgławica Tarantula (NGC 2070) w Wielkim Obłoku Magellana.

Uśmiech! Gromada galaktyk SDSS J1038+4849 widziana przez efekt soczewkowania grawitacyjnego. 

Mgławica Stożek (NGC 2264) w gwiazdozbiorze Jednorożca. 

Gromada galaktyk Abell 1689 w gwiazdozbiorze Panny, widziana przez efekt soczewkowania grawitacyjnego. Oddalona o 2,2 miliarda lat świetlnych. 

Zderzenie galaktyk NGC 4038 i NGC 4039. 

Centrum galaktyki Centaurus A (NGC 5128).

Ultragłębokie Pole Hubble'a. Obszar nieba w gwiazdozbiorze Pieca ukazujący najdalszą obserwowaną gromadę galaktyk. Światło tych najmłodszych (te czerwone, tutaj około stu) zostało wysłane w kierunku Ziemi, gdy Wszechświat liczył sobie nie więcej niż 800 milionów lat. Do chwili wykonania tego zdjęcia tak głęboko we Wszechświat HST jeszcze nigdy nie zajrzał.

Bądź na bieżąco ze zjawiskami astronomicznymi i zapleczem amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku lub GooglePlus.

Oprac. własne w oparciu o materiały i zdjęcia NASA, HubbleSite, HST.