• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Dr Bajtlik: Kosmiczny teleskop Hubble'a - spełnione marzenie astronautów

    14.09.2010. 13:33
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Jak i po co umieszczono teleskop optyczny na orbicie okołoziemskiej? Czym są plamki światła widoczne na zdjęciu, które wielu nazywa najpiękniejszym obrazem stworzonym kiedykolwiek przez człowieka? Jaka jest przyszłość obserwacji astronomicznych w kosmosie? Jakie zadania stawiają sobie polscy badacze kosmosu? O tym wszystkim opowiadał dr Stanisław Bajtlik podczas prelekcji na przedpremierowym pokazie filmu "Hubble 3 D" w Warszawie. Film zrealizowany przez NASA wejdzie na ekrany kin IMAX 17 września.

    NARODZINY MARZENIA

    Dr Bajtlik, astrofizyk z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika w Warszawie i laureat tytułu "Popularyzator Nauki 2007", rozpoczął od krótkiego wspomnienia o człowieku, który wysunął ideę umieszczenia na orbicie okołoziemskiej dużego teleskopu optycznego, tzn. teleskopu, rejestrującego światło takie, jakie rejestrują również nasze oczy. Był to Lyman Spitzer, wybitny amerykański astrofizyk. Już w 1946 roku w memoriale przedstawionym amerykańskiemu Kongresowi postulował on zatwierdzenie takiego projektu.

    "Proszę sobie wyobrazić: rok po wojnie strasznej, 10 lat przed umieszczeniem na orbicie pierwszego sztucznego satelity, kilkanaście lat przed wysłaniem człowieka w kosmos ten właśnie dżentelmen miał marzenie, które zostało spełnione po wielu, wielu latach" - podkreślał dr Bajtlik.

    W 1962 r. Amerykańska Akademia Nauk zasugerowała rozwój w ramach lotów kosmicznych programu budowy dużego teleskopu optycznego. Trzy lata później Spitzer został mianowany przewodniczącym komisji, której celem było zdefiniowanie naukowych zadań tak dużego i kosztownego instrumentu.

    Kosmiczny teleskop Hubble'a - jak można się dowiedzieć z filmu - został umieszczony na orbicie w 1990 r. Nadano mu imię Edwina Hubble'a - astronoma, który pracował w obserwatorium Mount Wilson, w pobliżu Los Angeles. Dokonał on jednego z największych odkryć w dziejach ludzkości. Odkrył, że wszechświat rozszerza się, że wszystkie galaktyki i skupiska miliardów gwiazd oddalają się od siebie - i to tym szybciej, im dalej się znajdują. Było to potwierdzenie przewidywań ogólnej teorii względności sformułowanej przez Einsteina. Einstein zresztą odwiedzał Hubble'a w jego obserwatorium.

    ZNACZENIE OBSERWATORIUM NA ORBICIE

    "Dlaczego umieszczać teleskop na orbicie okołoziemskiej? Przecież istnieje wiele obserwatoriów na Ziemi" - dr Bajtlik zachęcał słuchaczy do zastanowienia się nad motywami astronomów. Po czym podał powody uzasadniające działania naukowców.

    Po pierwsze - z orbity można obserwować gwiazdy i niebo przez 24 godziny na dobę. Po drugie, ziemska atmosfera jest nieprzezroczysta dla większości rodzajów promieniowania elektromagnetycznego. Jedynie fale radiowe i światło widzialne dociera do powierzchni Ziemi. Pozostałe rodzaje promieniowania - ultrafioletowe, podczerwone, rentgenowskie, gamma - jest pochłaniane w znacznym stopniu lub całkowicie przez atmosferę.

    "Kiedy patrzymy przez warstwę atmosfery, to patrzymy przez coś, co jest w nieustającej zmianie. Powietrze, wskutek zmian temperatur i ciśnień, ulega nieustannemu kotłowaniu. Powietrze zimne jest bardziej gęste, ciepłe - bardziej rzadkie, to powoduje, że promień świetlny biegnący przez turbulentne powietrze ulega odchyleniu" - tłumaczył astrofizyk.

    Aby zobrazować tę właściwość pokazał uczestnikom wykładu krater księżycowy obserwowany przez teleskop z Ziemi. Wskutek ruchów powietrze obraz drgał i ulegał rozmyciu. Dlatego, jak wyjaśnił dr Bajtlik, odnosimy wrażenie, że gwiazdy mrugają.

    Zdolność rozdzielcza teleskopu, a więc zdolność rozróżnienia dwóch punktów zależy od rozmiarów teleskopu i długości fali światła. Dla 2,5-m teleskopu na Ziemi najlepsza zdolność rozdzielcza to 1-2 sekundy łuku. Dla tego samego teleskopu umieszczonego w kosmosie ta zdolność dochodzi do 0,2 s. łuku. Jedna sekunda łuku to, jak porównał uczony, rozmiar dziesięciogroszówki oglądanej z odległości 3 km. Oznacza to niemal dziesięciokrotną poprawę rozdzielczości.

    Poza tym, jak zauważył wykładowca, problemem jest również to, że atmosfera sama jest źródłem światła. Coraz większym problemem staje się także tzw. zanieczyszczenie światłem, szczególnie obszarach, gdzie technika jest bardziej rozwinięta stanowi to wielki problemem astronomów.

    "Jak mówił mi mój japoński kolega astronom, z sondaży wynika, że ponad 90 proc. maturzystów w Tokio nigdy nie widziało Drogi Mlecznej. To kolejny powód, dla którego należy wynosić instrumenty astronomiczne w kosmos" - powiedział dr Bajtlik.

    Jak dodał, pierwsze instrumenty astronomiczne były wynoszone w kosmos na pokładzie rakiet balistycznych. W latach 40. XX w. uzyskano zdjęcie Słońca w widmie ultrafioletowym. Już na początku lat 60. umieszczano na orbicie pierwsze nieduże teleskopy, potem większe obserwatorium.

    "W bardzo biednych czasach, w latach 60., Polska wystrzeliwała obiekty w kosmos, to były rakiety meteorologiczne zbudowane całkowicie przez polskich inżynierów i wystrzelone z polskiego terytorium z poligonu koło Łeby. Te rakiety wylatywały na wysokość stu kilkudziesięciu kilometrów, a za umowną granicę pomiędzy atmosferą a kosmosem uznaje się 100 km" - zaznaczył popularyzator polskiej nauki.

    MARZENIE SPEŁNIONE - CO DALEJ?

    Jak tłumaczył, kosmiczny teleskop Hubble'a jest tak znakomitym urządzeniem, że można przy jego pomocy tworzyć niezwykłe obrazy, jakich nie da się utworzyć z powierzchni Ziemi. Kilka lat temu wycelowano go w puste miejsce na niebie, w którym nie było żadnej gwiazdy, żadnej galaktyki, żadnego znanego obiektu. Teleskop utrzymywano tak przez milion sekund. Milion sekund to kilkanaście dni i nocy. Utworzono w ten sposób obraz, który wielu nazywa najpiękniejszym obrazem stworzonym kiedykolwiek przez człowieka. Na zdjęciu widać kilkadziesiąt tysięcy plamek światła.

    "Każda z nich - za wyjątkiem kilku - to nie jest gwiazda, ale galaktyka - skupisko kilkudziesięciu czy kilkuset miliardów gwiazd podobnych do Słońca. A ten fragment nieba jest naprawdę nieduży, jest kilkadziesiąt czy kilkaset razy mniejszy od powierzchni tarczy Księżyca w pełni" - porównywał dr Bajtlik.

    Jak podkreślił uczony, astronomowie są nienasyceni i chcieliby widzieć więcej. Dlatego już teraz trwają prace nad budową kolejnego teleskopu, który zostanie następcą kosmicznego teleskopu Hubble'a. Będzie on nosił imię Jamesa Webba, a średnica czaszy jego zwierciadła wyniesie 6,5 m. Teleskop będzie przeznaczony do oglądania nieba w zakresie podczerwieni.

    "Dlaczego akurat podczerwieni? Dlatego, że emisja promieniowania podczerwonego związana jest z bardzo wieloma interesującymi procesami. Przede wszystkim z procesami powstawania gwiazd, ale także powstawania planet. A poszukiwanie drugiej Ziemi jest jednym z najbardziej fascynujących projektów astronomicznych" - uzasadniał dr Bajtlik.

    Dodał, że teleskop będzie tak duży, że żadna rakieta, ani promy kosmiczne, o ile takie będą, nie byłyby w stanie wynieść go w całości. Projekt zakłada, że urządzenie będzie w formie złożonej wyniesione do miejsca przeznaczenia i tam automatycznie rozwinie się tak, jak rozkłada się parasol. Jeszcze nigdy astronomowie przy pomocy tak wielkiego instrumentu nie oglądali nieba w podczerwieni.

    Ziemia, Księżyc i Słońce są bardzo silnymi źródłami tego promieniowania. Dlatego nowy teleskop nie będzie krążył wokół Ziemi, ale zostanie umieszczony w punkcie odległym o półtora miliona kilometrów od Ziemi, skąd będzie nieustannie patrzył w głąb kosmosu (dla porównania odległość pomiędzy Słońcem a Ziemią wynosi 150 mln km). Własnością tego miejsca jest to, że umieszczony tu obiekt obiega słońce z takim samym okresem, jak Ziemia, czyli w ciągu roku. W tym miejscu zaparkowano już kilka obserwatoriów astronomicznych.

    Dr Bajtlik przypomniał, że James Webb był drugim administratorem NASA i przewodził tej instytucji w czasie realizowania najważniejszych programów kosmicznych za czasów Kennedy'ego i Johnsona.

    Jak ocenił naukowiec, w dziedzinie astronomii optycznej w zakresie widzialnym nastąpił tak duży przełom techniczny, że w tej chwili wielkie teleskopy budowane są na Ziemi. Istnieją już techniki, które pozwalają skompensować efekt drgań i uzyskiwać niezwykle ostre obrazy. Dzięki umieszczaniu instrumentów na Ziemi teleskopy mogą osiągać wielkie rozmiary.

    Największy na świecie jest zespół czterech teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego na pustyni Atakama w Chile. "W pobliżu tego miejsca w Andach, w Chile, znajduje się obserwatorium, gdzie działa polski teleskop należący do obserwatorium astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Wokół niego nasi koledzy umieszczają automatyczne, zdalnie sterowane instrumenty, pozwalające obserwować niezwykłe zjawiska na niebie" - dodał astrofizyk.

    PAP - Nauka w Polsce, KOL

    agt/


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Radioteleskop – teleskop do obserwacji odległych obiektów astronomicznych z wykorzystaniem fal radiowych. W odróżnieniu od teleskopu optycznego, który pozwala na badanie wyłącznie światła docierającego do Ziemi, radioteleskop umożliwia odbiór szerszego zakresu sygnałów. Wiele obiektów astronomicznych przesłania pył, który jednak nie pochłania fal radiowych. Jednocześnie radioteleskopy mogą być łączone w większe układy, dzięki czemu ich czułość i rozdzielczość kątowa wzrasta. Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST) – projektowany teleskop kosmiczny o aperturze od 8 do 16,8 metra. Propozycję budowy tego urządzenia przedstawił Space Telescope Science Institute, centrum operacji naukowych Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST). ATLAST byłby prawdziwym następcą teleskopu Hubble’a, mającym możliwość uzyskiwania obrazów i danych spektroskopowych w zakresie ultrafioletu, światła widzialnego i podczerwieni, ale o znacznie lepszej rozdzielczości niż HST lub budowany Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Podobnie jak JWST, ATLAST ma być umieszczony w punkcie L2 układu Ziemia-Słońce. Teleskop kosmiczny – teleskop wyniesiony w przestrzeń kosmiczną w celu zwiększenia precyzji lub umożliwienia obserwacji w zakresie widma promieniowania zatrzymywanego przez atmosferę Ziemi. Ze względu na umiejscowienie można teleskopy te podzielić na:

    Misja New Worlds – projekt planujący budowę dużego okultera w przestrzeni kosmicznej stworzony do blokowania światła w pobliżu gwiazd, w celu obserwowania na ich orbitach planet. Obserwacje mogłyby być podjęte z istniejącego teleskopu kosmicznego, prawdopodobnie z użyciem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, który jest w fazie projektu i budowy, lub specjalnie stworzonego do tego celu teleskopu światła widzialnego, mającego na celu tylko znajdowanie planet. Program w latach 2004-2008 finansowany był przez NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC), i kierowany przez dr. Webstera Casha z University of Colorado w Boulder, we współpracy z Ball Aerospace & Technologies Corp., Northrop Grumman, Southwest Research Institute i innymi. W 2010 r. projekt szukał wsparcia finansowego w NASA i w innych źródłach w wysokości 3 mld dolarów, wskutek czego rozpoczęcie projektu mogłoby być możliwe w 2011 r. (projekt został wymieniony przez NASA w planach strategicznych na rok 2011), a teleskop mógłby zostać uruchomiony w 2019 r., a starshade w 2020 r., natomiast rozpoczęcie badań naukowych nastąpiłoby w 2020 r. Lista obserwatoriów astronomicznych: Lista zawiera grupy wybranych obserwatoriów astronomicznych, które można sortować według nazwy, roku założenia, położenia geograficznego oraz międzynarodowego kodu obserwatorium. Wykorzystano w tym celu dane m.in. z Wikipedii angielskojęzycznej. Główny podział obserwatoriów astronomicznych specyfikują następujące kategorie: kosmiczne, atmosferyczne, naziemne i podziemne. Ponadto wiele nowoczesnych teleskopów to urządzenia bardzo precyzyjne, a co za tym idzie zdolne do selektywnych obserwacji. Dlatego można też mówić o obserwatoriach nastawionych na zbieranie danych astronomicznych pochodzących z różnych części widma elektromagnetycznego (np. obserwacje w ultrafiolecie, radiowe, rentgenowskie, w obszarze promieni gamma itp.). Obserwacje kosmiczne, dokonywane przez teleskopy poza atmosferą Ziemi, cechują się niespotykaną dotąd dokładnością. Postęp nowej generacji tzw. optyki adaptatywnej pozwala także teleskopom naziemnym znacznie poszerzyć swoją precyzję.

    Suzaku (początkowo Astro E-2) – japoński teleskop kosmiczny używany do obserwacji z dziedziny astronomii rentgenowskiej, powstały w celu zastąpienia utraconego w 2000 roku teleskopu Astro-E. Wystrzelony w 2005 rakietą M-5-6 stał się piątym japońskim teleskopem rentgenowskim na orbicie okołoziemskiej. Nazwa teleskopu pochodzi od mitycznego chińskiego ptaka. Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT) – projekt największego na świecie teleskopu optycznego opracowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

    Darwin – był planowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną na 2016 rok (lub nieco później) misją, której celem byłoby poszukiwanie planet pozasłonecznych wielkością zbliżonych do Ziemi. Misja została anulowana w 2007 roku. Czułość instrumentu pozwalałaby dodatkowo dokonywać analiz składu atmosfer odkrytych obiektów. Zakładana szczegółowość dostarczanych obrazów byłaby 10 do 100 razy większa od planowanych możliwości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. NTT (ang. New Technology Telescope) – teleskop należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), znajdujący się w Obserwatorium La Silla położonym około 600 km na północ od Santiago de Chile. Jest to pierwszy teleskop na Ziemi, którego główne lustro jest kontrolowane przez komputer oraz w którym zastosowano technikę optyki aktywnej.

    Apertura – otwór ograniczający przestrzeń, przez którą przechodzą fale elektromagnetyczne. W przypadku instrumentu optycznego jest to efektywna średnica otworu (np. teleskopu, lunety), przez który wpada światło lub też soczewki lub lustra zapoczątkowującego dany układ optyczny, mierzona jako rozwartość układu, czyli jako kąt pomiędzy promieniami świetlnymi wpadającymi do układu z najbardziej odmiennych kierunków. Apertura wzrasta ze średnicą układu, a maleje z jego długością. Im większa apertura układu, tym czulszy instrument. W przypadku anten, zarówno odbiorczych jak i nadawczych, jest to odpowiednio pole powierzchni odbierającej lub promieniującej energię.

    Montaż azymutalny: Montaż azymutalny - sposób instalacji teleskopu, w którym teleskop obraca się wokół osi pionowej i poziomej. Jest to najprostsze technicznie rozwiązanie, ale w celu śledzenia ciała niebieskiego należy regulować ustawienie teleskopu w obu płaszczyznach. Wady tej nie ma montaż paralaktyczny. We współczesnych dużych teleskopach, gdzie opłacalne jest stosowanie precyzyjnych silników sterowanych komputerowo, wykorzystuje się montaż azymutalny, a śledzenie ciała niebieskiego jest realizowane za pomocą komputerowego sterowania nastawianiem teleskopu.

    Teleskop Subaru (jap. すばる望遠鏡) – japoński teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego i podczerwieni z tzw. optyką aktywną. Znajduje się w obserwatorium Mauna Kea na Hawajach na wysokości 4139 m n.p.m. nieopodal Teleskopów Kecka. Posiada zwierciadło monolityczne o łącznej średnicy 8,3 metra (z czego do obserwacji używane jest 8,2 m), które powstało przez zgrzanie 55 w większości sześciokątnych segmentów. Wyposażono go w 261 siłowników, które kompensują ewentualne odkształcenia zwierciadła. The Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego – projekt naukowy mający na celu wykrywanie i obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego prowadzony za pomocą polskiego teleskopu w Las Campanas Observatory w Chile przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego. Eksperyment prowadzony jest od kwietnia 1992 roku.

    All Sky Automated Survey (ASAS) – polski projekt automatycznych teleskopów stale monitorujących około 20 milionów gwiazd na całym niebie, jaśniejszych od 14 wielkości gwiazdowej. Zlokalizowany w Obserwatorium Las Campanas w Chile, ASAS jest obsługiwany przez Internet z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego przez Grzegorza Pojmańskiego. Teleskop Newtona – przyrząd optyczny typu teleskopu zwierciadlanego, wynalezionego przez Izaaka Newtona. Składa się z głównego zwierciadła wklęsłego i płaskiego, ustawionego pod kątem lustra wtórnego. Zwierciadło płaskie wyprowadza poza tubus wiązkę światła odbitego od zwierciadła głównego. Pierwszy teleskop Newtona został ukończony w 1668 roku i jest pierwszym znanym działającym teleskopem reflektorowym (zwierciadlanym). Prostota teleskopu Newtona uczyniła go instrumentem bardzo łatwym do zbudowania przez amatorów.

    Dodano: 14.09.2010. 13:33  


    Najnowsze