El ojo que mira hacia el universo - Telescopio Espacial Hubble

El Telescopio Espacial Hubble fue concebido por primera vez en la década de 1940. Lyman Spitzer Jr., astrofísico de la Universidad de Yale, publicó un artículo sobre las ventajas de la astronomía espacial, presentó el concepto de grandes telescopios espaciales y escribió sobre los beneficios científicos de los telescopios espaciales. Propuso diseñar, construir y lanzar un "observatorio extraterrestre" en órbita terrestre. Su innovadora idea finalmente se hizo realidad décadas después.

1974 Astrofísicos e ingenieros celebran la primera reunión del grupo de trabajo para un gran telescopio espacial. En la reunión se desarrolló el concepto del telescopio espacial y los requisitos presupuestarios y técnicos de la nave espacial.

1 de octubre de 1977: los fondos para el gran proyecto de telescopio espacial aprobado por el Congreso de los Estados Unidos a principios de 1977 entraron oficialmente en vigor y el proyecto se implementó oficialmente.

En 1983, la NASA anunció el nombre oficial del gran telescopio espacial: Telescopio Espacial Hubble, para conmemorar la investigación pionera del fallecido astrónomo Edwin Hubble. Edwin Hubble calculó que la galaxia de Andrómeda está a unos 900.000 años luz de distancia, más de ocho veces la distancia a la estrella más lejana conocida de la Vía Láctea. Que concluya que Andrómeda no es una nebulosa, sino una galaxia y, lo más importante, que la Vía Láctea es solo una de las galaxias de nuestro universo. Cambió nuestra visión del espacio. Además de sus muchos otros logros como astrónomo, la NASA le puso oficialmente su nombre al telescopio espacial en 1983.

1986 65438 En octubre, la tripulación del transbordador espacial Challenger explotó después del lanzamiento. Bloqueó el lanzamiento del Hubble durante más de cuatro años. El resultado fue la publicación en 1989 de la Guía del catálogo de estrellas y el software de soporte, que revolucionó la forma en que los astrónomos recopilan datos de cualquier observatorio terrestre o espacial al fijar las posiciones de las estrellas, automatizando en última instancia las observaciones del Hubble.

Después de más de 40 años de concepción, el Telescopio Espacial Hubble fue lanzado a la órbita terrestre el 24 de abril de 1990, desde el Centro Espacial Kennedy en Cabo Cañaveral, Florida. Un día después, los astronautas lanzaron el telescopio de 43 pies y 12 toneladas desde el compartimento de carga del transbordador espacial Discovery a una órbita de 340 millas sobre la superficie de la Tierra. Hubble opera 15 veces al día, aproximadamente una vez cada 95 minutos. El telescopio se mueve a 5 millas (8 kilómetros) por segundo, lo que equivale aproximadamente a 17.000 millas por hora (27.300 kilómetros por hora).

El 20 de mayo del mismo año, Hubble publicó esta imagen de la "Primera Luz" para mostrar que la resolución del telescopio ha mejorado en comparación con los observatorios terrestres. A la derecha se muestra parte de la primera imagen tomada por la cámara planetaria/de campo amplio del Telescopio Espacial Hubble.

Tras analizar las primeras imágenes del Telescopio Espacial Hubble, los científicos se dieron cuenta de que el espejo primario tenía un defecto llamado aberración esférica. Según la investigación, durante el proceso de fabricación, el borde exterior del espejo se alisó hasta una profundidad de 4 micras (aproximadamente equivalente a 1/50 del grosor de un cabello humano). Este defecto dispersa la luz reflejada por los objetos cósmicos, provocando imágenes borrosas. Si bien el Hubble no arrojó la calidad de imagen esperada, aún así proporcionó resultados que no están disponibles con telescopios terrestres.

A principios de la década de 1970, originalmente estaba previsto que el gran telescopio espacial regresara a la Tierra cada cinco años para su remodelación y relanzamiento, y que entrara en órbita cada 2,5 años. Los requisitos de confiabilidad y vida útil del hardware se basan en un intervalo de misión de servicio de 2,5 años. Hasta finales de la década de 1970, la contaminación y las cargas estructurales asociadas con los regresos de los transbordadores espaciales a la Tierra eliminaron el concepto de retornos terrestres planificados. La NASA ha determinado que el mantenimiento en órbita puede ser suficiente para mantener la vida útil del diseño del Telescopio Espacial Hubble de 15 años. Por tanto, se adoptó un ciclo de mantenimiento en órbita de tres años.

Por lo tanto, el Hubble ha sido diseñado para ser un observatorio espacial a largo plazo desde que comenzó a funcionar en 1990. Para lograr este objetivo y proteger la nave espacial de fallas en instrumentos y equipos, la NASA planea realizar misiones de mantenimiento periódicas. Esto lo mantiene funcionando sin problemas y extiende su vida útil.

Misión de servicio (SM1)

A partir del 2 de febrero de 1993, siete astronautas a bordo del transbordador espacial Endeavour llevaron a cabo la primera misión de servicio al Hubble. La más importante de las primeras tareas de servicio fue corregir el defecto de visión borrosa en el espejo principal del telescopio Hubble. Y instaló dos nuevos dispositivos: Wide Field y Planetary Camera 2, y corrigió el reemplazo axial del telescopio óptico espacial. Diseñado para compensar la forma defectuosa del espejo primario. Se hicieron otras reparaciones al telescopio o se reemplazaron nuevos instrumentos.

Esta exitosa misión no solo mejoró la visión del Hubble (condujo a una serie de descubrimientos extraordinarios en un corto período de tiempo), sino que también validó la efectividad del servicio en órbita.

Misión de Servicio (SM2)

Del 11 al 21 de febrero de 1997, siete astronautas a bordo del Transbordador Espacial Discovery realizaron el segundo servicio de la Tarea del Telescopio Espacial Hubble. Durante la segunda misión de mantenimiento, los astronautas a bordo del transbordador espacial Discovery sustituyeron dos importantes instrumentos del Hubble. El espectrógrafo de alta resolución Goddard (GHRS) fue reemplazado por la cámara de infrarrojo cercano y el espectrógrafo de objetos múltiples (NICMOS), lo que permitió al Hubble observar el universo en el infrarrojo, mientras que el espectrógrafo de objetos débiles (FOS) fue reemplazado por el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial. (STIS), utilizado para tomar fotografías detalladas de objetos celestes y buscar agujeros negros. Ampliar el rango de longitud de onda del Hubble a imágenes y espectroscopia del infrarrojo cercano amplía el campo de visión del Hubble, lo que nos permite detectar las regiones más distantes del universo.

Misiones de servicio (SM3A/SM3B)

Originalmente, la tercera misión de servicio del Hubble se concibió originalmente como una misión de servicio. Sin embargo, cuando falló el cuarto giroscopio, la NASA dividió la misión en dos partes: Misión de Servicio 3A (SM3A), volada en febrero de 1999 65438, y Misión de Servicio 3B (SM3B), volada en marzo de 2002.

1999 165438 El 13 de octubre, cuatro de los seis giroscopios del Hubble fallaron. (En ese momento, Hubble necesitaba tres giroscopios para observar objetos celestes). El telescopio suspendió temporalmente sus observaciones del universo. Sin tres giroscopios en funcionamiento, el Hubble no puede realizar investigaciones científicas, por lo que entra en un estado inactivo llamado modo seguro. Básicamente, el Hubble está "durmiendo" mientras espera ayuda. En modo seguro, el Hubble no puede observar objetivos, pero su seguridad está protegida. Este modo de protección permite el control desde tierra del telescopio. Para proteger el sistema óptico, el controlador cerró la puerta de apertura y apuntó la nave espacial hacia el sol para garantizar que los paneles solares del Hubble pudieran recibir suficiente energía del sol.

Así, desde junio de 1999 hasta el 27 de febrero de 65438, siete astronautas a bordo del transbordador espacial Discovery realizaron la tercera misión de mantenimiento al Hubble. Su objetivo principal es restaurar el funcionamiento del Hubble y actualizar sus sistemas. En la primera fase de la misión de dos partes, la tarea más urgente es reemplazar el giroscopio. La tripulación reemplazó con éxito los seis giroscopios y realizó varias mejoras de mantenimiento importantes. Instalaron una computadora que es 20 veces más rápida que la generación anterior y un registrador de datos digital que puede almacenar 10 veces más datos. La tripulación también agregó un kit de mejora de la electrónica, un kit de mejora de la batería y una nueva protección térmica exterior. El Hubble está casi como nuevo. Después de SM3A, el Hubble reanudó con éxito sus operaciones y observaciones.

Del 1 al 12 de marzo de 2002, siete astronautas comenzaron la cuarta misión de servicio del Hubble, la misión de servicio 3B. El Grupo de Servicio 3A voló anteriormente en la misión de rescate del Hubble en 1999, mientras que el Grupo de Servicio 3B está diseñado para renovar el Hubble.

La principal tarea del astronauta es instalar un nuevo instrumento científico llamado Cámara Avanzada para Sondeos (ACS). Este es el primer instrumento nuevo instalado en el Hubble desde 1997. Con su amplio campo de visión, calidad de imagen nítida y mayor sensibilidad, ACS duplica el campo de visión del Hubble y recopila datos 10 veces más rápido que el instrumento de rastreo anterior del telescopio (WFPC 2).

Los astronautas que realizaban caminatas espaciales reemplazaron paneles solares grandes y flexibles de ocho años de antigüedad por otros más pequeños y rígidos.

También reemplaza la obsoleta unidad de control de energía, que distribuía la energía de los paneles solares y las baterías a otras partes del telescopio. Durante esta misión, el Telescopio Espacial Hubble, que había estado funcionando durante casi 12 años, fue completamente apagado por control terrestre por primera vez desde su lanzamiento en 190.

Los astronautas también instalaron nuevos sistemas de refrigeración para la cámara de infrarrojo cercano y el espectrómetro multiobjeto. En 1999, se agotaron las 230 libras de hielo de nitrógeno que lo habían enfriado desde 1997. El nuevo refrigerador criogénico extiende la vida útil de la cámara infrarroja del Hubble.

Misión de Servicio (SM4)

El 1 de febrero de 2003, tras una misión espacial de 15 días, el transbordador espacial Columbia se desintegró tras volver a entrar en la atmósfera terrestre, con 7 astronautas a bordo. tablero. Así que la quinta y última misión de mantenimiento del Hubble (Misión de Mantenimiento 4) fue oficialmente cancelada del 65438 de junio al 65438 de octubre de 2004.

Hasta el 36 de junio de 2006, la NASA anunció planes para reanudar la quinta misión de mantenimiento del Telescopio Espacial Hubble. Esta es también la misión de servicio más desafiante y compleja del Hubble.

11 al 24 de mayo de 2009: los astronautas a bordo del transbordador espacial Atlantis completaron la quinta y última misión de mantenimiento en el Hubble durante la misión de 13 días.

En la cuarta misión de mantenimiento, los astronautas instalaron dos nuevos instrumentos en el Hubble: la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC 3) y el Espectrómetro de Orígenes Cósmicos (COS). Estos instrumentos hacen que el observatorio sea 100 veces más potente que cuando fue lanzado. WFC 3 puede ver tres tipos diferentes de luz: luz ultravioleta cercana, luz visible y luz infrarroja cercana. La resolución y el campo de visión de la cámara son mucho mayores que los de los instrumentos anteriores. Cos aumenta la sensibilidad ultravioleta del Hubble al menos 10 veces y 70 veces cuando observa objetos extremadamente débiles.

Durante SM4, los astronautas lograron hazañas nunca imaginadas por los fundadores del telescopio y repararon instrumentos científicos (la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) y el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial) por primera vez en el espacio (STl). Ambos dejaron de funcionar después de un corte de energía en 2007 y STI después de un corte de energía en 2004, lo que requirió que los astronautas ingresaran a los instrumentos y los volvieran a encender para la misión. La finalización exitosa, junto con la incorporación de los dos nuevos instrumentos, permite. Hubble complementará completamente cinco instrumentos para futuras observaciones.

Uno de los objetivos del SM4 es mejorar y revitalizar el sistema esencial de misiones espaciales del telescopio. Los astronautas reemplazaron todas las baterías del Hubble anteriores a 18 por otras nuevas y mejoradas. Los astronautas instalaron seis nuevos giroscopios para apuntar el telescopio y un fino sensor de navegación para fijarlo como parte del sistema de orientación. También instalaron un nuevo dispositivo, un mecanismo de captura suave, que permitiría conectar una nave espacial robótica al Hubble. cuando la vida del telescopio termine y guiarlo para aterrizar en la Tierra o elevarlo a una órbita más alta.

11 de agosto de 2008: el Hubble completa su órbita número 100.000 en conmemoración de su órbita número 1.000.000 en 18 años de exploración. y descubrimiento, los científicos del Space Telescope Science de Baltimore, Maryland, se concentraron en el Hubble para capturar una deslumbrante región de nacimiento y renovación celestial.

Esta imagen representativa fue tomada el 10 de agosto de 2008 con el Hubble Wide. Cámara planetaria de campo 2. Mostrando las emisiones de los átomos de azufre, el verde del hidrógeno brillante y el azul del oxígeno quemado, se elevan oscuras torres de polvo sobre la superficie brillante de las nubes moleculares en este paisaje de fantasía de unos 100 años luz de diámetro. en la esquina inferior derecha tiene unos 20 años luz de largo, aproximadamente cuatro veces la distancia entre el Sol y la estrella más cercana, Alfa Centauri.

4 de julio de 2011 - El Telescopio Espacial Hubble ha alcanzado otro hito en. sus 21 años de exploración y descubrimiento espacial, registrando su millonésima observación científica de la búsqueda de agua en la atmósfera de un exoplaneta a 1.000 años luz de distancia.

“Durante 21 años, el Hubble ha sido el observatorio científico espacial más importante, dejándonos imágenes profundas y hermosas que nos permiten llevar a cabo investigaciones científicas innovadoras en una amplia gama de disciplinas astronómicas", dijo el director de la NASA, Charles Audaz. Voló el transbordador espacial que puso al Hubble en órbita. "El hecho de que el Telescopio Espacial Hubble alcanzara este hito mientras estudiaba un planeta distante es un gran recordatorio de su poder y legado".

2011104 - Adam Riess, miembro del equipo científico del Hubble, y otros astrónomos han recibido el Premio Real Premio de Ciencias de la Academia Sueca de Física por su descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando. Esto demuestra que la expansión del universo se está acelerando, lo que se atribuye ampliamente a una misteriosa e inexplicable "energía oscura" que llena el universo.

2011 65438 6 de febrero: la exploración del Telescopio Espacial Hubble ha superado otro hito: se publicaron 10.000 artículos científicos del Hubble. Esto convierte al Hubble en uno de los proyectos astronómicos más prolíficos de la historia.

Estos artículos se basan en observaciones del Hubble y cubren casi todas las fronteras de la astronomía. Los cinco artículos científicos más citados son: La búsqueda de supernovas distantes para caracterizar la energía oscura; Mediciones precisas de la tasa de expansión del universo; La aparente relación entre la masa de las galaxias y la masa de los agujeros negros centrales; La formación de las primeras galaxias en; el campo profundo del Hubble: modelos de baja masa de la evolución de estrellas y enanas marrones.

Durante su órbita, Hubble envió cientos de miles de imágenes a la Tierra, revelando muchos misterios de la astronomía. Entre sus muchos descubrimientos, Hubble reveló que la edad del universo es de aproximadamente 654,38 billones de años, lo que es mucho más preciso que el rango anterior de 654,38 billones a 20 mil millones de años. Hubble jugó un papel clave en el descubrimiento de la energía oscura, una fuerza misteriosa que acelera la expansión del universo.

Desde su lanzamiento hace 32 años, el Telescopio Espacial Hubble ha realizado 6.543.804 observaciones de más de 48.000 objetos astronómicos y continúa "cumpliendo su papel a la vanguardia de la astronomía", desde nuestro propio sistema solar hasta el " universo de alto corrimiento al rojo". Ha hecho contribuciones imborrables a nuestro estudio del origen del universo y la exploración de las galaxias.

En el futuro, el Telescopio Espacial Hubble funcionará con su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb. 2021 65438 El telescopio espacial James Webb fue lanzado el 25 de febrero. El STSCI (Space Telescope Science Institute) también planificará el próximo telescopio espacial, el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace. Sólo superado por el telescopio espacial James Webb.

Con la misma sensibilidad y resolución, el campo de visión del Telescopio Espacial Romano es 100 veces más amplio que el del Telescopio Espacial Hubble. Creará mapas de campo amplio de grandes áreas del cielo en luz infrarroja cercana y puede responder preguntas importantes en la investigación de exoplanetas y energía oscura. Actualmente, el lanzamiento del Telescopio Espacial Nancy Grace Rome está programado para finales de 2026.

De cara al futuro, el Telescopio Espacial Hubble trabajará con el Telescopio Espacial James Webb y, con suerte, el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace para revelar los misterios del universo.