24.4.1990 odštartovala misia STS-31 raketoplánu Discovery s hlavným cieľom dopraviť dlho očakávaný ďalekohľad na obežnú dráhu. Odvtedy ubehlo už 30 rokov a Hubblov teleskop (HST) prekonal pôvodné očakávania a stal sa po ISS najznámejším objektom nad našimi hlavami.
Prvé návrhy a konštrukcia
S konceptom vesmírnych teleskopov sa pohrávalo už od úplných začiatkov kozmického inžinierstva pričom ich hlavným protagonistom bol americký teoretický fyzik Lyman Spitzer. Na znak vďaky za jeho prínos pre túto oblasť spoznávania vesmíru bol po ňom neskôr pomenovaný vesmírny ďalekohľad pre infračervenú oblasť spektra, ktorý koncom januára tohto roka po 16 rokoch ukončil svoju činnosť.
Meno pre Hubblov teleskop bolo zvolené na počesť amerického astronóma Edwina Hubbla, ktorý začiatkom minulého storočia zistil, že hmlovina Andromeda je od nás vzdialená až príliš ďaleko, aby mohla byť súčasťou našej galaxie. Z hmloviny sa stala galaxia Andromeda a naše vnímanie vesmíru sa tak posunulo za hranice Mliečnej cesty. Hubble však pri tomto objave neskončil a o pár rokov neskôr naň nadviazal novým, prelomovým zistením, že niektoré galaxie sa od nás vzďaľujú, čo bolo v rozpore s vtedy vnímaným statickým vesmírom. Potvrdzovalo to ale naopak vtedy ešte neznámu prácu belgického kňaza Lemaître. Podľa nej je dnes vesmír v stave rozpínania sa, čo znamená, že keď to otočíme v čase, tak niekedy veľmi dávno musela byť hmota stlačená v jednom bode. Toto zistenie bolo základom pre teóriu Veľkého tresku. Pre astronómiu v prvej polovici minulého storočia to boli prelomové zistenia a rovnako odvážne zistenia sa očakávali aj od ďalekohľadu, ktorý niesol meno tohto velikána.
Plán pre skonštruovanie teleskopu akým je dnes Hubblov pochádza z roku 1968 a už začiatkom 70. rokov sa začalo pracovať na jeho príprave. Ako to však už pri projektoch NASA býva do cesty skočili aktivity zo strany Kongresu, čím sa definitívne schválenie projektu posunulo až na rok 1978 s plánovaným štartom o šesť rokov neskôr. Dátum štartu sa však aj naďalej posúval, tentokrát z konštrukčných dôvodov, a tak definitívne pripadol až na rok 1986. 28. januára toho roku však kozmonautiku postihlo veľké nešťastie, keď po 73 sekundách od štartu explodoval raketoplán Challenger s celou sedemčlennou posádkou na palube. Nehoda posunula štarty raketoplánov o viac ako 2 roky a misia pre vynesenie Hubblovho teleskopu bola posunutá na rok 1990. Tentokrát už štartu nič nebránilo, a tak sa ďalekohľad konečne po 20 rokoch od prvých návrhov dostal na obežnú dráhu.
Uvedenie do prevádzky a prvé problémy
O jeho vynesenie sa postarala päťčlenná posádka už spomínanej misie STS-31 veliteľa Lorena Shivera. Raketoplán Discovery počas nej dosiahol svoju vtedy najvyššiu orbitu 612 kilometrov vzdialenú od povrchu Zeme, aby tam deň po štarte vypustil Hubblov teleskop. O štyri dni neskôr bol už raketoplán na pristávacej dráhe, no nebolo to poslednýkrát, čo sa teleskop dostal do kontaktu s raketoplánom a astronautmi.
Krátko po jeho spojazdnení sa objavil problém s hlavným zrkadlom, u ktorého sa vyskytla sférická aberácia, teda jav, kedy sa lúče prechádzajúce okrajom šošovky lámu viac ako lúče bližšie k optickej osi čo spôsobuje neostrosť obrazov. Pritom vonkajšia časť zrkadla bola len o 2,2 mikrónov (veľkosť rovná asi 1/50 hrúbky ľudského vlasu) plochšia než mala byť. Hubblov teleskop bol však našťastie skonštruovaný tak, aby bolo možné vykonať prípadné opravy alebo úpravy systému vo vesmíre. Ak sme teda chceli z teleskopu získať maximum muselo dôjsť k jeho oprave na orbite. Misia STS-61 s týmto cieľom sa uskutočnila koncom roka 1993 a trvala 11 dní. Počas nich astronauti vykonali 5 výstupov do voľného vesmíru (EVA) a do systému teleskopu začlenili COSTAR (the Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement), ktorý potlačoval účinok nesprávneho tvaru zrkadla, ale okrem toho so sebou priniesli aj nové verzie ďalších šiestich inštrumentov a tiež nové fotovoltaické panely.
Na obrázku galaxia M100
O štyri roky neskôr sa k teleskopu vydal ďalší raketoplán tentokrát s hlavným cieľom rozšíriť vlnovú dĺžku, v ktorej Hubble operoval, o časť infračervenej oblasti, čo umožnilo pozorovať ešte vzdialenejšie objekty. Ďalšia úprava a vylepšenie bola naplánovaná o 2 roky neskôr, no situáciu zmenil výpadok štvrtého zo šiestich gyroskopov teleskopu. Na vykonávanie pozorovaní potrebuje mať teleskop funkčné aspoň tri z nich, a teda po tomto výpadku sa musel prepnúť do spiaceho režimu a čakať na opravu. Plán misie sa tak pozmenil. Jej výsledkom bola ale okrem výmeny všetkých šiestich gyroskopov aj obrovská obnova ďalších častí teleskopu od batérií cez hlavný počítač až po izoláciu. Posledným pôvodným zariadením ostala kamera pre málo jasné objekty, ktorá sa svojej výmeny dočkala o tri roky počas ďalšej misie STS-109. V roku 2005 mala teleskop čakať už posledná úprava, no ďalšia nehoda raketoplánu výrazne skomplikovala prípravy na misiu. Počas návratu raketoplánu Columbia do atmosféry 1. februára v roku 2003 došlo k jeho zničeniu v dôsledku poškodeného tepelného štítu na jeho ľavom krídle. Okrem toho, že sa všetky plánované misie opäť posunuli, NASA prijala aj opatrenia, ktoré prakticky znemožnili let raketoplánu až k Hubblovmu teleskopu. K zmene pohľadu na dôležitosť úpravy ďalekohľadu došlo až po výmene na poste administrátora NASA, keď už nový administrátor Michael Griffin v roku 2006 povolil poslednú misiu k Hubblovmu teleskopu. Raketoplán Atlantis sa k nemu vydal v máji roku 2009 a priniesol so sebou 2 úplné nové zariadenia a nové verzie väčšiny súčastí teleskopu. V priebehu prvých 20 rokov svojej existencie bol teda ďalekohľad päťkrát vylepšovaný a opravovaný vďaka čomu môže aj dnes stále vykonávať veľmi presné pozorovania.
Komponenty ďalekohľadu
V priebehu svojej existencie ďalekohľad prešiel aj úplnou obnovou zariadení, ktoré spracovávajú a vyhodnocujú prichádzajúce svetlo. To sa k nim dostáva cez systém zrkadiel. Svetlo prvotne dopadá na primárne zrkadlo s priemerom 2,4 metra, od ktorého sa odráža k menšiemu sekundárnemu zrkadlu umiestnenému nad primárnym. Odrazené svetlo sa následne vracia späť k primárnemu a cez medzeru v jeho strede sa dostáva k už samotným zariadeniam teleskopu. Tie sú tvorené z dvoch kamier, dvoch spektrografov a troch interferometrov.
Vo viditeľnej časti spektra operuje kamera Advanced Camera for Surveys (ACS) a na infračervené a ultrafialové svetlo sa zameriava Wide Field Camera 3 (WFC3), ktorá bola pri poslednej návšteve teleskopu nainštalovaná ako podpora pre ACS. Spektrografy má teleskop podobne dva. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) spracováva prichádzajúce svetlo z jasných objektov zatiaľ čo Cosmic Origins Spectrograph (COS) je určený na spracovanie slabého ultrafialového svetla prichádzajúceho zo vzdialenejších objektov. Interferometre sú súčasťou jedného celku s názvom Fine Guidance Sensor (FGS), ktorý sa primárne stará o správnu orientáciu teleskopu počas pozorovania. Systém funguje tak, že dva interferometre sa upriamia na tzv. guide stars a zabezpečujú stabilnú polohu teleskopu. Tretí sa využíva pri niektorých pozorovaniach na detekovanie zmien jasu hviezdy alebo rozlišovanie systému dvojhviezd. Okrem toho je teleskop vybavený aj šiestimi batériami, dvojicou fotovoltaických panelov, či štvoricou reakčných kolies pomocou ktorých dokáže teleskop meniť svoje nasmerovanie.
Objavy a budúcnosť
Prínos Hubblovho teleskopu pre vedu ale aj spoločnosť je obrovský. Okrem toho, že poskytuje aj laickej verejnosti možnosť nahliadnuť do vzdialených krás vesmíru a tým mení naše vnímanie sveta, prispieva aj k lepšiemu chápaniu javov a častí vesmíru na vedeckej úrovni. Napríklad pozorovaním hmlovín priniesol nové poznatky o procese formovania hviezd, ktorý je podstatne dynamickejší a živší než sa pôvodne myslelo. Zmenil aj naše vnímanie evolúcie galaxií v odlišných vývojových fázach vesmíru. Staršie galaxie majú väčšinou nepravidelný tvar, naopak mladšie sú prevažne eliptické či špirálové. Skúmaním našej susednej a už spomínanej galaxie Andromeda vedci dokázali zase presnejšie určiť čas kolízie susedov, ku ktorej dôjde asi o 4 miliardy rokov. Podobne Hubblove pozorovania dokazujú prítomnosť čiernych dier v centrách väčšiny galaxií a tiež, že veľkosti týchto čiernych dier súvisia s veľkosťou galaxie.
Hubble sa však zameriava aj na podstatne bližšie objekty. V roku 1994 teleskop sledoval vstup kométy do atmosféry Jupitera a jej následný rozpad, ktorý zanechal za sebou hnedý mrak. Objavil tiež polárne žiary na Jupiteri či Saturne, kde majú zväčša modré sfarbenie a prispel tiež k otázke hľadania života v našej sústave. Podarilo sa mu totiž pozorovať gejzíry na Jupiterovom mesiaci Európa, čo potvrdzuje výskyt podpovrchovej kvapalnej vody a podobne spozoroval dôkazy o prítomnosti podpovrchového oceána na ďalšom Jupiterovom mesiaci Ganymedes.
Postupnosť od dolnej snímky po hornú.
Príbeh teleskopu sa však pomaly chýli ku koncu. Životnosť jeho zariadení je odhadovaná na ďalších päť rokov, po ktorých už ďalekohľad pravdepodobne nebude schopný ďalej vykonávať pozorovania. Jeho úplný záver príde však o niečo neskôr. Vo výške 600 kilometrov, kde sa Hubble nachádza je stále prítomný atmosferický odpor, ktorý postupne znižuje orbitu ďalekohľadu. V prvej polovici 30. rokov by tak mal vstúpiť do hustej časti atmosféry a zhorieť v nej. Už teraz sa ale pripravuje jeho nasledovník, teleskop Jamesa Webba (JWST), ktorý by mal odštartovať v roku 2021 na vrchu európskej rakety Ariane 5. Hlavné zrkadlo JWST bude mať priemer 6,5 metrov, čo je oproti 2,4 metrovému zrkadlu HST značný posun. Na rozdiel od Hubbla bude ale tento ďalekohľad operovať hlavne v infračervenej časti spektra, čo umožní vidieť ešte vzdialenejšie a staršie objekty.
Máme sa teda aj naďalej na čo tešiť.
Na tomto linku sa môžete pokochať krásami vesmíru, ktoré nám sprostredkoval Hubblov teleskop:
https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/multimedia/index.html
Zdroje informácií:
https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/observatory
https://www.nasa.gov/content/goddard/2017/highlights-of-hubble-s-exploration-of-the-universe
https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/about https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/servicing/index.html
https://www.space.com/42983-hubble-space-telescope-five-more-years.html
Zdroje obrázkov:
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/oao-1.htm
https://www.businessinsider.com/hubble-image-of-galaxy-plunging-into-cluster-2019-1
https://sk.wikipedia.org/wiki/Hubblov_vesm%C3%ADrny_%C4%8Falekoh%C4%BEad#/media/S%C3%BAbor:Improvement_in_Hubble_images_after_SMM1.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/STS-61#/media/File:Hoffman_and_Musgrave_EVA5.jpg
https://www.nasa.gov/content/goddard/hubble-space-telescope-optics-system
https://www.nasa.gov/image-feature/carina-nebulas-mystic-mountain
https://www.nasa.gov/content/discoveries-highlights-studying-the-outer-planets-and-moons
