Astronomía

¿Alguna vez se ha apuntado el Hubble a la tierra?

¿Alguna vez se ha apuntado el Hubble a la tierra?


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Al igual que al tomar una foto de la tierra, no solo apuntas hacia la tierra durante una maniobra o lo que sea.


¡xkcd ya hizo los cálculos en este!

Al igual que la respuesta de Gauti, xkcd también enlaza con esta pregunta en el sitio web de Hubble. El Hubble se mueve demasiado rápido para su tiempo de exposición mínimo para poder enfocar cualquier cosa en la superficie. Va un paso más allá, enlazando con este artículo sobre Bad Astronomy que señala que el Hubble apunta con frecuencia al lado de la luz solar de la Tierra para ayudar a calibrar su cámara WFPC2.

Aún así, ¡puede que se sorprenda al descubrir que el Hubble apunta rutinariamente a la Tierra! Utiliza la Tierra brillante e iluminada por el día para ayudar a calibrar una de las cámaras a bordo. La Cámara Planetaria de Campo Amplio 2 (WFPC2, pronunciado "olfato 2") es un dispositivo electrónico que detecta la luz y, en principio, es similar a una cámara digital normal. Sin embargo, es mucho más sensible y los astrónomos son muy particulares acerca de qué tan bien entienden estos dispositivos. Quieren asegurarse de que cada parte del detector esté muy bien calibrada.

Una forma de calibrar la cámara es mirar algún objeto brillante y uniformemente iluminado. Si una parte del detector es más sensible que otra, por ejemplo, entonces parte de ese objeto se verá más brillante, incluso si en realidad no lo es. Esto se puede utilizar para corregir imágenes posteriores.

En el espacio no hay campos planos que puedas usar, pero tenemos uno aquí mismo: la Tierra. Para calibrar WFPC2, a veces el Hubble apunta directamente hacia la Tierra. A medida que el terreno (o el agua o lo que sea) atraviesa el campo de visión, forma una imagen de campo plano muy tosca. La imagen se llama "racha plana" y se ve realmente extraña. Árboles, casas, todo tipo de objetos se desdibujan en la imagen. Se necesita mucho procesamiento informático sofisticado para convertir esto en un campo plano real para que el Hubble lo use, pero afortunadamente hay mucha gente inteligente trabajando en el problema.

xkcd también muestra una aproximación de cómo se vería si intentara tomar una foto de un escritorio promedio desde la órbita. Es solo una mancha de colores, desprovista de cualquier detalle discernible. Intenté adjuntar las imágenes aquí, pero a SE no le gustan los archivos png por alguna razón y no tengo tiempo para hacer la conversión del archivo. Simplemente consulte el primer enlace para ver cómo se ve, además de una explicación más detallada de por qué.


La superficie de la Tierra pasa zumbando mientras el Hubble orbita, y el sistema de apuntamiento, diseñado para rastrear las estrellas distantes, no puede rastrear un objeto en la Tierra. El tiempo de exposición más corto en cualquiera de los instrumentos del Hubble es de 0,1 segundos, y en este tiempo el Hubble se mueve unos 700 metros, o casi media milla. Entonces, una imagen que Hubble tomó de la Tierra sería todo rayas.

http://hubblesite.org/reference_desk/faq/answer.php.id=78&cat=topten


La NASA publica una actualización sobre el Hubble que se desconectó debido a un error confuso

Desde hace algunas semanas, la NASA ha estado luchando para que su Telescopio Espacial Hubble vuelva a estar en línea y funcione a su máxima capacidad.

La El problema surgió el 13 de junio. como la computadora de carga útil de los telescopios espaciales, y desde entonces, la NASA ha estado realizando pruebas para identificar la pieza de hardware que causa el problema raíz. La hipótesis inicial del problema apuntaba hacia los varios módulos de memoria del Hubble, pero según una actualización de la NASA, las pruebas indicaron que no eran los módulos de memoria del Hubble, sino una pieza diferente de hardware de computadora.

La NASA dice en su sitio web que los errores del módulo de memoria eran solo un síntoma del problema de raíz y que un equipo está diseñando pruebas para investigar el Módulo de procesamiento central (CPM) de la computadora y otros componentes. "Si el problema con la computadora de carga útil no se puede solucionar, el equipo de operaciones estará preparado para cambiar al hardware STINT y CPM a bordo de la computadora de carga útil de respaldo."afirma la NASA.

Añadiendo, "Si el hardware CPM y STINT de la computadora de carga útil de respaldo está encendido, se necesitarán varios días para evaluar el rendimiento de la computadora y restaurar las operaciones científicas normales. La computadora de respaldo no se ha encendido desde su instalación en 2009, sin embargo, se probó a fondo en el suelo antes de la instalación en la nave espacial."

Para obtener más información sobre las operaciones de los telescopios espaciales Hubble, consulte este enlace. aquí.


Hay un problema con el Hubble y la NASA aún no ha podido solucionarlo.

Desde hace más de 30 años telescopio espacial Hubble Se opera continuamente en órbita terrestre baja (LEO), revelando un aspecto sin precedentes del universo. Además de capturar imágenes impresionantes de nuestro sistema solar y descubrir exoplanetas, Hubble También investigó las áreas más profundas del tiempo y el espacio y revisó a los astrofísicos muchas de las teorías anteriormente sostenidas sobre el universo.

Desafortunadamente, Hubble Eventualmente, puede haber llegado al final de su vida. Durante las últimas semanas, la NASA ha identificado un problema con la computadora de carga útil del telescopio que de repente dejó de funcionar. Hubble Luego, todos sus instrumentos científicos entran en modo seguro y se apagan. Después de días de pruebas y verificaciones, los técnicos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA Aún no están identificados Obtenga la raíz del problema Hubble Vuelve a estar en línea.

Computadora de carga útil Computadora de nave espacial estándar de la NASA-1 El sistema (NSSC-1) fue construido en la década de 1980 y la unidad de procesamiento de datos y comandos de instrumentos científicos (SI C & # 038 DH). HubbleMódulo de procesamiento de datos y comando de instrumentos científicos. El propósito de esta computadora es controlar y ajustar el equipo científico a bordo de la nave espacial.

SI C & # 038 DH experimentó una falla por última vez en 2009. Esto pospuso la misión de servicio final hasta que el vuelo de reemplazo estuviera listo. El reemplazo incluyó el hardware original de la década de 1980. Memoria semiconductora de óxido de metal complementaria (CMOS). En mayo de 2009, el intercambio se instaló como parte de la quinta y última misión de servicio (STS-125) llevada a cabo en el transbordador espacial Atlantis.

El problema actual comenzó cuando la computadora se apagó el domingo 13 de junio. th Cuando la computadora principal deja de recibir señales & # 8220keepalive & # 8221 desde la computadora de carga útil. Esto le dice a la computadora principal que todo está funcionando correctamente. Como resultado, la computadora principal colocó automáticamente todo HubblePon tu equipo científico en modo seguro. Día siguiente, Hubble El equipo de operaciones reinició la computadora de carga útil, pero la detuvo nuevamente.

Después de analizar los datos disponibles, el equipo comenzó a investigar si se debía a la degradación del módulo de memoria. De manera similar, intenté cambiar a una de varias copias de seguridad del módulo de memoria, pero el proceso de inicio no se completó. 17 de junio (jueves) por la noche. Se hizo otro intento para volver a poner en línea ambos módulos, esperando obtener más información de diagnóstico.

Aunque estos intentos fallaron, el equipo de operaciones podría especular que el error de memoria era solo un síntoma, debido a otra pieza de hardware. Otra posibilidad es el hardware de interfaz estándar (STINT) que une la comunicación entre la computadora y la unidad central de procesamiento (CPM) # 8217 y otros componentes. En este punto, el equipo de operaciones está investigando si alguno de los dos puede ser la raíz del problema.

Diagrama de profundidad de la imagen del Hubble & # 8217 de la galaxia en una iniciativa anterior de Deepfield. En la unidad de edad del universo. Créditos: NASA y A. Field (STScI)

Para ello, el equipo está diseñando pruebas que se ejecutarán en los próximos días. Su propósito es aislar aún más el problema e identificar posibles soluciones. Estas pruebas también tienen como objetivo determinar qué hardware sigue funcionando correctamente. Hubble Para futura referencia. Si el problema no se puede solucionar, el equipo de operaciones considerará cambiar al hardware STINT y CPM incluido en la computadora de carga útil de respaldo.

La computadora de respaldo no se ha activado desde que se instaló en 2009, pero el equipo de operaciones ha realizado pruebas en tierra y una revisión de todos los procedimientos operativos para asegurarse de que se pueda activar según sea necesario. Si se determina que la computadora de carga útil de respaldo y el hardware CPM y STINT # 8217 deben encenderse, el equipo tardará días en evaluar el rendimiento de la computadora y restablecer las operaciones científicas normales.

Suponiendo que podamos & # 8217t restablecer el funcionamiento normal, es posible que estemos viendo un posible fin HubbleLarga historia de servicio. La única alternativa es implementar una sexta misión de servicio para reemplazar el hardware con nuevos componentes. Esto es muy costoso y no hay garantía de éxito. Si este resulta ser el caso Hubble Permanecerá en el espacio hasta que su órbita decaiga en la década de 2030 o 2040.

Tiene una larga historia durante el período de operación de más de 30 años. Hubble Ha revolucionado los campos de la astronomía, la cosmología y la astrofísica. Gracias a su campo profundo y campo ultraprofundo, la humanidad ha podido asomarse al universo más lejos (y volver al pasado) que nunca. Estas observaciones llevaron a la percepción de que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado con el tiempo, lo que llevó a los científicos a teorizar sobre la existencia de energía oscura.


La 'cámara que salvó al Hubble'

En diciembre de 1993, se instaló la cámara planetaria y de campo amplio 2 (WFPC2) en el telescopio espacial Hubble para corregir un error devastador en el espejo primario del telescopio.

Nota del editor: Esta historia se publicó originalmente en diciembre de 2018, en el 25 aniversario de la primera misión para reparar el Telescopio Espacial Hubble. El 24 de abril de 2020 se cumplen 30 años desde el lanzamiento de Hubble.

En diciembre de 1993, la NASA contuvo el aliento colectivo cuando siete astronautas del transbordador espacial Endeavour alcanzaron el telescopio espacial Hubble a 568 kilómetros (353 millas) sobre la Tierra. Su misión: reparar un defecto devastador en el espejo principal del telescopio.

Aproximadamente del tamaño de un autobús escolar, el telescopio espacial Hubble tiene un espejo primario de 8 pies (2,4 metros). Hubble, el telescopio óptico más grande jamás lanzado al espacio, donde podía observar el universo libre de los efectos distorsionantes de la atmósfera de la Tierra, tenía mucho en juego. Pero después de que se obtuvieron las primeras imágenes y se analizaron cuidadosamente después del despliegue del telescopio el 25 de abril de 1990, quedó claro que algo andaba mal: las imágenes estaban borrosas.

Los astrónomos e ingenieros se unieron para estudiar una variedad de soluciones al problema, y ​​la NASA convocó a un comité independiente para encontrar la fuente. Todos llegaron a la misma conclusión: el espejo principal del Hubble, que parece un cuenco muy poco profundo, había sido pulido en la forma incorrecta. El error fue menor que el ancho de un cabello humano, pero el efecto fue significativo. Si el error no se corrigió, Hubble nunca alcanzaría su máximo potencial.

Durante la semana del 6 de diciembre de 1993, la tripulación de astronautas instaló dos piezas de hardware destinadas a corregir el error. El Reemplazo Axial del Telescopio Espacial de Óptica Correctiva (COSTAR) fue diseñado y construido por un equipo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y corregiría el error del espejo en tres de los cinco instrumentos del Hubble.

El segundo instrumento fue la Cámara Planetaria y de Campo Amplio 2 (WFPC2), diseñada y construida en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. WFPC2, que en realidad contiene cuatro cámaras, produciría muchas de las impresionantes imágenes del Hubble, lo que ayudaría a transformar nuestra visión del cosmos.

Del tamaño de un piano de media cola, el instrumento tomó imágenes de objetos y eventos que ocurrieron en nuestro propio sistema solar, como el impacto del cometa Shoemaker-Levy 9 en Júpiter, hasta las imágenes cosmológicas más distantes que se hayan tomado en luz visible. Generó impresionantes instantáneas de galaxias, estrellas en explosión y nebulosas donde nacen nuevas estrellas. Durante el mandato del instrumento, los gerentes del Hubble apuntaron el telescopio a un solo parche negro de cielo durante más de una semana y encontraron miles de galaxias nunca antes vistas.

Pero el éxito de WFPC2 estaba lejos de estar garantizado. El instrumento se construyó en una línea de tiempo increíblemente ajustada, y diseñarlo para corregir la falla fue algo que John Trauger de JPL, investigador principal de WFPC2, describiría más tarde como similar a "tratar de jugar béisbol en la ladera de una colina".

"Hay mucha presión cuando se construye un instrumento espacial incluso en circunstancias normales", dijo Dave Gallagher, director asociado de integración estratégica de JPL, quien se desempeñó como gerente de integración y pruebas para WFPC2. "Pero cuando estás arreglando algo que esencialmente hará o destruirá la reputación de toda la agencia, la presión se dispara".

En junio de 1990, la NASA anunció que el telescopio Hubble no estaba funcionando como se esperaba. Los miembros del equipo de WFPC2 dicen que recuerdan que la reacción del público y los medios de comunicación fue a menudo pesimista o incluso incrédula. Trauger vio al presentador de noticias de la cadena Tom Brokaw comenzar su programa esa noche diciendo: "El telescopio Hubble del que tanto has oído hablar, está roto".

"La promesa del programa Hubble, la aplicación de nuestra mejor tecnología para hacer retroceder las fronteras de la astronomía, se transformó instantáneamente a la vista del público en un ícono de falla técnica", escribió Trauger en un ensayo en 2007.

Trauger reunió a su equipo para solucionar el problema. Los espejos primario y secundario del telescopio recolectaron luz y la enviaron a los cinco instrumentos científicos a bordo. El espejo principal no se pudo reemplazar y no se pudo devolver a la Tierra para su reparación. Debería encontrarse una solución para cada uno de los instrumentos de Hubble. El dispositivo COSTAR proporcionó ópticas correctivas para tres de ellos, eliminando la necesidad de reemplazar completamente esos instrumentos. Pero el mismo enfoque no funcionaría para la cámara planetaria y de campo amplio (WFPC) del telescopio, el predecesor de WFPC2.

Trauger y su equipo idearon una posible solución. El error del espejo primario provocó que la luz que incidía en diferentes partes del espejo se enfocara en diferentes ubicaciones, por lo que el equipo tuvo que averiguar cómo redirigirla al punto focal apropiado. Su solución fue aplicar ingeniería inversa al problema: colocarían cuatro espejos idénticos del tamaño de una moneda de cinco centavos dentro del instrumento, uno para cada una de las cuatro cámaras dentro de WFPC2, con el mismo error que el espejo primario defectuoso, pero donde también estaba el espejo primario. plano, los nuevos espejos se curvarían demasiado profundamente. Juntos, estos dos errores se cancelarían entre sí, produciendo el equivalente a un solo espejo con la forma correcta.

La NASA aceptó la propuesta de JPL de construir un reemplazo de WFPC. La agencia había planeado realizar misiones de reparación del Hubble cada tres años y decidió mantener este cronograma. La primera misión de reparación se fijó para el otoño de 1993. JPL tendría que entregar el reemplazo para el invierno de 1992, a poco más de dos años. La carrera para reparar el Hubble estaba en marcha.

Dos años no fue ni mucho menos tiempo suficiente para construir un nuevo instrumento de cámara desde cero. Afortunadamente, WFPC2 ya estaba en construcción en JPL. La NASA tenía la intención de usarlo eventualmente como una actualización para WFPC o un reemplazo si el instrumento fallaba alguna vez.

Incluso con el trabajo en WFPC2 ya en marcha, la fecha límite requería un cronograma acelerado. Dave Rodgers y Larry Simmons, los gerentes de proyecto de WFPC2, mantuvieron reuniones diarias con los líderes de cada uno de los varios componentes de WFPC2 para ayudar a mantenerse en el objetivo.

"Las reuniones diarias mantuvieron la presión sobre todos nosotros, todo el tiempo", dijo Simmons, quien se retiró de JPL en 2005. "Sabíamos que solo teníamos unos pocos años, y teníamos que hacerlo".

Si bien los espejos correctivos eran pequeños, afectaron casi todos los pasos del proceso de construcción y crearon "una serie interminable de problemas novedosos", según Trauger.

Para minimizar la posibilidad de error durante la instalación de WFPC2 en órbita terrestre baja, los siete astronautas que estaban programados para ejecutar la misión de reparación viajaron al JPL para aprender sobre el instrumento y recibir capacitación sobre cómo instalarlo. Estarían insertando WFPC2 en una cavidad en el cuerpo del telescopio, como si lo deslizaran en un cajón. Y aunque tendrían que asegurarse de que las conexiones eléctricas en la parte posterior del instrumento fueran seguras, no tenían forma de llegar a esas conexiones, solo podían controlar cómo insertaban el instrumento.

Para complicar aún más las cosas estaba el peso de WFPC2: con más de 600 libras (272 kilogramos), era difícil de manejar incluso en la microgravedad de la órbita terrestre baja. Uno de los espejos del instrumento, llamado espejo pickoff, estaba montado en un brazo corto ubicado fuera de la carcasa protectora. Simplemente golpear el espejo desalinearía el sistema y esencialmente arruinaría todo el instrumento. Durante la construcción de WFPC2, Trauger y sus colegas mostraron un modelo del instrumento a un astronauta, que chocó con el espejo pickoff. Trauger no pudo evitar preguntarse: "¿Es esto un presagio?"

Los líderes del equipo WFPC2 viajaron al Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida para el lanzamiento temprano en la mañana el 2 de diciembre de 1993. Después de salir de Kennedy y buscar un desayuno temprano, Gallagher recuerda mirar hacia el cielo antes del amanecer para ver pasar el transbordador espacial. sobre sus cabezas y acercándose al Hubble, los objetos aparecieron como dos puntos débiles de luz en el cielo mientras orbitaban la Tierra.

En el sexto día de la misión, los astronautas Jeffrey Hoffman y Story Musgrave realizaron una caminata espacial para eliminar WFPC del Hubble e instalar WFPC2. Todo parecía ir según lo planeado, pero la verdadera prueba aún estaba por llegar.

Los astronautas regresaron a la Tierra el 13 de diciembre y los primeros datos brutos de WFPC2 llegaron el 18 de diciembre. El equipo pasó los datos por el software de procesamiento de imágenes y observó ansiosamente cómo las imágenes comenzaban a moverse por la pantalla. Hubo un alivio instantáneo.

"Eran nítidas", dijo Trauger sobre las imágenes. "Y no era solo que tuviéramos fotografías que miró asombroso, fue que estábamos haciendo nuevos descubrimientos de inmediato. Había cosas en las imágenes que nunca antes habíamos visto ".

La NASA dio a conocer esas primeras imágenes al público el 13 de enero de 1994. Al día siguiente, el equipo de WFPC2 presentó los resultados a una audiencia desbordada en la reunión de invierno de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

"Cuando mostramos las primeras imágenes, la sala estalló, recibimos una ovación de pie", dijo Trauger. "¡Usualmente no ves eso en una reunión de astronomía!"

El instrumento WFPC2 operó en Hubble durante más de 15 años y tomó más de 135.000 observaciones del universo. Se escribieron más de 3500 artículos científicos basados ​​en esos datos antes de que se retirara el instrumento en 2009, y más de 2000 se publicaron en la década siguiente.

"WFPC2 no tuvo éxito por arte de magia o por suerte, lo logró porque teníamos un grupo de personas competentes y trabajadoras que entendieron lo que estaba en juego y aceptaron el desafío", dijo Gallagher. "Y al igual que con todos los proyectos, desearía haber transportado a ese equipo conmigo a la próxima misión".

En mayo de 2009, los astronautas quitaron el WFPC2 del Hubble y lo reemplazaron con la cámara de campo amplio 3 (WFC3), que continúa funcionando hoy, 28 años después de que el Hubble se encendiera por primera vez. Más tarde, el WFPC2 se exhibió públicamente en el Museo Smithsonian del Aire y el Espacio en Washington, D.C.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore realiza operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington.

Para obtener más información sobre el desarrollo y la construcción de WFPC2, visite:

Para obtener más información sobre el telescopio espacial Hubble de la NASA, visite estos sitios:


Por suerte

Una animación que simula la colisión de dos enormes asteroides. El anillo de escombros que rodea a la estrella Fomalhaut se muestra en amarillo, mientras que en el recuadro, una simulación muestra la señal de desvanecimiento de 2004 a 2015.

NASA / ESA / A. Gaspar / G. Rieke / Universidad de Arizona

La noción de que Fomalhaut b puede no ser un exoplaneta se ha planteado desde su descubrimiento por Kalas en 2004. Aunque es visible en luz óptica, los investigadores no pudieron encontrar la firma infrarroja que un planeta de ese tamaño debería crear. Como resultado, la verdadera identidad de Fomalhaut b sigue siendo enigmática.

Se han sugerido hipótesis alternativas en el pasado, incluso en el artículo original de 2008 de Kalas. Ha habido sugerencias de que Fomalhaut b es una nube de polvo o material capturado del enorme disco de escombros que rodea a Fomalhaut, la estrella.

"Los astrónomos han tenido problemas para clasificar a Fomalhaut b", dice András Gáspár, astrónomo de la Universidad de Arizona y coautor del nuevo artículo. "Eso solo lo convierte en un objeto interesante".

Gáspár es parte del equipo científico de la Universidad de Arizona que tiene acceso al telescopio espacial James Webb de la NASA, un sucesor del Hubble programado para lanzarse en 2018 pero plagado de retrasos en el desarrollo. El equipo ya ha programado casi 50 días de tiempo de observación para Fomalhaut b cuando James Webb despegue en 2021.

En preparación, Gáspár descargó datos de archivo del telescopio Hubble y comenzó a buscar cosas que otros investigadores podrían haber pasado por alto en un par de conjuntos de datos inéditos.

Notó algo extraño con Fomalhaut b: su luz se estaba desvaneciendo.

"Así es como empezó, pura suerte", dice.

Gáspár y su colega George Rieke estudiaron los datos del Hubble y notaron que Fomalhaut b desaparecía con el tiempo. A partir de un pinchazo de luz en los datos de 2004, Fomalhaut b se convirtió en el fantasma de un planeta, la luz que apareció en los datos del Hubble comenzó a disiparse y expandirse antes de desaparecer en 2014.

Los datos de archivo del Hubble, de 2014, llevaron a Gáspár a investigar más.

Gáspár ha modelado discos de escombros y colisiones en el pasado e investigado la señal de desvanecimiento con modelado por computadora. Al conectar la colisión de dos preplanetas gigantes, de alrededor de 125 millas de ancho (200 kilómetros), en su sistema, el equipo descubrió que las características vistas por Hubble coincidían perfectamente.

"Nuestro modelo muestra que las características observadas concuerdan con un modelo de una nube de polvo en expansión producida en una colisión masiva", dice Gáspár. El modelo explica toda la extrañeza observada con Fomalhaut b durante su historial de observación, desde el descubrimiento de Kalas hasta algunas de las últimas observaciones hace siete años.


El telescopio espacial Hubble llega a la órbita 100.000

El telescopio espacial HubbleSpace (HST) alcanzó la marca de 100.000 órbitas hoy, casi dos décadas después de su lanzamiento al espacio.

El belovedobservatory ha estado dando vueltas fielmente a la Tierra desde su lanzamiento en abril de 1990, ofreciéndonos a los terrícolas vislumbres del cosmos como nunca antes lo habíamos tenido.

Ahora, después de viajar alrededor de la Tierra a casi cinco millas por segundo durante 100.000 órbitas, ¿el odómetro del Hubble marca alrededor de 2,72 mil millones de millas? eso es aproximadamente 5.700 viajes redondos a la Luna. Para marcar el evento, los científicos dirigieron el ojo de la cámara del Hubble hacia parte de una nebulosa cerca del cúmulo estelar NGC 2074, que se encuentra a unos 170.000 años luz de la Tierra cerca de la nebulosa Tarántula.

"Eso es una gran cantidad de órbitas y eso representa muchas millas y mucho tiempo", dijo el científico adjunto del proyecto principal del HST, Malcolm Niedner. "Ha sido un viaje largo y fabuloso de descubrimientos científicos, con más por venir".

A pesar del desgaste y desgarro de los impactos de los micrometeoritos y las temperaturas extremas en órbita, el telescopio sigue funcionando fuerte después de 18 años en órbita y ha contribuido a miles de descubrimientos científicos.

"Exploró terrenos completamente nuevos en términos de la capacidad de ver las cosas en detalle, y lo que ha resultado de eso es simplemente maravilloso", dijo Bob O'Dell, un astrónomo de la Universidad de Vanderbilt en Tennessee, quien comenzó como científico de proyectos de la NASA para Hubble. 19 años antes de su lanzamiento, lo que ayudó a poner en marcha el proyecto. "Algo como el Hubble Deep Field, que ha penetrado muy atrás en el tiempo, es el tipo de cosas que siempre habíamos esperado poder hacer".

Debido a su contribución sin precedentes a la ciencia, el telescopio ocupa un lugar especial en el corazón de muchos científicos.

"Para mí es especial porque utilicé esto para descubrir el planeta más lejano que se haya descubierto", dijo Kailash Sahu, un astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial que usó Hubble para observar exoplanetas a 26.000 años luz de distancia. "Mi propio programa fue descubrir planetas extrasolares en los rangos más lejanos que podamos ver. HST es el único que puede hacer eso".

Debido a que ve desde el espacio, más allá de la atmósfera de la Tierra, el Hubble puede vencer a los observatorios terrestres mucho más grandes que él en términos de resolución.

"Personalmente, mi trabajo con los agujeros negros no habría sido posible sin el HST, lo que demuestra que casi todas las galaxias contienen un agujero negro masivo en su centro y que el agujero negro es un componente esencial de por qué las galaxias tienen el aspecto que tienen", dijo un astrónomo de la Universidad de Texas. Karl Gebhardt.

El telescopio ha soportado altibajos, especialmente un susto temprano posterior al lanzamiento que nunca vería como se suponía, después de que los científicos descubrieron que su espejo principal estaba molido a la forma incorrecta. Pero los astronautas pudieron corregir la falla durante una misión de reparación del transbordador espacial en 1993, y los ajustes posteriores han mantenido al Hubble altamente funcional la mayor parte del tiempo.

"Ha sido un gran viaje", dijo O'Dell. "Todavía estamos haciendo buena ciencia con él, y lo que parece amenazar su vida útil no es la nave espacial en sí, sino nuestra capacidad para enviar vehículos para su mantenimiento".

El observatorio está programado para tener su quinto y último lavado de cara en octubre, cuando el transbordador espacial Atlantis visite el alcance orbital. Los astronautas planean instalar nuevos equipos y reparar los instrumentos rotos durante cinco caminatas espaciales.

La puesta a punto debería extender la vida del Hubble hasta por lo menos 2013. Para entonces, la flota de transbordadores de la NASA probablemente estará retirada y el telescopio podría enfrentarse a la destrucción al quemarse en la atmósfera durante una inmersión controlada a la Tierra.

Cuando finalmente se retire, dejará grandes zapatos para llenar.

"Yo diría que su mayor legado sería que dondequiera que mirara con su gama realmente amplia de capacidades, encontraba cosas nuevas, muchas de las cuales la gente ni siquiera podría haber soñado", dijo Niedner. "Ha sido un viaje emocionante e impredecible con grandes sorpresas".

Y aunque la ayuda de Hubble a la ciencia ha sido enorme, su efecto en la apreciación de la ciencia por parte del público puede ser aún más notable.


NGC 5033

La galaxia espiral NGC 5033 es muy parecida a la nuestra. Tiene aproximadamente el mismo tamaño, unos 100.000 años luz de diámetro, y en su núcleo hay un agujero negro supermasivo, que pesa entre 10 millones y algunos miles de millones de masas solares.

Sin embargo, a diferencia de la Vía Láctea, el agujero negro de NGC 5033 no es dócil. En cambio, está rodeado por un disco giratorio de gas y polvo, que se mueve tan rápidamente que se sobrecalienta. Esto lo hace brillar intensamente, formando lo que se conoce como un núcleo galáctico activo.

Leer más sobre los agujeros negros:

A lo largo de los años, Hubble ha encontrado cientos de agujeros negros supermasivos al observar el movimiento del polvo en los centros de las galaxias. Si el material se mueve rápidamente, debe haber un agujero negro que lo mantenga en su lugar o se apresuraría hacia el resto de la galaxia.

“Las observaciones del Hubble de los centros de galaxias masivas mostraron que los agujeros negros supermasivos vivían en los centros de casi todas las galaxias”, dice Lotz. "Ahora creemos que los agujeros negros supermasivos desempeñan un papel fundamental en la configuración de las galaxias".


Las alineaciones de galaxias se remontan a diez mil millones de años

Flagstaff, AZ. - Un nuevo estudio dirigido por Michael West del Observatorio Lowell revela que las galaxias más masivas del universo se han alineado con su entorno durante los últimos diez mil millones de años. Es el más lejano en el tiempo que se haya visto este fenómeno.

Si bien la mayoría de las galaxias están orientadas al azar en el espacio, los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que las más grandes a menudo apuntan hacia sus vecinas. Pero cuándo y cómo ocurrieron estas alineaciones sigue siendo un misterio. Mirar al pasado puede arrojar nueva luz sobre el origen de las alineaciones de galaxias.

Para mirar a través del tiempo cósmico, West y un equipo internacional de colaboradores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble para observar 65 galaxias gigantes cuya luz ha tardado miles de millones de años en llegar a la Tierra. El equipo descubrió que las galaxias más masivas ya estaban alineadas con su entorno cuando el universo tenía solo 1/3 de su edad actual.

"Es una nueva pieza importante del rompecabezas", dice West, "porque dice que lo que sea que causó estas alineaciones sucedió temprano".

Existen diferentes teorías sobre por qué ocurren tales alineaciones. Una es que las galaxias gigantes crecen acumulando vecinos más pequeños a lo largo de direcciones preferidas que reflejan la red cósmica, una vasta red de filamentos que conectan galaxias a gran escala. Otra teoría sugiere que, dado el tiempo suficiente, el tirón implacable de la gravedad reorientará lentamente las galaxias más grandes hasta que estén alineadas con la distribución circundante de galaxias. Si bien el descubrimiento de alineaciones de galaxias en épocas tempranas no descarta ninguno de los escenarios, impone restricciones de tiempo cada vez más estrictas.

West y su equipo están ansiosos por mirar más hacia el pasado mediante la observación de galaxias más remotas, lo que les permitirá ver si hubo un tiempo antes de que estuvieran alineadas. Pero estudiar las galaxias en los albores de los tiempos no es fácil, incluso con Hubble. Según West, "Estamos tratando de medir las formas y orientaciones de las galaxias que parecen muy débiles y muy pequeñas debido a sus grandes distancias, lo cual es un desafío".

Además de West, el equipo está formado por Roberto De Propris de la Universidad de Turku, Malcolm Bremer y Steven Phillipps, ambos de la Universidad de Bristol.


Contenido

Propuestas y precursores Editar

En 1923, Hermann Oberth, considerado el padre de la cohetería moderna, junto con Robert H. Goddard y Konstantin Tsiolkovsky, publicó Die Rakete zu den Planetenräumen ("El cohete al espacio planetario"), que mencionaba cómo un cohete podía impulsar un telescopio a la órbita terrestre. [11]

La historia del telescopio espacial Hubble se remonta hasta 1946, al artículo del astrónomo Lyman Spitzer titulado "Ventajas astronómicas de un observatorio extraterrestre". [12] En él, discutió las dos principales ventajas que tendría un observatorio espacial sobre los telescopios terrestres. Primero, la resolución angular (la separación más pequeña en la que los objetos se pueden distinguir claramente) estaría limitada solo por la difracción, en lugar de por la turbulencia en la atmósfera, que hace que las estrellas parpadeen, lo que los astrónomos conocen como videntes. En ese momento, los telescopios terrestres estaban limitados a resoluciones de 0,5 a 1,0 segundos de arco, en comparación con una resolución teórica limitada por difracción de aproximadamente 0,05 segundos de arco para un telescopio óptico con un espejo de 2,5 m (8 pies 2 pulgadas) de diámetro. En segundo lugar, un telescopio espacial podría observar luz infrarroja y ultravioleta, que son fuertemente absorbidas por la atmósfera de la Tierra.

Spitzer dedicó gran parte de su carrera a impulsar el desarrollo de un telescopio espacial. En 1962, un informe de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Recomendó el desarrollo de un telescopio espacial como parte del programa espacial, y en 1965 Spitzer fue nombrado jefe de un comité con la tarea de definir los objetivos científicos de un gran telescopio espacial. [13]

La astronomía basada en el espacio había comenzado a muy pequeña escala después de la Segunda Guerra Mundial, ya que los científicos hicieron uso de los desarrollos que habían tenido lugar en la tecnología de los cohetes. El primer espectro ultravioleta del Sol se obtuvo en 1946, [14] y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) lanzó el Observatorio Solar Orbital (OSO) para obtener espectros de rayos UV, rayos X y rayos gamma en 1962. [ 15] El Reino Unido lanzó un telescopio solar orbital en 1962 como parte del programa espacial Ariel, y en 1966 la NASA lanzó la primera misión del Observatorio Astronómico Orbital (OAO). La batería de OAO-1 falló después de tres días, terminando la misión. Le siguió el Observatorio Astronómico Orbital 2 (OAO-2), que llevó a cabo observaciones ultravioleta de estrellas y galaxias desde su lanzamiento en 1968 hasta 1972, mucho más allá de su vida útil planificada original de un año. [dieciséis]

Las misiones OSO y OAO demostraron el importante papel que pueden desempeñar las observaciones desde el espacio en la astronomía. En 1968, la NASA desarrolló planes firmes para un telescopio reflector espacial con un espejo de 3 m (9,8 pies) de diámetro, conocido provisionalmente como el Gran Telescopio Orbital o el Gran Telescopio Espacial (LST), con un lanzamiento programado para 1979. Estos planes enfatizó la necesidad de misiones de mantenimiento tripuladas al telescopio para garantizar que un programa tan costoso tuviera una vida útil prolongada, y el desarrollo simultáneo de planes para el transbordador espacial reutilizable indicó que la tecnología para permitir esto pronto estaría disponible. [17]

Búsqueda de financiación Editar

El éxito continuo del programa OAO alentó un consenso cada vez más fuerte dentro de la comunidad astronómica de que el LST debería ser un objetivo importante. En 1970, la NASA estableció dos comités, uno para planificar la parte de ingeniería del proyecto del telescopio espacial y el otro para determinar los objetivos científicos de la misión. Una vez que se establecieron, el siguiente obstáculo para la NASA fue obtener fondos para el instrumento, que sería mucho más costoso que cualquier telescopio terrestre. El Congreso de los Estados Unidos cuestionó muchos aspectos del presupuesto propuesto para el telescopio y forzó recortes en el presupuesto para las etapas de planificación, que en ese momento consistían en estudios muy detallados de posibles instrumentos y hardware para el telescopio. En 1974, los recortes del gasto público llevaron al Congreso a eliminar todos los fondos para el proyecto del telescopio. [18]

En respuesta, se coordinó un esfuerzo de cabildeo a nivel nacional entre los astrónomos. Muchos astrónomos se reunieron con congresistas y senadores en persona y se organizaron campañas de redacción de cartas a gran escala. La Academia Nacional de Ciencias publicó un informe enfatizando la necesidad de un telescopio espacial y, finalmente, el Senado acordó la mitad del presupuesto que originalmente había sido aprobado por el Congreso. [19]

Los problemas de financiación llevaron a una reducción en la escala del proyecto, con el diámetro del espejo propuesto reducido de 3 ma 2,4 m, tanto para reducir costes [20] como para permitir una configuración más compacta y eficaz del hardware del telescopio. Se abandonó un precursor propuesto de un telescopio espacial de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) para probar los sistemas que se utilizarán en el satélite principal, y las preocupaciones presupuestarias también impulsaron la colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA). La ESA acordó proporcionar fondos y suministrar uno de los instrumentos de primera generación para el telescopio, así como las células solares que lo alimentarían, y el personal para trabajar en el telescopio en los Estados Unidos, a cambio de que los astrónomos europeos tengan garantizado al menos 15 % del tiempo de observación en el telescopio. [21] El Congreso finalmente aprobó una financiación de 36 millones de dólares para 1978, y el diseño del LST comenzó en serio, con el objetivo de una fecha de lanzamiento de 1983. [19] En 1983, el telescopio recibió su nombre de Edwin Hubble, [22] quien confirmó uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo XX, realizado por Georges Lemaître, que el universo se está expandiendo. [23]

Construcción e ingeniería Editar

Una vez que se aprobó el proyecto del Telescopio Espacial, el trabajo en el programa se dividió entre muchas instituciones. Marshall Space Flight Center (MSFC) recibió la responsabilidad del diseño, desarrollo y construcción del telescopio, mientras que Goddard Space Flight Center recibió el control general de los instrumentos científicos y el centro de control terrestre de la misión. [24] MSFC encargó a la empresa de óptica Perkin-Elmer que diseñara y construyera el conjunto del telescopio óptico (OTA) y los sensores de guía fina para el telescopio espacial. Lockheed recibió el encargo de construir e integrar la nave espacial en la que se alojaría el telescopio. [25]

Ensamblaje del telescopio óptico Editar

Ópticamente, el HST es un reflector Cassegrain de diseño Ritchey – Chrétien, al igual que la mayoría de los grandes telescopios profesionales. Este diseño, con dos espejos hiperbólicos, es conocido por su buen rendimiento de imagen en un amplio campo de visión, con la desventaja de que los espejos tienen formas que son difíciles de fabricar y probar. El espejo y los sistemas ópticos del telescopio determinan el rendimiento final, y fueron diseñados con especificaciones exigentes. Los telescopios ópticos suelen tener espejos pulidos con una precisión de aproximadamente una décima parte de la longitud de onda de la luz visible, pero el telescopio espacial debía usarse para observaciones desde el visible hasta el ultravioleta (longitudes de onda más cortas) y se especificó que la difracción se limitaba a tomar la luz completa. ventaja del entorno espacial. Por lo tanto, su espejo necesitaba pulirse con una precisión de 10 nanómetros, o aproximadamente 1/65 de la longitud de onda de la luz roja. [26] En el extremo de la longitud de onda larga, el OTA no se diseñó teniendo en cuenta el rendimiento IR óptimo; por ejemplo, los espejos se mantienen a temperaturas estables (y cálidas, alrededor de 15 ° C) mediante calentadores. Esto limita el rendimiento del Hubble como telescopio infrarrojo. [27]

Perkin-Elmer tenía la intención de usar máquinas de pulido controladas por computadora extremadamente sofisticadas y construidas a medida para pulir el espejo a la forma requerida. [25] Sin embargo, en caso de que su tecnología de vanguardia tuviera dificultades, la NASA exigió que PE subcontratara a Kodak para construir un espejo de respaldo utilizando técnicas tradicionales de pulido de espejos. [28] (El equipo de Kodak e Itek también ofertó por el trabajo original de pulido de espejos. Su oferta requería que las dos compañías revisaran el trabajo de la otra, lo que casi seguramente habría detectado el error de pulido que luego causó tales problemas). [29] El espejo Kodak se encuentra ahora en exhibición permanente en el Museo Nacional del Aire y el Espacio. [30] [31] Un espejo Itek construido como parte del esfuerzo ahora se usa en el telescopio de 2.4 m en el Observatorio de Magdalena Ridge. [32]

La construcción del espejo Perkin-Elmer comenzó en 1979, comenzando con una pieza en bruto fabricada por Corning a partir de su vidrio de expansión ultrabaja. Para mantener el peso del espejo al mínimo, constaba de placas superior e inferior, cada una de 25 mm (0,98 pulgadas) de grosor, intercaladas en una celosía de panal. Perkin-Elmer simuló la microgravedad al sostener el espejo desde atrás con 130 varillas que ejercían distintas cantidades de fuerza. [33] Esto aseguró que la forma final del espejo fuera correcta y cumpliera con las especificaciones cuando finalmente se desplegara. El pulido de espejos continuó hasta mayo de 1981. Los informes de la NASA en ese momento cuestionaron la estructura administrativa de Perkin-Elmer, y el pulido comenzó a retrasarse y sobrepasar el presupuesto. Para ahorrar dinero, la NASA detuvo el trabajo en el espejo de respaldo y puso la fecha de lanzamiento del telescopio en octubre de 1984. [34] El espejo se completó a fines de 1981 y se lavó con 9.100 L (2.000 imp gal 2.400 US gal) de agua desionizada caliente y luego recibió una capa reflectante de aluminio de 65 nm de espesor y una capa protectora de fluoruro de magnesio de 25 nm de espesor. [27] [35]

Se siguieron expresando dudas sobre la competencia de Perkin-Elmer en un proyecto de esta importancia, ya que su presupuesto y calendario para producir el resto de la OTA continuaron inflando. En respuesta a un programa descrito como "inestable y cambiante a diario", la NASA pospuso la fecha de lanzamiento del telescopio hasta abril de 1985. Los programas de Perkin-Elmer continuaron disminuyendo a un ritmo de aproximadamente un mes por trimestre y, en ocasiones, los retrasos llegaron a un día por cada día de trabajo. La NASA se vio obligada a posponer la fecha de lanzamiento hasta marzo y luego septiembre de 1986. Para entonces, el presupuesto total del proyecto había aumentado a 1,175 millones de dólares. [36]

Sistemas de naves espaciales Editar

La nave espacial en la que se alojarían el telescopio y los instrumentos fue otro gran desafío de ingeniería. Tendría que soportar pasajes frecuentes de la luz solar directa a la oscuridad de la sombra de la Tierra, lo que provocaría cambios importantes en la temperatura, al mismo tiempo que sería lo suficientemente estable como para permitir una orientación extremadamente precisa del telescopio. Una cubierta de aislamiento multicapa mantiene estable la temperatura dentro del telescopio y rodea una carcasa de aluminio ligera en la que se asientan el telescopio y los instrumentos. Dentro de la carcasa, un marco de grafito epoxi mantiene las partes de trabajo del telescopio firmemente alineadas. [37] Debido a que los compuestos de grafito son higroscópicos, existía el riesgo de que el vapor de agua absorbido por la armadura mientras estaba en la sala limpia de Lockheed se expresara más tarde en el vacío del espacio, lo que haría que los instrumentos del telescopio estuvieran cubiertos por hielo. Para reducir ese riesgo, se realizó una purga de gas nitrógeno antes de lanzar el telescopio al espacio. [38]

Si bien la construcción de la nave espacial en la que se alojarían el telescopio y los instrumentos se desarrolló de manera algo más fluida que la construcción de la OTA, Lockheed aún experimentó un cierto retraso en el presupuesto y el calendario, y para el verano de 1985, la construcción de la nave espacial superó en un 30% el presupuesto. y tres meses de retraso. Un informe de MSFC dijo que Lockheed tendía a depender de las instrucciones de la NASA en lugar de tomar su propia iniciativa en la construcción. [39]

Sistemas informáticos y procesamiento de datos Editar

Las dos computadoras primarias iniciales en el HST fueron el sistema DF-224 de 1.25 MHz, construido por Rockwell Autonetics, que contenía tres CPU redundantes y dos sistemas NSSC-1 (Computadora de nave espacial estándar de la NASA, Modelo 1) redundantes, desarrollados por Westinghouse y GSFC usando lógica de diodo-transistor (DTL). Se agregó un coprocesador para el DF-224 durante la Misión de servicio 1 en 1993, que consistía en dos cadenas redundantes de un procesador 80386 basado en Intel con un coprocesador matemático 80387. [40] El DF-224 y su coprocesador 386 fueron reemplazados por un sistema de procesador 80486 basado en Intel de 25 MHz durante la Misión de servicio 3A en 1999. [41] La nueva computadora es 20 veces más rápida, con seis veces más memoria, que el DF-224 lo reemplazó. Aumenta el rendimiento al trasladar algunas tareas informáticas desde el suelo a la nave espacial y ahorra dinero al permitir el uso de lenguajes de programación modernos. [42]

Además, algunos de los instrumentos y componentes científicos tenían sus propios sistemas de control integrados basados ​​en microprocesadores. Los componentes MAT (Multiple Access Transponder), MAT-1 y MAT-2, utilizan microprocesadores Hughes Aircraft CDP1802CD. [43] La cámara planetaria y de campo amplio (WFPC) también utilizó un microprocesador RCA 1802 (o posiblemente la versión 1801 anterior). [44] La WFPC-1 fue reemplazada por la WFPC-2 durante la Misión de servicio 1 en 1993, que luego fue reemplazada por la Cámara de campo amplio 3 (WFC3) durante la Misión de servicio 4 en 2009.

Instrumentos iniciales Editar

Cuando se lanzó, el HST llevaba cinco instrumentos científicos: la cámara planetaria y de campo amplio (WF / PC), el espectrógrafo de alta resolución Goddard (GHRS), el fotómetro de alta velocidad (HSP), la cámara de objetos débiles (FOC) y el espectrógrafo de objetos débiles (FOS ). WF / PC era un dispositivo de imágenes de alta resolución destinado principalmente a observaciones ópticas. Fue construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA e incorporó un conjunto de 48 filtros que aíslan líneas espectrales de particular interés astrofísico. El instrumento contenía ocho chips de dispositivo de carga acoplada (CCD) divididos en dos cámaras, cada una con cuatro CCD. Cada CCD tiene una resolución de 0,64 megapíxeles. [45] La cámara de campo amplio (WFC) cubría un gran campo angular a expensas de la resolución, mientras que la cámara planetaria (PC) tomaba imágenes a una distancia focal efectiva más larga que los chips WF, lo que le daba un mayor aumento. [46]

El espectrógrafo de alta resolución Goddard (GHRS) era un espectrógrafo diseñado para operar en ultravioleta. Fue construido por el Goddard Space Flight Center y podría alcanzar una resolución espectral de 90.000. [47] También optimizados para observaciones ultravioleta fueron el FOC y FOS, que eran capaces de la resolución espacial más alta de todos los instrumentos del Hubble. En lugar de CCD, estos tres instrumentos utilizaron digicones de conteo de fotones como detectores. El FOC fue construido por la ESA, mientras que la Universidad de California, San Diego y Martin Marietta Corporation construyeron el FOS. [46]

El instrumento final fue el HSP, diseñado y construido en la Universidad de Wisconsin-Madison. Fue optimizado para observaciones de luz visible y ultravioleta de estrellas variables y otros objetos astronómicos que varían en brillo. Podría tomar hasta 100,000 mediciones por segundo con una precisión fotométrica de aproximadamente el 2% o mejor. [48]

El sistema de orientación del HST también se puede utilizar como instrumento científico. Sus tres sensores de guía fina (FGS) se utilizan principalmente para mantener el telescopio apuntado con precisión durante una observación, pero también se pueden utilizar para llevar a cabo mediciones astrométricas extremadamente precisas con una precisión de 0,0003 segundos de arco. [49]

Apoyo en tierra Editar

El Space Telescope Science Institute (STScI) es responsable del funcionamiento científico del telescopio y de la entrega de productos de datos a los astrónomos. STScI es operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) y está ubicado físicamente en Baltimore, Maryland, en el campus de Homewood de la Universidad Johns Hopkins, una de las 39 universidades de EE. UU. Y siete afiliadas internacionales que componen el consorcio AURA. STScI se estableció en 1981 [50] [51] después de una especie de lucha de poder entre la NASA y la comunidad científica en general. La NASA había querido mantener esta función internamente, pero los científicos querían que se basara en un establecimiento académico. [52] [53] La Instalación de Coordinación Europea del Telescopio Espacial (ST-ECF), establecida en Garching bei München cerca de Munich en 1984, brindó un apoyo similar a los astrónomos europeos hasta 2011, cuando estas actividades se trasladaron al Centro Europeo de Astronomía Espacial.

Una tarea bastante compleja que corresponde a STScI es programar observaciones para el telescopio. [54] El Hubble se encuentra en una órbita terrestre baja para permitir misiones de servicio, pero esto significa que la Tierra oculta la mayoría de los objetivos astronómicos durante un poco menos de la mitad de cada órbita. Las observaciones no pueden tener lugar cuando el telescopio atraviesa la Anomalía del Atlántico Sur debido a los niveles elevados de radiación, y también hay zonas de exclusión considerables alrededor del Sol (excluyendo las observaciones de Mercurio), la Luna y la Tierra. El ángulo de evitación solar es de aproximadamente 50 °, para evitar que la luz solar ilumine cualquier parte de la OTA. La evitación de la Tierra y la Luna mantiene la luz brillante fuera de los FGS y evita que la luz dispersa ingrese a los instrumentos. Si los FGS están apagados, se pueden observar la Luna y la Tierra. Las observaciones de la Tierra se utilizaron muy temprano en el programa para generar campos planos para el instrumento WFPC1. Existe una llamada zona de visión continua (CVZ), aproximadamente a 90 ° del plano de la órbita del Hubble, en la que los objetivos no se ocultan durante largos períodos.

Debido a la precesión de la órbita, la ubicación de la CVZ se mueve lentamente durante un período de ocho semanas. Debido a que la extremidad de la Tierra está siempre dentro de aproximadamente 30 ° de las regiones dentro de la CVZ, el brillo de la luz terrestre dispersa puede elevarse durante largos períodos durante las observaciones de CVZ. El Hubble orbita en órbita terrestre baja a una altitud de aproximadamente 540 kilómetros (340 millas) y una inclinación de 28,5 °. [5] La posición a lo largo de su órbita cambia con el tiempo de una manera que no es predecible con precisión. La densidad de la atmósfera superior varía según muchos factores, y esto significa que la posición predicha por el Hubble durante seis semanas podría tener un error de hasta 4.000 km (2.500 millas). Los cronogramas de observación generalmente se finalizan con solo unos días de anticipación, ya que un tiempo de espera más largo significaría que existía la posibilidad de que el objetivo no fuera observable en el momento en que debía ser observado. [55] El apoyo de ingeniería para HST es proporcionado por la NASA y el personal del contratista en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland, 48 km (30 millas) al sur de la STScI. La operación de Hubble es monitoreada las 24 horas del día por cuatro equipos de controladores de vuelo que conforman el Equipo de Operaciones de Vuelo de Hubble. [54]

Desafiador desastre, retrasos y eventual lanzamiento Editar

En enero de 1986, la fecha de lanzamiento prevista de octubre parecía factible, pero la Desafiador La explosión detuvo el programa espacial de los EE. UU., Parando la flota del transbordador y obligando a posponer el lanzamiento del Hubble durante varios años. El telescopio tuvo que mantenerse en una sala limpia, encendido y purgado con nitrógeno, hasta que se pudiera reprogramar un lanzamiento. Esta situación costosa (alrededor de US $ 6 millones por mes) elevó aún más los costos generales del proyecto. Este retraso dio tiempo a los ingenieros para realizar pruebas exhaustivas, cambiar una batería posiblemente propensa a fallas y realizar otras mejoras. [56] Además, el software terrestre necesario para controlar el Hubble no estaba listo en 1986, y apenas lo estaba en el lanzamiento de 1990. [57]

Finalmente, tras la reanudación de los vuelos del transbordador en 1988, se programó el lanzamiento del telescopio para 1990. El 24 de abril de 1990, el transbordador espacial Descubrimiento lo lanzó con éxito durante la misión STS-31. [58]

De su costo total estimado original de alrededor de US $ 400 millones, el telescopio costó alrededor de US $ 4,7 mil millones en el momento de su lanzamiento. Los costos acumulados de Hubble se estimaron en alrededor de US $ 10 mil millones en 2010, veinte años después del lanzamiento. [59]

Hubble tiene capacidad para cinco instrumentos científicos en un momento dado, además de los sensores de guía fina, que se utilizan principalmente para apuntar el telescopio, pero ocasionalmente se utilizan para mediciones de astrometría científica. Los primeros instrumentos fueron reemplazados por otros más avanzados durante las misiones de servicio del transbordador. COSTAR era un dispositivo óptico correctivo en lugar de un instrumento científico, pero ocupaba una de las cinco bahías de instrumentos.

Desde la última misión de servicio en 2009, los cuatro instrumentos activos han sido ACS, COS, STIS y WFC3. NICMOS se mantiene en hibernación, pero puede reactivarse si WFC3 fallara en el futuro.

    (ACS 2002-presente) (COS 2009-presente) (COSTAR 1993-2009) (FOC 1990-2002) (FOS 1990-1997) (FGS 1990-presente) (GHRS / HRS 1990-1997) (HSP 1990-1993) (NICMOS 1997-presente, hibernando desde 2008) (STIS 1997-presente (no operativo 2004-2009)) (WFPC 1990-1993) (WFPC2 1993-2009) (WFC3 2009-presente)

De los primeros instrumentos, tres (COSTAR, FOS y WFPC2) se exhiben en el Museo Nacional del Aire y del Espacio Smithsonian. El FOC se encuentra en el museo Dornier, Alemania. El HSP se encuentra en el Space Place de la Universidad de Wisconsin – Madison. Se desmanteló el primer WFPC y luego se reutilizaron algunos componentes en WFC3.

A las pocas semanas del lanzamiento del telescopio, las imágenes devueltas indicaron un problema grave con el sistema óptico. Aunque las primeras imágenes parecían ser más nítidas que las de los telescopios terrestres, el Hubble no logró un enfoque nítido final y la mejor calidad de imagen obtenida fue drásticamente menor de lo esperado. Imágenes de fuentes puntuales distribuidas en un radio de más de un segundo de arco, en lugar de tener una función de distribución puntual (PSF) concentrada dentro de un círculo de 0,1 segundos de arco (485 nrad) de diámetro, como se había especificado en los criterios de diseño. [60] [61]

El efecto del defecto del espejo en las observaciones científicas dependía de la observación particular: el núcleo de la PSF aberrada era lo suficientemente nítido como para permitir observaciones de alta resolución de objetos brillantes, y la espectroscopia de fuentes puntuales se veía afectada solo por una pérdida de sensibilidad. Sin embargo, la pérdida de luz en el gran halo desenfocado redujo gravemente la utilidad del telescopio para objetos débiles o imágenes de alto contraste. Esto significaba que casi todos los programas cosmológicos eran esencialmente imposibles, ya que requerían la observación de objetos excepcionalmente débiles. [63] Esto llevó a los políticos a cuestionar la competencia de la NASA, a los científicos a lamentar el costo que podría haberse destinado a esfuerzos más productivos ya los comediantes a hacer bromas sobre la NASA y el telescopio [64] - en la comedia de 1991 The Naked Gun 2½: El olor del miedo, en una escena donde se muestran desastres históricos, el Hubble se muestra con RMS Titánico y LZ 129 Hindenburg. [65] No obstante, durante los primeros tres años de la misión Hubble, antes de las correcciones ópticas, el telescopio todavía llevó a cabo una gran cantidad de observaciones productivas de objetivos menos exigentes. [66] El error estaba bien caracterizado y era estable, lo que permitió a los astrónomos compensar parcialmente el espejo defectuoso mediante el uso de sofisticadas técnicas de procesamiento de imágenes como la deconvolución. [67]

Origen del problema Editar

Se estableció una comisión encabezada por Lew Allen, director del Laboratorio de Propulsión a Chorro, para determinar cómo pudo haber surgido el error. La Comisión Allen encontró que un corrector nulo reflectante, un dispositivo de prueba utilizado para lograr un espejo no esférico de forma adecuada, se había ensamblado incorrectamente: una lente estaba fuera de posición por 1.3 mm (0.051 in). [68] Durante el pulido y pulido inicial del espejo, Perkin-Elmer analizó su superficie con dos correctores nulos refractivos convencionales. Sin embargo, para el paso de fabricación final (cálculo), cambiaron al corrector nulo reflectante personalizado, diseñado explícitamente para cumplir con tolerancias muy estrictas. El montaje incorrecto de este dispositivo dio como resultado que el espejo se rectificara con mucha precisión pero con la forma incorrecta. Algunas pruebas finales, utilizando los correctores nulos convencionales, informaron correctamente la aberración esférica. Pero estos resultados fueron descartados, perdiendo así la oportunidad de detectar el error, porque el corrector nulo reflectante se consideró más preciso. [69]

La comisión culpó de los fallos principalmente a Perkin-Elmer. Las relaciones entre la NASA y la compañía de óptica se habían visto severamente tensas durante la construcción del telescopio, debido a frecuentes retrasos en los horarios y sobrecostos. La NASA descubrió que Perkin-Elmer no revisó ni supervisó la construcción del espejo de manera adecuada, no asignó a sus mejores científicos ópticos al proyecto (como había hecho para el prototipo) y, en particular, no involucró a los diseñadores ópticos en la construcción y verificación de el espejo. Si bien la comisión criticó duramente a Perkin-Elmer por estas fallas administrativas, la NASA también fue criticada por no darse cuenta de las deficiencias del control de calidad, como confiar totalmente en los resultados de las pruebas de un solo instrumento. [70]

Diseño de una solución Editar

Muchos temían que el Hubble fuera abandonado. [71] El diseño del telescopio siempre había incorporado misiones de servicio, y los astrónomos inmediatamente comenzaron a buscar posibles soluciones al problema que podrían aplicarse en la primera misión de servicio, programada para 1993. Mientras que Kodak había puesto a tierra un espejo de respaldo para Hubble , habría sido imposible reemplazar el espejo en órbita, y demasiado costoso y lento llevar el telescopio a la Tierra para su reacondicionamiento. En cambio, el hecho de que el espejo se hubiera rectificado con tanta precisión a la forma incorrecta llevó al diseño de nuevos componentes ópticos con exactamente el mismo error pero en el sentido opuesto, que se agregarían al telescopio en la misión de servicio, actuando efectivamente como " anteojos "para corregir la aberración esférica. [72] [73]

El primer paso fue una caracterización precisa del error en el espejo principal. Trabajando hacia atrás a partir de imágenes de fuentes puntuales, los astrónomos determinaron que la constante cónica del espejo construido era -1,01390 ± 0,0002, en lugar de la prevista -1,00230. [74] [75] El mismo número también se obtuvo analizando el corrector nulo utilizado por Perkin-Elmer para calcular el espejo, así como analizando los interferogramas obtenidos durante las pruebas en tierra del espejo. [76]

Debido a la forma en que se diseñaron los instrumentos del HST, se requirieron dos juegos diferentes de correctores. El diseño de la cámara planetaria y de campo amplio 2, que ya se planeó para reemplazar la WF / PC existente, incluía espejos de relé para dirigir la luz hacia los cuatro chips de dispositivos de carga acoplada (CCD) separados que componen sus dos cámaras. Un error inverso incorporado en sus superficies podría cancelar por completo la aberración del primario. Sin embargo, los otros instrumentos carecían de superficies intermedias que pudieran figurar de esta manera, por lo que requerían un dispositivo de corrección externo. [77]

El sistema de Reemplazo Axial del Telescopio Espacial de Óptica Correctiva (COSTAR) fue diseñado para corregir la aberración esférica de la luz enfocada en el FOC, FOS y GHRS. Consiste en dos espejos en el camino de la luz con un suelo para corregir la aberración. [78] Para colocar el sistema COSTAR en el telescopio, se tuvo que quitar uno de los otros instrumentos y los astrónomos seleccionaron el Fotómetro de Alta Velocidad para sacrificarlo. [77] En 2002, todos los instrumentos originales que requerían COSTAR habían sido reemplazados por instrumentos con sus propias ópticas correctivas. [79] COSTAR fue retirado y devuelto a la Tierra en 2009, donde se exhibe en el Museo Nacional del Aire y el Espacio. El área utilizada anteriormente por COSTAR ahora está ocupada por el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos. [80]

El Hubble fue diseñado para adaptarse al mantenimiento regular y las actualizaciones de equipos mientras está en órbita.Los instrumentos y elementos de vida limitada se diseñaron como unidades de reemplazo orbital. [81] Cinco misiones de servicio (SM 1, 2, 3A, 3B y 4) fueron realizadas por transbordadores espaciales de la NASA, la primera en diciembre de 1993 y la última en mayo de 2009. [82] Las misiones de servicio fueron operaciones delicadas que comenzaron con maniobras. para interceptar el telescopio en órbita y recuperarlo con cuidado con el brazo mecánico de la lanzadera. Luego, el trabajo necesario se llevó a cabo en múltiples caminatas espaciales atadas durante un período de cuatro a cinco días. Después de una inspección visual del telescopio, los astronautas realizaron reparaciones, reemplazaron componentes defectuosos o degradados, actualizaron equipos e instalaron nuevos instrumentos. Una vez que se completó el trabajo, el telescopio se volvió a desplegar, generalmente después de impulsar a una órbita más alta para abordar la desintegración orbital causada por la resistencia atmosférica. [83]

Misión de servicio 1 Editar

La primera misión de servicio del Hubble estaba programada para 1993 antes de que se descubriera el problema del espejo. Asumió una mayor importancia, ya que los astronautas tendrían que hacer un trabajo extenso para instalar la óptica correctiva. La falla habría resultado en el abandono del Hubble o en la aceptación de su discapacidad permanente. Otros componentes fallaron antes de la misión, lo que provocó que el costo de reparación aumentara a $ 500 millones (sin incluir el costo del vuelo del transbordador). Una reparación exitosa ayudaría a demostrar la viabilidad de construir la Estación Espacial Alpha. [84]

STS-49 en 1992 demostró la dificultad del trabajo espacial. Si bien el rescate de Intelsat 603 recibió elogios, los astronautas habían corrido riesgos posiblemente imprudentes al hacerlo. Ni el rescate ni el ensamblaje no relacionado de los componentes de la estación espacial prototipo ocurrieron mientras los astronautas se habían entrenado, lo que hizo que la NASA reevaluara la planificación y el entrenamiento, incluida la reparación del Hubble. La agencia asignada a la misión Story Musgrave, que había trabajado en procedimientos de reparación de satélites desde 1976, y otros seis astronautas experimentados, incluidos dos de STS-49. El primer director de misión desde el Proyecto Apollo coordinaría una tripulación con 16 vuelos de transbordador anteriores. Los astronautas fueron entrenados para usar alrededor de un centenar de herramientas especializadas. [85]

El calor había sido el problema en caminatas espaciales anteriores, que ocurrieron a la luz del sol. Hubble necesitaba ser reparado sin luz solar. Musgrave descubrió durante el entrenamiento de vacío, siete meses antes de la misión, que los guantes del traje espacial no protegían suficientemente contra el frío del espacio. Después de que STS-57 confirmara el problema en órbita, la NASA cambió rápidamente el equipo, los procedimientos y el plan de vuelo. Siete simulaciones de misiones totales ocurrieron antes del lanzamiento, la preparación más completa en la historia de los transbordadores. No existía una maqueta completa del Hubble, por lo que los astronautas estudiaron muchos modelos separados (incluido uno en el Smithsonian) y combinaron mentalmente sus detalles variados y contradictorios. [86] La misión de servicio 1 voló a bordo. Esfuerzo en diciembre de 1993 e implicó la instalación de varios instrumentos y otros equipos durante diez días.

Lo más importante es que el fotómetro de alta velocidad se reemplazó con el paquete de óptica correctiva COSTAR, y WF / PC se reemplazó con la cámara planetaria y de campo amplio 2 (WFPC2) con un sistema de corrección óptica interno. También se reemplazaron los paneles solares y su electrónica de accionamiento, así como cuatro giroscopios en el sistema de puntería del telescopio, dos unidades de control eléctrico y otros componentes eléctricos, y dos magnetómetros. Las computadoras a bordo se actualizaron con coprocesadores adicionales y se impulsó la órbita del Hubble. [62]

El 13 de enero de 1994, la NASA declaró que la misión fue un completo éxito y mostró las primeras imágenes más nítidas. [87] La ​​misión fue una de las más complejas realizadas hasta esa fecha, involucrando cinco largos períodos de actividad extravehicular. Su éxito fue una bendición para la NASA, así como para los astrónomos que ahora tenían un telescopio espacial más capaz.

Misión de servicio 2 Editar

Servicio de la misión 2, volado por Descubrimiento en febrero de 1997, reemplazó el GHRS y el FOS con el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) y la Cámara de Infrarrojo Cercano y el Espectrómetro de Objetos Múltiples (NICMOS), reemplazó una Grabadora de Cinta de Ingeniería y Ciencias con una nueva Grabadora de Estado Sólido y reparó aislamiento. [88] NICMOS contenía un disipador de calor de nitrógeno sólido para reducir el ruido térmico del instrumento, pero poco después de su instalación, una expansión térmica inesperada provocó que parte del disipador de calor entrara en contacto con un deflector óptico. Esto condujo a una mayor tasa de calentamiento del instrumento y redujo su vida útil esperada original de 4.5 años a aproximadamente dos años. [89]

Misión de servicio 3A Editar

Servicio de la misión 3A, volado por Descubrimiento, tuvo lugar en diciembre de 1999, y se separó de la Misión de servicio 3 después de que tres de los seis giroscopios a bordo fallaran. El cuarto falló unas semanas antes de la misión, lo que hizo que el telescopio no pudiera realizar observaciones científicas. La misión reemplazó los seis giroscopios, reemplazó un sensor de guía fina y la computadora, instaló un kit de mejora de voltaje / temperatura (VIK) para evitar la sobrecarga de la batería y reemplazó las mantas de aislamiento térmico. [90]

Servicing Mission 3B Modificar

Servicio de la Misión 3B volada por Columbia en marzo de 2002 vio la instalación de un nuevo instrumento, con el FOC (que, a excepción de los sensores de guía fina cuando se usaba para astrometría, era el último de los instrumentos originales) siendo reemplazado por la cámara avanzada para encuestas (ACS). Esto significaba que COSTAR ya no era necesario, ya que todos los instrumentos nuevos tenían una corrección incorporada para la aberración del espejo principal. [79] La misión también revivió NICMOS al instalar un enfriador de ciclo cerrado [89] y reemplazó los paneles solares por segunda vez, proporcionando un 30 por ciento más de energía. [91]

Misión de servicio 4 Editar

Los planes requerían que el Hubble fuera reparado en febrero de 2005, pero el Columbia El desastre de 2003, en el que el orbitador se desintegró al volver a entrar en la atmósfera, tuvo efectos de amplio alcance en el programa Hubble y otras misiones de la NASA. El administrador de la NASA, Sean O'Keefe, decidió que todas las futuras misiones del transbordador debían poder llegar al refugio seguro de la Estación Espacial Internacional en caso de que surgieran problemas durante el vuelo. Como ningún transbordador pudo llegar tanto al HST como a la estación espacial durante la misma misión, se cancelaron futuras misiones de servicio con tripulación. [92] Esta decisión fue criticada por numerosos astrónomos que sentían que Hubble era lo suficientemente valioso como para merecer el riesgo humano. [93] No se esperaba que el sucesor planeado del HST, el Telescopio James Webb (JWST), en 2004 se lance al menos hasta 2011. Una brecha en las capacidades de observación espacial entre el desmantelamiento del Hubble y la puesta en servicio de un sucesor fue motivo de gran preocupación. para muchos astrónomos, dado el importante impacto científico del HST. [94] La consideración de que el JWST no se ubicará en la órbita terrestre baja y, por lo tanto, no se puede actualizar o reparar fácilmente en caso de una falla temprana, solo agudizó las preocupaciones. Por otro lado, muchos astrónomos estaban convencidos de que el mantenimiento del Hubble no debería realizarse si el gasto procediera del presupuesto de JWST.

En enero de 2004, O'Keefe dijo que revisaría su decisión de cancelar la misión de servicio final al HST, debido a la protesta pública y las solicitudes del Congreso para que la NASA buscara una manera de salvarlo. La Academia Nacional de Ciencias convocó a un panel oficial, que recomendó en julio de 2004 que el HST debería conservarse a pesar de los aparentes riesgos. Su informe instó a que "la NASA no debe tomar ninguna acción que impida una misión de servicio del transbordador espacial al Telescopio Espacial Hubble". [95] En agosto de 2004, O'Keefe le pidió al Centro de Vuelo Espacial Goddard que preparara una propuesta detallada para una misión de servicio robótico. Estos planes se cancelaron más tarde, y la misión robótica se describió como "no factible". [96] A finales de 2004, varios miembros del Congreso, encabezados por la senadora Barbara Mikulski, llevaron a cabo audiencias públicas y llevaron a cabo una lucha con mucho apoyo público (incluidas miles de cartas de niños en edad escolar en los EE. UU.) Para que la Administración Bush y la NASA reconsideraran la decisión de abandonar los planes para una misión de rescate del Hubble. [97]

La nominación en abril de 2005 de un nuevo administrador de la NASA, Michael D. Griffin, cambió la situación, ya que Griffin declaró que consideraría una misión de servicio con tripulación. [98] Poco después de su nombramiento, Griffin autorizó a Goddard a continuar con los preparativos para un vuelo de mantenimiento tripulado del Hubble, diciendo que tomaría la decisión final después de las dos próximas misiones del transbordador. En octubre de 2006 Griffin dio el visto bueno final, y la misión de 11 días por Atlantis estaba programada para octubre de 2008. La unidad principal de manejo de datos del Hubble falló en septiembre de 2008, [99] deteniendo todos los informes de datos científicos hasta que su respaldo se puso en línea el 25 de octubre de 2008. [100] Desde una falla de la unidad de respaldo dejaría al HST indefenso, la misión de servicio se pospuso para incorporar un reemplazo para la unidad primaria. [99]

Misión de servicio 4 (SM4), volado por Atlantis en mayo de 2009, fue la última misión de transbordador programada para HST. [80] [101] SM4 instaló la unidad de manejo de datos de reemplazo, reparó los sistemas ACS y STIS, instaló baterías de hidrógeno de níquel mejoradas y reemplazó otros componentes, incluidos los seis giroscopios. SM4 también instaló dos nuevos instrumentos de observación: Wide Field Camera 3 (WFC3) y el Cosmic Origins Spectrograph (COS) [102], y el Soft Capture and Rendezvous System, que permitirá el encuentro, la captura y la eliminación segura del Hubble en el futuro. ya sea una misión con tripulación o robótica. [103] Excepto por el canal de alta resolución del ACS, que no pudo ser reparado y fue deshabilitado, [104] [105] [106] el trabajo realizado durante SM4 hizo que el telescopio fuera completamente funcional. [80]

Desde el inicio del programa, se han llevado a cabo una serie de proyectos de investigación, algunos de ellos casi exclusivamente con Hubble, otros con instalaciones coordinadas como el Observatorio de rayos X Chandra y el Very Large Telescope de ESO. Aunque el observatorio Hubble está llegando al final de su vida, todavía hay importantes proyectos programados para él. Un ejemplo es el próximo programa Frontier Fields, [107] inspirado en los resultados de la observación profunda del Hubble del cúmulo de galaxias Abell 1689. [108]

Legado extragaláctico profundo del infrarrojo cercano de Cosmic Assembly Editar

En un comunicado de prensa de agosto de 2013, se hizo referencia a CANDELS como "el proyecto más grande en la historia del Hubble". El estudio "tiene como objetivo explorar la evolución galáctica en el Universo temprano y las primeras semillas de la estructura cósmica menos de mil millones de años después del Big Bang". [109] El sitio del proyecto CANDELS describe los objetivos de la encuesta de la siguiente manera: [110]

El estudio del legado extragaláctico profundo del infrarrojo cercano de Cosmic Assembly está diseñado para documentar el primer tercio de la evolución galáctica desde z = 8 a 1,5 a través de imágenes profundas de más de 250.000 galaxias con WFC3 / IR y ACS. También encontrará el primer SNe de Tipo Ia más allá de z & gt 1.5 y establecerá su precisión como velas estándar para la cosmología. Se seleccionan cinco principales regiones del cielo de longitud de onda múltiple, cada una de las cuales tiene datos de longitud de onda múltiple de Spitzer y otras instalaciones, y tiene una espectroscopia extensa de las galaxias más brillantes. El uso de cinco campos ampliamente separados mitiga la varianza cósmica y produce muestras estadísticamente robustas y completas de galaxias de hasta 10 9 masas solares az

Programa de Frontier Fields Editar

El programa, oficialmente denominado "Iniciativa de campos profundos de Hubble 2012", tiene como objetivo avanzar en el conocimiento de la formación temprana de galaxias mediante el estudio de galaxias de alto desplazamiento al rojo en campos en blanco con la ayuda de lentes gravitacionales para ver las "galaxias más débiles en el universo distante". [107] La ​​página web de Frontier Fields describe que los objetivos del programa son:

  • para revelar poblaciones hasta ahora inaccesibles de z = 5–10 galaxias que son de diez a cincuenta veces más débiles intrínsecamente que cualquier conocida en la actualidad
  • para solidificar nuestra comprensión de las masas estelares y las historias de formación de estrellas de las galaxias sub-L * en los primeros tiempos
  • para proporcionar la primera caracterización morfológica estadísticamente significativa de las galaxias en formación de estrellas en z & gt 5
  • para encontrar galaxias z & gt 8 lo suficientemente estiradas mediante lentes de racimo para discernir la estructura interna y / o lo suficientemente magnificadas por lentes de racimo para un seguimiento espectroscópico. [111]

Encuesta sobre la evolución cósmica (COSMOS) Editar

El Cosmic Evolution Survey (COSMOS) [112] es un estudio astronómico diseñado para sondear la formación y evolución de las galaxias en función tanto del tiempo cósmico (corrimiento al rojo) como del entorno galáctico local. El estudio cubre un campo ecuatorial de dos grados cuadrados con espectroscopía y rayos X a radiografía de la mayoría de los principales telescopios espaciales y varios telescopios terrestres grandes, [113] lo que lo convierte en una región de enfoque clave de la astrofísica extragaláctica. COSMOS se lanzó en 2006 como el proyecto más grande perseguido por el Telescopio Espacial Hubble en ese momento, y todavía es el área continua más grande de cielo cubierta con el propósito de mapear el espacio profundo en campos en blanco, 2.5 veces el área de la luna en el cielo. y 17 veces más grande que la mayor de las regiones de CANDELS. La colaboración científica COSMOS que se forjó a partir de la encuesta COSMOS inicial es la colaboración extragaláctica más grande y de mayor duración, conocida por su colegialidad y apertura. El estudio de las galaxias en su entorno solo se puede realizar con grandes áreas del cielo, mayores de medio grado cuadrado. [114] Se detectan más de dos millones de galaxias, que abarcan el 90% de la edad del Universo. La colaboración COSMOS está dirigida por Caitlin Casey, Jeyhan Kartaltepe y Vernesa Smolcic e involucra a más de 200 científicos en una docena de países. [112]

Política Editar

Cualquiera puede solicitar tiempo en el telescopio; no hay restricciones de nacionalidad o afiliación académica, pero la financiación para el análisis está disponible solo para instituciones de EE. UU. [115] La competencia por el tiempo en el telescopio es intensa, con aproximadamente una quinta parte de las propuestas presentadas en cada ciclo ganando tiempo en el programa. [116] [117]

Propuestas Editar

Las convocatorias de propuestas se publican aproximadamente una vez al año, y el tiempo se asigna a un ciclo que dura aproximadamente un año. Las propuestas se dividen en varias categorías. Las propuestas de "observador general" son las más comunes y abarcan las observaciones de rutina. Las "observaciones instantáneas" son aquellas en las que los objetivos requieren solo 45 minutos o menos de tiempo del telescopio, incluidos los gastos generales, como la adquisición del objetivo. Las observaciones instantáneas se utilizan para llenar los vacíos en el programa del telescopio que no pueden ser llenados por los programas de observadores generales regulares. [118]

Los astrónomos pueden hacer propuestas de "Objetivo de oportunidad", en las que se programan observaciones si ocurre un evento transitorio cubierto por la propuesta durante el ciclo de programación. Además, hasta el 10% del tiempo del telescopio se designa como tiempo "discrecional del director" (DD). Los astrónomos pueden postularse para usar el tiempo DD en cualquier época del año, y generalmente se otorga por el estudio de fenómenos transitorios inesperados como las supernovas. [119]

Otros usos del tiempo DD han incluido las observaciones que llevaron a vistas del campo profundo del Hubble y del campo ultraprofundo del Hubble, y en los primeros cuatro ciclos de tiempo del telescopio, observaciones que fueron realizadas por astrónomos aficionados.

Se recomienda el procesamiento de imágenes públicas de los datos del Hubble, ya que la mayoría de los datos en los archivos no se han procesado en imágenes en color. [120]

Uso por astrónomos aficionados Editar

El primer director de STScI, Riccardo Giacconi, anunció en 1986 que tenía la intención de dedicar parte del tiempo discrecional de su director a permitir que los astrónomos aficionados usaran el telescopio. El tiempo total que se asignó fue de solo unas pocas horas por ciclo, pero despertó un gran interés entre los astrónomos aficionados. [121]

Las propuestas para el tiempo de aficionados fueron revisadas rigurosamente por un comité de astrónomos aficionados, y el tiempo se otorgó solo a las propuestas que se consideró que tenían un mérito científico genuino, no duplicaban las propuestas hechas por profesionales y requerían las capacidades únicas del telescopio espacial. Trece astrónomos aficionados recibieron tiempo en el telescopio, y las observaciones se llevaron a cabo entre 1990 y 1997. [122] Uno de esos estudios fue "Cometas en transición: búsqueda UV de OH". La primera propuesta, "Un estudio del telescopio espacial Hubble sobre el brillo posteclipse y los cambios en el albedo en Io", se publicó en Ícaro, [123] una revista dedicada a los estudios del sistema solar. Un segundo estudio de otro grupo de aficionados también se publicó en Ícaro. [124] Después de ese tiempo, sin embargo, las reducciones presupuestarias en STScI hicieron insostenible el apoyo al trabajo de los astrónomos aficionados, y no se han llevado a cabo programas adicionales para aficionados. [122] [125]

Las propuestas habituales del Hubble todavía incluyen hallazgos u objetos descubiertos por aficionados y científicos ciudadanos. Estas observaciones a menudo se realizan en colaboración con astrónomos profesionales. Una de las primeras observaciones de este tipo es la Gran Mancha Blanca de 1990 [126] en el planeta Saturno, descubierta por el astrónomo aficionado S. Wilber [127] y observada por HST bajo una propuesta de J. Westphal (Caltech). [128] [129] Observaciones posteriores entre profesionales y aficionados realizadas por Hubble incluyen descubrimientos del proyecto Galaxy Zoo, como las galaxias Voorwerpjes y Green Pea. [130] [131] El programa "Gemas de las galaxias" se basa en una lista de objetos de voluntarios del zoológico de galaxias que se acortó con la ayuda de una votación en línea. [132] Además, hay observaciones de planetas menores descubiertos por astrónomos aficionados, como 2I / Borisov y cambios en la atmósfera de los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno o los gigantes de hielo Urano y Neptuno. [133] [134] En los mundos de patio trasero de colaboración pro-am, el HST se utilizó para observar un objeto de masa planetaria, llamado WISE J0830 + 2837. La no detección por parte del HST ayudó a clasificar este peculiar objeto. [135]

Proyectos clave Editar

A principios de la década de 1980, la NASA y STScI convocaron cuatro paneles para discutir proyectos clave. Se trataba de proyectos que eran científicamente importantes y requerirían un tiempo considerable de telescopio, que se dedicaría explícitamente a cada proyecto. Esto garantizó que estos proyectos en particular se completarían temprano, en caso de que el telescopio fallara antes de lo esperado. Los paneles identificaron tres proyectos de este tipo: 1) un estudio del medio intergaláctico cercano utilizando líneas de absorción de cuásar para determinar las propiedades del medio intergaláctico y el contenido gaseoso de las galaxias y grupos de galaxias [136] 2) un estudio de profundidad media utilizando el Wide Cámara de campo para tomar datos cada vez que se usaba uno de los otros instrumentos [137] y 3) un proyecto para determinar la constante de Hubble dentro del diez por ciento reduciendo los errores, tanto externos como internos, en la calibración de la escala de distancia. [138]

Descubrimientos importantes Editar

Hubble ha ayudado a resolver algunos problemas de larga data en astronomía, al mismo tiempo que ha planteado nuevas preguntas. Algunos resultados han requerido nuevas teorías para explicarlos.

Edad del universo Editar

Entre sus objetivos principales de la misión estaba medir las distancias a las estrellas variables Cefeidas con mayor precisión que nunca y, por lo tanto, restringir el valor de la constante de Hubble, la medida de la velocidad a la que se expande el universo, que también está relacionada con su edad. Antes del lanzamiento de HST, las estimaciones de la constante de Hubble generalmente tenían errores de hasta el 50%, pero las mediciones de Hubble de las variables de cefeidas en el cúmulo de Virgo y otros cúmulos de galaxias distantes proporcionaron un valor medido con una precisión de ± 10%, que es consistente con otras mediciones más precisas realizadas desde el lanzamiento de Hubble utilizando otras técnicas. [139] La edad estimada es ahora de unos 13.700 millones de años, pero antes del telescopio Hubble, los científicos predijeron una edad que oscilaría entre los 10 y los 20.000 millones de años. [140]

Expansión del universo Editar

Si bien Hubble ayudó a refinar las estimaciones de la edad del universo, también arrojó dudas sobre las teorías sobre su futuro. Los astrónomos del equipo de búsqueda de supernovas High-z y el proyecto de cosmología de supernovas utilizaron telescopios terrestres y HST para observar supernovas distantes y descubrieron pruebas de que, lejos de desacelerar bajo la influencia de la gravedad, la expansión del universo puede estar acelerándose. Posteriormente, tres miembros de estos dos grupos recibieron premios Nobel por su descubrimiento. [141] La causa de esta aceleración sigue siendo poco conocida [142] la causa más común atribuida es la energía oscura. [143]

Agujeros negros Editar

Los espectros e imágenes de alta resolución proporcionados por el HST han sido especialmente adecuados para establecer la prevalencia de agujeros negros en el centro de galaxias cercanas. Si bien a principios de la década de 1960 se había planteado la hipótesis de que los agujeros negros se encontrarían en el centro de algunas galaxias, y los astrónomos en la década de 1980 identificaron una serie de buenos candidatos a agujero negro, el trabajo realizado con Hubble muestra que los agujeros negros probablemente sean comunes a los centros. de todas las galaxias. [144] [145] [146] Los programas de Hubble establecieron además que las masas de los agujeros negros nucleares y las propiedades de las galaxias están estrechamente relacionadas. El legado de los programas del Hubble sobre los agujeros negros en las galaxias es demostrar una conexión profunda entre las galaxias y sus agujeros negros centrales.

Ampliación de imágenes de longitud de onda visible Editar

Una ventana única en el Universo habilitada por Hubble son las imágenes de Hubble Deep Field, Hubble Ultra-Deep Field y Hubble Extreme Deep Field, que utilizaron la incomparable sensibilidad del Hubble en longitudes de onda visibles para crear imágenes de pequeños parches de cielo que son los más profundos jamás obtenidos. en longitudes de onda ópticas. Las imágenes revelan galaxias a miles de millones de años luz de distancia y han generado una gran cantidad de artículos científicos, proporcionando una nueva ventana al Universo temprano. La cámara de campo amplio 3 mejoró la vista de estos campos en el infrarrojo y el ultravioleta, lo que permitió el descubrimiento de algunos de los objetos más distantes hasta ahora descubiertos, como el MACS0647-JD.

El objeto no estándar SCP 06F6 fue descubierto por el Telescopio Espacial Hubble en febrero de 2006. [147] [148]

El 3 de marzo de 2016, los investigadores que utilizaron datos del Hubble anunciaron el descubrimiento de la galaxia más lejana conocida hasta la fecha: GN-z11. Las observaciones del Hubble ocurrieron el 11 de febrero de 2015 y el 3 de abril de 2015, como parte de las encuestas CANDELS / GOODS-North. [149] [150]

Descubrimientos del sistema solar Editar

El HST también se ha utilizado para estudiar objetos en los confines del Sistema Solar, incluidos los planetas enanos Plutón [151] y Eris. [152]

La colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter en 1994 fue cronometrada fortuitamente para los astrónomos, y se produjo solo unos meses después de que la Misión de servicio 1 hubiera restaurado el rendimiento óptico del Hubble. Las imágenes del Hubble del planeta fueron más nítidas que las tomadas desde el paso de Voyager 2 en 1979, y fueron cruciales en el estudio de la dinámica de la colisión de un cometa con Júpiter, un evento que se cree que ocurre una vez cada pocos siglos.

Durante junio y julio de 2012, los astrónomos estadounidenses que utilizaron el Hubble descubrieron Styx, una pequeña quinta luna que orbitaba a Plutón. [153]

En marzo de 2015, los investigadores anunciaron que las mediciones de las auroras alrededor de Ganímedes, una de las lunas de Júpiter, revelaron que tiene un océano subterráneo. Usando el Hubble para estudiar el movimiento de sus auroras, los investigadores determinaron que un gran océano de agua salada estaba ayudando a suprimir la interacción entre el campo magnético de Júpiter y el de Ganímedes. Se estima que el océano tiene 100 km (60 millas) de profundidad, atrapado debajo de una corteza de hielo de 150 km (90 millas). [154] [155]

De junio a agosto de 2015, Hubble se utilizó para buscar un objetivo de objeto del cinturón de Kuiper (KBO) para el Nuevos horizontes Kuiper Belt Extended Mission (KEM) cuando búsquedas similares con telescopios terrestres no lograron encontrar un objetivo adecuado. [156] Esto resultó en el descubrimiento de al menos cinco nuevos KBO, incluido el objetivo de KEM, 486958 Arrokoth, que Nuevos horizontes realizó un sobrevuelo cercano el 1 de enero de 2019. [157] [158] [159]

En agosto de 2020, aprovechando un eclipse lunar total, los astrónomos que utilizaron el telescopio espacial Hubble de la NASA detectaron la propia marca de protector solar de la Tierra, el ozono, en nuestra atmósfera. Este método simula cómo los astrónomos e investigadores de astrobiología buscarán evidencia de vida más allá de la Tierra mediante la observación de posibles "biofirmas" en exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas). [160]

Reaparición de una supernova Editar

El 11 de diciembre de 2015, Hubble capturó una imagen de la primera reaparición predicha de una supernova, denominada "Refsdal", que se calculó utilizando diferentes modelos de masa de un cúmulo de galaxias cuya gravedad está deformando la luz de la supernova. La supernova fue vista previamente en noviembre de 2014 detrás del cúmulo de galaxias MACS J1149.5 + 2223 como parte del programa Frontier Fields de Hubble. Los astrónomos detectaron cuatro imágenes separadas de la supernova en una disposición conocida como Cruz de Einstein. La luz del cúmulo ha tardado unos cinco mil millones de años en llegar a la Tierra, aunque la supernova explotó hace unos diez mil millones de años. Con base en los primeros modelos de lentes, se predijo que reaparecería una quinta imagen para fines de 2015. [162] La detección de la reaparición de Refsdal en diciembre de 2015 sirvió como una oportunidad única para que los astrónomos probaran sus modelos de cómo la masa, especialmente la materia oscura, es distribuidos dentro de este cúmulo de galaxias. [163]

Masa y tamaño de la Vía Láctea Editar

En marzo de 2019, las observaciones del Hubble y los datos del observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea se combinaron para determinar que la Vía Láctea pesa aproximadamente 1,5 billones de unidades solares y tiene un radio de 129.000 años luz. [164]

Otros descubrimientos Editar

Otros descubrimientos hechos con datos del Hubble incluyen discos proto-planetarios (proplyds) en la Nebulosa de Orión [165] evidencia de la presencia de planetas extrasolares alrededor de estrellas similares al Sol [166] y las contrapartes ópticas de los aún misteriosos estallidos de rayos gamma. [167]

Impacto en la astronomía Editar

Muchas medidas objetivas muestran el impacto positivo de los datos del Hubble en la astronomía. Se han publicado más de 15.000 artículos basados ​​en datos de Hubble en revistas revisadas por pares, [168] y muchos más han aparecido en actas de congresos. Al observar los artículos varios años después de su publicación, aproximadamente un tercio de todos los artículos de astronomía no tienen citas, mientras que solo el dos por ciento de los artículos basados ​​en datos del Hubble no tienen citas. En promedio, un artículo basado en datos del Hubble recibe aproximadamente el doble de citas que los artículos basados ​​en datos que no son del Hubble. De los 200 artículos publicados cada año que reciben la mayor cantidad de citas, alrededor del 10% se basan en datos del Hubble. [169]

Aunque el HST claramente ha ayudado a la investigación astronómica, su costo financiero ha sido elevado. Un estudio sobre los beneficios astronómicos relativos de los diferentes tamaños de telescopios encontró que mientras que los artículos basados ​​en datos del HST generan 15 veces más citas que un telescopio terrestre de 4 m (13 pies) como el Telescopio William Herschel, el HST cuesta alrededor de 100 veces más para construir y mantener. [170]

Decidir entre construir telescopios terrestres o espaciales es complejo. Incluso antes del lanzamiento del Hubble, las técnicas especializadas en tierra, como la interferometría de enmascaramiento de apertura, habían obtenido imágenes ópticas e infrarrojas de mayor resolución que las que obtendría el Hubble, aunque restringidas a objetivos aproximadamente 108 veces más brillantes que los objetivos más débiles observados por Hubble. [171] [172] Desde entonces, los avances en la óptica adaptativa han ampliado las capacidades de imágenes de alta resolución de los telescopios terrestres a la imagen infrarroja de objetos débiles. La utilidad de la óptica adaptativa frente a las observaciones del HST depende en gran medida de los detalles particulares de las preguntas de investigación que se plantean. En las bandas visibles, la óptica adaptativa puede corregir solo un campo de visión relativamente pequeño, mientras que el HST puede realizar imágenes ópticas de alta resolución en un campo amplio. Solo una pequeña fracción de los objetos astronómicos son accesibles para imágenes terrestres de alta resolución, en contraste, el Hubble puede realizar observaciones de alta resolución de cualquier parte del cielo nocturno y de objetos que son extremadamente débiles.

Impacto en la ingeniería aeroespacial Editar

Además de sus resultados científicos, Hubble también ha hecho contribuciones significativas a la ingeniería aeroespacial, en particular al rendimiento de sistemas en órbita terrestre baja (LEO). Estos conocimientos son el resultado de la larga vida útil del Hubble en órbita, la extensa instrumentación y el regreso de conjuntos a la Tierra, donde se pueden estudiar en detalle. En particular, Hubble ha contribuido a los estudios del comportamiento de las estructuras compuestas de grafito en el vacío, la contaminación óptica del gas residual y el servicio humano, los daños por radiación en la electrónica y los sensores y el comportamiento a largo plazo del aislamiento multicapa. [173] Una lección aprendida fue que los giroscopios ensamblados con oxígeno presurizado para suministrar líquido de suspensión eran propensos a fallar debido a la corrosión de los cables eléctricos. Los giroscopios ahora se ensamblan usando nitrógeno presurizado. [174] Otra es que las superficies ópticas en LEO pueden tener una vida útil sorprendentemente larga. Se esperaba que Hubble solo durara 15 años antes de que el espejo se volviera inutilizable, pero después de 14 años no hubo degradación medible. [93] Finalmente, las misiones de servicio del Hubble, en particular aquellas que daban servicio a componentes no diseñados para mantenimiento en el espacio, han contribuido al desarrollo de nuevas herramientas y técnicas para la reparación en órbita. [175]

Transmisión a la Tierra Editar

Los datos del Hubble se almacenaron inicialmente en la nave espacial. Cuando se lanzaron, las instalaciones de almacenamiento eran grabadoras de cinta de carrete a carrete anticuadas, pero fueron reemplazadas por instalaciones de almacenamiento de datos de estado sólido durante las misiones de servicio 2 y 3A. Aproximadamente dos veces al día, el telescopio espacial Hubble transmite datos a un satélite en el sistema satelital de seguimiento y retransmisión de datos geosincrónicos (TDRSS), que luego vincula los datos científicos a una de las dos antenas de microondas de alta ganancia de 60 pies (18 metros) de diámetro ubicado en las instalaciones de prueba de White Sands en White Sands, Nuevo México. [177] Desde allí se envían al Centro de Control de Operaciones del Telescopio Espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard, y finalmente al Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial para su archivo. [177] Cada semana, HST desciende aproximadamente 140 gigabits de datos. [2]

Imágenes en color Editar

Todas las imágenes del Hubble son monocromáticas en escala de grises, tomadas a través de una variedad de filtros, cada una de las cuales pasa longitudes de onda de luz específicas e incorporadas en cada cámara. Las imágenes en color se crean combinando imágenes monocromas separadas tomadas a través de diferentes filtros. Este proceso también puede crear versiones de imágenes en falso color, incluidos los canales infrarrojos y ultravioleta, donde el infrarrojo generalmente se representa como un rojo profundo y el ultravioleta como un azul profundo. [178] [179] [180]

Archivos Editar

Todos los datos del Hubble están finalmente disponibles a través del Archivo Mikulski para Telescopios Espaciales en STScI, [181] CADC [182] y ESA / ESAC. [183] ​​Los datos suelen ser de propiedad exclusiva, disponibles solo para el investigador principal (PI) y los astrónomos designados por el PI, durante los doce meses posteriores a su obtención. El PI puede solicitar al director del STScI extender o reducir el período de propiedad en algunas circunstancias. [184]

Las observaciones realizadas sobre el tiempo discrecional del director están exentas del período de propiedad y se dan a conocer al público de inmediato. Los datos de calibración, como los campos planos y los marcos oscuros, también están disponibles al público de inmediato. Todos los datos del archivo están en formato FITS, que es adecuado para análisis astronómico pero no para uso público. [185] El Hubble Heritage Project procesa y publica al público una pequeña selección de las imágenes más llamativas en formatos JPEG y TIFF. [186]

Reducción de canalización Editar

Los datos astronómicos tomados con CCD deben someterse a varios pasos de calibración antes de que sean adecuados para el análisis astronómico. STScI ha desarrollado un software sofisticado que calibra automáticamente los datos cuando se solicitan del archivo utilizando los mejores archivos de calibración disponibles. Este procesamiento "sobre la marcha" significa que las solicitudes de datos grandes pueden tardar un día o más en procesarse y devolverse. El proceso mediante el cual los datos se calibran automáticamente se conoce como 'reducción de la tubería' y es cada vez más común en los principales observatorios. Los astrónomos pueden, si lo desean, recuperar los archivos de calibración ellos mismos y ejecutar el software de reducción de tuberías localmente. Esto puede ser deseable cuando sea necesario utilizar archivos de calibración distintos de los seleccionados automáticamente. [187]

Análisis de datos Editar

Los datos del Hubble se pueden analizar utilizando muchos paquetes diferentes. STScI mantiene el software Space Telescope Science Data Analysis System (STSDAS) hecho a medida, que contiene todos los programas necesarios para ejecutar la reducción de canalizaciones en archivos de datos sin procesar, así como muchas otras herramientas de procesamiento de imágenes astronómicas, adaptadas a los requisitos de los datos del Hubble. El software se ejecuta como un módulo de IRAF, un popular programa de reducción de datos astronómicos. [188]

Siempre ha sido importante para el Telescopio Espacial capturar la imaginación del público, dada la considerable contribución de los contribuyentes a sus costos operativos y de construcción. [189] Después de los difíciles primeros años en los que el espejo defectuoso dañó gravemente la reputación del Hubble entre el público, la primera misión de servicio permitió su rehabilitación ya que la óptica corregida produjo numerosas imágenes notables.

Varias iniciativas han ayudado a mantener informado al público sobre las actividades del Hubble. En los Estados Unidos, los esfuerzos de divulgación están coordinados por la Oficina de Difusión Pública del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), que se estableció en 2000 para garantizar que los contribuyentes estadounidenses vieran los beneficios de su inversión en el programa de telescopios espaciales. Con ese fin, STScI opera el sitio web HubbleSite.org. El Hubble Heritage Project, que opera desde el STScI, proporciona al público imágenes de alta calidad de los objetos más interesantes y llamativos observados. El equipo de Heritage está compuesto por astrónomos aficionados y profesionales, así como por personas con antecedentes ajenos a la astronomía, y enfatiza la naturaleza estética de las imágenes del Hubble. El Heritage Project tiene una pequeña cantidad de tiempo para observar objetos que, por razones científicas, pueden no tener imágenes tomadas en longitudes de onda suficientes para construir una imagen a todo color. [186]

Desde 1999, el principal grupo de divulgación del Hubble en Europa ha sido el Centro de Información de la Agencia Espacial Europea Hubble (HEIC). [190] Esta oficina se estableció en la Instalación de Coordinación Europea del Telescopio Espacial en Munich, Alemania. La misión de HEIC es cumplir con las tareas de educación y divulgación del HST para la Agencia Espacial Europea. El trabajo se centra en la producción de comunicados de noticias y fotografías que destacan los resultados e imágenes interesantes del Hubble. Suelen ser de origen europeo, por lo que aumentan el conocimiento tanto de la participación del Hubble de la ESA (15%) como de la contribución de los científicos europeos al observatorio. La ESA produce material educativo, incluida una serie de transmisiones de video llamada Hubblecast diseñada para compartir noticias científicas de clase mundial con el público. [191]

El telescopio espacial Hubble ha ganado dos premios al logro espacial de la Space Foundation, por sus actividades de divulgación, en 2001 y 2010. [192]

Una réplica del telescopio espacial Hubble se encuentra en el césped del juzgado en Marshfield, Missouri, la ciudad natal del homónimo Edwin P. Hubble.

Imágenes de celebración Editar

El Telescopio Espacial Hubble celebró su vigésimo aniversario en el espacio el 24 de abril de 2010. Para conmemorar la ocasión, la NASA, la ESA y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) publicaron una imagen de la Nebulosa Carina. [193]

Para conmemorar el 25 aniversario de Hubble en el espacio el 24 de abril de 2015, STScI publicó imágenes del cúmulo Westerlund 2, ubicado a unos 20.000 años luz (6.100 pc) de distancia en la constelación de Carina, a través de su sitio web Hubble 25. [194] La Agencia Espacial Europea creó una página dedicada al 25º aniversario en su sitio web. [195] En abril de 2016, se lanzó una imagen especial de celebración de la Nebulosa Burbuja por el 26º cumpleaños del Hubble. [196]

Sensores de rotación del giroscopio Editar

El HST utiliza giroscopios para detectar y medir cualquier rotación, de modo que pueda estabilizarse en órbita y apuntar de manera precisa y constante a objetivos astronómicos. Normalmente se requieren tres giroscopios para la operación, las observaciones aún son posibles con dos o uno, pero el área del cielo que se puede ver sería algo restringida y las observaciones que requieren un apuntado muy preciso son más difíciles. [197] En 2018, el plan era pasar al modo de un giroscopio si estaban operativos menos de tres giroscopios en funcionamiento. Los giroscopios son parte del Sistema de control de señalamiento, que utiliza cinco tipos de sensores (sensores magnéticos, sensores ópticos y giroscopios) y dos tipos de actuadores (ruedas de reacción y torsores magnéticos). [198] Hubble lleva seis giroscopios en total.

Después de la Columbia desastre en 2003, no estaba claro si otra misión de servicio sería posible, y la vida del giroscopio volvió a ser una preocupación, por lo que los ingenieros desarrollaron un nuevo software para los modos de dos giroscopios y un giroscopio para maximizar la vida útil potencial. El desarrollo fue un éxito, y en 2005, se decidió cambiar al modo de dos giroscopios para las operaciones regulares del telescopio como un medio para extender la vida útil de la misión. El cambio a este modo se realizó en agosto de 2005, dejando al Hubble con dos giroscopios en uso, dos de respaldo y dos inoperables. [199] Otro giroscopio falló en 2007. [200]

En el momento de la misión de reparación final en mayo de 2009, durante la cual se reemplazaron los seis giroscopios (con dos pares nuevos y un par reacondicionado), solo tres seguían funcionando. Los ingenieros determinaron que las fallas del giroscopio fueron causadas por la corrosión de los cables eléctricos que alimentan el motor que se inició con aire presurizado con oxígeno utilizado para entregar el fluido espeso de suspensión. [174] Los nuevos modelos de giroscopio se ensamblaron utilizando nitrógeno presurizado [174] y se esperaba que fueran mucho más fiables.[201] En la misión de mantenimiento de 2009 se reemplazaron los seis giroscopios, y después de casi diez años solo fallaron tres giroscopios, y solo después de exceder el tiempo de ejecución promedio esperado para el diseño. [202]

De los seis giroscopios reemplazados en 2009, tres eran del diseño antiguo susceptibles de fallar en los cables flexibles y tres eran del nuevo diseño con una vida útil más larga. El primero de los giroscopios de estilo antiguo falló en marzo de 2014 y el segundo en abril de 2018. El 5 de octubre de 2018, el último de los giroscopios de estilo antiguo falló y uno de los giroscopios de estilo nuevo se encendió desde el modo de espera. Expresar. Sin embargo, ese giroscopio de reserva no funcionó de inmediato dentro de los límites operativos, por lo que el observatorio se colocó en modo "seguro" mientras los científicos intentaban solucionar el problema. [203] [204] La NASA tuiteó el 22 de octubre de 2018 que "las tasas de rotación producidas por el giroscopio de respaldo se han reducido y ahora están dentro de un rango normal. Se realizarán pruebas adicionales para garantizar que el Hubble pueda regresar a las operaciones científicas con este giróscopo ". [205]

Se informó ampliamente que la solución que restauró el giroscopio de respaldo de estilo nuevo al rango operativo "lo apaga y enciende de nuevo". [206] Se realizó un "reinicio en funcionamiento" del giroscopio, pero esto no tuvo ningún efecto y la resolución final de la falla fue más compleja. La falla se atribuyó a una inconsistencia en el fluido que rodea al flotador dentro del giroscopio (por ejemplo, una burbuja de aire). El 18 de octubre de 2018, el Equipo de Operaciones del Hubble dirigió la nave espacial en una serie de maniobras, moviendo la nave espacial en direcciones opuestas, para mitigar la inconsistencia. Solo después de las maniobras, y una serie de maniobras posteriores el 19 de octubre, el giroscopio funcionó realmente dentro de su rango normal. [207]

Instrumentos y electrónica Editar

Las misiones de servicio pasadas han intercambiado instrumentos antiguos por otros nuevos, evitando fallas y haciendo posible nuevos tipos de ciencia. Sin misiones de servicio, todos los instrumentos eventualmente fallarán. En agosto de 2004, el sistema de energía del Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) falló, lo que hizo que el instrumento fuera inoperable. La electrónica había sido originalmente completamente redundante, pero el primer conjunto de electrónica falló en mayo de 2001. [208] Esta fuente de alimentación se reparó durante la Misión de servicio 4 en mayo de 2009.

De manera similar, la electrónica principal de la cámara principal de Advanced Camera for Surveys (ACS) falló en junio de 2006, y la fuente de alimentación de la electrónica de respaldo falló el 27 de enero de 2007. [209] Solo el Canal ciego solar (SBC) del instrumento funcionaba con electrónica del lado 1. Se agregó una nueva fuente de alimentación para el canal de gran angular durante SM 4, pero las pruebas rápidas revelaron que esto no ayudó al canal de alta resolución. [210] El canal de campo ancho (WFC) fue devuelto al servicio por STS-125 en mayo de 2009, pero el canal de alta resolución (HRC) permanece fuera de línea. [211]

El 8 de enero de 2019, Hubble entró en un modo seguro parcial luego de sospecha de problemas de hardware en su instrumento más avanzado, el instrumento Wide Field Camera 3. La NASA informó más tarde que la causa del modo seguro dentro del instrumento fue la detección de niveles de voltaje fuera de un rango definido. El 15 de enero de 2019, la NASA dijo que la causa de la falla fue un problema de software. Los datos de ingeniería dentro de los circuitos de telemetría no eran precisos. Además, el resto de la telemetría dentro de esos circuitos también contenía valores erróneos que indicaban que se trataba de un problema de telemetría y no de un problema de suministro de energía. Después de restablecer los circuitos de telemetría y las tarjetas asociadas, el instrumento comenzó a funcionar nuevamente. El 17 de enero de 2019, el dispositivo volvió a su funcionamiento normal y el mismo día completó sus primeras observaciones científicas. [212] [213]

El 13 de junio de 2021, la computadora de carga útil del Hubble se detuvo debido a un supuesto problema con un módulo de memoria. Un intento de reiniciar la computadora el 14 de junio falló. Otros intentos de cambiar a uno de los otros tres módulos de memoria de respaldo a bordo de la nave espacial fallaron el 18 de junio. A partir del 19 de junio, las operaciones científicas se suspendieron mientras la NASA continúa diagnosticando y resolviendo el problema. [214] [215]

Decaimiento orbital y reentrada controlada Editar

El Hubble orbita la Tierra en la atmósfera superior extremadamente tenue y, con el tiempo, su órbita decae debido al arrastre. Si no se reinicia, volverá a entrar en la atmósfera de la Tierra dentro de algunas décadas, y la fecha exacta dependerá de qué tan activo sea el Sol y su impacto en la atmósfera superior. Si el Hubble descendiera en una reentrada completamente incontrolada, es probable que algunas partes del espejo principal y su estructura de soporte sobrevivieran, dejando la posibilidad de daños o incluso muertes humanas. [216] En 2013, el subdirector de proyectos James Jeletic proyectó que Hubble podría sobrevivir hasta la década de 2020. [4] Basado en la actividad solar y la resistencia atmosférica, o la falta de ella, se producirá una reentrada atmosférica natural para el Hubble entre 2028 y 2040. [4] [217] En junio de 2016, la NASA extendió el contrato de servicio para el Hubble hasta junio de 2021. [ 218]

El plan original de la NASA para desorbitar el Hubble de forma segura era recuperarlo usando un transbordador espacial. Hubble entonces probablemente se habría exhibido en la Institución Smithsonian. Esto ya no es posible ya que la flota del Transbordador Espacial se ha retirado y, en cualquier caso, habría sido poco probable debido al costo de la misión y al riesgo para la tripulación. En cambio, la NASA consideró agregar un módulo de propulsión externo para permitir el reingreso controlado. [219] Finalmente, en 2009, como parte de la Misión de Servicio 4, la última misión de servicio del Transbordador Espacial, la NASA instaló el Mecanismo de Captura Suave (SCM), para permitir la salida de órbita mediante una misión con tripulación o robótica. El SCM, junto con el Sistema de Navegación Relativa (RNS), montado en el Transbordador para recopilar datos que "permitan a la NASA buscar numerosas opciones para la desorbitación segura del Hubble", constituyen el Sistema de Captura y Encuentro Suave (SCRS). [103] [220]

Posibles misiones de servicio Editar

A partir de 2017 [actualización], la Administración Trump estaba considerando una propuesta de Sierra Nevada Corporation para utilizar una versión tripulada de su nave espacial Dream Chaser para dar servicio Hubble en algún momento de la década de 2020, tanto como una continuación de sus capacidades científicas como como seguro contra cualquier mal funcionamiento en el Telescopio Espacial James Webb que se lanzará. [221] En 2020, John Grunsfeld dijo que SpaceX Crew Dragon u Orion podrían realizar otra misión de reparación en diez años. Si bien la tecnología robótica aún no es lo suficientemente sofisticada, dijo, con otra visita tripulada "Podríamos mantener al Hubble en funcionamiento durante algunas décadas más" con nuevos giroscopios e instrumentos. [222]

Sucesores Editar

Rango de espectro visible
Color Longitud de onda
Violeta 380–450 nm
azul 450–475 nm
cian 476–495 nm
verde 495–570 nm
amarillo 570–590 nm
naranja 590–620 nm
rojo 620–750 nm

No hay un reemplazo directo del Hubble como un telescopio espacial de luz ultravioleta y visible, porque los telescopios espaciales a corto plazo no duplican la cobertura de longitud de onda del Hubble (longitudes de onda del ultravioleta cercano al infrarrojo cercano), sino que se concentran en las bandas infrarrojas adicionales. Estas bandas se prefieren para estudiar objetos de alto corrimiento al rojo y de baja temperatura, objetos generalmente más antiguos y más lejanos en el universo. Estas longitudes de onda también son difíciles o imposibles de estudiar desde tierra, lo que justifica el gasto de un telescopio espacial. Los grandes telescopios terrestres pueden obtener imágenes de algunas de las mismas longitudes de onda que el Hubble, a veces desafiar al HST en términos de resolución mediante el uso de óptica adaptativa (AO), tienen un poder de recolección de luz mucho mayor y se pueden actualizar más fácilmente, pero aún no pueden igualar al del Hubble. excelente resolución en un amplio campo de visión con el fondo muy oscuro del espacio.

Los planes para un sucesor del Hubble se materializaron como el proyecto del Telescopio Espacial de Próxima Generación, que culminó en los planes para el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el sucesor formal del Hubble. [223] Muy diferente de un Hubble ampliado, está diseñado para operar más frío y más lejos de la Tierra en el punto Lagrangiano L2, donde se reducen las interferencias térmicas y ópticas de la Tierra y la Luna. No está diseñado para ser completamente útil (como instrumentos reemplazables), pero el diseño incluye un anillo de acoplamiento para permitir visitas desde otras naves espaciales. [224] Un objetivo científico principal de JWST es observar los objetos más distantes del universo, más allá del alcance de los instrumentos existentes. Se espera que detecte estrellas en el Universo temprano aproximadamente 280 millones de años más antiguas que las estrellas que ahora detecta el HST. [225] El telescopio es una colaboración internacional entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense desde 1996, [226] y está previsto su lanzamiento en un cohete Ariane 5. [227] Aunque JWST es principalmente un instrumento infrarrojo, su cobertura se extiende hasta 600 nm de luz de longitud de onda, o aproximadamente naranja en el espectro visible. Un ojo humano típico puede ver una luz de longitud de onda de aproximadamente 750 nm, por lo que existe cierta superposición con las bandas de longitud de onda visibles más largas, incluidas la luz naranja y roja.

Un telescopio complementario, con longitudes de onda incluso más largas que el Hubble o el JWST, fue el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea, lanzado el 14 de mayo de 2009. Al igual que el JWST, Herschel no fue diseñado para ser reparado después del lanzamiento, y tenía un espejo sustancialmente más grande que Hubble, pero observado solo en el infrarrojo lejano y submilimétrico. Necesitaba refrigerante de helio, del cual se agotó el 29 de abril de 2013.

Telescopios e instrumentos espaciales seleccionados [228]
Nombre Año Longitud de onda Abertura
Ojo humano 0,39-0,75 μm 0,01 m
Spitzer 2003 3-180 μm 0,85 metros
Hubble STIS 1997 0,115–1,03 μm 2,4 m
Hubble WFC3 2009 0,2–1,7 μm 2,4 m
Herschel 2009 55–672 μm 3,5 m
JWST Planificado 0,6–28,5 μm 6,5 metros

Otros conceptos para telescopios espaciales avanzados del siglo XXI incluyen el Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), [229] un telescopio espacial óptico conceptualizado de 8 a 16,8 metros (310 a 660 pulgadas) que, si se realiza, podría ser un sucesor más directo del HST. con la capacidad de observar y fotografiar objetos astronómicos en las longitudes de onda visible, ultravioleta e infrarroja, con una resolución sustancialmente mejor que el Hubble o el telescopio espacial Spitzer. Este esfuerzo se está planificando para el período 2025-2035.

Los telescopios terrestres existentes y varios telescopios extremadamente grandes propuestos pueden superar el HST en términos de poder de captación de luz pura y límite de difracción debido a espejos más grandes, pero otros factores afectan a los telescopios. En algunos casos, pueden igualar o superar la resolución del Hubble mediante el uso de óptica adaptativa (AO). Sin embargo, el AO en grandes reflectores terrestres no hará que el Hubble y otros telescopios espaciales sean obsoletos. La mayoría de los sistemas AO agudizan la vista en un campo muy estrecho; Lucky Cam, por ejemplo, produce imágenes nítidas de solo 10 a 20 segundos de arco de ancho, mientras que las cámaras del Hubble producen imágenes nítidas en un campo de 150 segundos de arco (2½ minutos de arco). Además, los telescopios espaciales pueden estudiar el universo a través de todo el espectro electromagnético, la mayor parte del cual está bloqueado por la atmósfera terrestre. Por último, el cielo de fondo es más oscuro en el espacio que en la tierra, porque el aire absorbe energía solar durante el día y luego la libera por la noche, produciendo un resplandor tenue, pero perceptible, que lava los objetos astronómicos de bajo contraste. [230]


El telescopio Hubble mira hacia el futuro después de 23 años en el espacio

El telescopio espacial Hubble de la NASA celebra hoy la friolera de 23 años en órbita, pero los astrónomos tienen la esperanza de que el icónico instrumento pueda seguir estudiando los cielos durante los próximos años.

El equipo de Hubble tiene como objetivo mantener el telescopio, que se lanzó a bordo del transbordador espacial Discovery el 24 de abril de 1990, en funcionamiento hasta 2020. Eso garantizaría al menos un año de superposición con su sucesor de $ 8.8 mil millones, el Telescopio Espacial James Webb (JWST). , que está programado para lanzarse a fines de 2018.

"En este momento, eso parece ser factible", dijo el jefe de la Oficina de la Misión Hubble, Ken Sembach, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, que administra las operaciones científicas del Hubble. [Últimas fotos asombrosas del Hubble]

"Puede que no esté funcionando tan bien como lo hace hoy, porque se degradará con el tiempo, obviamente", dijo Sembach a SPACE.com. "Pero esa es nuestra esperanza, y ese es nuestro plan, y esperamos que eso sea posible".

Un comienzo lleno de baches

Aunque el Telescopio Espacial Hubble es conocido hoy por sus magníficas imágenes cósmicas y contribuciones a la astronomía, sus observaciones revelaron, por ejemplo, que la expansión del universo se está acelerando, lo que llevó a los astrónomos a proponer la existencia de una fuerza misteriosa llamada energía oscura: la del telescopio. La misión tuvo un comienzo decididamente accidentado.

Hubble se lanzó con un espejo primario que se molió con la prescripción incorrecta, y muchas de las imágenes que capturó en sus primeros tres años fueron, por lo tanto, frustrantemente borrosas. [Cómo funciona el telescopio espacial Hubble (infografía)]

"Hubble fue el blanco de muchos chistes: caricaturas satirizantes, en periódicos y en programas de entrevistas nocturnos", dijo Sembach. "El pobre observatorio era una especie de hazmerreír allí al principio".

Pero Hubble fue diseñado para ser atendido por astronautas que caminaban por el espacio, y el problema se resolvió con la instalación de ópticas correctivas en diciembre de 1993. Los astronautas repararon y mejoraron el Hubble cuatro veces más a lo largo de los años, una vez en 1997, 1999, 2002 y 2009.

Esta atención en órbita jugó un papel importante en la extensión de la sorprendente vida científica del Hubble, dijo Sembach.

"Cuando se imaginó por primera vez el Hubble, no creo que nadie esperara que durara más de cinco o 10 años, y mucho menos 20 años", dijo. "Creo que las reparaciones y todo lo demás que se ha hecho en el observatorio han sido mucho más espectaculares de lo que se había imaginado originalmente".

Trabajando en equipo con JWST

La NASA se ha comprometido a financiar al Hubble hasta el 30 de abril de 2016. Pero el apoyo para el telescopio, cuyos costos operativos anuales ascienden a unos 98 millones de dólares, debería continuar más allá de eso, dijo Sembach, siempre que el Hubble siga proporcionando buenos datos.

"Mientras el observatorio siga siendo científicamente productivo, creo que el país seguirá dispuesto a apoyar la gran ciencia que está produciendo", dijo. "Si llega al punto en que la ciencia ya no es convincente, entonces será el momento de apagarla".

No habrá más misiones de servicio ahora que la flota de transbordadores espaciales de la NASA está retirada, por lo que el telescopio está solo. Si Hubble logra aguantar hasta 2020, él y JWST formarán un poderoso equipo de observación, agregó Sembach, con la visión nítida del Hubble en longitudes de onda ópticas y ultravioleta complementando el pozo JWST optimizado para infrarrojos.

"Habrá todo tipo de descubrimientos provenientes de JWST en su primer año o dos de observaciones", dijo Sembach. "Va a haber muchas cosas que le gustaría tener imágenes ópticas exquisitas de ese JWST mirando en el infrarrojo".

Los dos telescopios no siempre podían realizar estas observaciones de forma secuencial. Ambos tendrían que estar operando simultáneamente, por ejemplo, para estudiar eventos cósmicos únicos como explosiones de supernovas o el espectacular choque en 1994 del cometa Shoemaker-Levy 9 contra Júpiter, dijo el astrónomo de STScI Mario Livio.

"Cosas que son críticas en el tiempo, no hay otra forma de hacerlo, aparte de la superposición de dos telescopios", dijo Livio a SPACE.com.

Mirando hacia adelante y mirando hacia atrás

Los astrónomos han utilizado el Hubble, que es un esfuerzo conjunto que involucra a la NASA y la Agencia Espacial Europea, para investigar una variedad de fenómenos y objetos cósmicos durante sus primeros 23 años, y la carga de trabajo del telescopio será igualmente diversa en el futuro. Pero Sembach mencionó algunas áreas que deberían recibir especial atención en los próximos años.

Uno es la investigación de exoplanetas. Hubble fue el primer instrumento en obtener el espectro de la atmósfera de un planeta alienígena, dijo Sembach, y los científicos están ansiosos por hacer más trabajo de este tipo a medida que la cuenta de mundos conocidos más allá de nuestro sistema solar continúa creciendo.

Hubble también dedicará un tiempo de observación considerable durante los próximos tres años a un proyecto llamado Hubble's Frontier Fields, que debería revelar los objetos más distantes conocidos en el universo, dijo Sembach.

Frontier Fields sigue los pasos de otros tres esfuerzos del Hubble que detectaron objetos cósmicos extremadamente lejanos: la revolucionaria foto de Deep Field en 1996, Ultra Deep Field de 2004 y eXtreme Deep Field en 2012.

Dicho trabajo se sumará al legado de Hubble, que, según Sembach, ya es impresionante en los frentes científico y de la cultura popular.

"Para los astrónomos, el Hubble es el observatorio al que acudir. Si tienes algo que realmente necesitas entender, realmente quieres saberlo en detalle, el observatorio de elección es casi siempre el Hubble", dijo Sembach, señalando que el telescopio ha realizado más de 1 millón de observaciones científicas, que han dado lugar a la publicación de más de 11.000 artículos científicos.

"Y desde el punto de vista del público estadounidense, creo que es realmente difícil subestimar el impacto que tuvo el Hubble. Hay imágenes del Hubble en las paredes de las aulas en casi todas las escuelas del país. Ves imágenes del Hubble en programas de televisión, lo ves en libros , lo ves en el arte ", agregó. "Creo que se ha convertido en parte de la cultura".

Livio se hizo eco de esos sentimientos.

"Pregúntele a cualquier persona en la calle el nombre de un telescopio y le dirán Hubble", dijo. "Eso solo muestra el nivel de impacto".



Comentarios:

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