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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
ハッブル望遠鏡。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト ハッブル宇宙望遠鏡 (HST、英語: Hubble Space Telescope, HST、天文台コード「250」) は、地球周回軌道上の自動天文台で、エドウィン ハッブルにちなんで名付けられました。 ハッブル望遠鏡は NASA と欧州宇宙機関の共同プロジェクトです。 それは NASA の大天文台の一部です。 宇宙に望遠鏡を設置すると、地球の大気が不透明な範囲で電磁放射を記録することが可能になります。 主に赤外線範囲で。 大気の影響がないため、この望遠鏡の解像度は、地球上にある同様の望遠鏡の解像度よりも 7 ～ 10 倍高くなります。
望遠鏡を作ることの優先順位はまだ争われています。 多くの文書によると、最初の楽器の 1604 つは、1590 年のイタリア製モデルの後、1605 年にザカリー ヤンセンによってオランダで作られました。 他の目撃記録によると、最初のスポッティング スコープは 1610 年から 1608 年頃にミデルブルフで眼鏡製作者のジョン ラプリーによって発明されました。 いずれにせよ、すでに XNUMX 年に多くの巨匠によって望遠鏡が作られました。 特にヤコブ・メツィウス。 1610年、ガリレオは倍率32倍の望遠鏡を作りました! 天文学研究者として彼に大きな名声をもたらしました。 ガリレオの成功に感銘を受けたヨハネス・ケプラーは、1610 年に応用光学に戻りました。 彼は、スポッティングスコープの根本的に新しい光学スキームを提案しました。 それ以前は、対物レンズとしての発散（凹）レンズと接眼レンズとしての集光（凸）レンズの直列接続という、XNUMXつのレンズの組み合わせのみが使用されていました。 ケプラー管にはXNUMXつの凸レンズがあり、視野が広くなったことに加えて、観測対象の直接画像を初めて取得することが可能になりました。 このような望遠鏡は、照準器として機能する可能性があります。つまり、純粋な観測機器から、測定機器にもなりました。 そして、これはその適用範囲を大幅に拡大しました。 しかし、最初の望遠鏡では、さまざまな欠陥 (収差) によって著しく歪んだ画像が得られました。 当時、望遠鏡の主な製作者だった科学者たちは、レンズの焦点距離を長くすることでそれらを排除しようとしました。 そのため、アイザック・ニュートンがまったく新しいタイプの機器、つまりレンズ装置 (屈折器) に固有の色収差のない反射望遠鏡 (ミラー) を最初に構築したのは 1668 年まででした。 レンズは凹面金属鏡でした。 画像の完成度は、後者の技量にかかっていました。 ニュートンの 122 年後、イギリスの天文学者で眼鏡技師のウィリアム ハーシェルは、直径 XNUMX cm の鏡を磨きました。 当時は世界最大のリフレクターでした。 望遠鏡のサイズを大きくすることが新しい発見への直接的な道であることに気づき、世界の主要な天文台の天文学者は実際の競争に参加しました。 1917 年、アメリカ人の D. リッチーは、ウィルソン山天文台のために新しい反射鏡を建設しましたが、それは何年もの間、世界最大の反射鏡であり続けました。 その258cmの鏡の重さはXNUMXトン、総重量はXNUMXトンでした。 1931 年、ドイツの眼鏡技師 B. シュミットとソ連の同僚 D.D. マクストフ (1941) は、ミラーレンズ望遠鏡を組み合わせた XNUMX つの設計オプションを開発しました。 どちらの楽器も世界的に認められ、作成者の名前が付けられるようになりました。 マクストフは通常のミラー望遠鏡に補正レンズを導入し、球面ミラーによって導入された歪みを修正しました。 すでに最初のそのようなシステムにより、独自の品質の星空の写真を取得し、基本的な天文学の出版物である星雲のアトラスを発行することが可能になりました. 望遠鏡の建設の歴史の中で、屈折望遠鏡は長い間反射鏡と「戦い」、最終的には屈折望遠鏡が勝ちました。 それらの中で最大のものは、ガラスセラミック材料で作られた1974メートルのメインミラーであるガラスセラミックで、北コーカサスのゼレンチュクスカヤ駅近くのセミロドニキ山にあるロシア科学アカデミーの特別天体物理観測所に設置されました。 1976トンの鏡の処理は42年の夏まで続けられ、定期的な観測は950年26月に始まりました-合計XNUMX年間の準備作業の後。 壮大なXNUMXメートルの構造物はXNUMXトンの重さがあります。 この望遠鏡は、観測可能な宇宙の境界にある、XNUMX等までの天体を「見る」ことができます。 1940 年代にさかのぼると、宇宙物体の電磁放射は決して可視スペクトルに限定されず、電波からガンマ線まで、ほぼすべての範囲に分布しており、スペクトルの新しい領域での観測がもたらす可能性があることに天文学者は気付きました。以前はまったくアクセスできなかった貴重な情報。 一連の「非光学的」機器の最初のものは電波望遠鏡でした。そのおかげで、同じ 1940 年代に、当時の最高の光学機器でも見えなかった電波銀河が発見されました。 研究者たちは、最新のものとは異なり、新しいデバイスは天候の気まぐれに左右されないことをすぐに理解しました。 設計に関しては、電波望遠鏡の中で、光学望遠鏡のように、反射鏡が君臨しています。 ここの鏡は金属メッシュの放物面で、その焦点にアンテナが取り付けられています。 その中で誘導された信号は、処理のために受信機に供給され、そこから録音デバイスに供給されます。 最大の赤外線望遠鏡は、海抜 4200 メートルの高度にあるマウナ ケア (ハワイ、米国) に、直径 374 センチメートルの鏡を備えて建設されました。 目視観察にも使えるほどの完成度です。 コンピューター制御システムを搭載し、自動的に対象物に照準を合わせて追跡することができます。 左がメインミラー、右がシステムノードです。 そして 1985 年、マウナ ケア天文台で、それぞれ直径 36 cm の 183 個の自律的に制御される六角形の鏡を含む、XNUMX メートルの複合ケック反射鏡の作業が開始されました。 ミラーのより正確な固定と画像の全体的な焦点合わせのために、構造要素の応力を軽減する特別なアンロードデバイスが開発されました。
しかし、光学望遠鏡の特性を改善する可能性は尽きません。 電子光電子増倍管が使用されるようになり、観測効率がほぼ 508 桁向上しました。 したがって、1948 年に建設されたマウント パロマー天文台 (カリフォルニア州、米国) でそれらを装備した 25,4 cm のヘイル反射鏡は、XNUMX メートルのミラーを備えた「単純な」望遠鏡の解像度を持っています。 現在、最も効率的な地上光学機器です。 新しい情報については、望遠鏡は地球に近い軌道に行きました。 したがって、ミール宇宙ステーションには、紫外線と赤外線のXNUMXつの特別な望遠鏡を備えたKvantモジュールが装備されていました。 また、自動軌道観測所「アストロン」の装置は、X線と紫外線で同時に宇宙物体を観測することができました。 24 年 1990 月 XNUMX 日、ハッブル宇宙望遠鏡の打ち上げにより、天文学の真の黄金時代が始まりました。 NASA は、欧州宇宙機関と共に、1970 年代後半に宇宙望遠鏡プロジェクトの開発を開始しました。 これは宇宙観測所であり、メンテナンスとトラブルシューティングのために地球からの船がXNUMX、XNUMX年ごとに訪れることが計画されていました。 望遠鏡の名前は、XNUMX 世紀の傑出した天文学者の XNUMX 人であり、科学の真の古典であるエドウィン ハッブルに敬意を表して付けられました。 彼は壮大な遺産を残しました - 彼の名前の法則によって支配された進化する銀河の世界です。 ハッブルは驚くべき発見をしたので、ハッブルをコペルニクス以来の最も偉大な天文学者と呼ぶ明白な権利を与えました。 エドウィン ハッブルは 20 年 1889 月 1906 日に生まれました。 彼は幼少期を強く友好的な家庭で過ごし、そこで XNUMX 人の子供が育ちました。 エドウィンは、小さな望遠鏡を自作した母方の祖父の影響で、早くから天文学に興味を持つようになりました。 XNUMX 年、エドウィンは高校を卒業し、その後シカゴ大学に入学しました。 天文学者F.R. 太陽系の起源に関する有名な理論の著者であるマルトン。 彼は、ハッブルのさらなる選択に大きな影響を与えました。 大学を卒業した後、ハッブルはロードス奨学金を得ることができ、教育を続けるために XNUMX 年間イギリスに行きました。 しかし、自然科学の代わりに、彼はケンブリッジで法律を学ばなければなりませんでした。 1913 年の夏、エドウィンは故郷に戻りましたが、弁護士にはなりませんでした。 ハッブルは科学のために努力し、シカゴ大学に戻り、ヤーキーズ天文台でフロスト教授の指導の下、博士論文を作成しました。 1917 年の春、彼が論文を完成させていたとき、米国は第一次世界大戦に突入しました。 若い科学者は招待を断り、軍隊に志願しました。 1919 年の夏、ハッブルは除隊し、急いでパサデナに向かい、新しいウィルソン山天文台で働きました。 ハッブルは、第二次世界大戦中の XNUMX 年間の休暇を経て、亡くなるまでここで働きました。 天文台で、彼は星雲の研究を始め、最初に天の川の帯に見える天体に焦点を当てました。 ハッブルが最初にしたことは、それらを分類することでした。 この分類は引き続き科学に役立ち、その本質のその後のすべての変更は影響を受けていません。 星雲の真の性質の XNUMX つの確立は、天文学の歴史におけるハッブルの場所を決定しました。 しかし、さらに優れた成果が彼の手に落ちました。赤方偏移の法則の発見です。 戦後、天文学者が戻った天文台は、508 インチ (200 cm) の望遠鏡の開発を再開しました。 ハッブルは、新しい装置の高度な研究計画を作成する委員会の議長を務め、ウィルソン山とパロマー山を合わせた観測所の管理委員会のメンバーでした。 ハッブルは、宇宙の問題を解決することが天文台の主な任務であると考えました。 「私たちは自信を持って予測することができます」と彼は確信を持って言いました. ハッブルは28年1953月2069日に脳卒中で亡くなりました。 地球上のハッブルの記念碑はありません。 彼がどこに埋葬されているのか誰も知らない、それは彼の妻の意志だった。 月のクレーター、小惑星No. XNUMX、そして世界最大の宇宙望遠鏡は、彼にちなんで名付けられました。 長さ11メートル、反射板の直径13,1センチメートルの240トンの望遠鏡は、1,2億ドルの費用がかかります。これは2005トンあたりXNUMX億ドル以上です。 専門家の計算によると、ハッブルはXNUMX年まで軌道上で動作します。 望遠鏡にはいくつかの科学機器が装備されています。 広角カメラは、惑星とその衛星の表面を撮影するように設計されています。 薄暗い物体用のカメラは、それに当たる光をXNUMX万倍増幅します。 このかすかな光の分光器は放射を分析し、それを放出したものの化学組成と温度を明らかにすることができます。 いわゆるゴダード分光器は、光を発する物体がどのように動くかを決定します。 ハッブルは613年1990月にシャトルのXNUMXつを高さXNUMXキロメートルの軌道に打ち上げました。 望遠鏡の仕事は失敗から始まりました。 打ち上げからXNUMXか月後、直径XNUMXメートルの望遠鏡の主鏡は、人間の髪の毛の太さのXNUMX分のXNUMXである、計算されたサイズから数ミクロンずれていることが明らかになりました。 しかし、これは何千人もの人々の仕事を事実上キャンセルするのに十分でした-画像は不明瞭でぼやけていました。
収差の結果を修正するために、複雑な修正プログラムが作成され、コンピューターを使用して地球上で画像が修正され始めました。 しかし、この形でさえ、ハッブル望遠鏡は発見を可能にしました：銀河の中心にあるブラックホール、土星の新しい嵐、超新星の周りの発散リングを検出する. それにもかかわらず、修理が不可欠であることは明らかでした。 宇宙条件でミラーを変更することは不可能であるため、望遠鏡の各機器に「メガネをかける」ことにしました。修正用の小さなデバイスを追加します。 XNUMXつの小さなミラーが大きなミラーの欠如を修正しました。 2年1993月XNUMX日の早朝、XNUMX人の宇宙飛行士が望遠鏡を修理するためにスペースシャトルに乗り出しました。 彼らはXNUMX日後に戻ってきて、計画されたすべてのことを行い、船外活動の記録を打ち立てました。そのうちのXNUMX人がいました。 XNUMX 日後、科学者たちは、メリーランド州ボルチモアにある宇宙望遠鏡研究所のデータ処理室に集まり、修正された天文台からの最初の画像を待ち望んでいました。 それらは午前XNUMX時に端末画面に表示され、部屋はすぐにうれしそうな叫び声でいっぱいになりました-今、望遠鏡はXNUMXパーセントで機能していました。 そして、彼の能力は、アメリカのどの都市からでも、互いにXNUMXメートル以上離れていなければ、東京まで飛んでいるXNUMX匹のホタルを区別できるほどのものです. 雲の後ろを飛行していた数年間、宇宙観測所は地球の周りを数万回回転し、その過程で数十億キロメートルを「巻き上げ」ました。 ハッブル望遠鏡は、すでに 375 個以上の天体を観測することを可能にしました。 ちなみに、地球から肉眼で見える星の数はほぼ同じです。 彼の記憶には、彼が探索できる XNUMX 万個の星の「アドレス」が保存されています。 望遠鏡によって収集された XNUMX 兆バイトの情報は、XNUMX 枚の光ディスクに保存されています。 彼は、約 XNUMX か国の科学者が XNUMX を超える科学論文を発表することを許可しました。 ハッブルのおかげで、天文学の歴史や研究所の教科書にさえ登場する発見がなされました。 たとえば、ブラック ホールは実際に存在し、通常は銀河の中心にあることがわかりました。 または、惑星の誕生の初期段階はすべての星で同じであり、海王星の暗黒点は静止していないという事実：ある半球で消え、別の半球で現れる. 別の結論は、木星の衛星エウロパには薄い酸素大気があるということです。 別の発見 - 何億もの彗星の帯が太陽系を取り囲んでいます。 この望遠鏡は、土星の外輪の向こうにある新しい衛星を発見するのに役立ち、地球の近くを飛んでいる小惑星の表面の最初の地図を作成し、銀河間空間でビッグバンの時代から残ったヘリウムを検出することを可能にしました. 「ハッブル」により、宇宙の最も遠い隅を調べることが可能になり、宇宙の初期段階に対する私たちの見方が変わりました。 ハッブルは、宇宙を探索するための「望遠鏡」として使用される新しいクラスの重力レンズを発見しました。 彼らの助けを借りて、天文学者は青い銀河での星形成のプロセスがどのように進んだかを見ることができます。 この望遠鏡は、地球から 87 万光年離れた乙女座にある楕円銀河 MXNUMX のガス円盤の回転速度を科学者が測定するのに役立ちました。 太陽のXNUMX億倍の質量を持つ「何か」を中心に回っていることが判明しました。 宇宙望遠鏡研究所のフォード教授は、「それがブラック ホールではない場合、それが何であるかはわかりません。楕円銀河の中心に回転する渦巻き構造が見られるとはまったく予想していませんでした」と述べています。 ブラックホールは非常に巨大で、信じられないほど密度の高い天体です。 ここ数十年で、それらは多くの話題になり、議論され、検索されましたが、ハッブル望遠鏡だけがそれらの存在を確認しました. M87 銀河の中心部から強力な光と電波の放射が出ていることは長い間知られていました。 回転する円盤が発見された後、このブラックホールが物質を吸い込むことで、数百光年の大きさの回転する渦である「竜巻」の効果が生じることが明らかになりました。 この流れは写真ではっきりと見えます。 塵円盤がXNUMX万度に加熱され、その外縁が毎秒XNUMXキロメートル以上の速度で回転していることを確認することも可能でした。 巨大なブラックホールは、ほぼ光速に加速された粒子をジェットに放出することができます。 望遠鏡で得られた惑星の画像から、小さな展示をするのにちょうどいいです。 したがって、この望遠鏡は、冥王星の地図と言えるほどの解像度で冥王星の表面を撮影した最初の望遠鏡でした。 最近まで、太陽系の第 XNUMX 惑星は宇宙探検家の目から隠されていました。 これはユニークな天体です。どの分類にも当てはまりません。 冥王星は太陽の周りを公転していますが、巨大ガス惑星にも固体惑星にも分類されていません。 彗星のように振る舞い、定期的に大気を失いますが、彗星ではありません。 それは、太陽系が形成された黎明期に太陽系に生息していた最後の氷矮星かもしれません。 海王星の衛星であるトリトンだけが親戚として彼に適しています。 「結果は単純に素晴らしいものです。ハッブルは冥王星を山、窪み、そして不明瞭な斑点からの季節のある世界にしました。望遠鏡で火星を見たときも同じような感覚を経験しました。」 専門家は、写真の極冠、明るい動くスポット、不思議な線を区別します。 彼らの意見では、冥王星は現在太陽に近い位置にあり、暖かい季節があり、雪が溶けているので、これはすべて雪か汚れた雪のどちらかです。 地球からは、冥王星はほとんど見ることができず、その表面についての話はまったくありませんでした。 科学者たちは現在、太陽系の表面の特徴の多様性という点で、冥王星は地球に次ぐものであると結論付けています。 冥王星は宇宙船がまだ送られていない唯一の惑星ですが、このようなハッブル望遠鏡の発見の後、探査機はすでにそこに打ち上げられる予定です。 1997 年 XNUMX 月の XNUMX 回目の「技術検査」で、望遠鏡は高解像度分光器、かすかな天体の分光器、星照準装置、情報を記録するためのテープ レコーダー、および太陽電池電子機器に置き換えられました。 近い将来、望遠鏡の建設の発展に目に見える制限はありません。 どうやら、天文学者がそこに含まれるすべての情報を、私たちに届く星や銀河の放射から「汲み出す」ことができるようになる時はまだ非常に遠いです... 著者：Musskiy S.A.
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