Hable, srećan rođendan! :: Nauka ~ Tehnika ~ Military

Pre tačno dvadest godina svetska javnost je sa velikim interesovanjem pratila događaj koji će izmeniti naše viđenje univerzuma za sva vremena. Pet članova posade Diskaveri spejs šatla je 24. aprila 1990. godine ponelo u Zemljinu orbitu jedan od najznačajnijih i najpopularnijih teleskopa svih vremena, Habl svemirski teleskop (Hubble Space Telescope, HST). Oslobođen nepovoljnih uticaja koje atmosfera ima na astronomska osmatranja, visoko iznad površine Zemlje, Habl je tokom protekle dve decenije zabeležio neke od najintrigantnijih i najlepših pojava u svemiru, produbljujući naša znanja o univerzumu kao ni jedan teleskop do sada.

Hablov svemirski teleskop

Habl je svemirski teleskop, sa primarnim ogledalom prečnika 2.4 m, koji se nalazi u orbiti oko Zemlje i već dve decenije neumorno motri na zbivanja u kosmosu. Nalazi se 600 km iznad naše površine i ovaj satelit veličine manjeg autobusa obiđe našu planetu svakih 97 minuta. Specijalno dizajniran da se servisira u orbiti, Habl je jedno od najkompleksnijih tehničkih dostignuća koje je čovek ikada poslao u svemir.

Srbija se takođe priključuje globalnom obeležavanju godišnjice lansiranja Habla. Tri naučna centra u Srbiji, Astronomsko društvo Novi Sad, Astronomsko društvo „Ruđer Bošković“ i Istraživačka stanica Petnica će prirediti javna dešavanja, kao i otkrivanje velikog printa Mistične planine (Mystic Mountain), najnovije Hablove slike snimane povodom obeležavanja godišnjice lansiranja, koju je za svaki od centara poslala NASA/ESA Habl evropska koordinirajuća ustanova. Događaji će se dešavati simultano 13. maja sa početkom u 19 časova. Na ovaj način će i naša zemlja simboličnim gestom pozdraviti naučni doprinos, za koji je Habl postao sinonim tokom protekle dve decenije.

Najnovija Hablova slika, Mistična planina (NASA/ESA, M. Livio, STScI)

Ideja o svemirskom teleskopu datira još iz prve polovine 20. veka. Nemački naučnik rumunskog porekla Herman Obert je 1923. godine prvi uvideo prednosti slanja opservatorije u Zemljinu orbitu – daleko van domašaja nepovoljnog uticaja atmosfere, gde bi teleskopi mogli da snime kristalno čistu sliku udaljenih zvezda i galaksija. Međutim, bile su potrebne decenije da tehnologije uznapreduju i da se snovi ostvare. Dve decenije kasnije, 1946. godine, američki astronom Lajman Spicer stupa na scenu sa nešto realističnijim predlogom o svemirskoj opservatoriji, okupljajući mnoge naučnike oko ove ideje.

Tokom sedamdesetih godina prošlog veka NASA (National Aeronautics and Space Administration) i ESA (European Space Agency) su zajedničkim snagama prionuli na dizajniranje i realizaciju svemirskog teleskopa. NASA se u to vreme suočavala sa velikim rezovima u budžetu od strane američkog Senata što je dodatno usporavalo projekat. Saradnja sa ESA-om je bila neophodna kako bi se prevazišli finansijski problemi.

Posle dve decenije napornog rada i saradnje na međunarodnom nivou između velikog broja naučnika i inženjera, Habl je konačno bio završen i spreman za lansiranje. Evropski naučnici danas imaju pravo na korišćenja 15% Hablovog vremena za opservacije, mada ga često dobijaju na korišćenje i više od ugovorenog vremena, zbog veoma viskoih rezultata koje godinama unazad postižu koristeći teleskop.

Naime, ESA je Hablovom ostavrivanju doprinela na taj način što je u realizaciju uključila svoje ljudske resusre i u potpunosti se pobrinula za solarne panele koji mu obezbeđuju električnu energiju, neophodnu za besprekorno funkcionisanje svih uređaja i naučnih instrumenata.

Nazvan po slavnom američkom astronomu Edvinu Hablu (1889-1953), ocu moderne kosmologije, Habl svemirski teleskop je i sam postao ikona i simbol naučnog progresa i astronomskih otkrića. Veliki uticaj koji ima na modernu astronomiju i to što njegova misija vremenom ne zastareva, možemo da zahvalimo činjenici da je HST jedini svemirski teleskop dizajniran tako da može da bude servisiran u orbiti čim bi nove tehnologije postale dostupne. Zahvaljujući svom povlašćenom položaju u svemiru, ovaj dvadesetogodišnjak je nebrojeno puta bio u poziciji da snimi mnogo oštrije i preciznije slike od teleskopa lociranih na Zemlji, koji su čak i do deset ili dvadeset puta veći.

Pet astronauta, ukrcano na Diskaveri spejs šatl, je 24. aprila 1990. godine zajedno sa Hablom otišlo u orbitu i poslalo ga na put tokom kog će izmeniti naše razumevanje univerzuma zauvek!

Veliko uzbuđenje vladalo je među naučnicima i svim ljubiteljima astronomije širom sveta. Međutim, čim su prvi snimci stigli, postalo je očigledno da su slike astronomskih objekata daleko od kristano čistih. Ovo nimalo nije radovalo naučnike, a pogotovo ne poreske obveznike zemalja koje su učestvovale u njegovoj izgradnji.

Do zamućenja slika dovelo je Hablovo primarno ogledalo, prečnika 2.4 m, koje je imalo grešku. Ivice ogledala su bile suviše zaobljene – preciznije, ivice ogledala su bile ravnije za desetinu debljine lista papira nego što je bilo potrebno. Veličina ove greške, koja nam izgleda potpuno nevažno, samo govori o kompleksnosti projekta i preciznosti instrumenata i optike koja je poslata u svemir. Naredne dve godine naučnici i inženjeri su zajedničkim snagama radili na korektivnoj optici koja bi ispravila nastalu grešku.

Korektivna optika nazvana COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) je imala funkciju svojevrsnih „naočara“, a osnovni cilj je bio da se teleskopu izoštri „vid“. Prva misija servisiranja 1993. godine je privukla veliku pažnju javnosti širom sveta, kakvu ni jedna spejs šatl misija nije izazvala do tada.

Nekoliko dana nakom servisiranja snimci su poslati na Zemlju i sa velikim oduševljenjem naučnici su mogli da konstatuju da je „operacija“ uspela i da je „pacijent“ potuno oporavljen. HST je ipak bio vraćen na prvobitni put. Status ikone s punim pravom zadžava već dve decenije i neumorno opravdava veliki trud, ali i sredstva koja su uložene u njega.
Misije servisiranja i instrumenti

Do sada je ukupno bilo pet misija servisiranja. Prva se desila 1993. godine, zatim su usledile misije iz 1997., 1999., 2002., i poslednja koja se desila 2009. godine. Poslednja misija je trebala da se odvije 2005., ali je bila odložena zbog tragične sudbine Kolumbija spejs šatla, kada je svih pet članova posade poginulo. Slična nesreća koja se dogodila spejs šatlu Čalendžer 1987. odložila je prvobitno lansiranje Habla tek za 1990. godinu.

Poslednja misija je trajala 11 dana i tokom 36 sati provedenih u orbiti, pet astronauta je instaliralo dva nova instrumenta, Širokougaonu kameru 3 (Wide Field Camera 3, WFC3) i Kosmik oridžins spektrograf (Cosmic Origins Spectograph, COS). WFC3 je treća generacija kamera na Hablu i zamenila je Širokouganu planetarnu kameru (Wide Field and Planetary Camera, WFPC 2) i 70 puta poboljšala njegove performanse pri posmatranju tamnih objekata u svemiru. Tokom ove misije poravljena su još dva instrumenta koja su se pokvarila pre nekoliko godina. Na IMAX-ovom sajtu Habla možete interaktivno pregledti instrumenate, ogledala i uređaje koji se trenutno nalaze na njemu. Možete pogledati i trailer za IMAX Hubble 3D film, koji prati njegovu karijeru i poslednju misiju servisiranja.

Postoji nekoliko grupa instrumenata na Hablu i svi su podjednako bitni. Habl je reflektor, što za teleskop znači da umesto sočiva koristi ogledala kako bi skupljalo svetslost. Primarno ogledalo na koje pada svetlost je širine 2.4 m, a sekundarno ogledalo koje usmerava svetlost sa primarnog ogledala ka instrumentima je širine 0.3 m.

Astronaut Majk Masimo tokom poslednje misije servisiranja 2009. (NASA)

Habl ima veoma dobru rezoluciju, od 0.05 lučnih sekundi, što znači da može da razdvoji dva veoma bliska objekta na nebu. Takođe, ima i šest žiroskopa koji služe za stabilno pozicioniranje. Podsetimo se da Habl obiđe zemlju za svega 97 minuta i to brzinom od 28 000 km/h i da usmeravanje ovog teleskopa nije nimalo lak zadatak.

Žiroskopi ovaj posao izvršavaju precizno do te mere da teleskop ostaje usmeren ka jednom objektom, sa eventualnim odstupanjem od zadatog pravca za 7/1000 1 lučne sekunde – to je debljina vlasi kose posmatrane sa oko 1500 m. Takođe, tu su i solarni paneli koji teleskopu obezbeđuju neophodnu električnu energiju. Komunikacione antene služe za slanje prikupljenih podataka na Zemlju, koji prvo stižu u Arizonu, Novi Meksiko, a zatim se za potrebe evropskih naučnika šalju u Minhen u Nemačkoj, gde se čuvaju u arhivama.

Snimanje određenog dela neba ili pojedinih objekata može da traje i satima i zbog toga je od velike važnosti neprekidno održavati Habl usmeren u jednom pravcu. Što su duže ekspozicije, više svetlosti se prikupi o tamnim, dalekim objektima, a samim tim i više informacija o svemiru. Svake nedelje ovaj moćni teleskop pošalje u proseku oko 120 gigabajta podataka. To je jednako količini podataka koja se nalazi u kuli od knjiga visokoj 1097 m.

Sa novim instrumentima i opremom Habl će nastaviti da radi sve do 2014. kada će biti zamenjen Džejms Veb svemirskim teleskopm (James Webb Space Telescope), koji je planiran za lansiranje iste godine.
Zašto je Habl toliko uspešan?

Čestice koje se nalaze u atmosferi narušavaju kvalitet informacije koju nam svetlost donosi sa udaljenih astronomskih objekata, dok je za neku svetlost, infracrvenu i ultraljubičastu, naša atmosfera skoro u potpunosti neprovidna. Međutim, upravo ovaj deo elektromagnetnog zračenja, tj. svetlosti je od neprocenjivog značaja za naučnike, jer nosi veoma bitne informacije o različitim procesima koji se odvijaju u svemiru.

Hablov povlašćeni položaj u orbiti nam omogućuje da do najsitnijih detalja proučavamo i ove vrste zračenja. Propuštajući svetlost kroz različite instrumente kao što su spektrografi, astronomi mogu da dođu do obilja informacija, kao što su hemijski sasvat snimanog objekta, temperatura ili da otkriju prirodu procesa koji dovode do pojave određene vrste zračenja.
Posmatrano Hablovim „očima“

Živimo u univerzumu nepojmljivih razmera i očaravajuće lepote. Neki objekti su toliko udaljeni da je njihovoj svetlosti potrebno nekoliko milijardi godina da doputuje do nas. Osim toga, naše oko može da vidi jedino vidljivi deo spektra svetlosti (odatle mu potiče i ime), dok Hablovo oštro „oko“, kao što smo naveli, može da vidi i blisko infracrveno i ultraljubičasto zračenje. Hablove kamere snimaju na principu sličnom na kom se zasniva rad digitalnih fotoaparata. Kada mali paketići svetlosti – fotoni padnu na CCD čip, sličan onom koji ima naš digitalni aparat, oni se konvertuju u električne signale, koje kamera čita i stvara sliku, a zatim se u vidu kodiranih informacija šalju na Zemlju.

Ove kamere snimaju svemir kroz različite filtere, koji propuštaju određene talasne dužine svetlosti. Na taj načina filtriramo svetlost koja nas zanima, iz koje dalje možemo da dobijemo ogromnu količinu informacija. Svaka slika dobijena kroz određeni filter rezultuje u jednoj crno- beloj fotografiji kojoj naučnici zatim dodeljuju boju filtera, koja manje ili više odgovara elementu čiji je fizički proces doveo do emitovanja baš te vrste svetlosti (na primer, često se za ekscitovan vodonik dodeljuje crvena boja). Da bi se na kraju dobila finalna slika, kombinuju se dve do šest pojedinačnih slika i kao rezultat tog spajanja dobijamo fantastične slike astronomskih objekata u boji, koje nas inspirišu i veoma često ostavljaju bez daha.
Najveća otkrića

Habl je znatno unapredio naše viđenje univerzuma i omogućio nam da zaronimo u ogromna kosmička prostranstva najdublje do sada. Omogućio je istraživanja svemira o kakvim su naučnici mogli samo da sanjaju pre njega. Tokom ovih 20 godina obišao je Zemlju oko 110 000 puta. Snimio je više od 30 000 astronomskih objekata i napravio oko 570 000 slika. Do sada je na Zemlju poslao 45 terabajta informacija što je dovoljno da se popuni 5700 DVD-ja.

Jedna od najznačajnijih slika koju je snimio je i Hablovo duboko polje (Hubble Deep Field), nastala u decembru 1995. godine. Naučnici su došli na ideju da upere popularni teleskop deset dana u naizgled prazan i mračan deo neba u sazvežđu Velikog medveda i da vide koji će rezultat dobiti. S obzirom da prosečna ekspozicija Hablom traje 1000 sekundi, mnogi su na ovo gledali kao na potencijalno gubljenje dragocenog vremena. Na iznenađenje svih, ispostavilo se da taj deo neba nije nimalo prazan i da sadrži oko 3000 galaksija! Ovo je bio neverovatan naučni uspeh kom se niko u toj meri nije nadao. Skupljajući svetlost tokom 10 dana sa naizgled mračnog dela neba, naučnici su otkrili mnoštvo galaksija starih 13 milijardi godina. Ovo su najdalji odjekti u univerzumu koje je čovek ikada snimio – njihovoj svetlosti je bilo potrebno 13 milijardi godina da stigne do nas.

Svetlost koju je snimio Habl, pošla je na ovo dugo putvanje samo 600 000 godine posle Velikog Praska i pružila nam uvid u prošlost i veličanstvenu sliku galaksija kako su izgledale na samom početku evolucije svemira. Uspeh je ponovljen 2004. godine, ali su se sada naučnici odlučili za drugi deo neba, ovaj put jedan deo južne hemisfere. Ova slika se naziva Hablovo ultra-duboko polje (Hubble Ultra Deep Field) i otkriva oko 10 000 galaksija, takođe u veoma ranom stadijumu evolucije. Neverovatna sličnost između ove dve slike dovela je do zaključka da je materija u univerzumu veoma uniformno raspoređena na velikoj skali, da izgleda poprilično isto u bilo kom pravcu u kom gledamo i da se Zemlja nalazi u veoma tipičnom delu svemira.

Crne rupe su oduvek bile smatrane za najbizarnije stanovnike našeg svemira. Od kada je Ajnštajn predložio njihovo postojanje Opštom teorijom gravitacije 1915. godine, bilo je potrebno puno vremena da se njihovo postojanje potvrdi i teleskopskim opservacijama. Zasluge i ovaj put idu Hablu, koji je svojom visokom rezolucijom omogućio posmatranje gravitacionih efekata koje crna rupa ima na materiju koja je okružuje. Takođe, pomogao je naučnicima da dokažu da se crne rupe najverovatnije nalaze u centrima svih galaksija, a ne samo u nekim kako se do tada mislilo.

U novembru 2001. godine ovo moćno naučno oruđe je po prvi put snimilo atmosferu vansolarne planete koja kruži oko zvezde veoma slične našem Suncu, udaljene 150 svetlosnih godina u sazvežđu Pegaza. Prikupljanje informacije o atmosferi jednog vansolarnog sveta sličnom našem omogućilo je naučnicima da odu korak dalje u potrazi za drugim oblicima života u svemiru.

Ultra duboko polje

Naučnici su bili u prilici da posmatraju i Cefeide, zvezde čiji se sjaj menja periodično i da im najpreciznije do sada odrede udaljenost. Ovo je dalje poslužilo za određivanje udaljenosti supernovih i dovelo je do sledećeg epohalnog otkrića: svemir ne samo da se širi već to radi ubrzanim korakom. Zanimljivo je primetiti da je Edvin Habl, po kom teleskop nosi ime, tokom dvadesetih godina bio prvi naučnik koji je otkrio da se univerzum širi posmatrajući udaljene galaksije u svemiru. Pomoću ove ikone svemirskih posmatranja određena je i starost univerzuma, najpreciznije do sada, koje prema najnovijim istraživanjima iznosi 13.7 milijardi godina.

Pre sedam godina poznati svemirski teleskop je otkrio Sednu, objekat 1500 km širok u prečniku, koji se nalazi iza putanje Plutona. Bio je to najveći otkriveni objekat u Sunčevom sistemu posle otkrića Plutona tridesetih godina prošlog veka. Ovo je, između ostalog, dovelo do toga da se Pluton na Skupštini Međunarodne unije astronoma 2006. svrsta u red patuljastih planeta.

Jedna od najpoznatijih slika koju je snimio na samom početku karijere nosi ime Stubovi stvaranja (Pillars of Creation). Ova slika prikazuje deo magline Orla, po svemu sudeći veoma aktivno zvezdano porodilište, puno protostelarnih oblaka sačinjenih od vodoničnog gasa i prašine, koji se pod sopstvenom težinom urušavaju i stvaraju nove zvezde koje čeka dug i stabilan život u našoj vasioni.

Najnovije Hablovo dostignuće, koje je direktna posledica poslednje misije servisiranja tokom koje je znatno unapređen je i završetak 3D mapiranja tamne materije u univerzumu. Ovo je prva takva mapa, najmisterioznije tvari u kosmosu, koja je zbog svoje karakteristike po kojoj i nosi ime, veoma nezgodna za posmatranja.

Galerija najlepših Hablovih slika je dostupna na ovom linku.

Koristeći Habl naučnici su napisali preko 5 700 naučnih radova, što ovaj svemirski teleskop čini jednim od najproduktivnijih naučnih instrumenata ikada napravljenih. Iako se polako ali sigurno bliži kraju svoje karijere, značaj njegove misije ne jenjava i vrlo je izvesno da će ga još mnogo generacija pamtiti po značaju koji je imao za modernu astronomiju i astrofiziku.

Izvor: B92