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Telscópio spacial Hubble

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Modelo:Misson spacial atual
L Telscópio spacial Hubble ye un satélite astronómico artificial nun tripulado que trasporta un grande telscópio pa la luç besible i anfrabermelha. Fui lhançado pula agéncia spacial estadunidense - NASA - an 24 d'abril de 1990, a bordo de l Baibén Spacial Discovery (misson STS-31). Este telscópio yá recebiu bárias bejitas spaciales de la NASA pa la manutençon i pa la sustituiçon d'eiquipamientos ousoletos ó inoperantes.

L Telscópio spacial Hubble ye la purmeira misson de la NASA pertencente als Grandes Ouserbatórios Spaciales - (Great Observatories Program), cunsistindo nua família de quarto ouserbatórios orbitales, cada un ouserbando l Ouniberso nun cumprimiento defrente de óndia, cumo la luç besible, centeilhas gama, centeilhas-X i l anfrabermelho. Pula purmeira beç se tornou possible ber mais lhoinge de l que las streilhas de la nuossa própia galáxia i studar estruturas de l Ouniberso até anton çconhecidas ó pouco ouserbadas. L Hubble, dua forma giral, dou a la ceblizaçon houmana ua nuoba bison de l'ouniberso i proporcionou un salto eiquibalente al dado pula lhuneta de Galileu Galilei ne l seclo XVII.

Zde la cuncepçon ouriginal, an 1946, l'eniciatiba de custruir un telscópio spacial sofriu einúmaros atrasos i porblemas ourçamentales. Lhougo passado l lhançamiento pa l spácio, l Hubble apersentou ua aberraçon sférica ne l speilho percipal que parecie cumprometer todas las potencialidades de l telscópio. Mas, la situaçon fui corrigida nua misson specialmente cuncebida pa la reparaçon de l'eiquipamiento, an 1993, buoltando l telscópio a l'ouperacionalidade, tornando-se nua ferramienta bital pa l'astronomie. Eimaginado ne ls anhos 40, porjetado i custruído ne ls anhos 70 i 80 i an funcionamiento zde 1990, l Telscópio Spacial Hubble fui batizado an houmenaige la Edwin Powell Hubble, que rebolucionou la Astronomie al custatar que l Ouniberso staba se spandindo.

Stória

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Cuncepçon i oubjetibos

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La stória de l Telscópio spacial Hubble puode ser rastreada até 1923, quando Heirmann Ouberth (cunsidrado junto cun Robert Goddard i Konstantin Tsiolkovsky ls pais de ls foguetes modernos) publicou Die Rakete zu den Planetenräumen (L Foguete ne l Spácio Planetário), adonde mencionou cumo un telscópio poderie ser lhançado an órbita de la Tierra por un foguete.[1]

L'astronomie baseada ne l spácio staba solo ne l'ampeço ne ls anhos seguintes a la Segunda Guerra Mundial, período an que ls cientistas outelizórun la tecnologie melhorada de ls foguetes. An 1946 l'astrónomo Lyman Spitzer screbiu l'artigo Astronomical adbantages of an straterrestrial ouserbatory (Bantaiges Astronómicas dun Ouserbatório Straterrestre), adonde çcutiu las dues percipales bantaiges qu'un ouserbatório baseado ne l spácio tenerie la mais de l que ls telscópios terrestres: purmeiro, la resoluçon ótica (çtáncia mínima de separaçon antre oubjetos na qual eilhes permaneçan claramente çtintos) starie lhemitada solo pula difraçon, an ouposiçon als eifeitos de la turbuléncia de la atmosfera que probocan l fenómeno de l cintilamiento de las streilhas, coincido antre astrónomos cumo bison. Ls telscópios terrestres stan tipicamente lhemitados la resoluçones de 0,5–1,0 segundos d'arco (arcsec), cumparatibamente als balores teóricos de resoluçon de difraçon lhemitada de cerca de 0,1 arc para un telscópio cun un speilho de 2,5 m an diámetro. La segunda maior bantaige serie la possibelidade d'ouserbar luç anfrabermelha i ultrabioleta, que son fuortemente absorbidas pula atmosfera.[2] Ne l mesmo anho, fúrun oubtidos ls purmeiros spetros ultrabioleta de l Sol.[3]

An 1962, bários eibentos amportantes: la NASA lhançou l Orbiting Solar Observatory para oubter spetros de UB, centeilha-X i centeilhas gama; la Academie Nacional de Ciéncias de ls Stados Ounidos publicou un relatório recomendando l zambolbimiento dun telscópio spacial cumo parte antegrante de l porgrama spacial, i l Reino Ounido lhançou un telscópio an órbita cumo parte de l porgrama spacial Ariel.[4] An 1965 Spitzer, que dedicou grande parte de sue carreira para stimular l zambolbimiento dun ouserbatório spacial, fui andicado cumo dirigente dun comité pa la defeniçon d'oubjetibos científicos para un tal strumiento de grandes dimensones.[5]

An 1966 fui lhançado l purmeiro Ouserbatório Astronómico Orbital (OAO), de la NASA, cujas bateries apersentarian falhas passado trés dies, treminando a misson; mais tarde, l OAO-2, l porjeto sucessor, permitiu fazer ouserbaçones an ultrabioleta de las streilhas i galáxias zde l sou lhançamiento an 1968 até 1972, prazo mui para alhá de l tiempo de bida planeijado de solo un anho. Las missones OSO i OAO demunstrórun l papel amportante que las ouserbaçones baseadas ne l spácio poderien zampenhar na astronomie.[4] An 1968 la NASA ampeçou l'eilaboraçon de prainos para un telscópio spacial cun un speilho de 3n de diámetro, coincido probisoriamente cumo Grande Telscópio Orbital ó Grande Telscópio Spacial (LST), cun lhançamiento prebisto para 1979. Ls prainos anfatizában la necidade de missones tripuladas pa la manutençon de l telscópio, de forma a justeficar un ambestimiento tan caro al lhongo dun tiempo de bida stenso, i ls porjetos an redror de la tecnologie reutelizable de l Baibén Spacial andicában que tal serie possible an pouco tiempo.[6]

L'odisseia pul financiamiento

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L cuntinado sucesso de l porgrama OAO ancorajaba un fuorte i cada beç maior cunsenso antre la quemunidade astronómica de que l LST debie ser la meta percipal. An 1970 la NASA stableciu dous comités, un para planeijar ls aspetos d'angenharie de l porjeto, i l'outro para stablecer metas científicas pa a misson. Ua beç stablecidos esses comités, l zafio seguinte de la NASA serie oubter financiamiento pa la custruçon deste strumiento que serie, de lhoinge, mui mais caro que qualquiera outro telscópio terrestre. L Cungresso stado-ounidense questionou muitos aspetos de l'ourçamiento proposto pa l telscópio i ampós cortes ourçamentales nas fases de planeijamiento que, na altura, cunsistian an studos mui detalhados subre quales strumientos i hardware deberian ser ancluídos ne l telscópio. An 1974, cortes ne l setor público anstigados por Girald Ford forçarian l Cungresso a cortar to l financiamiento pa l porjeto.[7]

Bista splodida de l telscópio (an anglés).

An repuosta al sucedido, surgiu un sfuorço anternacional de presson cordenado antre astrónomos. Muitos se ancontrórun pessonalmente cun cungressistas i senadors, i muitas campanhas de ambaixo-assinado fúrun ourganizadas. La Academie Nacional de Ciéncias publicou un relatório anfatizando la necidade dun telscópio spacial, i eibentualmente l Senado tenerie cuncordado cun un ourçamiento que serie metade daquele que l Cungresso recusara.[8]

Las deficuldades an oubter l financiamiento lhiebórun a la reduçon de la scala de l porjeto, passando l diámetro de l speilho de 3n para 2,4n, quier para reduzir custos, quier para permitir ua cunfiguraçon mais cumpata de l hardware telescópico.[9] Fui çcartado un protótipo de menores dimensones (1,5m), que serie cuncebido para testar ls sistemas a outelizar ne l satélite percipal, i las preocupaçones cul ourçamiento çpertórun la colaboraçon de la Agéncia Spacial Ouropeia (ESA). La ESA cuncordou an fornecer alguns de ls strumientos pa l telscópio, bien cumo las células solares qu'eirien fornecer-le einergie, financiando tamien 15% de ls custos, an troca de la garantie de 15% de l tiempo d'ouserbaçon para astrónomos ouropeus.[10] L Cungresso aprobarie un financiamiento de 36 milhones de dólars an 1978. L zeinho de l LST ampeçou-se d'eimediato, agendando l lhançamiento para 1983.[8] Durante la década de 1980 l telscópio fui batizado an houmenaige la Edwin Hubble, pulas sues çcubiertas astronómicas rebolucionárias, cumo la spanson de l'ouniberso.[11]

Custruçon, montaige i lhançamiento

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Assi que fui dada luç berde al porjeto, ls trabalhos de la fase de custruçon fúrun debedidos por dibersas anstituiçones. L Marshall Space Flight Center quedou respunsable pul cuntrole giral de ls strumientos científicos i cuntrole terrestre durante a misson. L centro Marshall ancumbiu la Perkin-Elmer, ua cumpanha de l galho de la ótica, de cunceber l macanismo de montaige de l telscópio (Optical Telescope Assembly - OTA) i ls sensores de nabegaçon (Fine Guidance Sensors) pa l telscópio spacial. La Lockeed quedou respunsable pula custruçon de la nabe spacial an que l telscópio quedarie alojado.[12]

La nabe

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Purmeiros stágios de la custruçon de l Hubble.
Polimiento de l speilho primairo de l Hubble feito pula Perkin-Elmer Corporation, Danbury, Cunneticut, maio de 1979.
Lhançamiento de l Hubble a bordo de la Discovery

La nabe spacial na qual serien alojados l telscópio i ls strumientos repersentaba un grande zafio pa la angenharie. Tenerie que suportar adequadamente mudanças frequentes antre la luç direta de l Sol i la scuridon de la selombra de la Tierra — que probocan mudanças bruscas na temperatura — anquanto podisse permanecer stable l suficiente para permitir l direcionamiento stremamente perciso de l telscópio. Un manto d'eisolamiento an multi-camadas mantén la temperatura stable drento de l telscópio, i ambolbe un casco lhebe d'alumínio drento de l qual l telscópio i ls strumientos son anstalados. Drento deste scudo, ua armaçon de grafite-eipóxi mantén las peças de funcionamiento de l telscópio firmemente alinhadas.[13] Ua beç que ls cumpuostos de grafite son higroscópicos, habie un risco de que l'oupor d'auga absorbido pula armaçon durante sue montaige benisse a ser lhiberado ne l bácuo de l spácio; se esso ocorrisse, ls strumientos de l telscópio quedarian cubiertos de cristales de carambelo. Para reduzir esse risco, ua purga cun gáç nitrogénio fui rializada antes de l lhançamiento de l telscópio pa l spácio.[14]

Anquanto la custruçon de la nabe spacial an que l telscópio i ls strumientos serien alojados andaba bien, la Lockeed inda spurmentaba deficuldades cul ourçamiento i l cronograma, i, ne l berano de 1985, la custruçon de la nabe habie ultrapassado an 30% l'ourçamiento i staba cun trés meses d'atraso. Un relatório dixe que la Lockeed tendia a cunfiar an andicaçones de la NASA, an beç de tomar eniciatiba própia na custruçon.[15]

Sistema ótico

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Outicamente l Hubble ye un refletor tipo Cassegrain cun un porjeto Ritchey-Chrétien. Este porjeto, cun dous grandes speilhos heiperbólicos, ye buono para retratar un ancho campo de bista, mas ten la zbantaige de ser de defícel custruçon. Ls sistemas relacionados cula ótica i speilhos de l telscópio repersentában la parte crucial, i serien cuncebidos segundo specificaçones mui rígidas. An média, ls telscópios úsan speilhos polidos para ua percison de cerca dun décimo de l cumprimiento de óndia de la luç besible; mas, ua beç que l Telscópio Spacial serie outelizado para ouserbaçones na gama de l ultrabioleta al anfrabermelho cun ua resoluçon dieç bezes superior als telscópios antecessores, l speilho deste tenerie que ser polido para ua percison de 10 nanómetros, cerca de 1/65 de l cumprimiento de óndia de la luç burmeilha.[16]

La Perkin-Elmer planeaba outelizar maquinarie assistida por cumputador stremamente sofisticada para modelar l speilho segundo las specificaçones ampostas,[17] mas pa l causo de la sue tecnologie de punta apersentar deficuldades, la Kodak staba tamien cuntratada para custruir un speilho de salbaguarda outelizando las técnicas de polimiento tradecionales.[18] La custruçon de l speilho fui ampeçada an 1979, outelizando bidro de spanson ultra-reduzida. Para reduzir al mássimo l peso de l speilho, este fui acundicionado nua espece de sanduíche de dues placas de cerca dua polegada d'altura i ua strutura an forma de colmena ne l meio. L polimiento prolongou-se de 1979 até maio de 1981. Mais tarde, relatórios de la NASA questionórun la strutura antermédia perpuosta pula Perkin-Elmer, l qu'acarretou cumplicaçones d'agenda i d'ourçamiento. L speilho fui cuncluído ne ls finales de 1981, cul acreciento dun rebestimiento refletibo an alumínio, de spessura de 75 mn, i outro rebestimiento protetor de fluoreto de magnésio, de 25 mm de spessura, l que permitie oumentar la reflexon de la luç ultrabioleta.[19][20][21]

Lhançamiento

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Susistian, mas, dúbedas subre la cumpeténcia de la Perkin-Elmer nun porjeto desta amportança, yá que l'ourçamiento i agenda para cuncluir l OTA cuntinában a oumentar. An repuosta l'esta agenda, çcrita cumo "nun delineada i diariamente altarada", la NASA adiou l lhançamiento de l telscópio para abril de 1985. L'agenda de la Perkin-Elmer cuntinou a anflar, a ua taxa de cerca dun la cada trés meses, tenendo-se mesmo berificado, sporadicamente, atrasos dun die por cada die de trabalho. Face a esto, la NASA fui fuorçada a reagendar l lhançamiento para 1 de márcio de 1986. Por esta altura, l custo total de l porjeto tenie atingido 1,175 bilhones de dólares.[22] Para alhá desso, l software necessairo para cuntrolar l Hubble an tierra nun quedou pronto an 1986, i de fato starie inacabado até 1990. Para cumpletar l quadro de deficuldades, ne l mesmo anho acunteciu l'acidente cula nabe Challenger, l que decretou un sfriamiento ne l porgrama espacial. Eibentualmente, passado la retomada de ls bos de ls baibénes spaciales an 1988, l lhançamiento de l telscópio fui reagendado para 1990. Por fin, an 24 d'abril de 1990, a misson STS-31 de l Discovery fizo l lhançamiento de l telscópio cun sucesso an sue órbita prebista.[23][24]

Zde la sue stimatiba de custo enicial de cerca de 400 milhones, l telscópio chegou a custar mais de 2,5 bilhones de dólares para custruir. Custos cumulatibos de l Hubble até hoije son stimados antre 4,5 i 6 bilhones, cun ua cuntribuiçon financeira adicional de la Ouropa de 593 milhones d'ouros, até la stimatiba de 1999.[25]

Strumientos ouriginales

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Lhançamiento de l Hubble pula Discovery na Misson STS-31

Quando lhançado, l Hubble trasportaba cinco strumientos científicos: la Wide Field and Planetary Camera (cámera de campo ancho i planetairo - WF/PC), l Goddard High Resolution Spetrograph (spetrógrafo d'alta resoluçon Goddard - GHRS), l High Sped Photometer (fotómetro d'alta belocidade - HSP), la Faint Oubjet Camera (cámera d'oubjetos pálidos - FOC) i l Faint Object Spetrograph (spetrógrafo d'oubjetos pálidos - FOS). La WF/PC era un çpositibo d'eimaige d'alta resoluçon çtinado percipalmente para ouserbaçones óticas. Fui custruído pul Jet Propulsion Laboratory de la NASA, i ancorporou un cunjunto de 48 filtros d'eisolamiento de las lhinhas spetrales de particular antresse astrofísico. L strumiento cuntenie uito chips CCD debedidos antre dues cámeras, cada ua cun quatro CCDs. La cámera de campo ancho WF abrangeu un campo de grande angular an detrimiento de la resoluçon, anquanto la cámera planetária PC tomaba eimaiges nun cumprimiento focal mais eficaç de l que ls chips WF, dando-le ua maior ampliaçon.[26]

L GHRS fui un spetrógrafo porjetado para ouperar ne l'ultrabioleta. Fui custruído pul Goddard Space Flight Center, i puode alcançar ua resoluçon spetral de 90.000.[27] Tamien outimizadas para ouserbaçones ultrabioleta éran la FOC i la FOS, que cunseguiran la mais alta resoluçon de todos ls strumientos ne l Hubble. Al ambés de CCDs, estes trés strumientos outelizórun la cuntaige digital de fótons cumo detetor. La FOC fui custruído pula ESA, anquanto la Ounibersidade de la Califórnia an San Diego i la Martin Marietta Corporation custruiu l FOS.[26]

L strumiento final era l HSP, porjetado i custruído na Ounibersidade de Wisconsin-Madison. Fui outimizado para ouserbaçones an luç besible i ultrabioleta de streilhas bariables ​​i outros oubjetos astronómicos bariando de brilho. Poderie fazer até 100.000 mediçones por segundo cun ua percison fotométrica de cerca de 2% ó melhor.[28] L sistema d'ourientaçon HST tamien puode ser ousado cumo un strumiento científico. Sous trés Fine Guidance Sensors (sensores d'ourientaçon fina - FGS) son outelizados percipalmente para manter l telscópio apuntado cun percison durante l'ouserbaçon, mas tamien puode ser ousado para rializar astrometrie stremamente percisa. Yá fúrun oubtidas mediçones de 0,0003 arcsecs.[29]

Falha ne l speilho

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Drento de poucas sumanas passado l lhançamiento de l telscópio, pulas eimaiges que buoltában, quedou eibidente qu'habie un sério porblema cul sistema ótico. Ambora las eimaiges parecessen d'ampeço ser mais nítidas de l que las eimaiges oubtidas an tierra, l telscópio falhou an oubter un foco tan sato cumo sperado. Eimaiges de fuontes pontuales éran difusas nun centeilha de mais de 1 arcsec, an beç de tener ua funçon de spalhamiento pontual (PSF) drento dun círclo de 0,1 arcsec de diámetro, cumo habie sido specificado ne ls requesitos técnicos de l porjeto.[30]

L'análeze de las eimaiges borradas mostrou que la causa de l porblema era que l speilho percipal tenie sido custruído cun ua forma errada. Anque tener sido probabelmente l speilho mais percisamente custruído de todos ls tiempos, cun bariaçones de solo 10 nanómetros a partir de la rebuolta prebista,[16] era praino an demasia nas bordas an cerca de 2.200 nanómetros (2,2 mícrones).[31] Esta defrença fui catastrófica, porduzindo ua aberraçon sférica grabe.[32]

La falha de l speilho afetou relatibamente pouco l'ouserbaçon an alta resoluçon d'oubjetos brilhantes i la spetroscopia; inda assi, la perda de luç ne l grande halo çfocado an redror reduzia seberamente l'outelidade de l telscópio para oubjetos de brilho fraco ó para eimaiges d'alto cuntreste. Esto seneficaba que quaije todos ls porgramas cosmológicos quedában praticamente ambiabelizados, ua beç qu'eisigen l'ouserbaçon d'oubjetos stremamente pálidos.[32] La NASA i l telscópio passórun a ser albo de muitas piadas, i l porjeto fui cunsidrado popularmente cumo un alifante branco. Por eisemplo, na comédia de 1991 The Naked Gun 2 ½: The Smell of Fear, l Hubble fui cumparado al Titanic, al Hindenburg i al Edsel.[33] Nun oustante, durante ls purmeiros trés anhos de a misson Hubble, mesmo antes de las correçones óticas posteriores, l telscópio cunseguiu rializar un grande númaro d'ouserbaçones pordutibas. L'erro fui bien caratelizado i era stable, permitindo als astrónomos outimizar ls resultados oubtidos atrabeç de técnicas cumpensatórias sofisticadas de processamiento d'eimaige.[34]

Cumparaçon de las eimaiges antes i depuis de la correçon de la falha de l speilho
Ls astronautas Musgrabe i Hoffman na Misson de Serbício 1
Astronautas trabalhando ne ls giroscópios durante la Misson 3A

Para se corregir l porblema de l'aberraçon sférica fui establecido l sistema Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), custituído por dous speilhos de cumpensaçon de la falha.[35] Para ajustar l sistema COSTAR ne l telscópio, un de ls outros strumientos tubo de ser remobido, i ls astrónomos selecionórun l High Sped Photometer para ser sacrificado.[36] Bárias missones de l baibén spacial fúrun lhançadas para cunsertos, sustituiçon de strumientos i outros ajustes.[37]

Missones de serbício

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Ber artigo percipal: Missones de serbício de l Hubble

Misson 1

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L telscópio habie sido cuncebido de modo que podisse sofrer manutençon regular, mas depuis que l porblema cul speilho bieno a a tona, la purmeira misson de manutençon assumiu ua amportança mui maior, i ls astronautas tenerien que rializar un stenso trabalho ne l telscópio para anstalar la ótica corretiba. Ls siete astronautas scolhidos pa a misson fúrun treinados antensibamente ne l'uso de las cien ó mais ferramientas specializadas que serien neçairas. L baibén spacial Endeavour, an sue misson STS-61, lhançada an dezembre de 1993, anstalou bários strumientos i outros eiquipamientos al lhongo dun total de 10 dies.[38]

Mais amportante, l High Speed Photometer (fotómetro d'alta belocidade) fui sustituído pul pacote de lhentes corretibas COSTAR i la WFPC fui sustituída pula Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), cul sou sistema anterno de correçon ótica. Para alhá desso, ls painéis solares i sue ounidade d'eiletrónicos fúrun sustituídos, bien cumo quatro de ls giroscópios outelizados ne l sistema de direcionamiento de l telscópio, dues ounidades de cuntrole eilétrico i outros cumponentes eilétricos, i dous magnetómetros. Ls cumputadores de bordo fúrun atualizados i, finalmente, la órbita de l telscópio fui retificada, para cumpensar l decaimiento orbital de 3 anhos d'arrastro pula atmosfera superior.[31] An 13 janeiro de 1994 la NASA declarou que a misson fura un sucesso i mostrou la purmeira eimaige nítida oubtida cula correçon de l sistema ótico.[39]

Misson 2

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La Misson de Serbício 2, cunduzida pul Discovery (STS-82) an febreiro de 1997, sustituiu l GHRS i l FOS de l Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) i l Near Infrared Camera and Multi-Object Spetrometer (NICMOS), sustituiu un Engineering and Science Tape Recorder por un Solid State Recorder, reparou l'eisolamiento térmico i outra beç retificou la órbita de l Hubble.[40] L NICMOS cuntenie un dissipador de calor de nitrogénio sólido para reduzir l rugido térmico de l strumiento, mas lhougo depuis qu'el fui anstalado, ua spanson térmica inesperada resultou que parte de l dissipador de calor antrou an cuntato cun un defletor ótico. Esto lhebou a un oumiento de la taxa de calecimiento ne l strumiento, reduzindo sue bida útele sperada de 4,5 anhos para cerca de dous anhos.[41]

Misson 3A

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La Misson de Serbício 3A (STS-103), cunduzida pula Discovery, tubo lhugar an dezembre de 1999, i fui ua adataçon de la Misson de Serbício 3 depuis que trés de ls seis giroscópios a bordo falhórun. Un outro falhou poucas sumanas antes de a misson, tornando l telscópio ancapaç de rializar ouserbaçones científicas. A misson sustituiu todos ls seis giroscópios, un Fine Guidance Sensor i l cumputador, anstalou un kit de melhoramiento de tenson/temperatura (BIK) para ampedir que la baterie subreaquecisse, i sustituiu cobertores d'eisolamiento térmico.[42] Ambora l nuobo cumputador nun fusse propiamente ua poténcia (processador Intel 486 de 25 MHç cun dous megabytes de RAM), inda ye 20 bezes mais rápido i ten seis bezes mais mimória que l DF-224 sustituído. L nuobo cumputador oumentou l rendimiento trasferindo alguas tarefas de cumputaçon feitas ne l tierra pa la sonda, i eiquenomizou denheiro permitindo l'uso de lhenguaiges de porgramaçon modernas.[43]

Misson 3B

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La Misson de Serbício 3B (STS-109), lhiebada pul Columbia an márcio de 2002, anstalou un nuobo strumiento, cula FOC (l radadeiro strumiento ouriginal) sendo sustituída pula Advanced Camera for Surveys (ACS). Esso seneficaba que l COSTAR yá nun era necessairo, ua beç que todos ls strumientos nuobos fúrun custruídos para cumpensáren l'aberraçon de l speilho percipal.[37] A misson tamien biu l renacimiento de l NICMOS, que tenie perdido la refrigeraçon an 1999. Un nuobo sistema de refrigeraçon fui anstalado, que reduziu la temperatura de l strumiento l suficiente para que podisse ser útele outra beç. Ambora nun tan frie quanto l sou porjeto ouriginal prebia, la temperatura se tornou mais stable, l qu'an muitos aspetos repersentou ua bantaige. L ACS an particular reforçou las capacidades de l Hubble; el i l NICMOS rializórun las eimaiges de l Hubble Ultra Deep Field.[41]

A misson sustituiu ls painéis solares pula segunda beç. ls painéis nuobos fúrun porduzidos a partir de ls criados pa l sistema comsat d'irídio i éran menores an dous terços de l que ls antigos, resultando an menos arrastro contra la ténue de l'atmosfera superior i fornecendo 30% la mais d'einergie. L'einergie adicional permitiu que todos ls strumientos a bordo de l Hubble podíssen ser eisecutados an simultáneo, i reduziu un porblema de bibraçon qu'ocorria quando ls painéis antigos, mais rígidos, se spunhan al Sol ó del se ocultában. La Power Distribution Unit fui tamien sustituída, la fin de corregir un porblema cun relés andurecidos, un procedimiento qu'eisigiu l çligamiento cumpleto de l'einergie pula purmeira beç zde que l telscópio fura lhançado.[44]

Misson 4

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Astronautas trabalhando ne l Hubble na Misson de Serbício 4

La Misson de Serbício 4, que tubo lhugar an maio de 2009, fui la radadeira misson de l baibén regular (STS-125) pa l Telscópio Spacial Hubble.[45] A misson fura planeada para 14 d'outubre de 2008.[46] Inda assi, an 27 setembre de 2008 l Science Instrument Command and Data Handling (SIC&DH) de l Hubble falhou. Todos ls dados científicos passan por esta ounidade antes que puodan ser trasmitidos pa la Tierra. Ambora tubisse ua ounidade de backup, se l backup falhasse la bida útele de l Hubble starie ancerrada.[47] Por cunseguinte, an 29 de setembre de 2008, la NASA anunciou que l lhançamiento de la SM4 serie adiado até 2009 para que l'ounidade SIC&DH podisse ser sustituída.[48] La SM4, cun ua ounidade de sustituiçon de l SIC&DH, fui lhançada a bordo de l baibén Atlantis an 11 de maio de 2009.[49][50]

Na SM4 ls astronautas, al lhongo de cinco caminadas spaciales, anstalórun dous nuobos strumientos, la Wide Field Camera 3 (cámera de campo ancho - WFC3), i l Cosmic Origins Spetrograph (spetrógrafo d'ouriges cósmicas - COS). La WFC3 bai oumentar las capacidades d'ouserbaçon de l Hubble ne l'ultrabioleta i na luç besible an até 35 bezes debido a la sue maior sensibelidade i maior campo de bison.[37] A misson reparou dous strumientos qu'habien falhado, la Advanced Camera for Surveys (cámara abançada para pesquisas - ACS) i l Space Telescope Imaging Spetrograph (spetrógrafo d'eimaiges telescópicas spaciales - STIS). Ls astronautas tamien rializórun sustituiçones d'outros cumponentes, ancluindo trés Rate Sensor Units, un de ls trés Fine Guidance Sensors (FGS), l'ounidade SIC&DH; todas las seis bateries de níquel-heidrogénio, i trés mantas d'eisolamiento térmico de proteçon. Las bateries nunca tenien sido sustituídas i durórun mais de 13 anhos para alhá de la sue bida prebista.[51]

L Atlantis lhibertou l Hubble pa l spácio an 19 de maio de 2009, depuis de todos ls reparos séren feitos cun sucesso. Depuis de testes i calibraçon, l Hubble retomou l'ouparaçon de rotina an setembre de 2009.[52] Estes sfuorços dében manter l telscópio an pleno funcionamiento pul menos até 2014, i talbeç mais.[53]

L Hubble fui ouriginalmente cuncebido para ser debolbido a la Tierra a bordo dun baibén spacial. Cula reforma de la frota prebista para 2011, nun será mais possible. Ls angenheiros de la NASA zambolbírun l Soft Capture and Rendezvous System (SCRS), un çpositibo an forma d'anielho que fui aneixado a l'antepara de ré de l Hubble durante la SM4, l que permitirá l'ancuontro, catura i çcarte siguro de l Hubble por ua misson tripulada ó robótica ne l feturo.[54]

Cuntrole an tierra

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Diagrama de la órbita de l Hubble
Sala de cuntrole de l Hubble ne l Goddard Space Flight Center

L Space Telescope Science Institute (STSI) ye l respunsable pula sploraçon científica de l telscópio i pula lhiberaçon de dados pa ls astrónomos. L STSI ye ouperado pula Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), i stá lhocalizado an Baltimore, Maryland, ne l campus de Homewood de la Ounibersidade Johns Hopkins, ua de las 33 ounibersidades de ls EUA i 7 feliales anternacionales que cumponen l cunsórcio AURA. L STSI fui criado an 1981[55], passado ua spece de lhuita de poder antre la NASA i la quemunidade científica an giral. NASA querie manter esta funçon "an casa", mas ls cientistas querien que fusse baseada nua anstituiçon académica.[56][57] Outra tarefa bastante cumplexa que recai pa l STSI ye la porgramaçon de l cronograma d'ouserbaçones de l telscópio; ls horairos d'ouserbaçon son giralmente defenidos cun pouca antecedéncia para eibitar tornar l'agenda rígida demales.[58]

L Hubble stá situado nua órbita baixa de la Tierra, para que puoda ser alcançado pul carreira spacial para missones de serbício, mas esso senefica que la maiorie de ls albos astronómicos son ocultadas pula Tierra al lhongo de pouco menos de la metade de cada órbita. Ouserbaçones nun puoden tener lhugar quando l telscópio passa pula anomalia de l Atlántico Sul, debido als nibles eilebados de radiaçon, i hai tamien zonas de scluson cunsidrables an torno de la Lhuna, de la Tierra i de l Sol (ampedindo ouserbaçones de Marcúrio). L ángulo d'eibason solar ye cerca de 50°, que ye specificado para ampedir la luç de l sol d'eiluminar qualquiera parte de la OTA. Ouserbaçones de la Tierra fúrun ousadas ​​lhougo ne l'ampeço de l porgrama para gerar campos prainos pa l strumiento WFPC1. Eesiste ua chamada "zona de bison cuntínua" (ZBC), an aprossimadamente 90 graus an relaçon al praino de la órbita de l Hubble, an que ls albos astronómicos nun son ocultadas por lhongos períodos. Debido a la precesson de la órbita, la lhocalizaçon de la ZBC mobe-se lhentamente durante un período d'uito sumanas. Porque la parte de la Tierra stá siempre drento d'aprossimadamente 30° de regiones drento de l ZBC, l brilho çperso de la Tierra puode ser eilebado por lhongos períodos durante las ouserbaçones na ZBC. Cumo l Hubble orbita na atmosfera superior, muda sue órbita al lhongo de l tiempo dua forma que nun ye satamente prebesible. La densidade de l'atmosfera superior barie d'acuordo cun muitos fatores, i esso senefica que la posiçon prebista de l Hubble pa l tiempo de seis sumanas puode tener un erro d'até 4.000 Km.[59] L'apoio d'angenharie pa l Hubble ye fornecido pula NASA i pessonal cuntratado ne l Goddard Space Flight Center an Greenbelt, Maryland, 48 Km al sul de l STSI. L'ouparaçon de l Hubble ye monitorada 24 horas por die por quatro eiquipes de cuntroladores de bo que cumponen sue Eiquipa de Ouparaçones.[60]

De la cámara als cientistas

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Trasmisson pa la Tierra

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Ls dados recolhidos pul Hubble éran einicialmente armazenados na nabe. A la data de l sou lhançamiento, l'eiquipamiento d'armazenamiento cunsistia an grabadores de fita (cassete), sendo sustituídos por çpositibos nó-macánicos durante las missones d'assisténcia 2 i 3A. Depuis d'armazenados, ls dados son trasferidos pa las anstalaçones an tierra atrabeç dua rede de satélites cuncebida de modo qu'outros satélites an órbitas baixas puodan quemunicar culas respetibas anstalaçones de cuntrole de misson durante cerca de 85% de l sou tiempo an órbita. Esta rede de satélites fui batizada de Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). Ls dados son anton retransmitidos pa las staçones terrestres de l TDRSS i, mais tarde, pa l Goddard Space Flight Center para arquibaçon.[61]

Arquibo

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Todos ls dados recolhidos pul Hubble son eibentualmente çponibelizados al público atrabeç de ls websites de l STSI, CADC i ESO. Mas, l'acesso a esses dados ye restringido, durante un anho, al Ambestigador Percipal i alguns outros astrónomos por el zeignados. Inda assi, l Percipal puode requerer junto de l STSI l'alargamiento deste prazo.[62]

Las ouserbaçones rializadas durante l Modelo:NT son publicadas eimediatamente, sin prazo. Dados subre la calibraige de ls strumientos i outras frames inutelizadas son tamien publicados sin qualquiera atraso. To anformaçon custante neste arquibo ancontra-se ne l formato FITS, mui recomendado para análeze astronómica, mas nun para outelizaçon generalizada.[63] L Hubble Heritage Project porcessoa i publica ua pequeinha seleçon de las eimaiges mais ampressionantes ne ls formatos JPEG i TIFF.[64]

Reduçon de l pipeline

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Ls dados astronómicos recolhidos cun CCDs dében ser processados/calibrados an bárias ouparaçones até stáren preparados para análeze astronómica. L STSI zambolbiu software sofisticado qu'outomaticamente calibra ls dados siempre que son requesitados de l'arquibo, usando ls melhores fexeiros de calibraçon possibles. Este processamiento an tiempo rial amplica que requesiçones de grandes belumes de dados puoden demorar un die ó mais para séren processadas i debolbidas. Este porcesso de calibraçon outomática ye zeignado de reduçon de l pipeline, i ye cada beç mais quemun ne ls ouserbatórios. Inda assi, ls própios astrónomos puoden requesitar ls fexeiros de calibraçon i eisecutar l sofware de reduçon de l pipeline lhocalmente, acunselhable quando ye necessairo outelizar outros fexeiros de calibraçon que nun aqueilhes selecionados outomaticamente.[65]

Análeze de ls dados

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L'análeze de ls dados recolhidos pul Hubble puode rializar-se atrabeç de bários pacotes, ambora l STSI tenga cuncebido l STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System) specialmente para esso. Para alhá d'ancluir todas las ferramientas neçairas al porcesso de reduçon de l pipeline (pa ls fexeiros an bruto), çpone tamien de bárias outras ferramientas de processamiento d'eimaige, specializadas pa l tipo de dados recolhidos pul Hubble. L software ye eisecutado cumo un módulo de l IRAF, un porgrama de reduçon de dados astronómicos mui popular que ye eisecutado an bárias bariantes de Linux i MacOS X.[66]

Lhegado

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Ampato na astronomie

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Ua de las mais famosas eimaiges de l Hubble, "Pedamiegos de la Criaçon" mostrando la Nebulosa de la Águila
Galáxias çtantes ne l spácio perfundo, nua retrato Hubble Ultra Deep Field.
La nebulosa planetária M2-9, solo ua antre las miles de struturas cósmicas fascinantes rebeladas pul Hubble
L planeta Marte bisto pul Hubble

L Hubble ten ajudado a resulber alguns antigos porblemas de l'astronomie, bien cumo rebelado nuobos resultados qu'eisigiran nuobas teories para splicá-los. Antre sues percipales cunquistas stá la mediçon de las çtáncias de las cefeidas cun percison inédita i, cun esso, lhemitando l balor de la custante de Hubble - la medida de la taxa na qual l'ouniberso stá an spanson, que tamien stá relacionada cula sue eidade. Antes de l lhançamiento de l Hubble las stimatibas de la custante de Hubble tipicamente tenien erros d'até 50%, mas las mediçones de l Hubble de ​​cefeidas ne l aglomerado de Birge i outros aglomerados de galáxias çtantes forneciu un balor medido cun ua percison de ± 10%, l que ye cunsistente cun outras medidas mais percisas feitas zde l lhançamiento de l Hubble usando outras técnicas.[67]

Anquanto que l Hubble ajudou a refinar las stimatibas de l'eidade de l'ouniberso, el tamien colocou an dúbeda las teories subre l sou feturo. Astrónomos de l High-z Supernoba Search Tean i de l Supernova Cosmology Project ousórun l telscópio para ouserbar supernobas çtantes i çcubriran eibidéncias de que, lhoinge de zaceleraçon sob l'anfluéncia de la grabidade, l'ouniberso puode de fato star se spandindo nua taxa d'aceleraçon. Esta aceleraçon fui mais tarde medida cun mais percison por outros telscópios terrestres i spaciales, cunfirmando la custataçon de l Hubble. La causa desta aceleraçon permanece mal cumprendida, mas atribui-se mais quemumente a l'anfluéncia de la einergie scura.[68][69][70]

Ls spetros i eimaiges d'alta resoluçon fornecidos pul Hubble ténen sido particularmente úteles para stablecer la prebaléncia de buracos negros ne l núcleo de galáxias próssimas. Ambora tubisse sido suposto na década de 1960 que ls buracos negros serien ancontrados ne ls centros d'alguas galáxias, coube al Hubble cuntribuir para amostrar que ls buracos negros son, probabelmente, quemuns ne ls centros galáticos, i nun solo, mas tamien que las massas de ls buracos negros i las propiadades destas galáxias stan antimamente relacionadas.[71][72][73]

La colison de l cometa Shoemaker-Levy 9 cun Júpiter an 1994 fui un persente pa ls astrónomos, acuntecendo solo alguns meses passado ua misson de manutençon restourar l zampenho ótico de l Hubble. Las eimaiges que l Hubble cunseguiu de l planeta fúrun mais nítidas de l que qualesquiera outras tomadas zde la passaige de la Voyager 2 an 1979, i fúrun cruciales pa l studo de la dinámica de la colison dun cometa cun Júpiter, un eibento ralo. Outras grandes çcubiertas feitas usando dados de l Hubble ancluen çcos proto-planetairos na nebulosa de Ourion;[74] eibidéncias de la persença de planetas stra-solares an torno de streilhas cumo l Sol[75] i las cuntrapartidas óticas de las inda misteriosas splusones de centeilhas gama.[76] L Hubble tamien ten sido ousado para studar ls oubjetos ne ls cunfines de l Sistema Solar, ancluindo planetas nanos Pluton i Éris.[77][78]

Un lhegado único de l Hubble son las eimaiges porduzidas pulas cámeras de spácio perfundo i ultraprofundo, de sensibelidade inigualable an cumprimientos de óndia besibles, criando eimaiges de las mais çtantes regiones de l cielo yá oubtidas nestes cumprimientos de óndia. Las eimaiges rebelan galáxias la bilhones d'anhos-luç de çtáncia, i ténen tanto gerado cumo susidiado ua grande cantidade de trabalhos científicos, abrindo ua nuoba jinela pa l Ouniberso primordial.[79][80]

Muitos fatos oubjetibos mostran l'ampato positibo de l Hubble na astronomie. Mais de 9.000 trabalhos cun base an dados de l Hubble ténen sido publicados an jornales peer-reviewed,[81] i einúmaros outros surgiran an anales d'eibentos. An média, un trabalho cun base an dados de l Hubble recibe cerca de dues bezes mais citaçones de l que ls cun base an dados nó-Hubble. De ls 200 artigos científicos publicados la cada anho que recíben mais citaçones, cerca de 10% son baseadas an dados de l Hubble.[82]

Ambora l Hubble tenga claramente un ampato seneficatibo na pesquisa astronómica, l custo financeiro desse ampato ten sido grande. Un studo subre ls ampatos relatibos a l'astronomie de tamanhos defrentes de telscópios çcubriu qu'anquanto ls trabalhos cun base an dados de l Hubble gírun 15 bezes mais citaçones de l que ls baseados an telscópios de tierra, ls custos de custruçon i manutençon de l Hubble son cerca de 100 bezes maiores.[83]

Tomar la decison antre ambestir an telscópios terrestres ó spaciales ne l feturo ye algo cumplexo. Mesmo antes de l Hubble ser lhançado, técnicas specializadas terrestres oubtibírun eimaiges óticas i anfrabermelhas de resoluçon mais alta de l que l Hubble, ambora restritas a albos cerca de 100 bezes mais brilhantes que l menor albo ouserbado pul Hubble. Zde anton, ls abanços na ótica adatatiba stendírun ls recursos d'alta resoluçon de telscópios terrestres pa l'eimaige anfrabermelha d'oubjetos fracos. L'outelidade de la ótica adatatiba bersus las ouserbaçones de l Hubble depende fuortemente de ls detalhes particulares de la pesquisa a ser feita. Nas faixas besibles, la ótica adatatiba solo puode corregir un campo relatibamente pequeinho de bista, anquanto l Hubble puode porduzir eimaiges óticas d'alta resoluçon al lhongo dun basto campo. Solo ua pequeinha fraçon d'oubjetos astronómicos puode ser registrada an alta resoluçon a partir de la Tierra; an cuntreste, l Hubble puode rializar ouserbaçones d'alta resoluçon de qualquiera parte de l cielo noturno, i an oubjetos stremamente pálidos.[84][85]

Popularizaçon de la ciéncia

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Siempre fui parte amportante de a misson de l Hubble caturar l'eimaginaçon de l público, dada la cunsidrable populaçon de cuntribuintes que possibelitórun la sue custruçon i l financiamiento de ls custos ouperacionales.[86] Bárias eniciatibas ténen cuntribuído para manter l público anformado subre las atebidades de l Hubble. L Hubble Heritage Project fui criado para porduzir eimaiges d'alta culidade para cunsumo público de ls oubjetos mais antressantes i marcantes ouserbados. L'eiquipe de l porjeto ye custituída por astrónomos amadores i profissionales, bien cumo de pessonas cun spriéncia para alhá de l'astronomie, i anfatiza l caráter stético de las eimaiges de l Hubble. L porjeto çpone dun cierto tiempo d'ouserbaçon ne l cronograma de l telscópio para porduzir eimaiges inéditas an quelores.[87] Para alhá desso, l STSI mantén bários sites pa l público an giral, cuntendo eimaiges de l Hubble i anformaçones subre l telscópio. La dibulgaçon ye cordenada pul Office for Public Outreach, que fui criado an 2000 para garantir que ls cuntribuintes de ls EUA beijan ls benefícios de sous ambestimientos ne l porgrama de l telscópio spacial.[88][89][90][91]

Zde 1999 las atebidades de l Hubble son dibulgadas na Ouropa pul Hubble European Space Agency Information Centre (HEIC).[92] Este departamiento fui criado ne l Space Telescope - European Coordinating Facility (ST-ECF), an Munique, na Almanha. A misson de l HEIC ye cumprir las tarefas de dibulgaçon i eiducaçon de l Hubble pa la Agéncia Spacial Ouropeia (ESA). L trabalho ye centrado na porduçon d'amboras i fotos antressantes que çtacan ls resultados de l Hubble pa la ciéncia i la cuntribuiçon de cientistas ouropeus pa l'ouserbatório. L grupo tamien porduç bersones an bídeo i outros materiales d'ansino. L Telscópio Spacial Hubble yá recebiu dous prémios Space Achievement Awards de la Space Foundation por sues atebidades de dibulgaçon, an 2001 i 2010.[93]

Outras eimaiges

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Ber tamien

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Refréncias

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Refréncias

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