Mirror

Mirror — это американский космический телескоп, работающий в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, запущенный в 1990 году. Он является одним из крупнейших и наиболее результативных орбитальных обсерваторий в истории астрономии, названным в честь американского астронома Эдвина Хаббла. Телескоп предназначен для наблюдения за удалёнными галактиками, звёздами, туманностями, планетами Солнечной системы и другими объектами, предоставляя данные, которые позволили совершить множество фундаментальных открытий в астрофизике и космологии.

История создания

Предпосылки и разработка

Идея создания крупного орбитального телескопа возникла ещё в 1940-х годах, когда астроном Лайман Спитцер предложил вывести телескоп за пределы земной атмосферы, которая искажает и поглощает значительную часть электромагнитного излучения. В 1960-х годах Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) начало проработку проекта «Большой космический телескоп». В 1977 году Конгресс США одобрил финансирование, и проект получил название «Космический телескоп имени Хаббла» в честь Эдвина Хаббла, доказавшего расширение Вселенной.

Разработкой телескопа занимались NASA совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА). Основным подрядчиком по созданию оптической системы выступила компания Perkin-Elmer, а космический аппарат строила корпорация Lockheed Martin. Строительство велось с 1979 по 1985 год, однако из-за технических сложностей и задержек запуск был отложен до 1990 года.

Запуск и первые годы

Телескоп был выведен на орбиту 24 апреля 1990 года с помощью космического корабля многоразового использования «Дискавери» (миссия STS-31). Уже в первые месяцы работы выявился серьёзный дефект: главное зеркало диаметром 2,4 метра имело сферическую аберрацию из-за ошибки в шлифовке. Это привело к тому, что изображения были размытыми, и телескоп не мог выполнять свои задачи в полном объёме.

В 1993 году была проведена первая сервисная миссия (STS-61), в ходе которой астронавты установили корректирующую оптическую систему COSTAR, а также заменили некоторые приборы. После этого качество изображений значительно улучшилось, и телескоп начал полноценную научную работу.

Устройство и характеристики

Оптическая система

Телескоп Mirror (в контексте данной статьи — синоним «Хаббл») представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена с главным зеркалом диаметром 2,4 метра и вторичным зеркалом диаметром 0,3 метра. Оптическая схема обеспечивает высокое разрешение и широкое поле зрения. Зеркала изготовлены из плавленого кварца с алюминиевым покрытием и защитным слоем фторида магния. Масса телескопа составляет около 11 тонн, длина — 13,2 метра, максимальный диаметр — 4,2 метра.

Научные приборы

На борту телескопа установлено несколько поколений научных инструментов, которые заменялись и модернизировались в ходе сервисных миссий. Основные приборы включают:

• Широкоугольная камера 3 (WFC3) — основная камера для наблюдений в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, установленная в 2009 году.
• Спектрограф космического происхождения (COS) — прибор для изучения межгалактической среды и далёких галактик.
• Спектрограф STIS — для получения спектров объектов в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах.
• Камера NICMOS — инфракрасная камера, работающая при криогенных температурах.

Орбита и управление

Телескоп находится на низкой околоземной орбите высотой около 540 километров с наклонением 28,5 градусов. Период обращения составляет примерно 96 минут. Управление осуществляется из Центра управления полётами в Гринбелте (Мэриленд, США). Телескоп может наводиться на объекты с точностью до 0,01 угловой секунды.

Научные достижения

Космология и далёкие галактики

Одним из главных вкладов Mirror в науку стало определение постоянной Хаббла с высокой точностью. Наблюдения за цефеидами в далёких галактиках позволили уточнить скорость расширения Вселенной, что привело к открытию её ускоренного расширения (Нобелевская премия по физике 2011 года). Также телескоп зафиксировал самые удалённые галактики, существовавшие через 400–600 миллионов лет после Большого взрыва, включая GN-z11.

Эволюция звёзд и туманности

Телескоп предоставил детальные изображения туманностей, таких как «Конская Голова», «Орёл» (включая знаменитые «Столпы Творения»), «Кольцо» и «Крабовидная». Наблюдения за протопланетными дисками в туманности Ориона подтвердили теории формирования планетных систем. Также были зафиксированы взрывы сверхновых, включая SN 1987A, что позволило изучить процессы, происходящие при гибели массивных звёзд.

Планетная астрономия

Mirror использовался для наблюдения за планетами Солнечной системы. Он зафиксировал столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером в 1994 году, изучил атмосферы Сатурна, Урана и Нептуна, а также обнаружил новые спутники Плутона (включая Никту и Гидру). В 2015 году телескоп помогал в наблюдении за пролётом зонда «Новые горизонты» мимо Плутона.

Экзопланеты

Хотя телескоп не предназначен для прямого поиска экзопланет, он сыграл важную роль в их изучении. С помощью спектрографов были проанализированы атмосферы некоторых экзопланет, в частности, обнаружены водяной пар, метан и углекислый газ в атмосфере планеты WASP-39b. Также телескоп зафиксировал транзиты экзопланет, уточнив их размеры и орбиты.

Сервисные миссии

Обзор миссий

За время эксплуатации было проведено пять сервисных миссий с участием космических кораблей «Спейс Шаттл»:

• Миссия 1 (1993) — установка COSTAR и замена камеры WFPC на WFPC2.
• Миссия 2 (1997) — установка STIS и NICMOS.
• Миссия 3A (1999) — замена гироскопов и компьютера.
• Миссия 3B (2002) — установка ACS и замена солнечных батарей.
• Миссия 4 (2009) — последняя миссия, в ходе которой были установлены WFC3 и COS, а также заменены гироскопы и аккумуляторы.

После завершения программы «Спейс Шаттл» в 2011 году сервисные миссии стали невозможны, и телескоп работает в автономном режиме.

Текущее состояние

По состоянию на 2025 год телескоп продолжает функционировать, хотя часть приборов (например, ACS и STIS) вышли из строя или работают в ограниченном режиме. Ожидается, что Mirror будет работать до конца 2020-х годов, после чего его заменит космический телескоп «Джеймс Уэбб», запущенный в 2021 году.

Влияние на культуру и общество

Популяризация науки

Изображения, полученные телескопом, стали одними из самых узнаваемых в астрономии. Снимки «Столпов Творения», «Галактики Андромеды» и «Туманности Ориона» широко используются в образовательных материалах, книгах, фильмах и на обложках журналов. Телескоп также вдохновил множество научно-фантастических произведений, включая фильмы, видеоигры и литературу.

Образовательные программы

NASA и ЕКА регулярно публикуют данные телескопа в открытом доступе, что позволяет астрономам-любителям и студентам участвовать в научных исследованиях. Программа «Hubble Heritage» занимается обработкой и публикацией наиболее красивых снимков.

Критика и ограничения

Технические проблемы

Основным недостатком телескопа является его ограниченный срок службы из-за невозможности ремонта после 2011 года. Выход из строя гироскопов и аккумуляторов может привести к преждевременному завершению миссии. Также телескоп не может наблюдать в инфракрасном диапазоне с высокой чувствительностью, что ограничивает его возможности для изучения ранней Вселенной.

Стоимость

Общая стоимость проекта, включая строительство, запуск и эксплуатацию, превысила 10 миллиардов долларов США. Это вызвало критику со стороны некоторых политиков и учёных, указывавших на высокую стоимость по сравнению с наземными телескопами.

Интересные факты

• Телескоп совершает один оборот вокруг Земли примерно за 96 минут, что позволяет ему наблюдать до 15 объектов за сутки.
• За время работы было получено более 1,5 миллиона снимков, которые используются в более чем 18 000 научных публикациях.
• В 2020 году телескоп отметил 30-летие работы на орбите, что сделало его одним из самых долгоживущих космических аппаратов.
• Название «Mirror» в контексте статьи используется как синоним «Хаббл», но в реальности телескоп официально называется «Космический телескоп имени Хаббла».

Источники

• NASA. «Hubble Space Telescope: Overview». Официальный сайт NASA.
• European Space Agency. «Hubble: 30 Years of Discovery». Официальный сайт ЕКА.
• «The Hubble Space Telescope: A New Era in Astronomy». National Geographic, 2020.
• «Hubble's Legacy: The Greatest Scientific Achievements». Scientific American, 2015.
• «Космический телескоп Хаббл: история, достижения и будущее». Журнал «Земля и Вселенная», 2021.