Hubbleteleskopet

Mål

Utvidgar gränserna för det synliga universum, Hubble Space Telescope tittar djupt ut i rymden med kameror som kan se över hela det optiska spektrumet från infrarött till ultraviolett.

Uppdrag

Hubble Space Telescope (HST) är ett rymdteleskop med en diameter på 2,4 m optimerat för att observera från ultraviolett till infrarött, samarbetat mellan ESA och NASA. Hubble, som lanserades 1990 och designades för renovering av astronauter, är ett av de största vetenskapliga projekten. Genom att öppna våra ögon för underverken i vår ”planetariska” bakgård och bortom, har den revolutionerat den moderna astronomi genom att vara ett effektivt verktyg för att göra nya upptäckter och förändra hur forskningen görs.

Vad är speciellt?

Ljus kan färdas genom universum praktiskt taget ostört i tusentals miljoner år. Men innan det kommer fram till ett teleskop på jorden måste det färdas genom vår turbulenta atmosfär, vilket suddar ut de fina kosmiska detaljerna. Att sätta ett teleskop i rymden undviker detta problem. Högt över atmosfären samlar Hubble synligt ljus och observerar de infraröda och ultravioletta våglängderna som vanligtvis filtreras bort.

Hubble har gjort några dramatiska upptäckter. När den lanserades hade planeter utanför vårt solsystem (exoplaneter) inte observerats. Hubble gjorde mätningar av en planets atmosfär runt en annan stjärna (HD 209458), och hittade bevis på natrium, kol och syre och metan i atmosfären på en annan planet i Jupiterstorlek, HD 189733b. Den avbildade direkt en exoplanet som kretsar kring Fomalhaut.

Man trodde också att universums expansion skulle sakta ner nu, eftersom gravitationen verkar för att minska resthastigheten från Big Bang. Genom att studera ”Typ Ia-supernovor” – stjärnor som exploderar i slutet av sitt liv – som avståndsindikatorer, fann Hubble att hastigheten med vilken universum för närvarande expanderar hade ökat under de senaste flera miljarder åren. Detta pekar på existensen av ”mörk energi”, en kraft som kommer att överstiga gravitationen och får universums expansion att accelerera.

Före Hubble hade förekomsten av dammskivor runt ett litet antal unga stjärnor slutits från observationer av infraröda satelliter, men bara en skiva, runt Beta Pictoris, hade avbildats direkt med en markbaserad koronagraf. I århundraden har man trott att solsystemet började som en skiva. Hubble visade i hög upplösning att ungefär hälften av de unga stjärnorna i Orionnebulosan är omgivna av gas- och stoftstrukturer, många av dem skivor.

Hubble har flyttat tillbaka universums observationsgränser. I samordning med andra observatorier har Hubble tagit långa exponeringar av små områden på himlen för att få fram de mest avlägsna och äldsta galaxerna. Med den känsliga pankromatiska kameran ”WFC3” har Hubble sett galaxer som bildades bara 600-800 miljoner år efter Big Bang, och som visar tecken på sitt ursprung från de första stjärnorna. De är så blåa att de måste ha brist på tunga element, vilket representerar en population med ursprungliga egenskaper.

Rymdskepp

Hjärtat i HST är en primärspegel med en diameter på 2,4 m som levererar ljus till fem vetenskapliga instrument som arbetar över hela det optiska spektrumet: från infrarött, genom det synliga, till ultraviolett ljus. Den har tre kameror, två spektrografer och en uppsättning Fine Guidance-sensorer som gör att Hubble exakt kan peka på mål på himlen.

HST placerades i en låg omloppsbana, designad för att servas i rymden av astronauter på rymdfärjan, vilket gör att instrument kan bytas ut när tekniken förbättras och observatorieundersystem repareras och moderniseras.

Två solvingar ger ström till datorerna och de vetenskapliga instrumenten och laddar sex nickel-vätebatterier för att driva rymdfarkosten i cirka 25 minuter per omloppsbana medan den flyger genom jordens skugga.

Ett utarbetat system med attitydkontroller förbättrar Hubbles stabilitet under observationer. Reaktionshjul manövrerar teleskopet på plats och gyroskop övervakar dess position. Fine Guidance Sensor-enheter låser sig på ledstjärnor och säkerställer den höga peknoggrannheten som behövs för att göra exakta observationer.

Resa

Hubble sattes in av Space Shuttle Discovery (STS-31) i en cirkulär bana 575 km över marken, lutande 28,5° mot ekvatorn. Tiden för en omloppsbana är mellan 96 och 97 minuter.

Historia

Så tidigt som 1923 föreslog den tyska raketforskaren Herman Oberth ett rymdbundet teleskop i sin bok Die Rakete zu den Planeträumen. Amerikanen Lyman Spitzer föreslog ett rymdteleskop 1946, lobbyverksamhet i nästan 30 år. På 1970-talet tog NASA och ESA upp förslaget om en 3 m-diameter. Finansieringen började 1977 och den fick sitt namn efter Edwin Hubble, som upptäckte universums expansion på 1920-talet. Även om det minskade till 2,4 m började projektet få stor uppmärksamhet från astronomer. Spegeln var klar 1981 och monteringen av hela rymdfarkosten slutfördes 1985.

Den lanserades 1990 men huvudspegeln hade ett allvarligt fel: kanten var för platt med bara en femtiondel av bredden på ett människohår, vilket förhindrade skarpa bilder. Forskare och ingenjörer från NASA och ESA arbetade tillsammans och kom fram till ett korrigerande optikpaket, monterat under det första Hubble Servicing Mission (SM1) i december 1993.

Även om efterföljande serviceuppdrag var minst lika krävande vad gäller komplexitet och arbetsbelastning, fångade SM1 både astronomers och allmänhetens uppmärksamhet. Den är noggrant planerad och briljant utförd och kommer att gå till historien som en av höjdpunkterna under mänsklig rymdfärd. Hubble var tillbaka i verksamheten.

Under SM2 1997 installerades två nya instrument; många av Hubbles avgörande tekniska system byttes ut 1999 under SM3A; och 2002 kom SM3B, när Hubble återigen fick nya vetenskapliga instrument.

Planerad till oktober 2008 blev SM4 försenad för att bygga en ersättningsenhet för Science Instrument Command and Data Handling. I maj 2009 befäl veteranastronauten Scott Altman en besättning på Atlantis, inklusive marinkaptenen Gregory C. Johnson, rymdvandrarna John Grunsfeld och Mike Massimino och första gången rymdflygarna Andrew Feustel, Michael Good och Megan McArthur. De genomförde ett ambitiöst elva dagar långt uppdrag med fem rymdpromenader, installerade två nya instrument: Wide Field Camera 3 (WFC3) och Cosmic Origins Spectrograph (COS), och reparerade två inaktiva: Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) och Avancerad kamera för undersökningar (ACS). De installerade ersättningsenheten för Science Instrument Command and Data Handling Unit, en finstyrningssensor, nya batterier, gyron och isolering. Hubble har återupptagit sina vetenskapliga observationer, med utökade vetenskapliga möjligheter och en förlängd livslängd.

Partnerskap

NASA är ESA:s partner i projektet. ESA har bland annat tillhandahållit Faint Object Camera, de två första solvingarna som drev rymdfarkosten och ett team av rymdforskare och ingenjörer vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, USA.

Europas bidrag till HST ger europeiska astronomer rätt till 15 % av teleskopets observationstid, men i juni 2012 tilldelades europeiska forskare rekordstora 26,5 % av observationstiden.

Det europeiska vetenskapliga arkivet för rymdteleskopet Hubble finns vid ESA:s European Space Astronomy Centre (ESAC) i Villanueva de la Cañada nära Madrid, Spanien. Fram till juni 2012 var det värd för Space Telescope European Coordinating Facility (ST-ECF), beläget vid huvudkontoret för European Southern Observatory nära München, Tyskland.