Telescópio espacial Hubble
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| Telescópio Espacial Hubble | |
 O Telescópio Espacial Hubble, visto do Ônibus Espacial Columbia durante a Missão de Serviço 3B (STS-109) |
|
| Informações Gerais | |
|---|---|
| Nomes Alternativos: | HST, Space Telescope |
| Tipo de Telescópio: | Refletor Ritchey-Chretien |
| Lançamento: | 24 de Abril de 1990 |
| Veículo de Lançamento: | Discovery - STS-31 |
| Desativação do telescópio: | depois de 2020 |
| N° NSSDC: | 1990-037B |
| Massa: | 11,110 kg |
| Informações do telescópio | |
| Altitude: | 589 km |
| Comprimento de onda: | Luz visível, raios gama, raios-X, infravermelho |
| Diâmetro: | 2.4 m |
| Instrumentos | |
O Telescópio Espacial Hubble é um satélite astronômico artificial não tripulado que transporta um grande telescópio para a luz visível e infravermelha. Foi lançado pela agência espacial estadunidense - NASA - em 24 de abril de 1990, a bordo do Vaivém Espacial (No Brasil: Ônibus espacial) Discovery (missão STS-31).
Este telescópio já recebeu três visitas espaciais da NASA para a
manutenção e para a substituição de equipamentos obsoletos ou
inoperantes.
O Telescópio Espacial Hubble é a primeira missão da NASA pertencente aos Grandes Observatórios Espaciais - (Great Observatories Program), consistindo numa família de quarto Observatórios Orbitais, cada um observando o Universoluz visível, raios gama, raios-Xinfravermelho. em um comprimento diferente de onda, como a e o
Índice[esconder] |
[editar] História
Imaginado nos anos 40, projetado e construído nos anos 70 e 80 e em funcionamento desde 1990, o Telescópio Espacial Hubble foi batizado em homenagem a Edwin Powell Hubble, que revolucionou a Astronomia ao constatar que o Universo estava se expandindo.
Pela primeira vez era possível ver mais longe do que as estrelas da nossa própria galáxia e estudar estruturas do universo
até então desconhecidas ou pouco observadas. O Hubble, de uma forma
geral, deu à civilização humana uma nova visão do universo e um salto
equivalente ao dado pela luneta de Galileu Galilei no século XVII.
Desde a concepção original, em 1946,
a iniciativa de construir um telescópio espacial sofreu inúmeros
atrasos e problemas orçamentais. Logo após o lançamento para o espaço, o
Hubble apresentou uma aberração esférica no espelho
principal que parecia comprometer todas as potencialidades do
telescópio. Porém, a situação foi corrigida numa missão especialmente
concebida para a reparação do equipamento, em 1993, voltando o telescópio à operacionalidade, tornando-se numa ferramenta vital para a astronomia.
Em 2010, o futuro do Hubble apresenta-se incerto. Embora o Congresso dos Estados Unidos da América disponha de fundos para reparar o telescópio em Julho de 2005, é possível que seja cancelada, novamente, uma missão de serviço. Sem a necessária intervenção, o Hubble irá reentrar na atmosfera da Terra algures no ano 2010, possivelmente sendo substituído pelo seu sucessor, o James Webb Space Telescope, com data prevista de lançamento para 2013.
[editar] Concepção e objetivos
A história do Telescópio Espacial Hubble remonta ao ano de 1946, quando o astrónomo Lyman Spitzer escreveu um documento intitulado Vantagens astronómicas de um observatório extraterrestre.
Aí discorriam as duas grandes vantagens oferecidas por um observatório
espacial relativamente aos telescópios terrestres: primeiro, a resolução óptica (distância mínima de separação entre objetos na qual eles permaneçam claramente distintos) estaria limitada apenas por difração, em oposição aos efeitos da turbulênciaatmosfera que provocam o cintilamento das estrelas, conhecido entre astrónomos como visão. Os telescópios terrestres estão tipicamente limitados a resoluções de 0,5–1,0 segundos de arco
(arcsec), comparativamente aos valores teóricos de resolução de
difracção limitada de cerca de 0,1 arc para um telescópio com um espelho
de 2,5 m em diâmetro. A segunda maior vantagem seria a possibilidade de observar luz infravermelha e ultravioleta, cuja grande parte é absorvida pela atmosfera. da
Spitzer empenhou-se, ao longo da sua carreira, em impulsionar o desenvolvimento dos telescópios espaciais. Em 1962 surge um relatório da Academia Nacional de Ciências (EUA) recomendando o desenvolvimento de um telescópio espacial como parte integrante do programa espacial e, em 1965,
Spitzer foi indicado como dirigente do comitê para a definição de
objetivos científicos para um telescópio espacial de grandes dimensões.
A astronomia baseada no espaço estava apenas no início nos anos seguintes à Segunda Guerra Mundial; os cientistas estudavam e utilizavam as tecnologias de propulsão que tiveram lugar durante esse período. Os primeiros espectrosSol foram obtidos em 1946. Em 1962 seria lançado pelo Reino Unido um telescópio em órbita solar com parte do programa espacial Ariel, e 1966 veria o lançamento do primeiro Observatório Astronômico Orbital (OAO), da NASA, cujas baterias
apresentariam falhas após três dias, terminando a missão; mais tarde, o
OAO-2, o projeto sucessor, permitiu fazer observações ultravioleta das estrelas e galáxias desde o seu lançamento em 1968 até 1972, prazo muito além do tempo de vida planejado de apenas um ano. ultravioleta do
As missões OAO comprovaram o papel fundamental que as observações
baseadas no espaço poderiam desempenhar na astronomia e, ainda em 1968, a NASA esboçaria um telescópio refletor
baseado no espaço, com um espelho de 3m de diâmetro, provisoriamente
designado de Grande Telescópio Orbital ou Grande Telescópio Espacial
(LST), com data prevista de lançamento para 1979.
Os planos enfatizavam a necessidade de missões tripuladas para a
manutenção do telescópio, por forma a justificar um investimento tão
caro mediante um tempo de vida extenso, e os projetos em redor da
tecnologia reutilizável do Vaivém Espacial indicavam que tal seria possível em pouco tempo.
[editar] A odisseia pelo financiamento
O continuado sucesso do programa OAO encorajava um forte e cada vez
maior consenso entre a comunidade astronômica de que o LST devia ser a
meta principal. Em 1970 a NASA
estabeleceu dois comitês, um para planejar os aspectos de engenharia do
projeto, e o outro para estabelecer metas científicas para a missão.
Uma vez estabelecidos esses comitês, o desafio seguinte da NASA seria
obter financiamento para a construção deste instrumento que seria, de
longe, muito mais caro que qualquer outro telescópio terrestre. O
Congresso estado-unidense questionou muitos aspectos do orçamento
proposto para o telescópio e impôs cortes orçamentais nas fases de
planejamento que, na altura, consistiam em estudos muito detalhados
sobre quais instrumentos e hardware deveriam ser incluídos no telescópio. Em 1974, cortes no setor público instigados por Gerald Ford forçariam o Congresso a cortar todo o financiamento para o projeto.
Em resposta ao sucedido, surgiu um esforço internacional de pressão
coordenado entre astrônomos. Muitos encontraram-se pessoalmente com
congressistas e senadores, e muitas campanhas de baixo-assinado
foram organizadas. A Academia Nacional de Ciências publicou um
relatório enfatizando a necessidade de um telescópio espacial, e
eventualmente o Senado teria concordado com um orçamento que seria
metade daquele que o Congresso recusara.
As dificuldades em obter o financiamento levaram à redução da escala
do projeto, reduzindo o diâmetro do espelho de 3m para 2,4m, quer para
reduzir custos, quer para permitir uma mais compacta configuração do
hardware telescópico. Foi descartado um protótipo de menores dimensões
(1,5m), que seria concebido para testar os sistemas a utilizar no satélite principal, e as preocupações com o orçamento despertaram a colaboração da Agência Espacial Europeia. A ESA concordou em fornecer alguns dos instrumentos para o telescópio, bem como as células solares
que lhe iriam fornecer energia, suportando também 15% dos custos, em
troca da garantia de 15% do tempo de observação para astrónomos
europeus. O Congresso aprovaria o financiamento de 36 milhões de dólares para 1978, e o desenho do LST iniciou-se de imediato, agendado o lançamento para 1983. Durante a década de 1980, o telescópio foi batizado em homenagem a Edwin Hubble, pelas suas descobertas revolucionárias no século XX, como a expansão do universo.
[editar] Construção
Assim que foi dada luz verde ao projeto, os trabalhos da fase de construção foram divididos por diversas instituições. O Marshall Space Flight Center
ficou responsável pelo controle geral dos instrumentos científicos e
como centro de controle terrestre durante a missão. O centro Marshall
incumbiu a Perkin-Elmer, uma companhia do ramo da óptica, de conceber o mecanismo de montagem do telescópio (Optical Telescope Assembly - OTA) e os sensores de navegação (Fine Guidante Sensors) para o telescópio espacial. A Lockheed ficou responsável pela construção da nave espacial em que o telescópio ficaria alojado [1]
[editar] Montagem
Os sistemas relacionados com a óptica e espelhos do telescópio
representavam a parte crucial, e seriam concebidos segundo
especificações muito rígidas. Em média, os telescópios usam espelhos
polidos para uma precisão de cerca de um décimo do comprimento de onda da luz visível; porém, uma vez que o Telescópio Espacial seria utilizado para observações na gama dos ultravioleta aos infravermelhos
com uma resolução dez vezes superior aos telescópios antecessores, o
espelho deste teria que ser polido para uma precisão de 1/20 do
comprimento de onda da luz visível, ou 30 nanómetros.
A Perkin-Elmer planeava utilizar maquinaria assistida por computador
extremamente sofisticada para transformar o espelho segundo as
especificações impostas, mas para o caso da sua tecnologia de pontaKodak
estava também contratada para construir um espelho de salvaguarda
utilizando as técnicas de polimento tradicionais. A construção do
espelho foi iniciada a 1979, utilizando vidro de expansão ultra-reduzida. Para reduzir ao máximo o peso do espelho, este foi condicionado numa espécie de sandwich com duas placas de cerca de uma polegada de altura e uma estrutura em forma de colmeia no meio. apresentar dificuldades, a
O polimento prolongou-se de 1979 até Maio de 1981. Mais tarde, relatórios da NASA
questionavam a estrutura intermédia proposta pela Perkin-Elmer, o que
acarretou complicações ao nível da agenda e do orçamento. O espelho
estaria concluído nos finais de 1981 com o acrescento de um revestimento reflectivoalumínio, de espessura de 75 mm, e outro revestimento protector de fluoreto de magnésio, de 25 mm de espessura, o que permitia aumentar a reflexão da luz ultravioleta. em
Subsistiam, porém, dúvidas sobre a competência da Perkin-Elmer num
projecto desta importância, já que o orçamento e agenda para concluir o
OTA continuavam a aumentar. Em resposta a esta agenda, descrita como
"não delineada e diariamente alterada", a NASA adiou o lançamento do
telescópio para Abril de 1985.
A agenda da Perkin-Elmer continuou a inflar, a uma taxa de cerca de um a
cada três meses, tendo-se mesmo verificado, esporadicamente, atrasos de
um dia por cada dia de trabalho. Face a isto, a NASA foi forçada a
reagendar o lançamento para 1 de Março e, mais tarde, para Setembro de 1986. Por esta altura, o custo total do projecto tinha atingido 1175 bilhões[2].
[editar]
A nave espacial na qual seriam alojados o telescópio e os instrumentos representava outro grande desafio para a engenharia. Teria que suportar adequadamente mudanças frequentes entre a luz directa do Sol e a escuridão da sombra da Terra — que provocavam mudanças bruscas na temperatura — enquanto pudesse permanecer estável o suficiente para permitir o direccionamento extremamente preciso do telescópio.
[editar] Da câmara aos cientistas
[editar] Transmissão para a Terra
Os dados recolhidos pelo Hubble são inicialmente armazenados na nave.
À data do seu lançamento, o equipamento de armazenamento consistia em
(agora) velhos gravadores de tape (cassete),
sendo substituídos por dispositivos não-mecânicos durante as missões de
assistência 2 e 3A. Depois de armazenados, os dados são transferidos
para as instalações na Terrasatélites concebida para que outros satélites em órbitas baixas possam comunicar com as respectivas instalações de controle de missão durante cerca de 85% do seu tempo em órbita. Esta rede de satélites foi baptizada de Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). Os dados são então retransmitidos para as estações terrestres do TDRSS e, posteriormente, para o Goddard Space Flight Center para arquivação. através de uma rede de
[editar] Arquivo
Todos os dados recolhidos pelo Hubble são eventualmente disponibilizados ao público no site http://archive.stsci.edu/hst. Porém, o acesso a esses dados é restringido, durante um ano, ao Investigador Principal e alguns outros astrónomos por ele designados. No entanto, o Principal pode requerer junto do STScI o alargamento deste prazo.
As observações realizadas durante o tempo atribuído são publicadas imediatamente, sem prazo. Dados sobre a calibragem dos instrumentos e outras frames inutilizadas são também publicados sem qualquer atraso. Toda informação constante neste arquivo encontra-se no formato FITS, muito recomendado para análise astronómica, mas não para utilização generalizada. O Hubble Heritage Project processa e publica uma pequena selecção das imagens mais impressionantes nos formatos JPEG e TIFF.
[editar] Redução do pipeline
Os dados astronómicos recolhidos com CCDs
devem ser processados/calibrados em várias operações até estarem
preparados para análise astronómica. O STScI desenvolveu software
sofisticado que automaticamente calibra os dados sempre que são
requisitados do arquivo, usando os melhores ficheiros de calibração
possíveis. Este processamento em tempo real implica que requisições de
grandes volumes de dados podem demorar um dia ou mais para serem
processadas e devolvidas. Este processo de calibração automática é
designado de redução do pipeline, e é cada vez mais comum nos observatórios.
No entanto, os próprios astrónomos podem requisitar os ficheiros de
calibração e executar o sofware de redução do pipeline localmente,
aconselhável quando é necessário utilizar outros ficheiros de calibração
que não aqueles seleccionados automaticamente.
[editar] Análise dos dados
A análise dos dados recolhidos pelo Hubble pode realizar-se através de vários pacotes, embora o STScI tenha concebido o STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System)
especialmente para isso. Além de incluir todas as ferramentas
necessárias ao processo de redução do pipeline (para os ficheiros em
bruto), dispõe também de várias outras ferramentas de processamento de imagem, especializadas para o tipo de dados recolhidos pelo Hubble. O software é executado como um módulo do IRAF, um programa de redução de dados astronómicos muito popular que é executado em várias variantes de Linux e MacOS X.
[editar] Primeiras Imagens
Após sua montagem no espaço, em 1990
as estações em terra passaram a captar as imagens transmitidas
ligeiramente embaçadas, e durante algum tempo pensou-se que se tratava
de um limite de nitidez compatível com o pequeno diâmetro do espelho
principal 2,40 m.
Essas aberrações focais encontradas eram comuns também nos
telescópios terrestres, fato que animou os engenheiros que acreditavam
ter resolvido um problema secular com o mecanismo de autofocalização
adaptado nas lentes dos observatórios terrestres.
[editar] Erro fundamental
Enquanto partes do telescópio, como o grande espelho, foram idealizadas para captar ondas numa frequência visível, o restante das lentes foram projetadas para operar no infravermelho, isso é, a mesma radiação usada na visão noturna. Essa diferença nas distâncias focais foi a causa da miopia do Telescópio Hubble
e enquanto não descobriam a causa, as imagens dos observatórios
terrestres, obtidas com espelhos de 8 m de diâmetro, eram iguais ou
melhores às do telescópio espacial (míope). O embaçamento tido como um
efeito original só foi percebido algum tempo depois, ao checarem as
informações com os fornecedores das lentes, o que causou grande dissabor
por parte da comunidade científica, tendo em vista que a partir das
primeiras imagens "notadamente borradas", se adiantaram defendendo teses
e tecnologias fundamentadas no que viam.
[editar] Perdas irrecuperáveis
Muitos foram os transtornos causados pela miopia do Hubble,
entre eles, o mais significativo foram as perdas irrecuperáveis para a
ciência, devido à falta de acompanhamento da propagação da lâmina de luz
que deu origem à supernova de 1987, ocorrida na Nuvem de Magalhães há 170 000 anos. Com o surgimento dos incomuns anéis em torno, vistos pela primeira vez em 1994 com suas lentes já corrigidas.
Esse, um fenômeno raríssimo no universo observável, acontecido nos quintais da Via Láctea,
deixou a comunidade astronômica internacional sem respostas ao
questionamento: os anéis são produto da explosão ou se já existiam
antes?
FONTE: Wikipédia, a Enciclopédia Livre.
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