"FOTÓGRAFOS" DO UNIVERSO.
= Parte 2 =  
(OS TELESCÓPIOS ESPACIAIS)

        As ações da atmosfera terrestre, os efeitos térmicos, os abalos sísmicos por mais ínfimos que o forem, ventos, etc.  muitas vezes geram deformações nas imagens captadas pelos telescópios terrestres.    Uma tentativa  dos cientistas voltados para a astronomia é a de buscar inibir essas alterações nas imagens do Universo.  Daí a busca incessante de construir-se telescópios cada vez mais possantes.   Outra opção é a de observar e registrar em imagens os pontos interesterares e intergalácticos por meio de telescópios espaciais, em órbita acima da atmosfera terrestre.
          Por assim conceberem essa significativa necessidade a NASA (compreenda-se todo o corpo de cientistas e astrônomos)  desenvolveu um projeto ambicioso de lançar um telescópio espacial capaz de atender as necessidades das carências que os telescópios terrestres (até então) nao eram capazes de suprí-las.
           Nasceu o projeto HUBBLE.   Um telescópio espacial que encontrando-se a 580 km viria a neutralizar as influências  da atmosfera terrestre.
           Seu nome é uma homenagem ao astrônomo americano Edwin Powel Hubble que revolucionou a astronomia, devido sua constatação de que o Universo se encontra em constante extensão.

        

   HUBBLE

        Telescópio Espacial Hubble é o maior telescópio óptico em órbita terrestre. Possui um espelho com 2,4 m de diâmetro, e o fato de estar acima da atmosfera, a cerca de 600 km de altitude, tem possibilitado a obtenção de imagens espetaculares, muitas delas com detalhes nunca antes observados. 
       

   


Lançamento do Hubble a bordo da Discovery
          
     Lançado em 24 de abril de 1990 pela nave espacial Discovery,

Lançamento do Hubble pela Discovery, Missão STS.

Lançamento do Hubble pela Discovery, Missão STS ~ imagem 2

o Hubble tornou-se a grande expectativa do mundo científico e, logo após suas primeiras imagens captadas das nunca imaginadas estrelas, nebulosas e galáxias, passou a ser a "menina dos olhos" da população ainda leiga no complexo astronômico, mas extasiada diante das revelações do que existe além da visão bitolada pelos credos religiosos.  Depois do "advento Hubble" a astronomia tornou-se um processo eminentemente "popular". 


    A seguir, fotos do transporte do Hubble pela Discovery, seu desacoplamento, e seu posicionamento a 595 km. da Terra. 

Nave Discovery buscando a altitude para iniciar o desaclopamento.

Fase 1 do desaclopamento

Astronauta em braço mecânico confirmando oa fase final do desaclopamento.

O Hubble após desaclopamento e iniciando suas atividades.

Detalhes técnicos.

       A nave espacial  (Discovery) na qual seriam alojados o telescópio e os instrumentos representava um grande desafio para a engenharia. Teria que suportar adequadamente mudanças frequentes entre a luz direta do Sol e a escuridão da sombra da Terra — que provocam mudanças bruscas na temperatura — enquanto pudesse permanecer estável o suficiente para permitir o direcionamento extremamente preciso do telescópio. Um manto de isolamento em multi-camadas manteriam a temperatura estável dentro do telescópio, e envolveria um  "casco"  leve de alumínio dentro do qual o telescópio e os instrumentos seriam instalados.   Dentro deste "escudo" , uma armação de grafite-epóxi manteriam  as peças de funcionamento do telescópio firmemente alinhadas.  Uma vez que os compostos de grafite são higroscópicos, haveria um risco de que o vapor de água absorvido pela armação durante sua montagem viesse a ser liberado no vácuo do espaço  Se isso ocorresse, os instrumentos do telescópio ficariam cobertos de cristais de gelo. Para reduzir esse risco, uma " purga" com gás nitrogênio foi realizada antes do lançamento do telescópio para o espaço.

Sistema óptico.

      Opticamente o Hubble é um refletor tipo Cassegrain com um projeto Ritchey-Chrétien. Este projeto, com dois grandes espelhos hiperbólicos, é o ideal  para fotografar um largo campo de vista, mas tem a desvantagem de ser de difícil construção.   Os sistemas relacionados com a óptica e espelhos do Hubble 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  Hubble seria utilizado para observações na gama do ultravioleta ao infravermelho com uma resolução dez vezes superior aos telescópios antecessores, o espelho do Hubble teria que ser polido para uma precisão de 10 nanómetros, cerca de 1/65 do comprimento de onda da luz vermelha.




Instrumentos Iniciais do Hubble




       Quando lançado, o Hubble transportava cinco instrumentos científicos, a saber: 
1. = a Wide Field and Planetary Camera (câmera de campo largo e planetário - WF/PC),
2. =  o Goddard High Resolution Spectrograph (espectrógrafo de alta resolução Goddard - GHRS), 
3. = o High Speed Photometer (fotômetro de alta velocidade - HSP), 
4. = a Faint Object Camera (câmera de objetos pálidos - FOC) e
5. =  o Faint Object Spectrograph (espectrógrafo de objetos pálidos - FOS). 

A WF/PC era um dispositivo de imagem de alta resolução destinado principalmente para observações ópticas. Foi construído pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA, e incorporou um conjunto de 48 filtros de isolamento das linhas espectrais de particular interesse astrofísico. O instrumento continha oito chips CCD divididos entre duas câmeras, cada uma com quatro CCDs. A câmera de campo largo WF abrangeu um campo de grande angular em detrimento da resolução, enquanto a câmera planetária PC tomava imagens em um comprimento focal mais eficaz do que os chips WF, dando-lhe uma maior ampliação.

     O GHRS foi um espectrógrafo projetado para operar no ultravioleta. Foi construído pelo Goddard Space Flight Center, e pode alcançar uma resolução espectral de 90.000.27 Também otimizadas para observações ultravioleta eram a FOC e a FOS, que conseguiram a mais alta resolução de todos os instrumentos no Hubble. Ao invés de CCDs, estes três instrumentos utilizaram a contagem digital de fótons como detector. A FOC foi construído pela ESA, enquanto a Universidade da Califórnia em San Diego e a Martin Marietta Corporation construiu o FOS.

      O instrumento final era o HSP, projetado e construído na Universidade de Wisconsin-Madison. Foi otimizado para observações em luz visível e ultravioleta de estrelas variáveis ??e outros objetos astronômicos variando de brilho. Poderia fazer até 100.000 medições por segundo com uma precisão fotométrica de cerca de 2% ou melhor.28 O sistema de orientação HST também pode ser usado como um instrumento científico. Seus três Fine Guidance Sensors (sensores de orientação fina - FGS) são utilizados principalmente para manter o telescópio apontado com precisão durante a observação, mas também pode ser usado para realizar astrometria extremamente precisa. Já foram obtidas medições de 0,0003 arcsecs.

      Desde o lançamento , o Hubble tem realizado numerosas descobertas, tais comonovas estimativas para a idade e composição do Universo,

 novas galáxias,

 evidência da existência de buracos negros,

 novos sistemas proto-planetários 

e novas estrelas em formação. 

OS DEFEITOS TÉCNICOS E SEUS REPAROS 
 Após alguns anos de  operação o HUBLLE   apresentou vários problemas técnicos, os quais face a importância do Projeto, a NASA com o apoio do governo americano não mediu esforços para corrigi-los.
  

Falha no espelho

 O  Hubble apresentou uma avaria em seu sistema ótico .  O mesmo foi  reparado em 1993 por uma equipe do Space Shuttle especialmente treinada para tal fim.
      
     Dentro de poucas semanas após o lançamento do telescópio, pelas imagens que voltavam, ficou evidente que havia um sério problema com o sistema óptico. Embora as imagens parecessem de início ser mais nítidas do que as imagens obtidas em terra, o telescópio falhou em obter um foco tão exato como esperado. Imagens de fontes pontuais eram difusas em um raio de mais de 1 arcsec, em vez de ter uma função de espalhamento pontual (PSF) dentro de um círculo de 0,1 arcsec de diâmetro, como havia sido especificado nos requisitos técnicos do projeto.

       A análise das imagens borradas mostrou que a causa do problema era que o espelho principal tinha sido construído com uma forma errada. Apesar de ter sido provavelmente o espelho mais precisamente construído de todos os tempos, com variações de apenas 10 nanômetros a partir da curva prevista,16 era plano em demasia nas bordas em cerca de 2.200 nanômetros (2,2 mícrons).31 Esta diferença foi catastrófica, produzindo uma aberração esférica grave.

     A falha do espelho afetou relativamente pouco a observação em alta resolução de objetos brilhantes e a espectroscopia; no entanto, a perda de luz no grande halo desfocado em redor reduzia severamente a utilidade do telescópio para objetos de brilho fraco ou para imagens de alto contraste. Isto significava que quase todos os programas cosmológicos ficavam praticamente inviabilizados, uma vez que exigem a observação de objetos extremamente pálidos. 

      O reparo foi efetuado por uma equipe de astronautas especializados, imediatamente enviados ao espaço.

Missão 2

A Missão de Serviço 2, conduzida pelo Discovery (STS-82) em fevereiro de 1997, substituiu o GHRS e o FOS do Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) e o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), substituiu um Engineering and Science Tape Recorder por um Solid State Recorder, reparou o isolamento térmico e novamente retificou a órbita do Hubble.40 O NICMOS continha um dissipador de calor de nitrogênio sólido para reduzir o ruído térmico do instrumento, mas logo depois que ele foi instalado, uma expansão térmica inesperada resultou que parte do dissipador de calor entrou em contato com um defletor óptico. Isto levou a um aumento da taxa de aquecimento no instrumento, reduzindo sua vida útil esperada de 4,5 anos para cerca de dois anos.

Missão 3A

A Missão de Serviço 3A  (STS-103), conduzida pela Discovery, teve lugar em dezembro de 1999, e foi uma adaptação da Missão de Serviço 3 depois que três dos seis giroscópios a bordo falharam. Um outro falhou poucas semanas antes da missão, tornando o telescópio incapaz de realizar observações científicas. A missão substituiu todos os seis giroscópios, um Fine Guidance Sensor e o computador, instalou um kit de melhoramento de tensão/temperatura (VIK) para impedir que a bateria sobreaquecesse, e substituiu cobertores de isolamento térmico.42 Embora o novo computador não fosse propriamente uma potência (processador Intel 486 de 25 MHz com dois megabytes de RAM), ainda é 20 vezes mais rápido e tem seis vezes mais memória que o DF-224 substituído. O novo computador aumentou o rendimento transferindo algumas tarefas de computação feitas no solo para a sonda, e economizou dinheiro permitindo o uso de linguagens de programação modernas.

Missão 3B

A Missão de Serviço 3B (STS-109), levada pelo Columbia em março de 2002, instalou um novo instrumento, com a FOC (o último instrumento original) sendo substituída pela Advanced Camera for Surveys (ACS). Isso significava que o COSTAR já não era necessário, uma vez que todos os instrumentos novos foram construídos para compensarem a aberração do espelho principal.37 A missão também viu o renascimento do NICMOS, que tinha perdido a refrigeração em 1999. Um novo sistema de refrigeração foi instalado, que reduziu a temperatura do instrumento o suficiente para que pudesse ser útil novamente. Embora não tão fria quanto o seu projeto original previa, a temperatura se tornou mais estável, o que em muitos aspectos representou uma vantagem. O ACS em particular reforçou as capacidades do Hubble; ele e o NICMOS realizaram as imagens do Hubble Ultra Deep Field.
A missão substituiu os painéis solares pela segunda vez. os painéis novos foram produzidos a partir dos criados para o sistema comsat de irídio e eram menores em dois terços do que os antigos, resultando em menos arrasto contra a ténue da atmosfera superior e fornecendo 30% a mais de energia. A energia adicional permitiu que todos os instrumentos a bordo do Hubble pudessem ser executados em simultâneo, e reduziu um problema de vibração que ocorria quando os painéis antigos, mais rígidos, se expunham ao Sol ou dele se ocultavam. A Power Distribution Unit foi também substituída, a fim de corrigir um problema com relés endurecidos, um procedimento que exigiu o desligamento completo da energia pela primeira vez desde que o telescópio fora lançado.

Missão 4



A Missão de Serviço 4, que teve lugar em maio de 2009, foi a última missão do vaivém regular (STS-125) para o Telescópio Espacial Hubble.45 A missão fora planejada para 14 de outubro de 2008.46 No entanto, em 27 setembro de 2008 o Science Instrument Command and Data Handling (SIC&DH) do Hubble falhou. Todos os dados científicos passam por esta unidade antes que possam ser transmitidos para a Terra. Embora tivesse uma unidade de backup, se o backup falhasse a vida útil do Hubble estaria encerrada.47 Por conseguinte, em 29 de setembro de 2008, a NASA anunciou que o lançamento da SM4 seria adiado até 2009 para que a unidade SIC&DH pudesse ser substituída.48 A SM4, com uma unidade de substituição do SIC&DH, foi lançada a bordo do vaivém Atlantis em 11 de maio de 2009.

Na SM4 os astronautas, ao longo de cinco caminhadas espaciais, instalaram dois novos instrumentos, a Wide Field Camera 3 (câmera de campo largo - WFC3), e o Cosmic Origins Spectrograph (espectrógrafo de origens cósmicas - COS). A WFC3 vai aumentar as capacidades de observação do Hubble no ultravioleta e na luz visível em até 35 vezes devido à sua maior sensibilidade e maior campo de visão. A missão reparou dois instrumentos que haviam falhado, a Advanced Camera for Surveys (câmara avançada para pesquisas - ACS) e o Space Telescope Imaging Spectrograph (espectrógrafo de imagens telescópicas espaciais - STIS). 

Os astronautas também realizaram substituições de outros componentes, incluindo três Rate Sensor Units, um dos três Fine Guidance Sensors (FGS), a unidade SIC&DH; todas as seis baterias de níquel-hidrogênio, e três mantas de isolamento térmico de proteção. As baterias nunca tinham sido substituídas e duraram mais de 13 anos além da sua vida prevista.

O



IMAGENS.
Legado

 
Uma pequeníssima exposição das centenas de milhões de imagens captadas pelo 
Hubble e remetidas para os Centros de Controles. 
Com esse reduzidíssimo número de imagens, desejamos apenas demonstrar a 
infinita importância desse "Fotógrafo" do Universo, ao mesmo tempo em que 
expresamoa nosso mais sensível e profundo agradecimento pela sua EXISTÊNCIA.

Choque de 2 galáxias e formação de uma terceira, 1 milhão de a..l

Choque de Galáxias, 12 milhões de a.l

"Objeto" de 1 km de diâmetro capturado pelo Hubble..  Encontra-se no Cinturão de Kuiper, região do Sistema Solar que se estende além da órbita de Netuno e que abriga PLANETA ANÕES  como Eris e Quaoar.

Galáxia NCG 2937, "porpoise" ("Golfinho")  300 milhões a.l

Par de galáxias: NCG 3808 3808-A.  4.000  milhões de a.l

Planeta Mercúrio

Saturno

Filamento de poeira cósmica, 2.500 a.l

Galáxia circular, 1 milão de a.l

Nebulosa dos Pilares, 3.000 a.l

Nebulosa Cabeça de Cavalo, 1.500 a.l

Buraco negro  12.000 a.l

Buraco negro absorvendo poeiras cósmicas

Nebulosa do Caranguejo,  1500 a.l

Aglomerado formador de estrelas novas, 12.000 a.l

Choque de Galáxias, 12 milhões de a.l

Choque de 2 galáxias e formação de uma terceira, 1 milhão de a.l