Космічний телескоп «Габбл» або космічний телескоп ГабблаАстрономічний енциклопедичний словник, ст. 506, також Хаббл (, HST) — американський оптичний телескоп, розташований на навколоземній орбіті з 1990 року. Спільний проєкт НАСА і Європейського космічного агентства (ЄКА). Телескоп названо на честь американського астронома Едвіна Габбла.

Телескоп «Габбл» — унікальна багатоцільова орбітальна обсерваторія, найбільша серед запущених у космос у XX столітті. Є першим апаратом із серії «Великі обсерваторії». Попри невдалий початок роботи — телескоп запущено на орбіту з дефектом головного дзеркала — зусиллями космічної експедиції дефект удалося майже повністю компенсувати, що надало змогу наблизитися до розрахункових характеристик. Подальші експедиції далі вдосконалили телескоп. За його допомогою здійснено багато важливих спостережень.

Станом на 2018 рік телескоп працює і може використовуватися до 2030—2040-х років. Його наступник, телескоп «Джеймс Вебб» (JWST), планувався до запуску ще у 2007 році. Після декількох перенесень НАСА оголосило нову дату запуску — 18 грудня 2021 року. Остаточною датою запуску телескопа JWST визначено 25 грудня 2021 року. Апарат запущено в космос о 12:20 UTC ракетою-носієм «Аріан-5» з космодрому Куру, розташованого у Французькій Гвіані.

Історія

Передісторія, концепції, ранні проєкти Перша згадка концепції орбітального телескопа зустрічається в книзі Германа Оберта «Ракета до міжпланетного простору» (, 1923).

У 1946 році американський астрофізик Лайман Спітцер опублікував статтю «Астрономічні переваги позаземної обсерваторії» (). У статті зазначено дві головні переваги такого телескопа: Його кутова роздільна здатність обмежена лише дифракцією, а не турбулентними потоками в атмосфері; на той час роздільна здатність наземних телескопів була від 0,5 до 1,0 кутової секунди, тоді як теоретична межа роздільної здатності за дифракцією для телескопа із дзеркалом 2,5 м становить близько 0,1 кутової секунди. Космічний телескоп міг би здійснювати спостереження в інфрачервоному та ультрафіолетовому діапазонах, у яких поглинання випромінювання земною атмосферою вельми значне.

Спітцер присвятив значну частину своєї наукової кар'єри просуванню проєкту. У 1962 році Національною академією наук США опубліковано доповідь, яка рекомендувала внести розробку орбітального телескопа до космічної програми, і в 1965 році Спітцера було призначено головою комітету, до компетенції якого входило визначення наукових завдань для великого космічного телескопа.

Космічна астрономія стала розвиватися після закінчення Другої світової війни. У 1946 році вперше було отримано ультрафіолетовий спектр Сонця. Орбітальний телескоп для досліджень Сонця було запущено Великою Британією в 1962 році в рамках програми «Аріель», а в 1966 році НАСА запустила в космос першу орбітальну обсерваторію OAO-1 (). Місія не здобула успіху через відмову акумуляторів через три дні після старту. У 1968 році було запущено OAO-2, яка здійснювала спостереження ультрафіолетового випромінювання зір і галактик аж до 1972 року, значно перевищивши розрахунковий термін експлуатації в один рік.

Місії OAO послужили наочною демонстрацією ролі, яку можуть відіграти орбітальні телескопи, і в 1968 році НАСА затвердила план будівництва телескопа-рефлектора з дзеркалом діаметром 3 м. Проєкт отримав умовну назву LST (). Запуск планувався на 1972 рік. Програма підкреслювала необхідність регулярних пілотованих експедицій для обслуговування телескопа з метою забезпечення тривалої роботи дорогого приладу. Програма «Спейс Шаттл», що розвивалася паралельно, давала надію на відповідну можливістьSpitzer, Lyman S (1979), «History of the Space Telescope», Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, v. 20, p. 29.

Боротьба за фінансування проєкту Завдяки успіху програми ОАО в астрономічному товаристві склався консенсус щодо того, що будівництво великого орбітального телескопа має стати пріоритетним завданням. У 1970 році НАСА заснувало два комітети: один — для вивчення і планування технічних аспектів, завданням другого була розробка програми наукових досліджень. Наступною серйозною перепоною було фінансування проєкту, витрати на який мали перевершити вартість будь-якого наземного телескопа. Конгрес США поставив під сумнів багато статей запропонованого кошторису і істотно скоротив асигнування, спочатку припускаючи масштабні дослідження інструментів і конструкції обсерваторії. У 1974 році, у межах ініційованої президентом Фордом програми скорочень витрат бюджету, Конгрес повністю скасував фінансування проєкту.

У відповідь на це астрономи розгорнули широку кампанію лобіювання. Багато вчених особисто зустрілися з сенаторами і конгресменами, було також проведено кілька значних розсилок листів на підтримку проєкту. Національна академія наук опублікувала доповідь, у якій було підкреслено важливість створення великого орбітального телескопа, і в результаті сенат погодився виділити половину коштів за бюджетом, затвердженим Конгресом спочатку.

Фінансові проблеми привели до скорочень, головним із яких було рішення зменшити діаметр дзеркала з 3 до 2,4 м, для скорочення витрат і отримання компактнішої конструкції. Також було скасовано проєкт телескопа з півтораметровим дзеркалом, який передбачалося запустити з метою тестування і налагодження систем, і ухвалено рішення про кооперацію з Європейським космічним агентством. ЄКА погодилася брати участь у фінансуванні, а також надати деякі інструменти й сонячні батареї для обсерваторії, натомість за європейськими астрономами резервувалося не менше 15 % часу спостережень. У 1978 році Конгрес затвердив фінансування у розмірі 36 млн дол. і відразу після цього почалися повномасштабні роботи з проєктування. Запуск планувався на 1983 рік. На початку 80-х телескоп отримав ім'я Едвіна Габбла.

Організація проєктування і будівництва Роботу зі створення космічного телескопа було поділено між багатьма компаніями й установами. Центр космічних польотів імені Маршалла відповідав за розробку, проєктування і будівництво телескопа, Центр космічних польотів імені Годдарда здійснював загальне керівництво розробкою наукових приладів і його було обрано як наземний центр керування. Центр Маршалла уклав контракт із компанією «» () на проєктування й виготовлення оптичної системи телескопа ( (OTA)) і датчиків точного наведення. Корпорація «Локхід» отримала контракт на будівництво космічного апарата для телескопаDunar A.J., Waring S.P. (1999), Power To Explore—History of Marshall Space Flight Center 1960–1990, U.S. Government Printing Office, ISBN 0-16-058992-4 (Chapter 12, Hubble Space telescope: ) .

Виготовлення оптичної системи

Головне дзеркало й оптична система в цілому були найважливішими частинами конструкції телескопа, і до них висувалися особливо жорсткі вимоги. Зазвичай дзеркала телескопів виготовляють із допуском приблизно в десяту частину довжини хвилі видимого світла, але оскільки космічний телескоп призначався для спостережень у діапазоні від ультрафіолетового до інфрачервоного, а роздільна здатність мала бути вдесятеро вищою, ніж у наземних приладів, допуск для виготовлення його головного дзеркала було встановлено в 1/20 довжини хвилі видимого світла (приблизно 30 нанометрів).

Компанія «Перкін-Елмер» мала намір застосувати нові верстати із числовим програмним керуванням для виготовлення дзеркала заданої форми. Компанія «Кодак» отримала контракт на виготовлення запасного дзеркала з використанням традиційних методів полірування, на випадок непередбачених проблем із неапробованими технологіями (дзеркало, виготовлене компанією «Кодак», наразі міститься в експозиції музею Смітсонівського інститутуІнформація з сайту НАСА ). Роботи над основним дзеркалом почалися в 1979 році. Для виготовлення застосовано скло з наднизьким коефіцієнтом розширення. Для зменшення ваги дзеркало складалося з двох поверхонь — нижньої та верхньої, — сполучених ґратчастою конструкцією стільникової структури.

Роботи з полірування дзеркала тривали до травня 1981 року, при цьому було порушено початкові терміни та значно перевищено бюджет. У звітах НАСА того періоду висловлюються сумніви в компетентності керівництва компанії «Перкін-Елмер» та її здатності успішно завершити проєкт такої важливості і складності. З метою економії коштів НАСА скасувала замовлення на резервне дзеркало і перенесла дату запуску на жовтень 1984 року. Остаточно роботи завершилися до кінця 1981 року після нанесення відбивального покриття з алюмінію завтовшки 75 нм і захисного покриття з фториду магнію завтовшки 25 нм.

Попри завершення робіт, сумніви в компетентності «Перкін-Елмер» залишалися, оскільки терміни закінчення робіт над рештою компонентів оптичної системи постійно зсувалися, а бюджет проєкту зростав. Графіки робіт, що надавалися компанією, НАСА схарактеризувала як «невизначені й такі, що змінюються щодня», і запуск телескопа було відкладено до квітня 1985 року. Однак терміни продовжували зриватися, затримка зростала кожного кварталу в середньому на місяць, а на завершальному етапі — на день щодня. НАСА була вимушена ще двічі перенести старт, спочатку — на березень, а потім — на вересень 1986 року. На той час загальний бюджет проєкту зріс до 1,175 млрд дол. США.

Космічний апарат

Іншою складною інженерною проблемою було створення космічного корабля для телескопа і решти приладів. Основними вимогами були захист устаткування від постійних перепадів температур (через нагрів від прямого сонячного освітлення та охолодження в тіні Землі), а також особливо точне орієнтування телескопа. Телескоп змонтовано усередині легкої алюмінієвої капсули, яку вкрито багатошаровою термоізоляцією, що забезпечує стабільну температуру. Жорсткість капсули і кріплення приладів забезпечує внутрішня просторова рама з вуглецевого волокна.

Хоча роботи зі створення космічного апарата здійснювалися успішніше, ніж виготовлення оптичної системи, «Локхід» також припустилася деякого відставання від графіка і перевищення бюджету. До травня 1985 року перевитрата коштів склала близько 30 % від початкового обсягу, а відставання від плану — три місяці. У підготовленій Космічним центром імені Маршалла доповіді наголошувалося, що під час проведення робіт компанія не виявляє ініціативи, воліючи покладатися на вказівки НАСА.

Координація досліджень і управління польотом У 1983 році, після деякого протистояння між НАСА і науковою спільнотою, було засновано Науковий інститут космічного телескопа (). Інститут керується Асоціацією університетів для досліджень в астрономії () і розташовується в кампусі університету Джона Гопкінса в Балтиморі, штат Меріленд. Університет Гопкінса — один серед 32 американських університетів та іноземних організацій, що входять до асоціації. Науковий інститут космічного телескопа відповідає за організацію наукових робіт і забезпечення доступу астрономів до отриманих даних — функції, які НАСА хотіла залишити під своїм контролем, але вчені воліли передати їх академічним установам.

Європейський координаційний центр космічного телескопа було засновано в 1984 році в місті Гархінг-бай-Мюнхен у Німеччині для надання аналогічних можливостей європейським астрономам.

Керування польотом було покладено на Центр космічних польотів імені Ґоддарда, розташований у місті Грінбелт, штат Меріленд, за 48 км від Наукового інституту космічного телескопа. За функціонуванням телескопа ведеться цілодобове позмінне спостереження чотирма групами фахівців.

Технічний супровід здійснюється НАСА і компаніями-контакторами через Центр космічних польотів імені Годдарда.

Запуск і початок роботи