¿Cuál es el significado histórico de los telescopios astronómicos?
Los telescopios astronómicos, al igual que los telescopios ordinarios, pueden acercar paisajes lejanos a los ojos del observador. Los telescopios astronómicos no sólo son mucho más grandes que los telescopios ordinarios, sino también mucho más sofisticados. Telescopio reflector plegable astronómico (óptico) moderno.
Hay muchas variedades, que se pueden dividir aproximadamente en tres categorías según los principios de diseño:
La primera es el telescopio refractor. Este telescopio fue el primer telescopio utilizado. Su extremo frontal utiliza uno o un grupo de lentes convexos como lente objetivo y la parte posterior es el ocular. La luz entra por delante y sale por detrás. Este telescopio monocular tiene una distancia focal larga y es ideal para astrometría. El primer telescopio astronómico, el telescopio de Galileo, fue un telescopio refractor. Actualmente, el telescopio refractor más grande del mundo es el telescopio de 102 cm del Observatorio Yeckstone en Estados Unidos.
El segundo tipo es el telescopio reflector. Debido a los muchos defectos de los primeros ojos monoculares refractivos, el paisaje visto a menudo está distorsionado y siempre hay un halo de colores alrededor del paisaje, lo que afecta la precisión de la observación. Para superar estas deficiencias, Newton inventó el telescopio reflector. Este tipo de telescopio se basa en el principio de reflexión y utiliza un espejo cóncavo como lente objetivo para reflejar y captar la luz emitida por los cuerpos celestes. No sólo tiene una alta calidad de imagen, sino que también tiene las ventajas de un cilindro corto y una fabricación sencilla. proceso. Por tanto, la mayoría de los grandes telescopios astronómicos modernos pertenecen a este tipo. En la actualidad, los telescopios astronómicos más grandes del mundo son el telescopio de 6 metros de diámetro en las montañas del Cáucaso y el telescopio reflector de 5,08 metros de diámetro en el Observatorio de la Montaña Palomar en los Estados Unidos. El cristal de la lente de este último pesa 20 toneladas y puede utilizarse para vislumbrar estrellas débiles de magnitud 21.
La tercera categoría es el telescopio reflector plegable, diseñado por el óptico alemán Schmidt. Este tipo de telescopio combina las ventajas de los dos primeros telescopios, con un gran campo de visión, luz intensa y pequeña aberración. Es más adecuado para estudiar cuerpos celestes con superficies de observación como la luna, los planetas, los cometas y las nebulosas.
El 24 de abril de 1990, el transbordador espacial estadounidense Discovery despegó con éxito desde Cabo Cañaveral. El día 25, envió el telescopio espacial más complejo del mundo a una órbita circular a 610 kilómetros de altura sobre la Tierra (en octubre de 1967, Estados Unidos lanzó un observatorio espacial en órbita alrededor del sol). Este telescopio espacial es un gran telescopio astronómico espacial desarrollado conjuntamente por la NASA y la Agencia Espacial Europea. Originalmente se planeó entrar en servicio a mediados de la década de 1980, pero se pospuso debido a la explosión del transbordador espacial 65438+ el 28 de octubre de 1986.
Este telescopio espacial lleva el nombre del astrónomo estadounidense Edwin Hubble para conmemorar su trabajo creativo y sus destacadas contribuciones en astronomía de galaxias, estructura del universo y teoría de la expansión.
Telescopio Espacial Hubble
El Telescopio Espacial Hubble es el telescopio astronómico espacial más grande y avanzado de la historia (generalmente los telescopios astronómicos se ubican en su mayoría en observatorios terrestres y se denominan terrestres). -telescopios astronómicos basados en). Su forma es cilíndrica, de 13 metros de largo, 4,5 metros de diámetro, con un peso total de 12 toneladas y paneles solares de gran superficie de 12 metros de largo en ambos lados. Desde la distancia, el Telescopio Espacial Hubble parece un halcón gigante atrapado en el espacio. El Telescopio Espacial Hubble se compone principalmente de equipos de telescopio óptico, sistemas de soporte e instrumentos científicos.
El dispositivo del telescopio óptico es el corazón del telescopio espacial. Incluye principalmente un espejo primario de 2,4 metros con un diámetro de 0,3 metros, un espejo secundario y una estructura de soporte. El espejo secundario es una parte importante para determinar el rendimiento del telescopio espacial.
Después de que la luz ingresa al telescopio espacial desde la escotilla, primero incide en el espejo primario y luego se refleja en el reflector secundario a 4 o 5 metros de distancia, luego el espejo secundario emite luz desde un agujero en el; centro del espejo primario. La luz se refleja en los instrumentos científicos para grabar y obtener imágenes.
El sistema de soporte es el equipo principal del Telescopio Espacial Hubble, que incluye transmisión de información, monitoreo de temperatura, ajuste de posición y suministro de energía. La transmisión de información se realiza mediante sistemas de radio espejo y satélites de comunicaciones geoestacionarios. El ajuste de posición se realiza detectando la información de inclinación y orientación del telescopio a través del sensor de guía de precisión en el espejo y enviándolo al dispositivo de control de posición. Puede garantizar que la posición del telescopio sea estable dentro de 0?007 segundos de arco. su deriva de dirección es inferior a 0? 007 segundos de arco para garantizar la observación mediante instrumentos científicos. Hay grandes paneles solares rectangulares a ambos lados del telescopio, que convierten directamente la energía solar en energía eléctrica para ser utilizada por el telescopio. El instrumento científico es el creador de una serie de nuevos resultados del Telescopio Espacial Hubble, principalmente cinco. Entre ellos, la cámara de objetos oscuros, el espectrógrafo de objetos oscuros, el espectrógrafo de alta resolución y el fotómetro de alta velocidad son tan grandes como una sala de teléfonos. Se colocan detrás del espejo primario en la parte trasera del telescopio, cerca de la superficie de enfoque del espejo secundario, y reciben la luz reflejada por el espejo secundario. La quinta es la cámara planetaria de campo amplio, situada en la pared circunferencial detrás del telescopio. Comparten un sistema de espejo óptico.
La cámara de objetos oscuros es el instrumento científico más importante del telescopio. Como sugiere el nombre, puede capturar algunos objetos celestes distantes con luz tenue y poco clara y registrar las condiciones observadas. Amplifica los píxeles a través de los convertidores ópticos de la cámara, aumentando la resolución.
El convertidor primero reduce el ángulo de visión del detector de píxeles, luego lo detecta con un intensificador de imagen, luego lo amplifica y lo envía a la pantalla del terminal para formar un punto brillante correspondiente, luego se registra el punto de luz de escaneo en la pantalla; por la cámara de cine y se almacena en la computadora electrónica. Finalmente, se forma una imagen.
El espectrógrafo de cuerpos celestes débiles se utiliza principalmente para medir la composición química de cuerpos celestes débiles. Se puede convertir en negativos espectrales mediante rejillas y filtros especiales.
Analizando estas películas espectrales, no sólo podemos obtener los datos de composición química de la fuente de luz, sino también la temperatura, el movimiento y las propiedades físicas de la fuente de luz.
Los espectrógrafos de alta resolución se utilizan para medir la radiación ultravioleta alrededor de objetos estelares y interestelares para estudiar la composición física de galaxias en explosión, nubes de gas interestelares y material estelar que se escapa.
El fotómetro de alta velocidad es el instrumento científico más sencillo del telescopio espacial. Puede medir la luz extremadamente brillante emitida por los cuerpos celestes y puede usarse ampliamente para mediciones precisas a nivel microscópico. La distancia a un cuerpo celeste objetivo se puede obtener midiendo la suma de la luz recibida del cuerpo celeste objetivo; Este fotómetro desempeñará un papel aún mayor en las mediciones precisas de la Vía Láctea y otras galaxias cercanas.
La Cámara Planetaria Gran Angular consta de dos cámaras independientes instaladas en una caja de instrumentos y se utiliza principalmente para observar planetas. Debido a su amplio campo de visión, puede observar un espacio más grande en el universo, proporcionar imágenes más refinadas de las estrellas y obtener imágenes planetarias tan claras como las tomadas a corta distancia. La mayor parte del equipo estructural del Telescopio Espacial Hubble capturado por el Telescopio Espacial Hubble fue contratado por una serie de fabricantes, universidades e instituciones de investigación científica, lideradas por la Lockheed Missile and Aerospace Corporation de los Estados Unidos, mientras que la Agencia Espacial Europea contrató el paneles solares y la cámara de objetos oscuros de desarrollo. El telescopio cuesta 65.438+50 millones de dólares y el coste anual de mantenimiento es de 200 millones de dólares. Puede trabajar en el espacio durante 654,38+0,5 años.
Espacio captado por el Telescopio Espacial Hubble
El Telescopio Espacial Hubble es esencialmente un gran satélite astronómico, como un observatorio espacial. Debido a que funciona en el universo fuera de la atmósfera terrestre, elimina los obstáculos a las observaciones astronómicas terrestres y evita la absorción de los espectros celestes por la atmósfera y el impacto de la turbulencia atmosférica en las observaciones celestes. Esta ventaja medioambiental mejora enormemente el rendimiento del Telescopio Espacial Hubble.
En el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, en Estados Unidos, los científicos probaron las sensibles capacidades de detección del Telescopio Hubble, lo que equivale a observar una luciérnaga en Sydney, a 16.000 kilómetros de Washington. El Telescopio Espacial Hubble puede detectar luz muchas veces más débil que la detectada por los telescopios terrestres, equivalente a ver el destello de dos linternas en la Luna desde la Tierra. Su claridad es 10 veces mayor que la de los telescopios terrestres actuales.
Edward Weller de la NASA dijo que los telescopios terrestres pueden ver 65.438+ mil millones de años luz de estrellas, mientras que el Telescopio Espacial Hubble puede ver 65.438+ mil millones de años luz de estrellas, esto permite a los científicos. Ver estrellas inmaduras en el universo, ya que también tienen entre 654,38 mil millones y 20 mil millones de años. Lo que es aún más sorprendente es que este telescopio puede ver la luz de objetos celestes a cientos de millones de kilómetros de distancia, lo que permite a los científicos saber cómo es la luz antes de llegar a la Tierra. Por ejemplo, la luz tarda unos 8 minutos en viajar del Sol a la Tierra. Con el Telescopio Espacial Hubble, los científicos sabrán cómo proviene la luz del sol.
Los científicos creen que este es otro sorprendente dispositivo telescópico en astronomía desde que Galileo utilizó un telescopio casero para observar cuerpos celestes hace 400 años. Abrirá un nuevo capítulo en la exploración humana del universo y permitirá a los humanos comprender una serie de misterios poco conocidos. Los científicos esperan que ayude a responder una serie de preguntas científicas como la formación y evolución del universo y si existen criaturas inteligentes más allá de la Tierra.
Para garantizar que los telescopios espaciales funcionen con normalidad y eficacia en el espacio, debe haber cooperación entre múltiples partes en tierra y en el aire. Para ello se ha creado un gran sistema que incluye transbordadores espaciales, telescopios espaciales, satélites de seguimiento y retransmisión de datos y estaciones terrestres, todos ellos indispensables.
El transbordador espacial es el único vehículo para los telescopios espaciales. Es el principal responsable de poner el telescopio en órbita, reemplazar los instrumentos y equipos en órbita, revisarlos y reciclarlos. Los satélites de seguimiento y retransmisión de datos son satélites de comunicaciones en órbita geoestacionaria que fueron puestos en órbita por el transbordador espacial estadounidense Challenger. Es responsable de la transmisión por retransmisión de información en el sistema del telescopio espacial, es decir, reenviar los datos observados por el telescopio a la Tierra y reenviar la información de seguimiento y control remoto de la estación terrestre al telescopio espacial. Los dos satélites de seguimiento y transmisión de datos necesarios para el sistema de telescopios espaciales fueron puestos en órbita por el transbordador espacial estadounidense a mediados y finales de los años 80. Se encuentran respectivamente a 41 y 170 grados sobre el ecuador. Los dos satélites están conectados en red con una estación de monitoreo de la Tierra, lo que permite que el Telescopio Espacial Hubble permanezca conectado a la Tierra durante el 85% de su tiempo operativo.
El Centro de Control y Operaciones del Telescopio Espacial en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA controla la órbita del Telescopio Espacial Hubble alrededor de la Tierra en preparación para observar y explorar el universo. En primer lugar, se deben encender los paneles solares del telescopio para proporcionar la energía necesaria para el funcionamiento normal de los distintos sistemas del espejo. Si el despliegue remoto de la célula solar falla, los astronautas en el transbordador espacial pueden usar un balancín manual para abrirlo; si el telescopio no se puede usar por alguna razón, se puede volver a colocar en el compartimiento de carga del transbordador espacial y traerlo de regreso; al suelo para su reparación.
Si todas las partes del telescopio funcionan correctamente, todo el sistema del telescopio espacial puede comenzar a funcionar a través de Internet. El telescopio espacial puede transmitir continuamente una gran cantidad de información que observa a la estación terrestre a través de un satélite de seguimiento y retransmisión de datos.
El 20 de mayo, el Telescopio Espacial Hubble abrió sus ojos electrónicos para observar el universo por primera vez y tomó la primera fotografía espacial histórica.
A las 15:12 GMT, cuando el Telescopio Espacial Hubble sobrevolaba Jayapura, Nueva Guinea, la Cámara Planetaria Gran Angular se activó durante 1 segundo y tomó la primera fotografía en blanco y negro. Luego active nuevamente el obturador de la cámara, exponga durante 30 segundos y tome la segunda foto. La primera fotografía fue tomada del cúmulo de estrellas NG3532 en la Vía Láctea, que se encuentra a unos 1.260 años luz de la Tierra. Es un cúmulo de estrellas difícil de distinguir. La segunda foto es del sol. Las dos fotografías se almacenaron primero en cinta y se enviaron al suelo más de dos horas después.
El primer lote de imágenes del Telescopio Espacial Hubble fue procesado por computadoras y la resolución fue de 2 a 3 veces mayor de lo esperado originalmente. Aunque se muestra la segunda foto de decenas de soles, la imagen está ligeramente alargada, pero sin completar el enfoque de la óptica del telescopio, la calidad de la foto es mejor de lo esperado inicialmente.
El periodo orbital del Telescopio Espacial Hubble es de 97 minutos, es decir, orbita la Tierra cada 97 minutos, el sol sale menos de 15 veces al día, y entra y sale de la zona de sombra de la Tierra 15 veces .
Puntos de aprendizaje
Órbita sincrónica
La órbita geoestacionaria, también conocida como órbita geoestacionaria y órbita de transferencia geosincrónica, se refiere a la posición de los satélites o satélites artificiales perpendiculares a la ecuador terrestre. Órbita geosincrónica circular. Debido a que los satélites o satélites artificiales que orbitan la Tierra en esta órbita siempre están ubicados en la misma posición en la superficie terrestre, los observadores en la superficie pueden observarlos en la misma posición en el cielo en cualquier momento y descubrir que están inmóviles en el cielo.