الحكم على كيفية عمل تلسكوب هابل الفضائي

في مدارنا الأرضي المنخفض ، يوجد تلسكوب يعرف باسم تلسكوب هابل الفضائي. هل تساءلت يومًا كيف يعمل هابل لالتقاط صورة مذهلة للكون؟

تلسكوب هابل هو تلسكوب فضائي ، له مزايا عديدة على التلسكوبات الأرضية.

على الرغم من أن التلسكوبات الأرضية تقع عادةً في مناطق عالية جدًا (مثل فوق الجبال) مع الحد الأدنى من التلوث الضوئي ، إلا أنها لا تزال مضطرة لمواجهة الاضطرابات الجوية ، مما يقلل حدة البصر قليلاً. أحد تأثيرات الاضطراب الجوي نفسه هو عندما نرى نجومًا تبدو متلألئة.

عيب آخر للتلسكوبات الأرضية هو أن الغلاف الجوي للأرض يمكنه امتصاص الكثير من الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبره. الآن ، يمكن للتلسكوبات الفضائية اكتشاف هذه الموجات بسهولة أكبر. لهذا السبب تم وضع هابل في الفضاء الخارجي: حتى يتمكن علماء الفلك من دراسة الكون بجميع الأطوال الموجية ، خاصة تلك التي لا يمكن اكتشافها من سطح الأرض

ومع ذلك ، هناك عيب واحد للتلسكوبات الفضائية مثل هابل ، وهو أنه من الصعب جدًا صيانتها وإصلاحها عند تلفها. ومع ذلك ، كان هابل أول تلسكوب مصمم خصيصًا ليتم تثبيته مباشرة في مدار الأرض بواسطة رواد الفضاء ، في حين أن التلسكوبات الفضائية الأخرى ، مثل كبلر وسبيتزر ، لا يمكن إصلاحها على الإطلاق.

يقوم هابل بدوران كامل حول الأرض كل 97 دقيقة ، ويتحرك بسرعة 8 كيلومترات في الثانية. قد تعتقد أن هذه سرعة عالية جدًا ، ولكن نظرًا للقطر الكبير للأرض ، فإن سرعة هابل هذه لا معنى لها.

يجب أن يظل هابل بهذه السرعة إذا أراد الاستمرار في الدوران حول الأرض. إذا كان أبطأ قليلاً ، فسوف يسقط هابل باتجاه الأرض ، ولكن إذا كان أسرع ، فسيتم طرحه خارج مدار الأرض. الآن ، عندما تتحرك ، تلتقط مرآة هابل الضوء من الكون ، ثم يتم إرسال هذا الضوء إلى بعض أدواته العلمية.

تم تضمين طريقة هابل في نوع من التلسكوب يُعرف باسم عاكس كاسيجرين ، وهي في الواقع بسيطة للغاية. سينعكس الضوء الصادر من الأجسام العالمية التي تلامس المرآة الرئيسية للتلسكوب أو المرآة الأساسية على المرآة الثانوية. بعد ذلك ، ستقوم المرآة الثانوية بتركيز الضوء من خلال ثقب في منتصف المرآة الأساسية ليتم إرساله إلى الأدوات العلمية.

غالبًا ما يدعي بعض الأشخاص ، وربما بمن فيهم أنت ، خطأً أن التلسكوبات تعمل على تكبير الأشياء. وإن لم يكن كذلك. تتمثل الوظيفة الحقيقية للتلسكوب في جمع المزيد من الضوء من الأجرام السماوية أكثر مما تستطيع العين البشرية. كلما كانت مرآة التلسكوب أكبر ، زادت كمية الضوء التي يمكن أن تجمعها ، وكانت نتائج التصوير أفضل.

اقرأ أيضًا: أصل الكاميرا: من المخترع المسلم إلى كاميرات اليوم المتطورة

يبلغ قطر مرآة هابل الأساسية نفسها 2.4 متر ، وهي صغيرة مقارنة بالتلسكوبات الأرضية الحالية ، والتي يمكن أن يصل قطرها إلى 10 أمتار أو أكثر. ومع ذلك ، يوفر موقع هابل خارج الغلاف الجوي حدة تصوير غير عادية.

بمجرد أن تجمع مرايا هابل الضوء ، ستبدأ أدوات هابل العلمية في العمل ، إما في وقت واحد أو بشكل فردي اعتمادًا على احتياجات المراقبة. تم تصميم كل أداة لفحص الكون بطريقة مختلفة.

تشمل هذه الأدوات:

كاميرا المجال الواسع 3 (WFC3) ، أداة يمكنها رؤية ثلاثة أنواع مختلفة من الضوء: بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة ، وإن لم يكن ذلك في وقت واحد. الدقة ومجال الرؤية أكبر بكثير من الأجهزة الأخرى على هابل. يعد WFC3 واحدًا من أحدث أدوات هابل ويستخدم على نطاق واسع لدراسة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة وتكوين النجوم واكتشاف المجرات البعيدة.

مطياف الأصل الكوني (COS) ، بما في ذلك أداة أخرى من أدوات هابل الجديدة ، COS هو مطياف يمكنه الرؤية حصريًا في الضوء فوق البنفسجي. يشبه مقياس الطيف المنشور ، ويفصل الضوء من الأجرام السماوية إلى الألوان المكونة له. كما أنه يوفر "بصمة" للطول الموجي للجسم الذي يتم رصده ، والذي يخبر الفلكيين عن درجة حرارته وتكوينه الكيميائي وكثافته وحركته. سيزيد COS من حساسية هابل للأشعة فوق البنفسجية بما لا يقل عن 70 مرة عند مراقبة الأجسام الخافتة للغاية.

الكاميرا المتقدمة للمسح (ACS) ، وهي أداة تسمح لهابل برؤية الضوء المرئي وهي مصممة لدراسة بعض نشاط الكون المبكر. تساعد الـ ACS في رسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة ، واكتشاف أبعد الأشياء في الكون ، والبحث عن الكواكب الكبيرة ، ودراسة تطور مجموعات المجرات. توقف ACS عن العمل لفترة وجيزة في عام 2007 بسبب نقص الكهرباء ، ولكن تم إصلاحه في مايو 2009.

الطيف التصويري للتلسكوب الفضائي (STIS) ، وهو جهاز قياس طيف آخر على هابل قادر على الرؤية في الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة. على عكس COS ، يُعرف STIS بقدرته على اصطياد الثقوب السوداء. بينما يعمل COS بشكل أفضل فقط لدراسة النجوم أو الكوازارات ، يمكن لـ STIS رسم خريطة لأجسام أكبر مثل المجرات.

اقرأ أيضًا: ها هي مراحل خسوف القمر ، أتعلم ماذا؟

كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة ومقياس الطيف متعدد الأشياء (NICMOS) ، هو مستشعر حرارة هابل. تسمح حساسيته للأشعة تحت الحمراء لعلماء الفلك بمراقبة الأجرام السماوية المخبأة خلف الغبار بين النجوم. تُستخدم أداة NICMOS هذه عادةً عندما يبحث هابل عن سديم.

الأداة النهائية ، أجهزة استشعار التوجيه الدقيق (FGS) ، هي جهاز قادر على تثبيت موقع هابل على الجسم السماوي الذي تريد مراقبته ، مع إبقاء هابل يشير في الاتجاه الصحيح. بصرف النظر عن ذلك ، يمكن أيضًا استخدام FGS لقياس مسافات النجوم بدقة.

حسنًا ، كل أجهزة هابل هذه يمكن أن تكون نشطة لأنها مدعومة بأشعة الشمس. يمتلك هابل العديد من الألواح الشمسية التي يمكنها تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. سيتم تخزين بعض هذه الكهرباء في بطاريات تحافظ على نشاط التلسكوب عندما يكون فوق المنطقة الليلية على الأرض ، محجوبًا من أشعة الشمس.

تم تجهيز هابل أيضًا بأربعة هوائيات تعمل على إرسال واستقبال المعلومات بين هابل وفريق عمليات البعثة في مركز جودارد لرحلات الفضاء في ماريلاند بالولايات المتحدة الأمريكية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك جهازي كمبيوتر رئيسيين وعدد من الأنظمة الأصغر على هابل. يتم استخدام أحد أجهزة الكمبيوتر الرئيسية للتعامل مع الأوامر التي توجه التلسكوب ، والآخر هو توجيه الأجهزة واستقبال بياناتها وإرسالها إلى القمر الصناعي ، حتى يتم استلامها أخيرًا من قبل مركز المهمة على الأرض.

بعد أن يتلقى مركز المهام البيانات من هابل ، سيبدأ الموظفون العاملون هناك في ترجمة البيانات ، مثل الأطوال الموجية الأخرى ، وأرشفة المعلومات على جهاز تخزين. يرسل هابل وحده معلومات كافية لملء حوالي 18 قرص DVD كل أسبوع. يمكن لعلماء الفلك تنزيل البيانات المؤرشفة عبر الإنترنت وتحليلها من أي مكان في العالم.

الآن ، هكذا يعمل تلسكوب هابل الفضائي. وبالمناسبة ، يمكنك أيضًا استخدام هابل لإجراء الأبحاث. ما عليك سوى إرسال أفضل العروض إلى مركز مهام هابل. ستتاح الفرصة للمقترحات المختارة للاستفادة من قدرات هابل للمراقبة والبحث. كل عام ، تتم مراجعة حوالي 1000 اقتراح ، ويتم اختيار حوالي 200.

Tertarik untuk mengamati alam semesta dengan Hubble?