بیست سال با تلسکوپ فضایی هابل

[Omid7]

در اردیبهشت 1369، تلسکوپ فضایی هابل با هزینه 2 میلیارد دلار سوار بر شاتل دیسکاوری در مدار زمین قرار گرفت و طلایی‌ترین دوره اخترشناسی نوین را آغاز کرد. آن‌چه هابل در این 20 سال انجام داد را می‌توان چنین خلاصه کرد: انقلابی در درک ما از جهان.

هابل ابزاری بود که در ابتدای کار اکثر انجمن‌های ستاره‌شناسی آن را نمی‌خواستند، اما زمان همه چیز را تغییر داده است. تلسکوپ فضایی هابل این هفته، بیستمین سالگرد تولد خود را جشن می‌گیرد.


به گزارش نیچر، این تلسکوپ که به افتخار ستاره‌شناس مشهور آمریکایی، ادوین هابل نام‌گذاری شده است، به مدت 20 سال به دور زمین چرخیده است. در طول این مدت، تلسکوپ هابل تصاویر زیادی را در گستره مرئی، فروسرخ و فرابنفش طیف نور به زمین ارسال کرده است. هابل در طول حیات پرماجرای خود توانسته است وجود ماده تاریک را اثبات کند، نگاهی به زندگی ومرگ ابرنواخترها (انفجارهای عظیمی که در پایان زندگی ستارگان سنگین روی می‌دهد) بیاندازد، و تصویر جامعی از جهان را در اختیار ما قرار دهد. این در حالی است که طی این مدت، زندگی این ابزار چندین مرتبه مورد تهدید قرار گرفته است.


آغاز داستان
تاریخ هابل از سال 1962 / 1341 آغاز شد، زمانی که فرهنگستان ملی علوم آمریکا ساخت یک تلسکوپ فضایی را پیشنهاد کرد. البته ایده اصلی این کار در دهه 1940 / 1320 توسط اخترفیزیک‌دان معروف، لیمان اسپیتزر مطرح شده بود.


در سال 1970 / 1349 ناسا امکان‌سنجی ساخت چنین ابزاری را آغاز کرد. برای این کار، باب اودل که اکنون در دانشگاه واندربیت نشویل حضور دارد، دست به یک خطر بزرگ زد: وی در سال 1971 / 1350، شغل خود را در دانشگاه شیکاگو رها کرد تا به عنوان نخستین دانشمند پروژه هابل مشغول کار شود. وی می‌گوید: «من از کرسی دائمی استادی انصراف دادم و آن را رها کردم تا روی پروژه‌ای کار کنم که حتی پشتوانه مالی نیز نداشت.»


در طی 12 سال بعد، وی مشغول جلب نظر سرمایه‌گذاران ناسا و نمایندگان مجلس بود. به گفته وی، اغلب آنها ترجیح می‌دادند که روی تلسکوپ‌های زمینی سرمایه‌گذاری کنند. به عقیده آنها مزیت قرار گرفتن تلسکوپ در بالای جو، ارزش زحمت آن را نداشت.

اما سرانجام اودل موفق شد. در سال 1983 / 1362 انستیتو مستقل علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور تاسیس شد تا مسولیت بهره‌برداری علمی تلسکوپ و انتقال داده‌ها به دانشمندان را انجام دهد. نخستین اقدام برای ارسال تلسکوپ که برای سال 1986 / 1365 برنامه‌ریزی شده بود، به دلیل سانحه شاتل چلنجر و مشکلات فنی به تاخیر افتاد. سرانجام در تاریخ 24 آوریل 1990 / 4 اردیبهشت 1369، شاتل فضایی دیسکاوری تلسکوپ فضایی هابل را در مدار آن، در ارتفاع 575 کیلومتری بالای زمین قرار داد.


سپیده‌دم هابل
بلافاصله پس از قرار گرفتن تلسکوپ در مدار، مشکل به وجود آمد. لبه‌های آینه تلسکوپ شکل نادرستی داشت که باعث تار شدن تصاویر می‌شد. اودل اصرار داشت که این تصاویر کماکان بهتر از مشاهدات زمینی هستند، اما به دلیل هاله ناشی از تاری تصاویر، تنها 20 درصد میانی هر تصویر کاملا فوکوس بود. الگوریتم‌هایی برای جبران این تاری ساخته شد، اما مشکل دیگری ظاهر شد. این مشکل لرزش غیرمنتظره تلسکوپ به دلیل بادهای خورشیدی بود که هنگام رفتن تلسکوپ از منطقه تابش نور خورشید به تاریکی در گردش مداری آن اتفاق می‌افتاد. اودل می‌گوید: «تمام اینها باعث شد که بدگویان هابل و مطبوعات، این ابزار را یک شکست فنی قلمداد کنند.»

اما کمک در راه بود. در طراحی تلسکوپ، سرویس‌های دائمی و بدون محدودیت تا انتهای فعالیت آن در نظر گرفته شده بود. پس از نخستین ماموریت تعمیر تلسکوپ در دسامبر 1993 / آذر 1372، ابزارهای اپتیکی ارتقاء یافتند و تصاویر به فوکوس واضح‌تری رسیدند. البته پس از آن، هابل چهار سرویس دیگر داشته است. این سرویس‌ها توسط فضانوردانی انجام شده است که با شاتل به فضا برده شده‌اند. ساندرا فابر از ستاره‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز می‌گوید: «هابل امروزی، آن هابلی نیست که به فضا فرستاده شد.» بر اساس محاسبات وی، این ابزار اکنون 60 مرتبه قوی‌تر از ابزاری است که در سال 1990 به فضا پرتاب شد.


بین سال‌های 2003 تا 2006 / 1382 تا 1385، آینده هابل نامعلوم بود. آخرین ماموریت سرویس در سال 2004 / 1383 توسط مدیر ناسا، شان اوکیف لغو شد. اما جانشین وی، مایک گریفین ماموریت را در سال 2006 / 1385 مجددا برقرار کرد و این کار نهایتا در می 2009 / اردیبهشت 1388 انجام شد.


هابل و ابرنواخترها
در کنار رنج‌های هابل، موفقیت‌های علمی فراوانی وجود داشت. فابر می‌گوید: «هابل مهم‌ترین تلسکوپ تاریخ پس از تلسکوپ گالیله است.» توانایی دیدن گذشته عالم و مشاهده تکامل آن، از اهمیتی بنیادین برخوردار است و هابل امکان این کار را فراهم کرده است. فاربر می‌گوید: «هابل برای نخستین بار نشان داد که جهان دوردست، متفاوت از جهان نزدیک ما است.»


رابرت کریشنر از دانشگاه هاروارد در ماساچوست، به مطالعه ابرنواخترها می‌پردازد. هابل برای کریشنر و سایر دانشمندان مدارکی تهیه کرده که نشان می‌دهد، انبساط عالم دارای شتاب تندشونده است. اثبات این مطلب از مشاهده ابرنواخترها، که محصول انفجار نهایی ستارگان بزرگ در حال مرگ هستند، به دست آمده است. نور این ابرنواخترها که توسط هابل کشف شده‌اند، از مسافتی بسیار دورتر از آنچه که پیش‌بینی می‌شد، می‌آید. به گفته فاربر، اثبات انبساط تند شونده عالم، بزرگ‌‌ترین کشف فیزیک از زمان فیزیک کوانتوم و نسبیت عام است.

هابل همچنین اطلاعاتی را در اختیار ستاره شناسان قرار داده است که ویژگی‌های انرژی تاریک را تایید می‌کند. این اطلاعات نیز از بررسی ابرنواخترها به دست آمده است. در سال 2006 / 1385، هابل توانست وجود ماده تاریک را اثبات کند. فاربر نیز از یافته‌های هابل استفاده کرده است تا نشان دهد که اندازه یک سیاهچاله، به اندازه کهکشان همراه آن وابسته است.


ستارگان در حال مرگ
اودل زمان خود را در پروژه هابل، صرف مشاهده دقیق‌تر همسایه درخشان منظومه شمسی، سحابی شکارچی و ستارگان جوان درون آن کرده است. وی می‌گوید: «ما قادر بودیم تا برای نخستین بار، صفحات غبار پیش‌سیاره‌ای را در اطراف این ستارگان جوان مشاهده کنیم. شما هرگز نمی‌توانستید این تفکیک‌پذیری زاویه‌ای را توسط تلسکوپ‌های زمینی به دست آورید.»


هابل تصاویر حیرت‌انگیزی از نواخترهای مختلف گرفته است. در سال 2001 / 1380 طی یک رای‌گیری اینترنتی از مردم خواسته شد که یک چشم‌انداز پرستاره را انتخاب کنند تا هابل، تصویری از نمای نزدیک آن تهیه کند. برنده این رای‌گیری سحابی کله‌اسبی بود.

هابل همچنین ژرف‌ترین تصویر عالم را تهیه کرده است. هابل با سایر ابزارهای فضایی همکاری می‌کند تا نگاه گسترده‌تری را به تابش در فضا بیاندازد. رصدخانه پرتوی ایکس چاندرا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر که محدوده فروسرخ را پوشش می‌دهد، توانایی تصویربرداری هابل را تکمیل می‌کنند تا این تصاویر شگفت‌انگیز را تهیه کند.


اکنون هابل بیست ساله است و حداقل تا سال 2013 / 1392 به کار خود ادامه خواهد داد. پس از آن، آینده این تلسکوپ در پرده‌ای از ابهام قرار دارد. ماموریت دیگری برای سرویس تلسکوپ در نظر گرفته نشده و به تدریج باتری‌ها، سلول‌های خورشیدی و ابزارهای هدایت تلسکوپ از کار خواهند افتاد. البته کارهای هابل تا اندازه‌ای توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب، که قرار است در سال 2014 / 1393 به فضا پرتاب شود، ادامه خواهد یافت.

کریشنر امیدوار است که تا سال 2013، هابل و ابزار آن شامل دوربین پیشرفته نقشه‌برداری، طیف‌نگار کیهانی، حسگرهای هدایتی، دوربین نزدیک به طیف فروسرخ، طیف‌نگار تصویربرداری و دوربین دید گسترده آن در وضعیت خوبی باقی بماند. اودل مطمئن است که این ابزار تا پنج سال دیگر به خوبی کار خواهد کرد. وی می گوید: «به احتمال 11 به 1، ما می‌توانیم اطمینان داشته باشیم که در هر ثانیه از عمر باقی‌مانده تلسکوپ، از حداکثر توانایی آن استفاده خواهد شد.»