Beurteilung der Funktionsweise des Hubble-Weltraumteleskops

In unserer erdnahen Umlaufbahn gibt es ein Teleskop, das als Hubble-Weltraumteleskop bekannt ist. Haben Sie sich jemals gefragt, wie Hubble das Universum in einem atemberaubenden Bild festhält?

Das Hubble-Teleskop ist ein Weltraumteleskop, das gegenüber bodengestützten Teleskopen viele Vorteile bietet.

Obwohl bodengestützte Teleskope normalerweise in sehr hohen Gebieten (z. B. über Bergen) mit minimaler Lichtverschmutzung aufgestellt werden, müssen sie dennoch mit atmosphärischen Turbulenzen kämpfen, die die Sehschärfe etwas verringern. Eine der Auswirkungen der atmosphärischen Turbulenzen selbst ist, wenn wir Sterne sehen, die zu funkeln scheinen.

Ein weiterer Nachteil bodengestützter Teleskope besteht darin, dass die Erdatmosphäre einen Großteil der durch sie hindurchtretenden Infrarot- und Ultraviolettstrahlen absorbieren kann. Weltraumteleskope können diese Wellen jetzt leichter erkennen. Deshalb wurde Hubble in den Weltraum gebracht, damit Astronomen den Kosmos bei allen Wellenlängen untersuchen konnten, insbesondere bei solchen, die von der Erdoberfläche aus nicht erfasst werden konnten.

Weltraumteleskope wie das Hubble haben jedoch einen Nachteil: Sie sind sehr schwer zu warten und zu reparieren, wenn sie beschädigt sind. Hubble war jedoch das erste Teleskop, das speziell entwickelt wurde, um von Astronauten direkt in der Erdumlaufbahn befestigt zu werden, während andere Weltraumteleskope wie Kepler und Spitzer überhaupt nicht repariert werden konnten.

Hubble dreht sich alle 97 Minuten um die Erde und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 8 Kilometern pro Sekunde. Sie mögen denken, dass dies eine sehr schnelle Geschwindigkeit ist, aber aufgrund des großen Durchmessers der Erde spielt diese Hubble-Geschwindigkeit noch keine Rolle.

Hubble muss auf dieser Geschwindigkeit bleiben, um die Erde weiter zu umkreisen. Wenn es etwas langsamer wäre, würde Hubble auf die Erde fallen, aber wenn es schneller wäre, würde es außerhalb der Erdumlaufbahn geworfen. Wenn sich der Hubble-Spiegel bewegt, fängt er Licht aus dem Universum ein, und dieses Licht wird in einige seiner wissenschaftlichen Instrumente gesendet.

Die Hubble-Methode ist in einem Teleskoptyp enthalten, der als Cassegrain-Reflektor bekannt ist. Sie ist eigentlich sehr einfach. Licht von universellen Objekten, die den Hauptspiegel des Teleskops oder den Primärspiegel berühren, wird auf dem Sekundärspiegel reflektiert. Danach fokussiert der Sekundärspiegel das Licht durch ein Loch in der Mitte des Primärspiegels, um es an wissenschaftliche Instrumente zu senden.

Einige Leute, vielleicht auch Sie, behaupten oft fälschlicherweise, dass Teleskope dazu dienen, Objekte zu vergrößern. Obwohl nicht so. Die wahre Funktion des Teleskops besteht darin, mehr Licht von Himmelskörpern zu sammeln, als das menschliche Auge kann. Je größer der Spiegel des Teleskops ist, desto mehr Licht kann es sammeln und desto besser sind die Bildgebungsergebnisse.

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Der Hubble-Primärspiegel selbst hat einen Durchmesser von 2,4 Metern, was im Vergleich zu aktuellen bodengestützten Teleskopen, die einen Durchmesser von 10 Metern oder mehr erreichen können, gering ist. Die Lage von Hubble außerhalb der Atmosphäre bietet jedoch eine außergewöhnliche Bildschärfe.

Sobald die Hubble-Spiegel Licht gesammelt haben, arbeiten die wissenschaftlichen Hubble-Instrumente entweder gleichzeitig oder einzeln, je nach den Erfordernissen der Beobachtung. Jedes Instrument soll das Universum auf unterschiedliche Weise untersuchen.

Diese Instrumente umfassen:

Wide Field Camera 3 (WFC3) , ein Instrument, das drei verschiedene Lichtarten sehen kann: nahes Ultraviolett, sichtbares Licht und nahes Infrarot, wenn auch nicht gleichzeitig. Seine Auflösung und sein Sichtfeld sind viel größer als die anderer Instrumente auf Hubble. Das WFC3 ist eines der beiden neuesten Instrumente von Hubble und wird häufig zur Untersuchung von Dunkler Energie, Dunkler Materie, Sternentstehung und Entdeckung weit entfernter Galaxien eingesetzt.

Der Cosmic Origin Spectrograph (COS) , einschließlich eines weiteren neuen Hubble-Instruments, ist ein Spektrograph, der ausschließlich im ultravioletten Licht sehen kann. Der Spektrograph ist wie ein Prisma, das Licht von Himmelskörpern in seine Teilfarben trennt. Es liefert auch einen "Fingerabdruck" der Wellenlänge des beobachteten Objekts, der den Astronomen seine Temperatur, chemische Zusammensetzung, Dichte und Bewegung mitteilt. COS erhöht die UV-Empfindlichkeit von Hubble um mindestens das 70-fache, wenn sehr dunkle Objekte beobachtet werden.

Advanced Camera for Survey (ACS) , ein Instrument, mit dem Hubble sichtbares Licht sehen kann und mit dem einige Aktivitäten des frühen Universums untersucht werden sollen. ACS hilft dabei, die Verteilung der Dunklen Materie abzubilden, die entferntesten Objekte im Universum zu erkennen, nach großen Planeten zu suchen und die Entwicklung von Galaxienhaufen zu untersuchen. ACS hat 2007 wegen Stromausfalls kurzzeitig seine Arbeit eingestellt, wurde jedoch im Mai 2009 repariert.

Der Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) , ein weiteres Spektralinstrument auf Hubble, das in ultraviolettem, sichtbarem und nahem Infrarotlicht sehen kann. Im Gegensatz zu COS ist STIS für seine Fähigkeit bekannt, Schwarze Löcher zu jagen. Während COS nur am besten zum Studieren von Sternen oder Quasaren geeignet ist, kann STIS größere Objekte wie Galaxien abbilden.

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Nahinfrarotkamera und Multi-Objekt-Spektrometer (NICMOS) ist ein Hubble-Wärmesensor. Seine Empfindlichkeit gegenüber Infrarotlicht ermöglicht es Astronomen, Himmelskörper zu beobachten, die hinter interstellarem Staub versteckt sind. Dieses NICMOS-Instrument wird normalerweise verwendet, wenn Hubble einen Nebel erforscht.

Das letzte Instrument, Fine Guidance Sensors (FGS) , ist ein Gerät, das Hubbles Position an dem Himmelskörper festhalten kann, den Sie beobachten möchten, und Hubble in die richtige Richtung zeigt. Abgesehen davon kann FGS auch verwendet werden, um die Entfernungen von Sternen genau zu messen.

Nun, alle diese Hubble-Instrumente können aktiv sein, weil sie vom Sonnenlicht unterstützt werden. Hubble verfügt über mehrere Sonnenkollektoren, die Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln können. Ein Teil dieser Elektrizität wird in Batterien gespeichert, die das Teleskop aktiv halten, wenn es sich über dem Nachtbereich der Erde befindet und vor Sonnenlicht geschützt ist.

Hubble ist außerdem mit vier Antennen ausgestattet, die zum Senden und Empfangen von Informationen zwischen Hubble und dem Mission Operations Team im Goddard Space Flight Center in Maryland, USA, dienen. Darüber hinaus gibt es auf Hubble zwei Hauptcomputer und eine Reihe kleinerer Systeme. Einer der Hauptcomputer wird verwendet, um die Befehle zu handhaben, die das Teleskop steuern, während der andere die Instrumente befiehlt, ihre Daten empfängt und sie an die Satelliten sendet, bis sie schließlich vom Missionszentrum auf der Erde empfangen werden.

Nachdem das Missionszentrum Daten von Hubble erhalten hat, beginnen die dort arbeitenden Mitarbeiter, die Daten wie andere Wellenlängen zu übersetzen und die Informationen auf einem Speichergerät zu archivieren. Hubble allein sendet genug Informationen, um jede Woche etwa 18 DVDs zu füllen. Astronomen können archivierte Daten über das Internet herunterladen und von überall auf der Welt analysieren.

So funktioniert das Hubble-Weltraumteleskop. Übrigens können Sie Hubble auch für Recherchen verwenden. Sie müssen nur die besten Vorschläge an das Hubble Mission Center senden. Die ausgewählten Vorschläge haben die Möglichkeit, die Beobachtungs- und Forschungsmöglichkeiten von Hubble zu nutzen. Jedes Jahr werden rund 1.000 Vorschläge geprüft und rund 200 ausgewählt.

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