تلسکوپ فضایی به تلسکوپ‌هایی گفته می‌شود که خارج از جو زمین مستقر می‌شوند. این تلسکوپ‌ها یا در مداری به دور زمین در چرخش هستند و یا در یکی از نقاط لاگرانژی زمین-ماه و یا زمین-خورشید قرار گرفته‌اند.
از مزایای تلسکوپهای فضایی می‌توان موارد زیر را نام برد:
نبود گرد و غبار در مسیر دید
نبود پراکنش نور خورشید و ماه در اثر مولکول‌های جو سیاره
نبود آلودگی نوری ناشی از مظاهر تمدن بشری
نبود آلودگی جوی و یا رطوبت در هوا
امکان رصد در طول موجهای غیر مرئی (جو جلوی پرتوهای ایکس، فرابنفش، فروسرخ و... را می‌گیرد)
در سال 1946 ،یک اختر فیزیک دان به نام دکتر لیمان اسپیتزر(1914-1997) پیشنهاد ساخت تلکسوپی در فضا را مطرح کرد،تلکسوپی که قادر بود تصاویری بهتر و با وضوح بیشتر از اجرام دوردست نسبت به تلسکوپ های زمینی تهیه کند.اما این ایده، غیرقابل اجرا و فراتر از زمان خود بود زیرا تا آن زمان حتی یک راکت هم به ماورای جو زمین پرتاب نشده بود.اما سرانجام در سال 1970 این طرح تصویب و در سال 1977 بودجه ای برای ساخت آن اختصاص یافت و ناسا کمپانی هوا-فضا لاک هید مارتین Lockheed Martin) ( را به عنوان اولین پیمانکار برای ساخت و نظارت بر قطعات و ساختار تلسکوپ انتخاب کرد و در سال 1983 تلسکوپ به نام منجم امریکایی ادوین هابل –کسی که با رصد ستارگان متغیر در کهکشان های دوردست تئوری انبساط جهان را تائید کرد – نام گذاری شد.
ساخت تلسکوپ نزدیک به هشت سال طول کشید.این تلسکوپ 50 بار حساس تر و دارای وضوح 10 برابر بیشتر نسبت به تلسکوپ های زمینی است.HST در 24 آوریل سال 1990 توسط شاتل دیسکاوری در مدارش به دور زمین قرار گرفت و تقریبا بلافاصله پس از پرتاب آن منجمان پی بردند که قادر به کانونی نمودن تلسکوپ نیستند و تصاویر حاصل از آن تصاویری تار بودند. تلسکوپ فضایی هابل طوری طراحی شده که در حین گردش مداری اش هم قابل تعمیر و ارتقاست.ابزارهای کمکی ،حسگر های حرکتی،ژیروسکوپ ها،صفحه های خورشیدی و هر چیز دیگری در تلسکوپ قابل تعویض و جا به جایی است؛در واقع تنها چیزی که در تلسکوپ نمی تواند تعویض و جا به جا شود،ساختار پایه ای و آینه ی اصلی آن است.پس دانشمندان چگونه قادر بودند این مشکل را در آینه ی اصلی که نقصی در شکل آن بود(ابیراهی کروی) را رفع کنند. طولی نکشید که دانشمندان با جانشین کردن لنزهای کوستار(Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement ) برای تصحیح نقص موجود در تلسکوپ اقدام کردند.کوستار شامل چندین آینه ی کوچک بود که جلوی پرتو ورودی به آینه ی معیوب را می گرفت ،نقص آن را تصحیح می کرد و پرتو های تصحیح شده را به ابزارهای علمی برای کانونی نمودن باز پخش می کرد.زمانی که HST بعد از ماموریت تعمیر مورد آزمایش قرار گرفت تصاویر به طور شگفت آوری واضح شده بودند.امروزه همه ی ابزارهایی که بر روی تلسکوپ قرار می گیرند با یک تصحیح کننده ی نوری به منظور رفع نقص موجود در آینه ساخته می شوند بنابراین دیگر نیازی به کوستار نیست.
اعضای داخلی تلسکوپ
همانند هر تلکسوپی،تلسکوپ فضایی هابل هم شامل یک لوله ی بزرگ است که از یک طرف باز و از طرف دیگر بسته است.آینه هایی برای جمع آوری نور و انتقال آن به چشمی های تلسکوپ دارد.دارای چندین نوع چشمی در قالب ابزارهای گوناگون است که به تلسکوپ این امکان را می دهد تا توانایی دیدن انواع نورهای منتشره از آسمان را داشته باشد.
مشخصات HST :
طول:13.2 متر
عرض:4.2 متر
وزن:12 تن
قطر دهانه ی آینه ی اصلی: 2.4 متر
قطر دهانه ی آینه ی ثانویه:0.3 متر
توان تفکیک:0.05ثانیه قوسی
مدار:612 کیلومتر
زاویه ی میل:28.5 درجه نسبت به استوا
دور مداری:97 دقیقه
سرعت مداری:28000 کیلومتر بر ثانیه
هزینه: 2.2 میلیارد دلار در هر ماموریت
طول عمر:تقریبا 20 سال
کاربردهای تلسکوپ
مشخصات HST :
طول:13.2 متر
عرض:4.2 متر
وزن:12 تن
قطر دهانه ی آینه ی اصلی: 2.4 متر
قطر دهانه ی آینه ی ثانویه:0.3 متر
توان تفکیک:0.05ثانیه قوسی
مدار:612 کیلومتر
زاویه ی میل:28.5 درجه نسبت به استوا
دور مداری:97 دقیقه
سرعت مداری:28000 کیلومتر بر ثانیه
هزینه: 2.2 میلیارد دلار در هر ماموریت
طول عمر:تقریبا 20 سال
اپتیک:آینه ی اولیه،آینه ی ثانویه،تصحیح کننده ی نوری
ابزارهای علمی:
1) WFPC2: دوربین میدان دید باز و سیاره ای شماره 2
2)NICMOS: دوربین مادون قرمز و طیف نمای چند منظوره
3)STIS: طیف نگار تلسکوپ فضایی
4)ACS: دوربین پیشرفته نقشه برداری
5)FGS: حس گرهای هدایت گر دقیق
سیستم سفینه فضایی
1)انرژی 2)ارتباطات 3)هدایت 4)محاسبات 5)ساختار
در ادامه به جزئیات این سیستم ها خواهیم پرداخت.
اپتیک:
آینه های تلسکوپ همگی از جنس شیشه هستند که با لایه هایی از آلومینیوم خالص(با ضخامت 3 میلیونیم در هر اینچ)و منیزیم فلوراید(با ضخامت 1 میلیونیم در هر اینچ) اندود شده اند تا بتوانند باز تابنده ی نور مرئی،مادون قرمز و فرابنفش باشند.نور از طریق دهانه ی تلسکوپ وارد آن می شود و از آینه ی اولیه به آینه ی ثانویه منتقل می شود.آینه ی ثانویه نور را به درون حفره ای در مرکز آینه ی اولیه،به سوی نقطه ی کانونی که در پشت آینه ی اولیه است بازتاب می کند و در نقطه ی کانونی آینه های نیمه باز تابنده،نیمه شفاف و کوچکتر نور را به سمت ابزارهای علمی گوناگون هدایت می کنند.
ابزارهای علمی:
با بررسی طول موج های گوناگون یا طیف های مختلف نور منتشر شده از یک جرم سماوی،می توان ویژگی ها یا خاصیت های جرم را بازگو کرد.به این منظور HST با ابزارهای علمی گوناگون مجهز شده است.
1)WFPC2 : (Wide Field Planetary Camera2)
چشم اصلی تلسکوپ فضایی هابل است.مانند شبکیه چشم شامل چهار تراشه ی CCD برای جذب نور است که تنها یکی از این تراشه ها دارای وضوح بالایی است.تراشه ها به صورت L شکل قرار گرفته اند و تنها تراشه ی با وضوح بالا، در درون این شکل L مانند قرار دارد.هر چهار تراشه همزمان در معرض نور هدف مورد نظر قرار می گیرند و تصویر بر روی تراشه ی CCD متمرکز می شود چه تراشه ای با وضوح بالا یا پائین.تصویر مورد نظر در طول موج های مرئی و فرابنفش گرفته می شود.WFPC2 قادر است تصاویری از درون فیلتر های گوناگون(قرمز،سبز،آبی)بگیرد بدین ترتیب تصاویر دارای رنگی طبیعی می گردند مانند این تصویر که از سحابی عقاب (M16) گرفته شده است
2)NICMOS: (Near Infrared Camera and Multi Object Spectrometer)
بیشتر اوقات گاز و غبار های میان ستاره ای مانعی برای دیدن نور مرئی اجرام آسمانی می شوند؛اگرچه این امکان وجود دارد که نور مادون قرمز یا گرمای ساطع شده از اجرام آسمانی را که در میان گاز و غبارها پنهان شده است را مشاهده کرد، برای دیدن نور مادون قرمز،HST شامل سه دوربین حساس است که سازنده ی NICMOS می باشند.NICMOS قادر است که از میان گاز و غبار های میان ستاره ای،نور مرئی ساطع شده از اجرام را ببیند،همان طور که در تصویر زیر از سحابی جبار نشان داده شده است،در تصویر نور مرئی (WFPC2)، ما تنها ابرهایی از غبار را بدون هیچ گونه جزئیات دیگری می بینیم.در حالیکه در تصویر مادون قرمز(NICMOS) قادریم تعداد بی شماری ستاره را بدون مزاحمت هیچ ابری مشاهده کنیم.
تصویر NICMOS (راست) و WFPC2 (چپ) از سحابی جبار
به این دلیل که NICMOS نسبت به گرما بسیار حساس است حس گرهای آن باید در یک ترموس بزرگ با دمایی در حدود 321- درجه فارنهایت (77 درجه کلوین) نگهداری شود.در روزهای نخستین NICMOS توسط قالب های نیتروژن یخ زده 104 کیلوگرمی سرد می شد اما امروزه NICMOS به طور دائم توسط ماشینی که مانند یک فریزر کار می کند،سرد می شود.
3)STIS: (Space Telescope Imaging Spectrograph)
رنگ ها و طیف های گوناگونی که از اجرام آسمانی به دست می آید حکم یک اثر انگشت را برای آن جرم دارد.رنگ های مشخصی، نوع عناصر، و میزان کثرت رنگ ها،مقدار آن عنصر را برای ما آشکار می کند.STIS با تجزیه شعاع نور ورودی به طیف نمایی جرم می پردازد.طیف نمایی علاوه بر ترکیبات شیمیایی،می تواند اطلاعاتی هم درباره ی دمای جسم و تغییرات حرکتی آن به ما ارائه کند.اگر جرم در حال حرکت باشد،اثر انگشت شیمیایی جرم به انتهای آبی طیف (در حال حرکت به سمت ما)یا به انتهای سرخ طیف(در حال دور شدن از ما) منتقل می شود.به مثال زیر توجه کنید:STIS به طرف مرکز کهکشان M84 متمرکز شده است(چهار ضلعی سمت چپ)اگر هیچ حرکتی وجود نداشته باشد طیف همواره در خطی سراسری بدون جهش خاصی دیده می شود اما نور در مرکز این خط دارای انتقال به آبی و سرخ است و این نشان دهنده ی آن است که این ناحیه ی مشخص (تقریبا با فاصله ی 26 سال نوری از هسته)در حال چرخیدن با سرعتی برابر با 800000 متر بر ثانیه به دور خودش است.اختر شناسان معتقدند که دلیل این چنین چرخشی با این سرعت بالا،باید سیاه چاله ای پرجرم(تقریبا 300 میلیون برابر جرم خورشید) در مرکز کهکشان باشد.
4)ACS: (Advance Camera for Surveys)
دوربین پیشرفته نقشه برداری در مارس 2002 جایگزین FOC (Faint Object Camera) دوربین اجرام کم نور هابل شد.این دوربین جدید با سه کانال ورودی مجزا می تواند طول موج های 115 تا 1050 نانومتر را ثبت کند.میدان دید این دوربین 2 برابر میدان دید دوربین اصلی و 10 برابر وضوح بیشتری نسبت به FOC دارد.این ابزار در اصل برای جستجوی سیارات فرا خورشیدی و جو سیارات منظومه شمسی طراحی شده است.
5)FGS: (Fine Guidance Sensors)
برای هدف یابی تلسکوپ،تعیین فاصله ی ستارگان از زمین،سنجش دقیق مکان ستارگان،میزان جدایی ستارگان دوتایی و تعیین قطر ستارگان به کار می رود.تلسکوپ هابل شامل سه FGS است که دو تای آنها برای هدف یابی،هدایت و تنظیم بر روی هدف با جستجو و پیدا کردن ستارگان راهنما در زمینه ی HST در نزدیکی هدف به کار می روند.هرگاه،هر یک ازFGS ها یک ستاره ی راهنما پیدا می کند،بر روی آن قفل می شود و اطلاعات را به سیستم هدایت تلسکوپ می فرستد تا سیستم آن ستاره راهنما را همچنان در زمینه ی خود نگه دارد.این دو FGS در حالی کار هدایت تلسکوپ را بر عهده دارند که FGS دیگر در حال نقشه برداری و مکان یابی ستارگان است.این کار برای پیدا کردن سیارات فرا خورشیدی اهمیت زیادی دارد زیرا چرخش سیارات در طول دور مداریشان باعث می شود که ستاره ی مادر،در آسمان دچار نوسانات نوری شود.
سیستم فضاپيما
تلسکوپ فضایی هابل در عین حال یک فضاپيما هم هست بنابراین مانند هر فضاپیمای دیگری باید توانایی تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز،ارتباط با زمین و تغییر مسیر را داشته باشد.
1)انرژی
تمامی ابزارها و کامپیوتر هایی که بر روی تلسکوپ فضایی هابل نصب شده اند نیاز به الکتریسیته دارند.این انرژی الکتریکی توسط دو صفحه ی خورشیدی بزرگ تامین می شود،هر صفحه در حدود 12.2متر است.این صفحه های خورشیدی نیرویی برابر با 2400 وات را تهیه می کنند که برابر با 60 لامپ 40 ولتی است.هنگامی که تلسکوپ در سایه ی زمین قرار دارد این انرژی الکتریکی توسط 6 باتری نیکل-هیدروژنی فراهم می شود که توان ذخیره ی این باتری ها برابر با توان ذخیره ی 20 باتری ماشین است.این باتری ها توسط صفحه های خورشیدی زمانی که تلسکوپ بار دیگر در معرض نور خورشید قرار می گیرد،شارژ می شوند.
2)ارتباطات
تلسکوپ باید این توانایی را داشته باشد که با کنترل کننده های زمینی ارتباط برقرار کند تا بتواند اطلاعات گرفته شده از جرم مورد رصد را برای آنها بفرستد و همچنین فرمان هایی را برای هدف بعدی دریافت کند.به این منظور HST از یک سری ماهواره های ارتباطی به نامTDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System) استفاده می کند.این سیستم دقیقا همان سیستمی است که ایستگاه فضایی بین المللی(ISS) برای ایجاد ارتباط از آن استفاده می کند.
1)نورهای ساطع شده از یک جرم سماوی توسطHST دریافت می شود 2)تبدیل به داده های دیجیتالی می شوند.این داده ها به ماهواره های در حال حرکت فرستاده می شود 3)سپس به پایگاه های دریافت زمینی درWhite Sands,N.M. منتقل می شوند4) White Sands,N.Mاین داده ها را به سهولت به مرکز کنترل پروازهای فضایی گدارد(Goddard ) در ناسا می فرستد 5)جایی که گردانندگانHST مستقر هستند.این داده ها توسط دانشمندان در انستیتو علوم تلسکوپ فضایی STSI(Space Telescope Science Institute) در بالتیمور مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد 6)اغلب اوقات،دستورات بهHST پیش از آنکه موعد رصد فرا رسیده باشد،فرستاده می شود با چنین کاری دستورات لازم در زمان واقعی در دسترس است.
2)هدایت
تلسکوپ زمانی که از یک جرم عکس می گیرد باید بر روی آن ساعت های طولانی با توجه به ابزار به کار گرفته شده ثابت بماند. با توجه به دور مداری تلسکوپ که در هر 97 دقیقه یک بار صورت می گیرد،این کار مانند این است که جرمی کوچک را در ساحل از عرشه ی کشتی دنبال کنید در حالی که کشتی از ساحل دور می شود و دائما بر روی امواج بالا و پایین می شود.
تلسکوپ برای اینکه بتواند بر روی یک جسم ساکن باقی بماند دارای سه سیستم همراه است:
ژیروسکوپ ها که حرکات کوچک و بزرگ را زیر نظر دارند،چرخ های واکنشی که تلسکوپ را حرکت می دهند و FGS ها که حرکات ریز و حساس را زیر نظر دارند.
ژیروسکوپ ها حیطه ی حرکتی تلسکوپ را زیر نظر دارند،مانند یک قطب نما حرکات تلسکوپ را حس می کنند،به کامپیوتر های پرواز می گویند که تلسکوپ در مسیر اشتباهی قرار دارد و از هدف در حال دور شدن است،سپس کامپیوتر پرواز،میزان جا به جایی و جهت آن را برای اینکه بر روی هدف باقی بماند را حساب می کند و پس از آن به چرخ های واکنشی دستور جا به جایی و حرکت تلسکوپ را می دهد.
تلسکوپ فضایی هابل نمی تواند مانند ماهواره ها برای هدایت از موتور های موشکی بهره ببرد زیرا گازهای خروجی از موتور در اطراف تلسکوپ جمع خواهند شد و مانع دید تلسکوپ می شوند.اما به جای آن، تلسکوپ از چرخ های واکنشی که در سه جهت z,y,x می چرخند،استفاده می کند.زمانی که تلسکوپ نیاز به جا به جایی پیدا می کند کامپیوتر پرواز به یک یا چند چرخ فرمان می دهد که در چه جهتی و با چه سرعتی بچرخند،بدین ترتیب نیروی کنش لازم برای حرکت فراهم می شود.طبق قانون سوم حرکت نیوتن (برای هر کنشی،واکنشی برابر اما در جهت مخالف وجود دارد) تلسکوپ در جهت مخالف چرخ ها برای رسیدن به هدفش می چرخد.
همان طور که قبلا ذکر شد،FGS ها تلسکوپ را بر روی هدفش با نشانه روی به سمت ستاره های راهنما نگه می دارند،دو تا از سه FGS ستاره های راهنمای اطراف هدف را در میدان دید مربوطه پیدا می کنند و زمانی که پیدا شد بر روی ستاره های راهنما قفل می شوند و اطلاعات را به کامپیوتر های پرواز می فرستند تا این ستاره ها را در میدان دید خود نگه دارند.FGS ها بسیار حساس تر از ژیروسکوپ ها هستند اما تنها ترکیب ژیروسکوپ ها و FGS ها است که می تواند تلسکوپ فضایی هابل را بدون توجه به حرکت مداریش ساعت ها بر روی هدف متمرکز کند.
محاسبات
تلسکوپ فضایی هابل دارای دو کامپیوتر اصلی است که در اطراف لوله ی تلسکوپ و بالای ابزارهای علمی قرار دارند.یکی از این کامپیوتر ها برای فرستادن داده ها و دریافت فرمان با زمین در ارتباط است و کامپیوتر دیگر مسئول هدایت HST است،تعدادی کامپیوتر پشتیبان هم برای اتفاقات پیش بینی نشده وجود دارند.هر ابزاری که بر روی تلسکوپ قرار دارد دارای تعدادی ریز پردازنده است که برای جا به جایی چرخ ها،فیلتر،کنترل دریچه ی شاتر،جمع آوری داده ها و برقراری ارتباط با کامپیوتر های اصلی ساخته شده اند.
ساختار
HST شامل اسکلتی برای نگهداری ابزارهای اپتیکی،ابزارهای علمی و سیستم فضا پیمایی آن است.برای نگهداری ابزارهای اپتیکی،تلسکوپ شامل یک سیستم پایه است که این سیستم از گرافیت و فناوری مورد استفاده در ساخت راکت های تنیس و چوب گلف،ساخته شده است.سیستم پایه دارای 5.3 متر طول و 2.9 متر عرض و114 کیلوگرم وزن است.لوله ای که ابزارهای اپتیکی و علمی را نگهداری می کند از آلومینیوم ساخته شده که با لایه های عایقی بسیاری پوشانده شده است.این عایق ها تلسکوپ را از تغییرات ناگهانی حرارت بین نور خورشید و سایه زمین محافظت می کند.
محدودیت ها
تلسکوپ فضایی هابل با وجود کارایی ها و امکاناتی که دارد،شامل یک سری محدودیت ها هم می شود.به عنوان مثال HST نمی تواند خورشید را به خاطر نور و گرمای زیاد آن که موجب از کار افتادن ابزارهای حساس آن می شود رصد کند.به همین دلیل تلسکوپ همیشه از نشانه روی به سوی خورشید دوری می کند.به همین دلیل قادر نیست که سیارات عطارد و ناهید را هم به خاطر فاصله ی نزدیک آنها به خورشید رصد کند.ستارگان اصلی آسمان شب هم به خاطر روشنایی زیاد آنها برای بعضی ابزارهای تلسکوپ قابل رصد نیستند.محدودیت قدر قابل دید، توسط نوع ابزاری که مورد استفاده قرار می گیرد،تغییر می کند.علاوه بر روشنایی اجرام،چرخش مداری تلسکوپ هم آنچه را که می توان دید،محدود می کند.بعضی اوقات خود زمین مانع دیدن اهداف در طول چرخش مداری تلسکوپ می شود و این مسئله هم زمان صرف شده برای رصد یک جرم را محدود می کند.تلسکوپ از درون بخشی از کمربندهای تشعشعی وان آلن -جایی که ذرات پر انرژی به جا مانده از باد های خورشیدی که توسط میدان مغناطیسی زمین گیر افتاده اند،قرار دارد - عبور می کند.این رویارویی ها باعث تشعشع های زیادی می شود که موجب تداخل در جوینده های ابزار های علمی تلسکوپ می شود،بنابراین در طول این دوره هیچ رصدی انجام نخواهد شد.
با وجود عیب ها و کاستی هایی که در دوران اولیه ی پرتاب این تلسکوپ به وجود آمد،تلسکوپ فضایی هابل ماموریتش را به خوبی انجام داد و داده های علمی و تصاویر زیبای بسیاری را ارائه کرد.
عصر تلسکوپ های فضایی باHST تلسکوپ فضایی هابل،که انقلابی در علم اختر شناسی به وجود آورد شروع شد.موفقیت چشم گیر هابل این سوال را در ذهن ما پرورش می دهد که تلسکوپ های بعدی چگونه خواهند بود.در واقع تلسکوپ هابل با آینه ی 2.4 متری اش در برابر تلسکوپ بازتابی 10 متری کک در موناکی هاوایی ابزاری بسیار کوچک به شمار می آید.تلاش هایی که در ساخت نسل جدید تلسکوپ هایی با قطر دهانه ی بزرگتر صورت می گیرد،آینده ی تلسکوپ های فضایی را روشنتر و دید ما را از جهان ژرف تر خواهد ساخت.
تلسکوپ فضایی اسپیتزر:
تلسکوپ فضایی اسپایتزریک تلسکوپ فضایی باقابلیت کار در ناحیه مادون قرمز است که در روز در دوشنبه ۲۵ اوت ۲۰۰۳ در ۱:۳۵:۳۹ (EDT) از سکوی پرتاب کیپ کاناورال در فلوریدای آمریکا همراه با موشک دلتا ۲ ۷۹۲۰H ELV rocket پرتاب شد ،مداری که اسپیتزر دنبال می‌کند مدار معمول زمین‌مرکز نیست بلکه یک مدار خورشیدمرکز است و در
نتیجه این تلسکوپ سالانه ۰٫۱ واحد نجومی از زمین دور می‌شود.
قطر این تلسکوپ فضایی 85 سانتیمتر و سه ابزار پژوهشی این مطالعات را امکان پذیر کرده و اسپایتزر را بزرگترین تلسکوپ مادون قرمز جهان نموده است. این تلسکوپ فضایی به ما امکان می دهد تا با ابزارهای بسیار حساس آن یک نگاه ویژه به کائنات داشته باشیم و آنچه که از دید تلسکوپهای نوری پنهان می ماند را مشاهده کنیم. طبیعی است که بخشهای زیادی از فضا شامل غبار، ابرهای چگال و ذرات است که از دیدگان ما پنهان می ماند و در حقیقت این مناطق جایگاه شکل گیری ستارگان است ویا قلب کهکشانها است . مطالعات مادون قرمز به ما اجازه می دهد تا مناطق سرد فضا را مورد مطالعه قرار دهیم و یا ستارگان کوچکی که بسیار کم نورهستند وبا چشم دیده نمی شوندرا بررسی نماییم.سیارات ورای منظومه شمسی و ابر های غول پیکر ملکولی و حتی ملکولهای ارگانیک را که شاید در فضا موجود باشندمطالعه نماییم. جالب است بدانید چون امواج مادون قرمزبا بررسی گرمایش سر و کار دارد باید تلسکوپ تا نزدیکی صفر مطلق یعنیoC 273- سرد شود تا سیگنالهای مادون قرمز را دریافت نماید. به همین دلیل باید این تلسکوپ را از گرمای خورشید محفوظ نگاه داشت وبدین منظور یک سپر محافظتی در برابر خورشید برای آن تعبیه شده است ودر یک مدار دور از زمین بدور خورشید در چرخش می باشد، تا سریعاً بدون استفاده از مقادیر زیادی خنک کننده های خاص، سرد شود.یکی از کشفیات اسپایتزر شناسایی 21 کوازار بود که دانشمندان را به تعداد واقعی منابع تابش X آسمان که در برآوردهای اولیه بدست می آید،نزدیک می کند،ضمن آنکه مطاله دقیقتر بر روی این بخش پنهان فضا را در پیش روی ما می گذارد.چون کوازارها تابش پرتو ایکس دارند با بررسی این پرتوهادر پس زمینه کیهانیبا استفاده از این تلسکوپ و نظایر آن می توان به وجود کوازارها پی برد .
تلسکوپ فضایی جیمز وب:
نام یک تلسکوپ فضایی بزرگ(باقطر ۵/۶متر )که در سال ۲۰۱۳ با همکاری ناساو آژانس فضایی اروپا به فضا پرتاب خواهد شد.این تلسکوپ برای مشاهده کهکشانهای دوردست که بعلت دوربودن وبدلیل پدیده انتقال به قرمز بیشتر در ناحیه مادون قرمز دیده می شوند طراحی شده است.تلسکوپ فضایی جیمز وب با داشتن آینه ای ترکیبی به مساحت 269 فوت مربع (25 متر مربع) توانایی گردآوری نور به اندازه حدود 6 برابر تلسکوپ هابل را دارد که آینه غول پیکر آن 46 فوت مربع (4.3 متر مربع) مساحت دارد. دانشمندان انتظار دارند این حساسیت بالا به آنها امکان دهد تا اولین ستاره ها و کهکشانهای کیهان و نیز سیستمهای سیاره ای جوان را ببینند.
تلسکوپ به صورت جمع شده پرتاب می شود. پس از آن آینه های سبک بریلیومی خود را در مداری به فاصله یک میلیون مایل (1.6 میلیون کیلومتر) باز می کند.
این تلسکوپ قرار است جایگزین تلسکوپ قدیمی هابل گردد.اهداف در نظر گرفته شده برای این تلسکوپ عبارتند از : جستجو برای یافتن پرتوهای مادون قرمز حاصل از انفجار بزرگ(مهبانگ یا بیگ بنگ)، مطالعه بر روی زایش ستاره‌ها و چگونگی تشکیل و گسترش کهکشان است.
تلسکوپ فضایی هرشل:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
این تلسکوپ فضایی با همکاری آمریکا و آژانس فضایی اروپا در16 آوریل سال 2009توسط موشک آریان 5به فضا فرستاده خواهد شد .وزن آن در هنگام پرتاب 3300 کیلوگرم وابعاد آن 7.5*4*4 متر است. این تلسکوپ مجهز به چند طیف سنج تصویر برداری و نورسنجی بسیار دقیق با نامهای HIFI,SPIRE,PACS می باشد.
مدت زمان عملیات آن بین 2 تا 3 سال در نظرگرفته شده است.آیینه آن دارای 3.5 متر قطر می باشد واز این لحاظ دارای بزرگترین قطردر میان تلسکوپهای موجود فرستاده شده به فضا می باشد.تلسکوپ در طول موجهای بلند به مطالعه شکل گیری عالم به ویژه نقاط سرد و دور دست عالم خواهد پرداخت.این تلسکوپ در محدوده مادون قرمز دور تا ناحیه با طول موج کمتر از میلی متر(از 60 تا 670 میکرومتر) کار می کند وقادر خواهد بود به مطالعه نواحی از عالم بپردازد که توسط غبارهای بین کهکشانی دیدن آنها توسط تلسکوپهای دیگر غیر ممکن است. این تلسکوپ طی دو مرحله و بعد از گذشت حدود 4 تا 6 ماه در نقطه دوم لاگرانژی سیستم خورشید- زمین(L2) در فاصله حدود 1.5 میلیون کیلومتری زمین قرار خواهد گرفت.نهایتا"این تلسکوپ بعد ازگذشت حدود 6 ماه دریافت فرمان از زمین وعملیات تصحیح مداری، در حالت عملیاتی قرار خواهد گرفت.
مشاهده ابرهای گازی وتوده های غباری که محل تولد ستارگان جدید می باشد و بررسی قرصهای گازی اطراف ستارگان که محل وجود سیارات احتمالی می باشد از برنامه های آن اعلام شده است.ظاهر عالم در ناحیه ای که توسط این تلسکوپ بررسی خواهد شد با آنچه که در ناحیه نور دیدگانی مشاهده می شود بسیار متفاوت است.بسیاری از اجرام عالم مانند توده های ابر وغبارآنقدر داغ نیستند که در نواحی دیدگانی یا مثلا" اشعه ایکس یا اشعه گاما تابش کرده وقابل رویت باشند از طرف دیگر، بسیاری از اجرام داغ مانند ستارگان که دارای درخشندگی در ناحیه دیدگانی طیف هستند هم در پشت لایه های تیره کننده ابر وغبار پنهان شده اند.
تلسکوپهای زمینی بدلیل وجود جو اطراف زمین که جذب کننده این پرتوهاست قادر به مشاهده عالم در این بخش از طیف نیستند.
گفتنی است نام این تلسکوپ در ابتدا FIRST ( مخفف کلمات Far InfraRed and Submillimetre Telescop ) بود که اکنون نام هرشل برای آن انتخاب شده است.
تلسکوپ فضایی کپلر:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
نام یک تلسکوپ فضایی متعلق به ناسا که به روش نورسنجی و با هدف یافتن سیاراتی مانند زمین حول ستارگان مادر که در تاریخ 5 مارس 2009 از پایگاه فضایی کیپ کاناورال در ایالت فلوریدا به فضا پرتاب شد.این تلسکوپ طی سه سال ونیم به بررسی تغییرات نوری حدود 100000 ستاره خواهد پرداخت.وزن آن در حدود 1039 کیلوگرم، اندازه دهانه ورودی آن 4/1 متر وقطر آیینه اصلی آن 95/0 متر ،میدان دید آن 12 درجه ومساحت ناحیه دید آن 105 درجه مربع است.صفحه کانونی آن از 42 عدد CCD با ظرفیت کلی 95مگاپیکسل وبا حساسیت بالا تشکیل شده است.هزینه پروژه حدود 467 میلیون دلار تخمین زده شده است.
اهداف تلسکوپ
- تعیین اینکه چه تعداد سیاره مانند زمین وبزرگتر درون ویا در نزدیکی ناحیه حیات حول ستارگان از رده های مختلف طیفی خواهد بود.
- تعیین اندازه وشکل مدار سیارات احتمالی کشف شده
- تخمین اینکه چه تعداد سیاره در دستگاههای چند ستاره ای وجود دارد
- تعیین اندازه مدار ،درخشندگی ،ابعاد وچگالی سیارات بزرگتر با دوره تناوب کوتاه
- شناسایی دیگر سیارات احتمالی در مجاورت سیارات کشف شده به روشهای دیگر
- بررسی ویژگیهای ستارگان مادر
روش کشف سیاره فرا خورشیدی
روش مورد استفاده در کشف سیارات فراخورشیدی توسط این تلسکوپ ،عبور احتمالی این اجرام از مقابل قرص ستاره مادر وکاهش نورانیت آن بطور دوره ای، هرچند به مقداربسیار ناچیز است .این تلسکوپ می تواند تغییرات 20 در یک میلیون را کشف کند.برای نمونه اگر تعداد فوتونهای ورودی به تلسکوپ در یک لحظه از یک میلیون عدد به 9999980 برسد توانایی کشف آنرا دارد.
احتمال اینکه مدار یک سیاره در امتداد خط دید باشد( تا بتواند جلوی نور ستاره مادر را بگیرد) برابر است با حاصل تقسیم قطر ستاره بر قطر مدار سیاره.برای یک سیاره هم اندازه زمین با فاصله متوسط یک واحد نجومی که از جلوی ستاره مادر با اندازه خورشید می گذرد این احتمال در حدود 0.47 درصد یا نسبت 1 به 210 است اگر این سیاره فرضی در فاصله 0.72 واحد نجومی(فاصله متوسط سیاره زهره با خورشید) باشد مقدار این احتمال بیشتر ودر حدود 0.65 درصد خواهد بود.اگر ستاره مادر از رده طیفی G (مانند ستاره تاو قیطس )باشد این سیاره می تواند از لحاظ بسیاری جهات مانند زمین باشد.علاوه بر این از آنجاییکه سیارات درون یک دستگاه خورشیدی تمایل به این دارند که در یک صفحه باشند احتمال کشف های چندتایی حول یک ستاره مادر بیشتر خواهد بود.برای مثال اگر یک موجود فرازمینی بتواند عبور زمین از مقابل خورشید را مشاهده کند 12 درصد احتمال مشاهده سیاره زهره هم وجود دارد.
با توجه به اینکه مشاهده 100000 ستاره در برنامه کاری این تلسکوپ وجود دارد وبا توجه به احتمال کشف 1 به 210 در مورد چنین سیاراتی ،این تلسکوپ احتمالا" قادر خواهد بود 480 سیاره مانند زمین را کشف کند.
وضعیت مداری
این تلسکوپ مانند یک ماهواره معمولی دور زمین نمی چرخد بلکه در نقطه ای ثابت ازمداری ویژه نسبت به زمین وخورشید قرار خواهد گرفت.در این حالت تلسکوپ می تواند طی ساعتهای زیادی بدون وجود تاثیرات منفی زمین ونورهای ناشی از جو همین طور اختلالات گرانشی زمین به نورسنجی بپردازد.این تلسکوپ هر 372 روز یکبار دور خورشید می چرخد.از آنجاییکه از لحاظ تئوری دوره چرخش سیاره زمین مانند در منطقه مناسب حیات حول ستاره مادر در حدود یک سال زمینی(365روز) است برای تاییدقطعی وجود این سیاره، تلسکوپ باید طی حداقل سه سال به رصد ستاره مادر بپردازد.به همین دلیل است که یک فعالیت 3 سال ونیمه برای تلسکوپ در نظر گرفته شده است. بعد از کشف سیارات احتمالی تلسکوپهای فضایی هابل واسپایتزر به ادامه مشاهدات از آن سیاره خواهند پرداخت.
تلسکوپ برای بررسی ناحیه ای از آسمان در صورت فلکی دجاجه(ماکیان) که خارج از صفحه منظومه شمسی است برنامه ریزی شده است.دلیل انتخاب این ناحیه این است که اجرام کمربند کوییپر وکمربند سیارکها از این ناحیه عبور نمی کنند که جلوی نور ستارگان مورد بررسی را بگیرند.
تلسکوپ فضایی گلاست (فرمی):
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تلسکوپ فضایی پرتو گامای GLAST که نام آن تشکیل یافته از سرنام عبارتی به معنای تلسکوپ فضایی پرتوی گامای زاویه باز است، قرار است ماموریت خود را در ژوئن 2008 آغاز کرده و چشمان خود را به روی آسمان، بگشاید. پیش از این، تلسکوپ های Swift (فعال) و کامپتون (غیرفعال)، عملیات کاوش کیهان در محدوده پرتوهای گاما را به عهده داشتند.
بررسی GRB ها یکی از مهمترین اهداف اخترشناسان در شناخت قوانین کیهانی است، برای نخستین بار این پدیده های زودگذر، زمانی کشف گردیدند که در جریان جنگ سرد مابین آمریکا و شوروی ، ماهواره Vela که برای ردیابی انفجارهای هسته ای شوروی از سوی آمریکا به فضا پرتاب شده بود، به جای تشخیص انفجار اتمی بر روی زمین، انفجاری به مراتب قویتر را در پشت سر خود و در اعماق کیهان یافت.
اهداف این تلسکوپ عبارتند از:
1-کاوش مناطق بسیار پرانرژی جهان( مناطقی در ماورای زمین که انرژی بصورت افسارگسیخته ای آزاد می شود) 2-- جستجو به دنبال قوانین جدید فیزیک و هر آنچه که ماده مرموز تاریک (Dark Matter) را توصیف می کند 3-- توضیح اینکه چگونه سیاهچاله ها، جت هایی از ماده را با سرعت هایی نزدیک به سرعت نور، شتاب می دهند 4-- کمک به رمزگشایی انفجارهای بسیار عجیبی موسوم به انفجارهای پرتو گاما (GRB) 5 - پاسخ به سوالات بی پاسخ بسیاری در زمینه موضوعات بسیاری شامل شراره های خورشیدی، تپ اختر ها و نیز خاستگاه اشعه کیهانی
مهمترین پیشرفت های تکنولوژیکی GLAST نسبت به تلسکوپ کامپتون استفاده از حسگرهای نواری از جنس سیلیکون (به حالت جامد) با مساحت 80 متر مربع است که به ردگیری زوج ماده هایی (الکترون و زوج آن، پوزیترون) کمک می کنند که پس از برخورد پرتوگامای حاصل از GRB ها به لایه ای از تنگستن، تولید می شوند. پیش از این در تلسکوپ کامپتون از ابزار EGRET استفاده شده بود که از یک محفظه جرقه ای و نیز سیستم Time-of-flight(روشی برای محاسبه زمانی است که طول می کشد تا یک ذره، یک جسم و یا یک جریان، از منبعی که فاصله آن تا ناظر، مشخص است، به ناظر برسد.) برای ردیابی و رهگیری پرتوهای گاما استفاده می کرد. تلسکوپ GLAST، عملیات تجدید رهگیری را با استفاده از حدود 1 میلیون کانال الکترونیکی انجام می دهد که روی آن نصب گردیده که همه آنها در کل، فقط 1500 وات انرژی الکتریکی مصرف می کنند؛ یعنی تقریبا" به اندازه یک سشوار معمولی !
واما چگونگی تشکیل تصویر در تلسکوپ های اشعه گاما:
پرتوهای گاما برخلاف پرتوهای X که بروش Grazing incidence (زوایای بسیار حاده) از سطوح فلزی بسیار جلا داده شده، کانونی می شوند ، نمی توانند کانونی شوند. ما در واقع تصاویر را با استفاده از سیگنال های محاسبه شده بوسیله لایه های مختلف ردیاب ها و گرماسنج ها بازسازی می کنیم (برای ابزار LAT - تلسکوپ میدان باز - موجود در تلسکوپ GLAST) پس از آنکه پرتوهای گامای دریافت شده، در فرآیندی موسوم به Pair production، بصورت الکترون و پوزیترون نمایانده می شوند. زمانیکه پرتو گاما که انرژی خالص است، به شدت با لایه ای از تنگستن که در حسگرهای تلسکوپ تعبیه شده است برخورد می کند، این لایه می تواند جفتی از مواد زیر اتمی (الکترون و پادماده متقارن آن، پوزیترون) تولید کند که انرژی آن با توجه به معادله معروف اینشتین یعنیE=mc2 ، بدست می آید.
جهت پرتوی گامای رسیده نیز از طریق شبیه سازی جهت بازتاب همین جفت ماده ها که با استفاده از حسگرهای ردیاب سیلیکونی با دقت بالا، به طرف منبع تابششان بازتاب می شوند، مشخص می گردد. یک حسگر مجزا که Colorimeter (گرماسنج) نام دارد، این ذرات را جذب کرده و انرژی آنها را محاسبه می کند. با توجه به اینکه انرژی موجود در این ذرات، بسته به انرژی منبع پرتو گامای رسیده می باشد، مجموع انرژی این ذرات، برابر با انرژی منبع اصلی پرتو گاما می باشد. با توجه به این موضوع که تلسکوپ اصلی رصدخانه فضایی GLAST(LAT)، بوسیله ذرات بسیاری به غیر از پرتوهای گاما بمباران می شود، این ابزار، با کلاهی پوشیده شده است (حسگر سومی که زمانیکه موج یا ذره ای به غیر از امواج گاما به تلسکوپ برخورد کند، سیگنالی آزاد می کند). با ترکیب داده های حسگر بیرونی و اطلاعات جفت الکترون-پوزیترونی که بوسیله ردیابی درون تلسکوپی صورت می پذیرد، رصدخانه، پرتو گامای دریافت شده را مشخص می کند. رصدخانه همزمان با اینکه مشغول پردازش پرتوهای گاماست، تلسکوپ LAT نیز در حال تهیه تصاویر پرتو گاما از اجرام آسمانی است که همچنین میزان انرژی این امواج را نیز محاسبه می کند.
گفتنی است ،تمامی تصاویر پرتو گاما (و همچنین پرتو X ، امواج رادیویی ، مادون قرمز ، ماورای بنفش و ...)بدست آمده از این تلسکوپ مانند دیگرتلسکوپهای اشعه گاما، بصورت مجازی رنگ آمیزی می شوند. رنگ های متفاوت نور عادی، برای نمایش دادن میزان قدرت پرتوگاما و یا انرژی آنها به کار می روند. اگر چه دانشمندان در واقع اینگونه تصاویر را برای برقراری ارتباط بیشتر با عموم تولید می کنند، تمامی اطلاعاتی که - از طریق این رصدها - به دست می آید، بصورت عددی است که برای استخراج داده های علمی، این اعداد و ارقام هستند که پردازش می شوند. حتی زمانی که دانشمندان، تصاویر را آنالیز می کنند، در واقع به بررسی اعدادی مشغولند که چنین تصاویری را ساخته اند.
همکاری موجود در رصدخانه میدان گسترده GLAST، نمونه ای از گردهمایی بیش از 250 دانشمند از بسیاری از کشورهای جهان با رشته های علمی مختلف (در حوزه فیزیک ذرات و اخترفیزیک) است تا ابزاری جذاب را بسازند که فعالیت علمی عظیمی را به انجام برساند.
اکنون ناسا نام تلسکوپ GLAST را به پاس تلاشهای گسترده انریکو فرمی (1901-1954) که از پیشگامان فیزیک با انرژی بالا بوده است به FermiGamma-ray Space Telescope تغییر داده است.
تلسکوپ فضایی پلانک:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تلسکوپ پلانک در ماه مه سال 2009 به فضا پرتاب شد ،تلسکوپ روی ماهواره ای سوار است که در یکی از مدارهای بزرگ خورشید می گردد و تصویر و عکس تهیه می کند.این تلسکوپ به تجهیزاتی مجهز است که می تواند نورهای متصاعد از فاصله های چند میلیارد کیلومتری را نیز ثبت کند. این تلسکوپ به جای تهیه عکس از ستاره ها و سیاره ها، از موادی از قبیل جامدات و گازها تصویر تهیه می کند که ماده اولیه تشکیل دهنده کهکشانها هستند. در فاصله یک میلیون کیلومتری از زمین در فضا قرار دارد. این تلسکوپ تاکنون حدود 15 هزار پدیده را ثبت کرده است. دهها کهکشان و ساختارهای نجومی از جمله موارد ثبت شده تلسکوپ پلانک است. تلسکوپ پلانک تصزیبایی از جهان نیز تهیه کرده استاویر
یکی از کشفیات جدید تلسکوپ پلانک، کهکشانهایی است که 15 میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارند.
منابع :
[HTML]http://fa.wikipedia.org[/HTML]
[HTML]http://tebyan.net[/HTML]
[HTML]http://www.rasekhoon.net[/HTML]
