Hubble Uzay Teleskobu

Hubble Uzay Teleskobu (HUT), ismi Amerikalı astronom Edwin Hubble’ın anısına verilmiÅŸ; Nisan 1990′da STS-31 Görevi esnasında Uzay MekiÄŸi Discovery tarafından Dünya etrafındaki yörüngesine taşınmış bir uzay teleskopudur. Ä°lk uzay teleskopu olmamasına raÄŸmen, HUT en büyüklerindendir ve bir çok üstün özelliÄŸe sahiptir. Ayrıca hem hayati öneme sahip bir araÅŸtırma aracı olması hem de astronomi için etkili bir halkla iliÅŸkiler unsuru olması nedeniyle çok tanınmıştır.

HUT, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) arasında ortak bir çalışmadır ve Compton Gama Işını Gözlemevi, Chandra X-ışını Gözlemevi ve Spitzer Uzay Teleskobu projelerinden oluÅŸan NASA’nın Büyük Gözlemevleri programının bir parçasıdır.^[3]

Uzay teleskopların yapımı ilk olarak 1923′te düşünüldü. HUT için 1970′lerde, 1983′te uzaya gönderilmesi hedefiyle fon bulundu ancak proje teknik gecikmeler, bütçe sorunları ve Challenger faciası nedeniyle gecikti. 1990′da yörüngeye yerleÅŸtirildikten sonra bilimadamları ana aynanın teleskopun çalışmalarını kısıtlayacak ÅŸekilde yanlış yerleÅŸtirildiÄŸini tespit etti. 1993 yılında bir uzay mekiÄŸi yolculuÄŸunda bu sorun giderildi.

HUT, Dünya atmosferinin dışında konumlanması sayesinde, yeryüzündeki teleskoplara kıyasla pek çok avantaja sahip olabilmektedir: Atmosferin olumsuz etkilerinden (Görüntüde bulanıklık ve havadaki partiküllerden yansıyan ışığın oluşturduğu arka-plan kirliliği gibi) bağımsız görüntü elde edilmesinin yanısıra, Ozon tabakası tarafından tutulan morötesi ışığın gözlemlenmesi ancak bu şekilde mümkün olabilmektedir.

1990 yılında fırlatılmasının ardından, astronomi tarihindeki en önemli enstrümanlardan biri haline gelmiştir. Astronomların astrofizik alanındaki temel problemlerine çözüm bulmakta büyük yarar sağlamıştır. Hubble teleskopu tarafından kaydedilmiş olan Hubble ultra derin alan adlı fotoğraf, bugüne kadar görünür ışık ile en uzak mesafeden alınmış detaylı görüntüdür. Bir çok Hubble gözlemi, en kesin biçimde hesaplanan evrenin genişleme oranı gibi astrofizik alanında bir çok çığır açıcı sonuç doğurmuştur.

HUT, uzayda bakımı astronotlar tarafından yapılacak ÅŸekilde tasarlanmış tek teleskoptur. Sonuncusu Mayıs 2009′da olmak üzere beÅŸ adet bakım uçuÅŸu gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir. Ä°lk servis uçuÅŸu Aralık 1993′te Hubble’ın görüntüleme hatasının düzeltilmesi için gerçekleÅŸtirildi. 2, 3A ve 3B bakım uçuÅŸları sırasında çok sayıda alt sistem onarılmış ve bir çok gözlem cihazı daha modern ve yetkin olanlarıyla deÄŸiÅŸtirilmiÅŸtir. Ancak 2003 yılında Columbia Uzay MekiÄŸi’nin yaÅŸadığı kazadan sonra beÅŸinci bakım uçuÅŸu güvenlik gerekçeleri ile iptal edildi. Uzun tartışmalardan sonra NASA kararını tekrar gözden geçirdi ve kurumun yöneticisi Mike Griffin son kez olmak üzere bir servis uçuÅŸu yapılmasına karar verdi. STS-125 Mayıs 2009′da gerçekleÅŸtirildi; iki yeni cihaz takıldı ve çok sayıda tamir yapıldı. Yeni cihazların test ve düzeltmelerinin sorunsuz olması durumunda HUT rutin iÅŸlemlerine Eylül 2009′da tekrar baÅŸlayacak.

Son uçuÅŸta yapılan bakım ile 2014′te uzaya gönderilmesi planlanan ve HUT’un ardılı olan James Webb Uzay Teleskopu (JWUT), çalışmaya baÅŸlayana kadar HUT’un görev yapması beklenmektedir. (JWUT) bir çok açıdan daha üstün astronomik araÅŸtırma programlarına sahip olacak ancak kızılötesi gözlem yapacağından dolayı Hubble’ın spektrumun görünür ve ultraviyole ölçeÄŸinde gözlem yapma yeteneÄŸini (yerine geçmeyecek) tamamlayacak.

Taslaklar ve Öncüler

1923 yılında, Hermann Oberth— füzeciliğin babaları olarak düşünülen Robert H. Goddard ve Konstantin Tsiolkovski ile beraber bir füze yardımıyla dünya çevresinde bir teleskobun nasıl yörüngeye oturtulabileceğini anlattıkları (Almanca:Die Rakete zu den Planetenräumen, İngilizce:The Rocket into Planetary Space, Türkçe: Gezegenler Arası Uzaya Roket Yollamak) bir kitap yayınladı.^[4]

Lyman Spitzer, Uzay teleskobunun babası

Hubble Uzay Teleskobunun tarihçesi, gökbilimci Lyman Spitzer’ın 1946′da yazdığı “Dünya dışına konumlandırılmış bir teleskobun üstünlükleri” isimli yazıya kadar takip edilebilir.^[5] Bu çalışmasında uzayda kurulacak bir gözlemevinin dünyadaki bir gözlemevine göre iki temel üstünlüğünü tartıştı. Birincisi açısal çözünürlük (nesnelerin açık bir biçimde ayrıştırılabildiÄŸi en küçük ayrım), atmosferin ters akıntısı yüzünden yıldızların göz kırpar gibi görünmesine yol açan ve gökbilimciler tarafından verilen isimle gökbilimsel görmeye nazaran sadece kırınım ile kısıtlanacaktı. O yıllarda, dünyadaki teleskoplar, çapı 2.5 m olan bir aynası olan, teorik olarak yaklaşık 0.05 arcsec’lik kırınım sınırlılık çözünürlüğe sahip bir teleskop ile karşılaÅŸtırıldığında 0.5–1.0 açısal dakikalık çözünürlükle sınırlıydılar. Ä°kinci olarak uzaydaki bir teleskop atmosfer tarafından güçlü biçimde emilen kızılötesi ve ultraviyole ışınlarını gözlemleyebilirdi.

Spitzer hayatının büyük bir kısmını bir uzay teleskobunun geliÅŸtirilmesine adadı. 1962′de ABD Ulusal Bilimler Akademisi tarafından yayınlanan bir rapor insanlı uzay uçuÅŸ programının bir parçası olarak bir uzay teleskobunun geliÅŸtirilmesini tavsiye etti ve 1965′te Spitzer, büyük bir uzay teleskobu için bilimsel hedefler taslağı hazırlamakla görevlendirilen komitenin başına atandı.^[6]

Uzay tabanlı astronomi II.Dünya Savaşı’nı takip eden kısa süreli bir boÅŸluktan hemen sonra bilimadamlarının roket teknolojisinde etkili olan geliÅŸtirmeler gerçekleÅŸtirmelerini takiben baÅŸladı. GüneÅŸin ilk morötesi elektromanyetik tayfı 1946′da elde edildi,^[7] ve NASA 1962′de morötesi, x-ray ve gama ışın spektrumlarını elde etmek için Uydu GüneÅŸ Gözlemevi’ni uzaya gönderdi.^[8] Dünya çevresinde dönen bir güneÅŸ teleskobu Ariel 3 programı çerçevesinde Ä°ngiltere tarafından 1962 yılında dünya yörüngesine oturtuldu ve 1966′da NASA ilk Uydusal Astronomik Gözlemevi’ni (OAO) uzaya fırlattı. OAO-1 üç gün sonra güç kaynağının bozulması sonucu görev dışı kaldı. Bu uyduyu 1968 ve 1972 arası, normal planlanan ömründen bir sene fazla çalışarak yıldız ve galaksilerin morötesi gözlemlerini yapan OAO-2 takip etti.^[9]

OSO ve OAO çalışmaları, uzay tabanlı gözlemlerin astronomide oynayabileceÄŸi önemli rolü sergiledi. 1968′de NASA’nın, 1979′da fırlatılmak üzere o dönem için geçici olarak en Büyük Uydu Teleskobu veya Büyük Uzay teleskobu olarak bilinen 3 metre çaplı bir aynaya sahip uzay tabanlı bir yansımalı teleskop için ciddi planlar geliÅŸtirdiÄŸi görüldü. Bu planlar, bu kadar pahalı bir programın uzun bir çalışma ömrünün olması için insanlı destek uçuÅŸlarına ihtiyaç olduÄŸunu vurguladı ve eÅŸ zamanlı olarak geliÅŸtirilen tekrar kullanılabilecek Uzay mekiÄŸi programının planları bunu gerçekleÅŸtirebilecek teknolojinin çok yakında kullanıma sunulabileceÄŸini gösterdi.

Fon Arayışı

OAO programının devamlılık gösteren baÅŸarısı LST’nin ana hedef olması gerektiÄŸi konusunda astronomi dünyasında giderek artan fikirbirliÄŸini cesaretlendirdi.1970 yılında NASA iki komite kurdu; biri uzay teleskobu projesinin mühendislik yanıyla diÄŸeri bu çalışmanın bilimsel hedeflerinin belirlenmesi ilgilenmek üzere. Bu komiteler kurulduktan sonra NASA’nın önündeki ikinci engel dünyada kurulacak herhangi bir benzer cihaz ile karşılaÅŸtırıldığında bu aletin çok daha yüksek olan maliyetinin karşılanmasını saÄŸlamaktı. ABD Kongresi teleskop için öngörülen bütçenin bir çok öğesini sorguladı ve o dönem olası aletler ve teleskop için gerekli donanım hakkında oldukça detaylı çalışmasını içeren planlama safhalarının bütçelerinde kısıntılara zorladı. 1974′te Gerald Ford tarafından bütçeye getirilen kısıtlamalar yüzünden teleskop projesinin bütün fonu kesildi.^[11]

Buna karşılık olarak, gök bilimciler arasında ülke çapında bir lobi çalışması yürütüldü. Bir çok gök bilimci Kongre üyeleri ve Senato üyeleri ile yüzyüze görüştü ve büyük katılımlı bir mektup gönderme kampanyası düzenlendi. Ulusal Bilimler Akademisi bir uzay teleskobuna duyulan ihtiyaç ile ilgili bir rapor yayınladı ve sonuçta Senato daha önce Kongre tarafından onaylanan bütçenin yarısını kabul etmeye ikna oldu.^[12] Fon tartışmaları projenin büyüklüğünde bir küçülmeye gidilmesine yol açtı; planlanan ayna çapı 3 m’den 2.4 m’ye indirilirken, diÄŸer harcamalara da kısıntı getirildi ve teleskop donanımı için daha etkili ve sınırlı bir tasarım ile yapılacak harcamaya izin verildi. Ana teleskopta kullanılacak sistemin denenmesi için düşünülen 1.5 m çapındaki ön çalışma teleskobundan vazgeçildi ve bütçe için Avrupa Uzay Ajansı ile iÅŸbirliÄŸinin araÅŸtırılmasına karar verildi. ESA, Avrupalı gök bilimcilerin teleskobun gözlem süresinin en az % 15′inde yer almalarının garanti edilmesi karşılığında teleskobu destekleyecek güneÅŸ pillerinin ve ABD’de teleskop üzerinde çalışcak teknik personelinin saÄŸlanması kadar teleskop için gereken birinci nesil cihazlara mali kaynak yaratılmasına ve bunların teminine karar verdi.^[13]Kongre 1978 yılında 36,000,000 US$’lık fonu onayladı ve LST’nin tasarımı en erken 1983 yılında bitirilip fırlatılmak üzere baÅŸladı.^[12] 1983 yılında teleskoba ÅŸu isim verildi:^[14] Edwin Hubble; evrenin geniÅŸlediÄŸini keÅŸfederek 20. yüzyılın çığır açan keÅŸiflerinden birini yapan gök bilimci.^[15]

Yapımı ve Mühendislik Çalışması

Hubble’ın ana aynasının parlatılması Mayıs 1979′da Danbury, Connecticut’daki Perkin-Elmer ÅŸirketinde baÅŸladı. FotoÄŸraftaki mühendis bu projede Perkin-Elmer için çalışan optik mühendisi Dr. Martin Yellin’dir.

Uzay Teleskobu projesine karar verildikten sonra, programdaki çalışma bir çok kurum arasında paylaÅŸtırıldı.Marshall Space Flight Center(MSFC)’ye teleskobun tasarım, geliÅŸtirme ve yapım sorumluluÄŸu verilirken Goddard Space Flight Center (GSFC)’ye bu çalışmanın bilimsel cihazlarının tüm kontrolü yapma ve yer-kontrol merkezi olma sorumluluÄŸu verildi.^[16] MSFC Perkin-Elmer ÅŸirketini uzay teleskobunun optik yapısını ve hassas kılavuz alıcılarını tasarlamak ve inÅŸa etmekle görevlendirdi. Lockheed firması ise teleskobun içine yerleÅŸtirileceÄŸi uzay gemisini yapmakla görevlendirildi.^[17]

Optik Teleskop Aracı (OTA)

Optik açıdan, Hubble, çoğu büyük profesyonel teleskop gibi, Ritchey-Chrétien tasarımına sahiptir. Bu tasarım,iki hiperbolik aynası ile; bu aynaların şeklinden dolayı üretilmelerinin ve test edilmelerinin zor olmaları dezavantajına rağmen geniş görüş alanlarında görüntülemede iyi olarak bilinmektedir. Teleskobun ayna ve optik sistemleri en son başarımı belirler ve bunlar teknik özellikleri yerine getirmek üzere tasarlanır. Optik teleskoplar geleneksel olarak görülebilir ışığın onuncu dalga boyuna kadar netliğe ulaşacak şekilde parlatılmış aynalara sahiptir ancak Uzay Teleskobu morötesi (kısa dalga boyu olan ışınlar) ışınları gözlemlemek için kullanılacaktı ve uzayda bulunmanın bütün üstünlüklerini kullanarak kırınım sorununu aşmak üzere özellikle tasarlandı. Dolayısıyla aynasının 10 nanometre netliğinde olması veya yaklaşık olarak kırmızı ışığın 65’te 1 dalga boyunda parlatılması gerekmekteydi.^[18]

Perkin-Elmer aynanın istenen ÅŸekli alması için gereken aşındırmada özel tasarlanmış ve üst düzeyde geliÅŸtirilmiÅŸ bilgisayar kontrollü özel parlatma makineleri kullandı.^[17]Ancak, onların en son teknoloji ürünü cihazları zorlanınca, NASA, PE’nin Kodak firmasıyla geleneksel ayna parlatma tekniklerini kullanarak bir tane yedek ayna yapması konusunda iÅŸbirliÄŸi yapmasını istedi. ^[19](Kodak ve Itek ekibi aynı zamanda orijinal aynanın parlatılmasına da katıldılar. Daha sonra ortaya çıkan çeÅŸitli sorunlara yol açacak olan parlatma hatasına neden olacak ÅŸekilde, yapılan anlaÅŸmayla her iki ÅŸirketin birbirinin iÅŸini denetlemesi öngörüldü.^[20]) Kodak tarafından yapılan ayna günümüzde Smithsonian Enstitüsü’nde sergilenmektedir.^[21] Bu çalışmanın bir parçası olarak üretilen bir Itek aynası günümüzde Magdalena Ridge Gözlemevi’ndeki 2.4 m’lik teleskopta kullanılmaktadır.^[22]

Perkin-Elmer aynasının yapımına Corning ÅŸirketinin çok düşük genleÅŸmeli camından üretilen bir altyapı ile 1979 yılında baÅŸlandı. Ağırlığını en alt seviyede tutmak için ayna, balpeteÄŸi ÅŸeklindeki kafesi aralarında sıkıştıran bir inç kalınlığında alt ve üst plakalar içermekteydi. Perkin-Elmer, deÄŸiÅŸik oranlarda kuvvet uygulayan 138 adet çubuk ile aynayı çift taraflı olarak destekleyerek mikro çekim benzetimini (simülasyon) gerçekleÅŸtirdi. Bu, aynanın son halinin doÄŸru olmasını ve sonuç olarak uygulandığında hedeflenen iÅŸlevi görmesini saÄŸladı. Aynanın parlatılması 1981 Mayıs’ına kadar sürdü. O sırada hazırlanan NASA raporları doÄŸrultusunda Perkin-Elmer ÅŸirketinin yönetimi sorgulandı; parlatma iÅŸlemi takvimi sarkmaya ve bütçe aşılmaya baÅŸlandı. Bütçede tasarruf yapmak için NASA yedek aynanın yapım çalışmasını askıya aldı ve teleskopun fırlatılışını Ekim 1984 tarihine erteledi.^[23] Ayna 1981′in sonunda tamamlandı; 2400 galon sıcak, de-iyonize su ile yıkandıktan sonra yansıtıcı katman olarak 65 nm- kalınlığında alüminyum ve koruyucu katman olarak 25 nm-kalınlığında magnezyum florit ile kaplandı.

Vikipedi, özgür ansiklopedi