Закон Хаббла
Эдвин Пауэлл Хаббл (1899–1953) родился в городке Маршфилд в штате Миссури. В 21 год он закончил Чикагский университет со степенью бакалавра по математике и астрономии и получил стипендию Родса для продолжения образования за рубежом. По настоянию отца Хаббл изучал право в Оксфордском университете и, по возвращении в США, даже посвятил год адвокатской практике, однако природная склонность к научным исследованиям взяла свое. В 1914 году он поступил в аспирантуру при Йеркской обсерватории, через три года защитился и был приглашен работать в калифорнийскую обсерваторию Маунт-Вилсон. Однако США вступили в войну с Германией, и молодой астроном ушел добровольцем в армию. В 1919 году он демобилизовался в звании майора и вернулся в Калифорнию.
Обсерватория Маунт-Вилсон располагала парой самых современных зеркальных телескопов. 150-сантиметровый рефлектор был введен в эксплуатацию в 1908 году, а в 1917-м было закончено сооружение 250-сантиметрового телескопа имени Хукера, который вплоть до 1948 года оставался крупнейшим в мире. Эти инструменты впервые предоставили астрономам возможность детально исследовать дальний и сверхдальний космос.
В начале 1920-х Харлоу Шепли с помощью полутораметрового рефлектора определил размеры нашей галактики — Млечного Пути (он оценил это значение в 300 тысяч световых лет, хотя сейчас считается верным значение 90 тысяч) и доказал, что наше Солнце расположено далеко от ее центра. Коперник лишил Землю статуса центра мироздания, отдав его Солнцу; Шепли поступил так же по отношению к нашему светилу. Хаббл совершил очередной революционный прорыв, доказав, что наша галактика — всего лишь одна из многих. В 1923-24 годах, проводя исследования с помощью 250-сантиметрового телескопа, он вычислил расстояние до туманности Андромеды — 900 тысяч световых лет (позже было доказано, что оно в два с половиной раза больше). Даже используя оценку Шепли диаметра нашей галактики, невозможно было не понять, что Андромеда и Млечный Путь — равноправные звездные скопления. Вскоре Хаббл идентифицировал еще две самостоятельные галактики — M33 и NGC 6822. Тем самым подтвердилась гипотеза о существовании внегалактических «звездных островов», выдвинутая в 1775 году Иммануилом Кантом. До Хаббла к аналогичным выводам пришли американец Эбер Кёртис и швед Кнут Лундмарк, однако их аргументы были не столь убедительны. В 1925 году Хаббл и Шепли выяснили, что Млечный Путь и туманность Андромеды являются членами скопления галактик, названного Местной Группой.
Но свое Главное открытие Хаббл сделал в 1929 году. Он доказал, что галактики разбегаются по всем направлениям, причем скорость их разлета пропорциональна расстоянию до Солнечной системы. Это утверждение составляет знаменитый закон Хаббла. Сегодня мы знаем, что разлет галактик свидетельствует о расширении Вселенной, но эта интерпретация, с которой Хаббл до конца жизни так и не примирился, стала общепринятой лишь во второй половине XX века после появления теории Большого Взрыва. Закон Хаббла справедливо считается величайшим достижением астрономии XX века. Так что не стоит удивляться, что имя этого ученого присвоили первому многоцелевому орбитальному телескопу.
Очки для телескопа
Но специалисты нашли выход. «Хаббл» нес пять астрономических приборов: широкоугольную фотокамеру, способную осуществлять обзорные съемки и работать в режиме наблюдения планет, камеру для съемки тусклых объектов, два спектрографа и высокоскоростной фотометр. Эксперты рекомендовали заменить основную фотокамеру на аналогичную модель с модифицированной оптикой, исправляющей сферическую аберрацию. В этих же целях было решено оснастить «Хаббл» зеркальным оптическим преобразователем COSTAR, позволяющим улучшить работу спектрографов и камеры для съемки слабосветящихся объектов. Для его размещения потребовалось убрать фотометр, но другого выхода всё равно не было.
Новую аппаратуру нужно было изготовить и отъюстировать, а это требовало времени. Более того, ее могли установить лишь инженеры-астронавты, а у трех шаттлов и так хватало работы. Поэтому еще более трех лет «Хаббл» проработал в нештатном режиме.
К декабрю 1993 года у телескопа начали «барахлить» солнечные панели и отказали два банка электронной памяти и три гироскопа системы ориентации. Поэтому ремонт отнюдь не ограничился заменой астрономической аппаратуры. Работы, выполненные экипажем космического корабля «Индевер», заняли в общей сложности 35 часов, но зато после этого «Хаббл» впервые «прозрел».
Позднее «Хаббл» модернизировали еще трижды — в 1997-м, 1999-м и 2002 годах. Он получил новые спектроскопы, гироскопы и запоминающие устройства, более мощный бортовой компьютер, а также сверхсовременную камеру для обзорных съемок, позволяющую вести наблюдения в спектральном диапазоне от ближней инфракрасной зоны до ультрафиолета.
Долгая вахта
Еще несколько лет назад специалисты предполагали, что «Хаббл» нормально прослужит вплоть до 2010 года. Но в августе 2004 года из-за неисправностей в системе питания отказал спектрограф. Плановое техобслуживание намечалось провести в феврале 2005 года, однако доставить ремонтную бригаду к телескопу было нечем: после гибели «Колумбии» (1 февраля 2003 года) все запуски шаттлов были отменены.
Существует еще и более серьезная проблема. «Хаббл» ориентируется в пространстве с помощью гироскопов, которые, увы, не вечны. Телескоп стабилизировали три «волчка», однако для пущей сохранности один из них 28 августа 2005 года перевели в пассивный режим. Существует реальная опасность, что к 2008 году у «Хаббла» останется лишь один действующий гироскоп, и тогда телескоп, скорее всего, станет совершенно бесполезным. Для исправления этой ситуации необходим пятый по счету сеанс техобслуживания, но вот состоится ли он — вопрос открытый.
«Руководство NASA не исключает очередной модернизации "Хаббла", но говорить о ней пока преждевременно. Полеты шаттлов возобновятся не раньше мая 2006 года. Если первые запуски пройдут гладко, то появится шанс и на отправку корабля к "Хабблу", — говорит руководитель научной программы "Хаббла" Дэвид Лекрон. — В первую очередь придется привести в порядок систему ориентации. Вероятность того, что к середине 2008 года по крайней мере два гироскопа сохранят работоспособность, составляет всего 50%. Сейчас мы пытаемся разработать метод нацеливания телескопа с помощью единственного гироскопа, но получится ли это, пока не ясно. "Хаббл" нуждается и в новых электрических аккумуляторах: емкость старых постепенно сокращается, и уже через четыре года они не смогут обеспечить телескоп необходимой энергией. Хотелось бы также оснастить его новой широкоугольной камерой и новым ультрафиолетовым спектрографом. Если удастся провести пятый ремонт, "Хаббл", скорее всего, сможет функционировать вплоть до запуска своего преемника, космического телескопа "Джеймс Уэбб", который будет выведен на орбиту не раньше середины 2013 года».
Орбитальный телескоп «Хаббл» уже отправил на Землю свыше семисот тысяч изображений различных космических объектов. Эта информация оказалась исключительно важной для астрономии, астрофизики и космологии: с ее помощью было установлено присутствие сверхмассивных черных дыр в галактических ядрах и доказано, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью. Но «Хаббл» все еще продолжает трудиться — он ведет поиск миров на самом краю видимой Вселенной.