Telescópio Espacial Hubble 25 anos

 

Nomes Alternativos: HST, Space Telescope;
Tipo de Telescópio: Refletor Ritchey-Chretien;
Lançamento: 24 de abril de 1990;
Veículo de Lançamento: Discovery – STS-31;
Desativação do telescópio: depois de 2020;
N° NSSDC: 1990-037B;
Massa: 11.110kg;

Informações do telescópio

Localização atual: Órbita terrestre;
Comprimento de onda: Luz visível, raios gama, raios-X, infravermelho;
Altitude: 589km;
Diâmetro: 2.4m;

Instrumentos

Telescópio Espacial Hubble é um satélite astronômico artificial não tripulado que transporta um grande telescópio para a luz visível e infravermelha. Foi lançado pela agência espacial americana a NASA, em 24 de abril de 1990, a bordo do ônibus espacial Discovery, missão STS-31. O telescópio recebeu várias visitas para a manutenção e para a substituição de equipamentos obsoletos ou inoperantes.

O telescópio é a primeira missão da NASA dos Grandes Observatórios Espaciais de uma família de quatro observatórios orbitais, cada um observando o Universo em um comprimento diferente de onda, como a luz visível, raios gama, raios-X e o infravermelho. Pela primeira vez se tornou possível ver mais longe do que as estrelas de nossa galáxia e estudar estruturas do Universo desconhecidas ou pouco observadas. O Hubble, deu à civilização humana uma nova visão do universo e proporcionou um salto como o dado pela luneta de Galileu Galilei no século XVII.

Imaginado nos anos 40, projetado e construído nos anos 70 e 80 e em funcionamento desde 1990, o Telescópio Espacial Hubble foi batizado em homenagem a Edwin Powell Hubble, que revolucionou a Astronomia ao constatar que o Universo estava se expandindo.

Concepção e objetivos

A história do Telescópio Espacial Hubble começa em 1923, quando Hermann Oberth publicou “Die Rakete zu den Planetenräumen”, onde mencionou como um telescópio poderia ser lançado em órbita da Terra por um foguete.

Em 1946 o astrônomo Lyman Spitzer escreveu o artigo “Astronomical advantages of an extraterrestrial observatory”, onde discutiu as duas principais vantagens que um observatório no espaço teria a mais do que os telescópios terrestres:
1) A resolução óptica: distância mínima de separação entre objetos na qual eles permaneçam claramente distintos estaria limitada apenas pela difração, sem os efeitos da turbulência da atmosfera que provocam o fenômeno Seeing que é o fenômeno observado nos detectores usados em telescópios ópticos em que a imagem de uma estrela é alargada. Os telescópios terrestres estão limitados a resoluções de 0,5-1,0 segundos de arco (arcsec).
2) A possibilidade de observar luz infravermelha e ultravioleta, que são fortemente absorvidas pela atmosfera. No mesmo ano, foram obtidos os primeiros espectros ultravioleta do Sol.

Cronologia

De 1962 a 1974 foram anos de luta e preocupação, com as dificuldades de financiamento e o ceticismo de alguns. No início do projeto em 1968 o tamanho do telescópio era com um espelho de 3m de diâmetro, conhecido provisoriamente como Grande Telescópio Orbital ou Grande Telescópio Espacial (LST), com lançamento em 1979.  Os planos enfatizavam a necessidade de missões tripuladas para a manutenção do telescópio, de forma a justificar um investimento tão caro ao longo de um tempo de vida extenso, e os projetos em redor da tecnologia reutilizável do Ônibus Espacial indicavam que seria possível em pouco tempo.

O Senado americano concorda com um orçamento na metade do que o Congresso recusara.

 

Dificuldades de financiamento reduziram a escala do projeto, o diâmetro do espelho passa de 3m para 2,4m no projeto final, que teve que se adaptar reduzindo custos e admitindo uma configuração mais compacta do hardware telescópico. Com o orçamento baixo veio a colaboração da Agência Espacial Europeia – ESA, que forneceu as células dos painéis solares e 15% dos custos, em troca da garantia de 15% do tempo de observação para astrónomos europeus.

Em 1978, o Congresso aprova um financiamento de 36 milhões de dólares. O desenho do LST iniciou-se de imediato, agendando o lançamento para 1983 e na década de 1980 o telescópio foi batizado em homenagem a Edwin Powel Hubble.

Construção, montagem e lançamento

A Marshall Space Flight Center ficou responsável pelo controle geral dos instrumentos científicos e controle terrestre durante a missão. O centro Marshall incumbiu a Perkin-Elmer, companhia do ramo da óptica, para conceber o mecanismo de montagem do telescópio (Optical Telescope Assembly – OTA) e os sensores de navegação (Fine Guidance Sensors) para o telescópio espacial. A Lockheed ficou responsável pela construção da nave espacial em que o telescópio ficaria alojado.

 

 

Em 1979, o Polimento do espelho primário do Hubble foi feito pela Perkin-Elmer Corporation, Danbury, Connecticut. No verão de 1985, a construção da nave já havia ultrapassado em 30% do orçamento e estava com três meses de atraso.

Sistema óptico

O Telescópio Espacial Hubble seria utilizado para observações na gama do ultravioleta ao infravermelho com uma resolução dez vezes superior aos telescópios antecessores, o espelho teria que ser polido com uma precisão de 10 nanômetros, cerca de 1/65 do comprimento de onda da luz vermelha.

A construção do espelho foi iniciada em 1979, utilizando vidro de expansão ultra reduzida. Para reduzir ao máximo o peso do espelho, ele foi acondicionado numa espécie de sanduíche de duas placas de cerca de uma polegada de altura e uma estrutura em forma de colmeia no meio. O polimento prolongou-se de 1979 até maio de 1981. O espelho foi concluído no fim de 1981, com o acréscimo de um revestimento refletivo em alumínio, com espessura de 75mm, e outro revestimento protetor de fluoreto de magnésio, de 25mm de espessura, o que permitia aumentar a reflexão da luz ultravioleta.

Lançamento

A NASA adia o lançamento do telescópio até abril de 1985. A Perkin-Elmer continuou a atrasar seu trabalho e a NASA foi forçada a reagendar o lançamento para 1 de março de 1986. A esta altura, o custo total do projeto tinha atingido 1,175 bilhões de dólares. Além disso, o software necessário para controlar o Hubble em terra não fica pronto em 1986 e só estaria acabado em 1990. Para completar o quadro de dificuldades, no mesmo ano aconteceu o acidente com a nave Challenger em 28 de janeiro de 1986, que decreta o esfriamento no programa espacial americano. O lançamento do telescópio foi reagendado para 1990. Em 24 de abril de 1990, a missão STS-31 do Discovery fez o lançamento do telescópio com sucesso em sua órbita prevista.

 

Desde a sua estimativa de custo inicial de cerca de 400 milhões de dólares, o telescópio chegou a custar mais de 2,5 bilhões de dólares para ser construído. Custos cumulativos do Hubble até hoje são estimados entre 4,5 e 6 bilhões de dólares, com uma contribuição financeira adicional da Europa de 593 milhões de euros, até a estimativa de 1999.

Falha no espelho

Dentro de poucas semanas após o lançamento do telescópio, pelas imagens que voltavam, ficou evidente que havia um sério problema com o sistema óptico. O telescópio falhou em obter um foco tão exato como esperado. Apesar de ter sido provavelmente o espelho mais precisamente construído de todos os tempos, com variações de apenas 10 nanômetros a partir da curva prevista, era plano em demasia nas bordas em cerca de 2.200 nanômetros (2,2 mícrones). Esta diferença foi catastrófica, produzindo uma anomalia esférica grave.

A NASA e o telescópio passaram a ser alvo de muitas piadas, e o projeto foi considerado um elefante branco. Durante os primeiros três anos da missão Hubble, mesmo antes das correções ópticas, o telescópio conseguiu realizar um grande número de observações produtivas. O erro foi bem caracterizado e era estável, permitindo aos astrônomos otimizar os resultados obtidos através de técnicas compensatórias sofisticadas de processamento de imagem.

 

Para se corrigir o problema da anomalia esférica foi estabelecido o sistema Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), constituído por dois espelhos de compensação da falha. Várias missões do ônibus espacial foram lançadas para consertos, substituição de instrumentos e outros ajustes.

Os astronautas também realizaram substituições de outros componentes, incluindo todas as seis baterias de níquel-hidrogênio, e três mantas de isolamento térmico de proteção. As baterias nunca tinham sido substituídas e duraram mais de 13 anos além da sua vida prevista.

O Hubble foi liberado para o espaço em 19 de maio de 2009, depois de todos os reparos serem feitos com sucesso. Depois de testes e calibração, o Hubble retomou a operação de rotina em setembro de 2009.

O Hubble foi concebido para ser devolvido à Terra a bordo de um ônibus espacial. Mas não será possível. Os engenheiros da NASA desenvolveram o Soft Capture and Rendezvous System (SCRS) que permitirá o encontro, captura e descarte seguro do Hubble por uma missão tripulada ou robótica no futuro.

fontes: Wikipedia
Site da ESA dedicado ao Hubble (em inglês)
Space Telescope Science Institute (em inglês)
Site da NASA sobre o Hubble para o público (em inglês)
Arquivo de dados do Hubble (em inglês)
Vídeo por Dailymotion (em inglês)