Астронет > Форумы > Обсуждение публикаций Астронета > Космический телескоп "Хаббл"

scientific.ru · 19.06.1995 23:03

"Хаббл" - это телескоп-рефлектор (впоследствии будем употреблять его имя без кавычек) с зеркалом диаметром 2.4 м. - по земным понятиям немаленький, но на земле уже есть телескопы с зеркалами диаметром до 10 м (например, Keck1 и Keck2). Им, тем не менее далеко до Хаббла.
>> Прочитать статью

Р. Г. Чертанов · 29.06.2007 14:54

(ДмитрийДоценко)

1) Вы уверены, что снимки в ультрафиолетовом диапазоне будут безнадежно испорчены (а не просто приобретут то же угловое разрешение, что и инфракрасные), при прочих равных условиях (качество и размер зеркала, вибрация, точность позиционирования и гидирования)? Ультрафиолет в данном случае ведь ничего не ухудшает. Получится снимок, сходный по качеству с инфракрасным или видимым излучением: сам по себе ультрафиолет не является ухудшающим снимок фактором. То есть, на подобный Софии самолет (или подобный Бласту воздушный шар) вполне могли бы установить и ультрафиолетовый приемник, и приемник видимого диапазона. И мы бы тогда сравнили, что показывает Хаббл, и что показывают эти устройства. Кстати, я встречал инфу про 4-метровый самолетный телескоп ЕКА - ничего про него не слышно?

2) Поиск находит сведения именно про полное гашение вибрации (которой, оказывается, и на спутнике хватает).

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/211/14.shtml
Аппаратура VISS является экспериментальной полностью замкнутой прецизионной системой, работа которой не зависит от других устройств. Она предназначена для обеспечения условий работы чувствительных оптических приборов путем полного гашения вибрационных возмущений. VISS представляет собой платформу, смонтированную на базовом блоке КА на шести демпферах, размещенных в вершинах правильного шестиугольника (т.н. платформа Стюарта). Такая конструкция позволяет обеспечить:
полную изоляцию (по всем шести степеням свободы) платформы с чувствительной аппаратурой от вибрационных возмущений, создаваемых космическим аппаратом;
подавление вибрации, вызываемой работой отдельных элементов чувствительной аппаратуры (например, криогенным охладителем ИКприемников);
плавное управление разворотом вокруг любой из трех осей вращения.
Планируется, что в ходе эксперимента VISS обеспечит изоляцию и гашение вибрационных возмущений с уровнем более
20 дБ, а также плавность разворота 0.3 с частотой 2 Гц.

Мне понравилась статья про гашение вибрации:
http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/spri_txt.htm

3) При копировании изделий резко снижается их себестоимость Приведу пример Аполлона - 7 млрд за первый образец и 0,4 млрд - за последующие.

http://moon.thelook.ru/book/15.htm
Согласно данным НАСА, затраты на программу "Аполлон" составили 20-25 миллиардов долларов [21,25]. Известно, что при разработке новых технологий или изделий первые образцы стоят дорого, но стоимость производства последующих образцов начинает резко снижаться. Возьмём ту же самую ракету Сатурн-5. Её разработка, а, значит, и первый экземпляр стоили около 7 млрд. $. Но уже последующие экземпляры стоили по 0,4 млрд. за штуку [22]. Повторять всегда дешевле.

Дмитрий Доценко · 2.07.2007 10:22

"Вы уверены, что снимки в ультрафиолетовом диапазоне будут безнадежно испорчены (а не просто приобретут то же угловое разрешение, что и инфракрасные), при прочих равных условиях"

Не забывайте про дифракцию. Угловое разрешение "Хаббла" в УФ в 5-10 раз лучше, чем в ИК.

"Кстати, я встречал инфу про 4-метровый самолетный телескоп ЕКА - ничего про него не слышно?"

Я не слышал.

"Планируется, что в ходе эксперимента VISS обеспечит изоляцию и гашение вибрационных возмущений с уровнем более 20 дБ, а также плавность разворота 0.3 с частотой 2 Гц. "

Вот-вот. 20 дБ = 100 раз. Я не знаю, какому дрожанию телескопа это соответствует при (неизвестном мне) спектре вибраций самолета.

"При копировании изделий резко снижается их себестоимость"

Да.

Р. Г. Чертанов · 3.07.2007 15:54

>Не забывайте про дифракцию. Угловое разрешение "Хаббла" в УФ в 5-10 раз лучше, чем в ИК.

Если наложить вибрацию на видимый свет и на ИК, конечный результат-то в более коротковолновом участке будет не хуже, чем у ИК, не так ли. А даже лучше, если вибрацию удается эффективно гасить. А судя по наличию в воздухе Софии, гасить ее для зеркала диаметром 2,4 метра удается вполне эффективно.

То есть, у нас есть ухудшающий фактор А, и он накладывается на помехи Б и б.
А - это вибрация, Б и б - это ухудшение, вносимое длиной волны (в случае инфракрасных лучей - большое, в случае видимых лучей - поменьше).
Снимки сделанные с помехами А и Б (инфракрасные) будут ну никак не лучше, чем А и б (видимые).

Поэтому НАСА должно объяснить, почему у них видимые и ультрафиолетовые снимки не такие хорошие по качеству, как это позволяет зеркало. И оно объяснило - типа поломка вот тут у нас, доблестные астронавты (в своих перчатках) чинили-чинили, но ультрафиолет при этом пришлось испортить окончательно.

Вопрос запустить второй Хаббл даже не ставился. Поэтому и возникают сомнения, а не с самолета или с шара ли они делают свои замечательные не-ультрафиолетовые снимки... Shocked

Дмитрий Доценко · 14.07.2007 17:28

Уважаемый Р.Г.!

У меня такое впечатление, что вы или не читаете, или не воспринимаете мои ответы.

a. Насчет вибрации и дифракции. Разрешение, определяемое вибрацией, не зависит от длины волны (вы сами пишете "не хуже, чем у ИК"). Разрешение, определяемое дифракцией, пропорционально длине волны (я уже писал, "Угловое разрешение "Хаббла" в УФ в 5-10 раз лучше, чем в ИК.").

В этом и дело. Если вы оптимизируете телескоп под ИК, в УФ разрешение будет не хуже, но вряд ли будет много лучше.

К тому же атмосфера совершенно непрозрачна около 100-150 нм, где у Хаббла есть как минимум спектры (например, http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?2004ApJS..152...29P; это ничем не особенная статья, просто я с ней работал). Эти спектры получены с шириной щели 0."2, для земных (и летающих) телескопов это бессмысленно, так как разрешение телескопа много хуже (меньше 0."5, насколько я знаю, нигде не применяется). Если вы ну совсем не верите, я даю ссылку на архив исходных данных; посмотрите, проверьте: http://archive.stsci.edu/mastbibref.php?bibcode=2004ApJS..152...29P

Далее. "А судя по наличию в воздухе Софии, гасить ее для зеркала диаметром 2,4 метра удается вполне эффективно." Ответьте, если не сложно, мне на вопрос: какое разрешение СОФИИ на 300 нм? Или на других длинах волн в УФ. Все эти общие слова вроде "вполне эффективно" очень красивы, но ничего не доказывают. Числа докажут всё.

б. "Поэтому НАСА должно объяснить, почему у них видимые и ультрафиолетовые снимки не такие хорошие по качеству, как это позволяет зеркало."

Опустим вопрос о том, что вам должно НАСА.

Снова, похоже, вы не читали мои ответы. Разрешение у УФ снимков/спектров отличное. Эффективность маленькая. Я писал "Телескоп Хаббла в УФ диапазоне не так уж силен из-за корректирующего фильтра", но не пояснил, что это относится к чувствительности, а не к разрешению.

Я развеял ваши сомнения?

Р. Г. Чертанов · 8.08.2007 3:15

Уважаемый Дмитрий!

У меня осталось следующее сомнение.

Я оставлю обсуждение про вибрацию, т.к. есть воздушный шар BLAST с телескопом примерно хаббловского диаметра. Никакой вибрации там конечно нет, и с него можно делать снимки, аналогичные по качеству снимкам Хаббла (кстати Вы не видели этих снимков?). За одним исключением - атмосфера не пропускает ультрафиолет.

Хаббл же (какое совпадение) тоже не делает нормальные ультрафиолетовые снимки.

А вопрос у меня насчет спектров: действительно ли для их получения необходимо зеркало большого (240 см) диаметра, или же может быть достаточно и зеркала поменьше (а может быть вообще снимки спектра делаются независимо от главного зеркала?).

Например, я пошел по рекомендованной Вами ссылке
http://archive.stsci.edu/mastbibref.php?bibcode=2004ApJS..152...29P
выбрал первый попавшийся спектр
http://archive.stsci.edu/cgi-bin/mastpreview?mission=hst&dataid=O4EC10010
Из этой ссылки следует, что для получения этого графика используется инструмент STIS. А как этот STIS выглядит - это случайно не коробочка сверху корпуса, которой вовсе не нужно главное зеркало?
http://en.wikipedia.org/wiki/High_Resolution_Spectrograph
Это был предшественник СТИСа. Вот более точная ссылка
http://www.spacetelescope.org/about/general/instruments/stis.html
Там к сожалению непонятно как выглядит устройство. Его габариты 2.2х0.9х0.9 m, 318 kg достаточно скромные.

То есть, ультрафиолетовых снимков через главное зеркало Хаббла все-таки нет (какая жалость).
Получается, что технически 2,4-метровое зеркало в космос можно и не запускать, и ни один астроном не заметит подмены?
Или есть признак, по которому можно точно сказать, что такое большое и по-своему уникальное зеркало есть именно на спутнике (а не на самолете или шаре)?

Дмитрий Доценко · 8.08.2007 12:57

Хм. Ну, я думал, вы знаете, как получаются спектры. Сейчас объясню.

Объектив телескопа формирует изображение участка неба на фокальной плоскости. В простейшем случае там может стоять фотопластинка или ПЗС-матрица, или же это изображение астроном может разглядывать через лупу, которая в данном случае называется окуляром. Угловое разрешение в идеальном случае определяется дифракцией.

Вместо этого фокальную плоскость можно закрыть непрозрачной пластиной, оставив в ней только небольшую дырку (обычно используется щель, но ее можно представить, как сумму наких дырок). За этой дыркой ставят диспергирующий элемент (призмy, дифракционнyю решеткy, эшелетт), после которого свет разделяется на спектр. Оптическая система снова собирает этот свет на следующеи фокальной плоскости. Таким образом, из точки получется 1-мерный спектр. Из щели, соответственно, получается 2-мерный спектр (направление дисперсии должно быть перпендикулярно щели).

Размер щели (в угловых единицах) не имеет смысла делать меньше, чем разрешение телескопа - иначе вы просто теряете сигнал без улучшения спектрального качества. Также не имеет смысла делать его значительно больше разрешения - это ухудшает спектральное разрешение, не увеличивая сигнал (за исключением диффузных объектов, но это не наш случай). Поэтому из используемого размера щели можно неплохо оценить угловое разрешение инструмента. Посчитайте, чему соответствует 0.2".

Все инструменты используют главное зеркало, но система у них приближена к модульной. Спектрометр СТИС использует на входе какой-то из фокусов оптической системы, физически он может располагатся ну почти что где угодно.

Совместим две ваши цитаты: "Хаббл же <...> не делает нормальные ультрафиолетовые снимки." и "атмосфера не пропускает ультрафиолет." Ну и к чему это? К тому, что Хаббл находится вне атмосферы?

"ультрафиолетовых снимков через главное зеркало Хаббла все-таки нет (какая жалость)." -- попробуйте воздержатся от преждевременных выводов и не выдавайте желаемое за действительное. Wink

"Получается, что технически 2,4-метровое зеркало в космос можно и не запускать, и ни один астроном не заметит подмены?" -- читайте в предыдущих ответах; я писал, что подмена будет заметна.

Р. Г. Чертанов · 8.08.2007 18:17

>Из щели, соответственно, получается 2-мерный спектр

Значит ли это, что значительная часть площади зеркала просто не используется, т.к. закрыта щелью?

>Все инструменты используют главное зеркало

Почему же тогда именно для спектрометра не проявляется та неполадка, которая якобы мешает Хабблу делать качественные УФ-снимки? Да и в первых постах Вы же писали:

<i>"Телескоп Хаббла в УФ диапазоне не так уж силен из-за корректирующего фильтра, который поставила первая обслуживающая миссия. В далеком УФ (около 100 нм) FUSE (с его эффективной площадью в 10 см^2 !) дает спектры сравнимого качества"</i>.

То есть, для получения спектров сравнимого качества можно было бы взять зеркало поменьше и полегче, не правда ли.

М. Ю. Якимов · 8.08.2007 21:01

Хаббл делает снимки в ультрафиолете и показал свою эффективность и в этой области. Тем не менее, Вы правы, когда говорите, что на специально спроектированном под УФ телескопе можно достичь гораздо лучших результатов, чем на Хаббле (В УФ-диапазоне), и при этом более простыми средствами. Эту идею развивает группа сотрудников в ИНАСАН и проект близок к завершению. Познакомиться с ним можно на сайте http://www.inasan.rssi.ru/rus/WSO/index.html

Дмитрий Доценко · 9.08.2007 13:38

> Значит ли это, что значительная часть площади зеркала просто не используется, т.к. закрыта щелью?

Нет. Закрыта значительная часть фокальной плоскости.

> Почему же тогда именно для спектрометра не проявляется та неполадка, которая якобы мешает Хабблу делать качественные УФ-снимки?

"Неполадка", точнее, присутствие корректирующего фильтра, проявляется в уменьшении эффективной площади, а не ухудшении углового разрешения. Картинки не становятся "размазанными", но при том же времени наблюдения меньше значение "сигнал/шум".

На оба этих вопроса есть ответы в моих предыдущих письмах. Самоцитаты:

"Вместо этого фокальную плоскость можно закрыть непрозрачной пластиной, оставив в ней только небольшую дырку (обычно используется щель, но ее можно представить, как сумму наких дырок)."

"Разрешение у УФ снимков/спектров отличное. Эффективность маленькая."

Р. Г. Чертанов · 11.08.2007 5:37

(М. Ю. Якимов)
Ну отлично, я рад за разработчиков ИНАСАН. А как Вы думаете, почему США не осилили в хорошем качестве (большИм зеркалом) именно ультрафиолетовый диапазон (на каком-то другом спутнике, например). Ведь у них больше ресурсов всякого рода (денег например), а самый интересный диапазон (который нельзя получить ни с земли, ни с воздушного шара) они как-то пропустили. Неужели они дальше воздушного шара 240-см зеркало и не запускали? Neutral

(Дмитрий Доценко)

>""Неполадка", точнее, присутствие корректирующего фильтра, проявляется в уменьшении эффективной площади, а не ухудшении углового разрешения".

Вы только что сказали важную вещь. Давайте представим, что у нас есть зеркало телескопа 240 см. А теперь в зеркало (вот незадача) попал метеорит, и откололись края зеркала (оно стало не 240 см, а скажем 40 см диаметром). Что у зеркала при этом уменьшилось? У зеркала при этом уменьшилась эффективная площадь (площадь каждого кусочка действительно меньше, чем всего зеркала). При этом сохранилось (осталось прежним) угловое разрешение (т.к. кривизна зеркала не изменилась).

То есть, "неполадка" получается такого рода, что на орбите мы имеем эквивалент маленького зеркала.
А ведь маленькое зеркало гораздо проще запустить на орбиту, чем большое, не правда ли? А остальные диапазоны фоткать с воздушного шара (или самолета) большим зеркалом... Shocked

Интересно, какие могут быть доказательства, что Хаббл это Хаббл, а не комбинация из "маленького" спутника и "большого" воздушного шара (или самолета)? По хронометражу может быть что-нибудь?