Firma vytvořila pracovní skupinu z předních odborníků z různých vědních i technických oborů, která v roce 1946 předložila studii o možnosti vypuštění umělé družice. Zpráva ukazovala na různé možné aplikace takového satelitu, mezi jiným i pro potřeby astronomie. Rozpracováním tohoto tématu byl pověřen mladý astrofyzik z Yaleho univerzity, Lyman Spitzer junior.
Svoji práci ukončil v roce 1946. Pětistránková kapitola nesla prorocký název Astronomical Advantages of Extra-terrestrial Observatory (Výhody mimozemské observatoře pro astronomii). Uvažoval o pozorováních pomocí dalekohledů různého průměru, od čtvrtmetrového po patnáctimetrový. „Takové přístroje udělají revoluci v astronomické technice a otevřou astronomům nové obzory. Umožní odhalit nové jevy dosud nepoznané a pravděpodobně nás přinutí zásadně změnit naše představy o prostoru a času.“
Upozornil také, že kromě možnosti pozorování v ultrafialovém a infračerveném oboru spektra umístění dalekohledu nad atmosféru odstraní další potíž. Atmosféra je neklidná a v důsledku toho se obraz nebeských objektů rozmazává. V té době se na hoře Palomar v Kalifornii stavěl tehdy největší pozemský dalekohled o průměru 5 metrů. Ten by teoreticky mohl mít rozlišení 0,02 obloukové vteřiny, ale toto atmosférické chvění – odborně nazývané seeing – se zhoršuje na pouhou jednu obloukovou vteřinu. To by ve vesmíru zcela odpadlo. Ale navrhovat rovnou patnáctimetrový dalekohled? To byl značně odvážné.
Jak se později vyjádřil, nedoufal, že jeho názory budou mít v té době nějaký větší dopad. Skutečně, spíše se stával terčem kritiky svých kolegů astronomů.
„Jsi ještě mladý,“ řekl mu jeden z nich, „tak se ještě dožiješ toho, že své názory budeš muset odvolat.“
Spitzera však nezviklal. Za uskutečnění svého snu bojoval další čtyři desetiletí.
|
4. října 1957 vypustil Sovětský svaz první umělou družici Země – Sputnik. Byl to začátek nové epochy v dějinách lidstva – epochy pronikání člověka do vesmíru. Tuto historii půlstoletí kosmonautiky sledujeme v seriálu, jehož nové díly přinášíme každý týden. 1. díl Co bylo před Sputnikem |
První kroky mimozemské astronomie
Avšak Spitzer nebyl prvním odborníkem, který uvažoval o přenesení astronomického pozorování za hranice zemské atmosféry. Zmínku o možnosti využití kosmických dalekohledů nalezneme již v klasické knize německého teoretika Hermanna Obertha Die Rakete zu den Planeteräumen (Raketou k planetám), která vyšla v roce 1923.
Astronomové prakticky až do konce druhé světové války mohli pozorovat vesmír a tělesa v něm pouze v oblasti viditelného záření. Ozonová vrstva v zemské atmosféře totiž silně zachycuje ultrafialové záření, což chrání pozemský život před jeho zhoubnými účinky, ale pro astronomy znamená téměř nepřekonatelnou překážku. Na opačné straně spektra elektromagnetického záření – při delších vlnových délkách – se nachází oblast infračerveného záření. Tyto paprsky zase zachytávají jiné molekuly, především molekuly vody, metanu a oxidu uhličitého. Teprve v oblasti rádiových vln je obloha pro záření opět průzračná.
Není proto divu, že nedlouho po jejich objevu, v srpnu 1931, zachytil americký fyzik českého původu Karl Guthe Jansky, pracující v Bellových laboratořích v Holmdelu ve státě New Jersey, rádiové signály přicházející z vesmíru.
Janskeho anténa v Holmdelu
Byla to náhoda. Hledal totiž zdroje rádiových poruch, které by mohly ovlivňovat transatlantické spojení v pásmu krátkých vln, které firma Bell připravovala. Nejprve se domníval, že jejich zdrojem je Slunce, ale po mnohaměsíčních systematických pozorováních zjistil, že pocházejí z hlubin naší Mléčné dráhy a že nejsilnější přicházejí směrem od jejího středu, nacházejícího se v souhvězdí Střelce. Poprvé tedy zachytil rádiový hlas vesmíru.
Dnes tento zdroj rádiového záření známe po označením Sgr A a oprávněně ho považujeme za projev obří černé díry. Výsledky svých výzkumů shrnul Jansky v odborném článku Electrical distrubances apparently of extraterrestrial origin (Elektrické poruchy zřejmě mimozemského původu), který vyšel v roce 1933.
Jansky navrhl Bellovým laboratořím, aby postavily větší parabolickou anténu k pozorování oblohy, ale jejich vedení to odmítlo. Komerční záměry firmy byly jiné. Přesto považuje Janského za zakladatele nového oboru – radioastronomie.
Karl G. Jansky
S pozorováním v jiných oborech to bylo složitější. Astronomové se sice snažili dostat své přístroje co nejvýše, ale stratosférické balony dosahovaly jen zřídka výšek kolem 30 km. A ozónová vrstva, blokující ultrafialové záření, ležela ještě výše. Teprve v průběhu druhé světové války, zejména díky pokroku raketové techniky v nacistickém Německu, dostali vědci do rukou prostředek k jejich vynesení za hranice atmosféry.
Richard Tousey z Námořní výzkumné laboratoře (Naval Research Laboratory – NRL) zaznamenal 10. října 1946 spektrometrem umístěným v hlavici ukořistěné německé rakety V-2 poprvé ultrafialové spektrum Slunce. Tím zahájil éru pozorování astronomických objektů z vesmíru. Skupina z NRL vypustila ze střelnice na White Sands v Novém Mexiku celkem deset těchto raket, z nichž čtyři úspěšně.
Richard Tousey
Rakety však měly zásadní nedostatky: let trval maximálně pár minut a zaměření optických přístrojů na určitý cíl bylo značně nesnadné.
Řešení přinesly družice
Když v roce 1947 odcházel Spitzer z Yale na Princeton, aby se tam stal vedoucím katedry astrofyziky, dal si podmínku, že na novém místě bude moci rozpracovávat ideu velkého komického dalekohledu. Zpočátku na tom pracoval téměř sám, později ve spolupráci s Martinem Schwarzschildem vypouštěli astronomické přístroje na výškových raketách a balonech v rámci projektu Stratoscope. V létě 1957, krátce po zahájení Mezinárodního geofyzikálního roku (MGR), jejich balón s třiceticentimetrovým dalekohledem pro studium Slunce v oblasti ultrafialového záření dosáhl výšky 24 km. Start Sputniku 1 v říjnu Touseye i pro Spitzera obrovsky povzbudil.
Lyman Spitzer, Jr.
Potom se jejich cesty rozdělily. Tousey se svými spolupracovníky z NRL postavil v šedesátých létech sedm kusů malých družic OSO (Orbiting Solar Observatory), které velmi úspěšně zkoumaly Slunce.
Spitzer měl větší ambice. Americké vojenské letectvo, které se před vznikem Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) staralo o kosmický výzkum, si vzpomnělo na jeho studii z roku 1946. Spitzer navrhl postavit astronomickou observatoř s dalekohledem o průměru 60 cm. Když 1. října 1958 vznikl NASA, zdědil od letectva i kosmickou astronomii. Jedním z projektů, který si dala nová agentura do plánu, byla i družicová astronomická observatoř OAO (Orbiting Astronomical Observatory) se zrcadlovým dalekohledem o průměru až půldruhého metru, inspirovaná právě novou studií profesora Spitzera.
Nakonec NASA zadala firmě Grumman Aerospace výrobu tří exemplářů. Každý z nich byl vybaven jinými přístroji, ale jedno měly společné: zkoumat nebe v oblasti ultrafialového, rentgenového a gama záření.
Nosná raketa Atlas Agena D sice první družici OAO-1 úspěšně vynesla 8. dubna 1966 na plánovanou dráhu ve výšce téměř 800 km, ale sedm minut po oddělení družice od druhého stupně nosiče vznikla závada. Ionizované zbytky vzduchu způsobily krátké spojení ve zdroji vysokého napětí pro fotonásobiče. Energetický systém družicové observatoře selhal a od té doby OAO-1 krouží jako mrtvé těleso kolem Země.
Konstruktéři udělali nezbytné změny. OAO-2, jemuž dali jméno Stargazer, vybavili čtyřmi dalekohledy o průměru 30 cm, jedním teleskopem o průměru 40 cm a dalším o průměru 20 cm. Tuto kosmickou observatoř úspěšně odstartovali 7. prosince 1968. Většina jejích přístrojů dodávala údaje až do února 1973, kdy družici řídicí středisko vypojilo.
Také třetí exemplář, vypuštěný 21. srpna 1972, slavil úspěch. OAO-3 neboli Copernicus nesl kromě čtyř dalekohledů pracujících v oblasti rentgenového záření i kosmický dalekohled o průměru 80 cm, zatím největším který byl spojen s fotometry a spektrometry. Copernicus měl zkoumat velmi horké mladé hvězdy v oblasti ultrafialového záření. Autorem i tohoto experimentu byl Spitzer. Družice tentokrát pracovala skoro devět let, až do února 1981.
I když za unikátní výsledky a jejich teoretickou interpretaci dostal americký vědec od švédské Královské akademie věd Crawfoordovu cenu, které si astronomové cení téměř jako Nobelovy ceny, stále nebyl spokojen. Čekal na něco většího – na velký kosmický dalekohled.
Boj o velký dalekohled
Vedení NASA začalo vážně uvažovat o velkém dalekohledu již v roce 1962. Astronomové, kteří se účastnili letní školy, uspořádané Radou pro studium vesmíru (Space Studies Board), dospěli k názoru, že by se o něm mělo vážně uvažovat. Lákala je především možnost dosažení větší ostrosti obrazu, který by nerozmazávalo chvění atmosféry. Většina astronomů počítala s tím, že při stejném průměru se u kosmického dalekohledu zvýší rozlišovací schopnost proti pozemnímu nejméně desetinásobně. Největším zastánce takového projektu byl Adenh Meinel z Národní observatoře Kitt Peak.
Astronomové však nebyli jednotní. Někteří konzervativci se obávali, že by se tím jenom plýtvalo penězi. Například ředitel observatoří na Mt. Wilson a na Palomaru, Ira Bowen namítal, že družici nebude možné tak přesně stabilizovat, aby se obraz nechvěl a nerozmazával. Pro astrofyziky nemá vyšší rozlišení přílišný význam! – tvrdil.
Přesto vedení NASA považovalo návrh za zajímavý. Požádalo Langleyovo výzkumné středisko (Langley Research Center – LaRC), aby tuto myšlenku rozpracovalo. Dalekohled měla obsluhovat lidská posádka, neboť výpočetní technika nebyla na takové výši, aby zvládla tak komplikované úkoly. Pro LaRC zpracovalo několik firem předběžné studie, které však nikdy nebyly realizovány. Nicméně některé jejich myšlenky později NASA využil při navrhování souboru dalekohledů ATM družicové laboratoře Skylab.
Také během další letní školy, která se konala o tři roky později, vyústily diskuze mezi zastánci a odpůrci velkého kosmického dalekohledu téměř v otevřenou hádku. Přesto vedení NASA bylo projektu stále nakloněno. Přispěl k tomu i tlak z jiné strany.
V roce 1964 se konalo jiné shromáždění amerických astronomů ve Woods Hole ve státě Massachusetts pod záštitou Národní akademie věd (National Academy of Sciences – NAS). Spitzerovi se tam podařilo prosadit rezoluci, která NASA doporučovala začít se studiemi o možnosti stavby dalekohledu o průměru dva a půl metru. Přesto část kolegů s ní nesouhlasila. Namítali, že by to bylo moc drahé a doporučovali uvažovat o podstatně menších přístrojích.
Ale Spitzer byl neústupný. Jak prohlásil jeden z jeho kolegů: „Lyman je mistr v tom, jak vám pozorně naslouchá. Ale stejně si pak udělá jen to, co chce sám.“
Rada pro studium vesmíru proto vytvořila v roce 1965 zvláštní pracovní skupinu, vedenou Spitzerem, která zahájila pro NASA koncepční studie na velkém vesmírném dalekohledu. Projekt dostal označení LST podle anglických slov„Large Space Telescope. Měl mít průměr primárního zrcadla celé tři metry. Dokonce se uvažovalo o tom, že nejdříve do vesmíru vypustí jeho zmenšenou variantu o průměru 1,5 m, na níž se prověří jednotlivé systémy.
Poté, co v roce 1970 začal LST získávat definitivní obrysy, vytvořilo vedení NASA dva výbory. První z nich, Pracovní skupinu LST (LST Task Group – LST TG), tvořili především zaměstnanci agentury. Ta měla na starosti technické problémy konstrukce družice. Naproti tomu druhou skupinu – Poradní vědecký výbor (Scientific Advisory Committee – SAC) – tvořili především astronomové z jiných institucí, kteří se starali o vědeckou stránku projektu. V ní se angažoval i profesor Spitzer.
Projekt se rozbíhá
V průběhu roku 1971 pracovaly v NASA na předběžném konstrukčním řešení družicové observatoře nezávisle na sobě dvě skupiny projektantů. Jedna v Goddardově středisku kosmických letů (Goddard Space Flight Center – GSFC) v Greenbeltu ve státě Maryland a druhá v Marshallově středisku kosmických letů (Marshall Space Flight Center – MSFC) v Huntsville ve státě Alabama. Když po roce fáze projektu skončila, rozhodlo vedení NASA předat další vývoj LST plně do pravomoci střediska MSFC. Důvod byl prostý: zatímco u Goddardů byli plně vytíženi jinými projekty vědeckých družic, alabamské středisko skončilo s vývojem a produkcí nosných raket Saturn pro měsíční program Apollo a hledalo náplň práce na další období. Goddard už jenom koordinoval vědecké experimenty připravované pro velký dalekohled.
Hlavním vedoucím vědeckým pracovníkem projektu LST se stal C. Robert O’Dell, který se automaticky stal i hlavou poradního výboru SAC.
Projektanti v MSFC mezitím došli k názoru, že bude vhodné observatoř rozdělit do tří stavebních dílů. Byl to v prvé řadě modul služebních systémů, zahrnujících orientační a stabilizační systém, telemetrický a povelový systém, systém dodávky elektrické energie a v neposlední řadě termoregulační systém. Druhou velkou části byl vlastní dalekohled, sestávající z hlavního primárního zrcadla a sekundárního zrcadla, umístěný v tubusu s poklopem, který zabraní přímému vstupu slunečních paprsků do optického systému. Poslední část tvořily bloky vědeckých přístrojů, které měly být výměnné, aby se během předpokládané patnáctileté životnosti mohly podle potřeby nahrazovat modernějšími.
Boj s Kongresem
Jak končil program Apollo, zmenšovaly se vládní dotace pro NASA. Vedení agentury se obávalo, že finanční náklady na LST se budou vládě a Kongresu zdát příliš velké a že je tedy bude v návrhu rozpočtu jenom obtížně obhajovat. Proto konstruktérům ve středisku MSFC nařídilo, aby konstrukci observatoře co nejvíce zjednodušili. Zrušíme tedy vývoj ověřovacího zmenšeného kosmického dalekohledu! Ani to však nestačilo. Sněmovna reprezentantů Kongresu požadavek NASA na financování projektu LST z rozpočtu vyškrtla.
To byla pro Spitzera i pro řadu astronomů podporujících tento projekt nečekaná rána. Ale nevzdávali se. Spitzer se obrátil na svého kolegu na Ústavu pokročilých studií Princetonské univerzity profesora Johna N. Bahcalla, známého astrofyzika.
John N. Bahcall
„John Bahcall a já jsme si rozdělili mezi sebe nejvlivnější kongresmany,“ řekl později Spitzer, „a rozhodli jsme se, kdo koho kontaktuje. Strávili jsme spoustu času ve Washingtonu. Kromě tohoto jsme začali obvolávat kolegy astronomy, aby ti volali svým známým a ti zase dalším známým, aby se všichni přidali k naší nátlakové akci. Odezva byla neuvěřitelná.“
Původní doporučení Národní akademie věd z roku 1974 projekt velkého kosmického dalekohledu dostatečně důrazně nepožadovalo. Astronomové podporující LST urychleně iniciovali vypracování nového dokumentu pro zákonodárce. Tentokrát Akademie označila jednoznačně LST za projekt prvořadého významu.
Lobování v Kongresu mělo částečný úspěch. Rozpočtová položka na LST v Senátu prošla a následující dohadovací řízení mezi oběma komorami Kongresu mělo očekávaný výsledek: NASA dostal na LST polovinu původně požadované částky. Projekt se sice podařilo dočasně zachránit, ale práce, které měly zajišťovat průmyslové podniky, se nemohly plně rozběhnout.
A jak bude vypadat osud dalekohledu v dalších letech? Nikdo nevěděl. Kongres trval na tom, že jeho financování obnoví jenom v případě, že se na něm bude podílet i zahraničí. Proto NASA zahájil urychleně jednání se západoevropskou organizací pro výzkum vesmíru ESRO (European Space Research Organization, předchůdkyně dnešní ESA). Evropští partneři se zavázali dodat jeden z pěti plánovaných vědeckých přístrojů a nechat vyrobit oba rozvinovací panely slunečních baterií. Na oplátku dostala ESRO od NASA příslib, že evropští astronomové budou moci využít 15 % pozorovacího času dalekohledu.
Ovšem tahle podmínka nevyhovovala některým americkým astronomům. Ti totiž budou muset o pozorovací čas soutěžit mezi sebou, zatímco Evropané mají svůj podíl jistý. Ale důležitější bylo, že projekt LST se zdál být zachráněn.
V říjnu 1975 přišla další rána. Prezident Gerald Ford zredukoval federální výdaje o 28 miliard dolarů, aby během zbývajících tří let svého mandátu dosáhl vyrovnaného rozpočtu. Pro NASA to znamenalo jediné: do návrhu rozpočtu na rok 1977 zahájení výroby LST nezahrne.
Také pracovníkům Úřadu pro rozpočet se to nezdálo, považovali tento projekt za předčasný. LST měl vynést na dráhu raketoplán, ale jeho nasazení se protahovalo, takže i start LST se odsouval. To je pravda – uznal generální ředitel NASA James Fletcher. Místo toho chtěl v roce 1977 zahájit vývoj menší astronomické družice SMM (Solar Maximum Mission), určené ke komplexnímu výzkumu Slunce v době maxima jeho činnosti.
Opět se většina amerických astronomů spojila a začala lobovat jak v Kongresu, tak v NASA. Fletcher, vystavený soustředěnému tlaku, k němuž se připojil i manažer projektu O‘Dell, nakonec šel osobně za prezidentem Fordem, aby orodoval za projekt. Když řekl, že družicová observatoř nebude stát více než 435 milionů dolarů, dostal slib, že se dostane do rozpočtu na rok 1978. Aby příliš nedráždil vládu a Kongres, škrtli v NASA z jeho názvu písmeno „L“, znamenající Large, tedy Velký a zůstalo tak pouze označení ST.
K profesoru Spitzerovi se doneslo, že mnozí uvnitř NASA vykládali původní zkratku LST jako Lyman Spitzer Telescope. Mávnul na tím rukou a začal mluvit o něčem jiném: „Jeden můj přítel navrhl už před časem pojmenovat dalekohled Velké Orbitální Zařízení,“ řekl, „to by pak dalo moc zajímavou zkratku.“
Zkratka anglického názvu Great Orbital Device by totiž byla GOD, což znamená „Bůh“.
Může být dalekohled menší?
Když se připravoval rozpočet na rok 1978, nařídilo vedení NASA středisku MSFC v Huntsvillu, aby s vědeckými poradci prozkoumalo, jaký vliv by mělo zmenšení primárního zrcadla ze 3 metrů na 2,5 metru, případně až na 1,8 metru.
Teď museli odborníci zvážit význam takového dalekohledu. Jeho hlavním úkolem mělo být upřesnění Hubbleovy konstanty, tedy jedné ze základních astronomických veličin, která udává, jakou rychlostí se vesmír rozpíná. Na její hodnotě závisí i určení stáří vesmíru, jeho historie i budoucnost. Stanovit ji můžeme pouze tak, že zjistíme vzdálenost objektů ve vzdáleném vesmíru a současně změříme rychlost, jakou se od nás vzdalují.
Ke stanovení rychlosti slouží spektrometrická měření. Změřením změny frekvence čar jednotlivých prvků ve spektru hvězdy můžeme snadno podle Dopplerova efektu vypočítat rychlost, jakou se hvězda k nám přibližuje nebo vzdaluje. Je to podobné, jako se mění výška tonů troubení auta, které se k nám blíží nebo vzdaluje. Tady problém nebyl.
Pro stanovení vzdálenosti se používá zvláštní druh proměnných hvězd, kterým se říká cefeidy. Jejich jasnost se pravidelně zeslabuje a zesiluje s periodou několika dní. Astronomové vědí, že existuje závislost mezi délkou periody a absolutní jasností hvězdy, tedy obrazně řečeno, její velikostí. Pokud můžeme stanovit periodu změn jasnosti nějaké cefeidy, spočítáme, jakou má absolutní jasnost (hvězdnou velikost). Protože pozorovaná jasnost závisí na vzdálenosti, můžeme z toho určit, jak je pozorovaná cefeida od nás daleko. Astronomové proto někdy cefeidy obrazně nazývají svými majáky ve vesmíru.
Spirálová galaxie NGC 4603, nejvzdálenější, kde HST studoval cefeidy
Ke spolehlivému určení Hubbleovy konstanty astronomové potřebovali objevit a proměřit cefeidy mimo lokální skupinu galaxií v okolí naší Mléčné dráhy. Nejbližší další galaxie se nacházejí v kupě v souhvězdí Panny a jsou od nás vzdáleny 60 až 100 milionů světelných let.
Astronomové zhodnotili možnosti jednotlivých navrhovaných variant velikostí primárního zrcadla a shodli se, že průměr 2,4 metru ještě vyhovuje. Můžete postavit ST s tímto průměrem – sdělili NASA. Pokud byste chtěli stavět dalekohled menší, raději celý projekt zrušte. Byly by to vyhozené peníze.
Zmenšení průměru ze 3 metrů na 2,4 metru přineslo i další výhody. Na broušení zrcadla o takové velikost totiž existovalo zařízení. Kromě toho bude dalekohled lehčí, a proto se zjednoduší i stabilizační a orientační systém, modul služebních systémů zase umístíme kolem vědeckých přístrojů. Délka konstrukce observatoře se může zkrátit takřka o metr.
Na druhou stranu menší observatoř může nést méně vědeckých přístrojů připojených k dalekohledu – místo sedmi jenom pět. Vědci se utěšovali tím, že při pravidelných návštěvách vymění kosmonauti i část přístrojů za jiné.
„Černá sobota“ ve výrobě
Když vláda, Úřad pro rozpočet a Kongres v roce 1977 konečně schválily projekt a v rozpočtu na něj vyčlenily pro první rok 36 milionů dolarů, mohl NASA uzavřít kontrakty na výrobu družicové observatoře. Nejdůležitější část – samotný dalekohled – vyrobí firma Perkin-Elmer v Danbury ve státě Connecticut. Zrcadlo o průměru 2,4 metru muselo vybrousit s obrovskou přesností. Od požadovaného parabolického tvaru se nesmí odchylovat o více než 20 nanometrů (nm), tedy o 20 miliontin milimetru. Vyrobíme ho ze speciálního křemenného skla s nízkou tepelnou roztažností, aby se při změnách teploty příliš nedeformovalo. Při výrobě se přesný tvar neustále kontroloval. Mohli by k tomu účelu použít speciální měřicí přístroje, které používala firma Itek pro kontrolu optiky kamer fotoprůzkumných družic typu Corona, ale to ministerstvo obrany striktně zakázalo. Parametry těchto špionážních družic patřily k nejpřísněji utajovaným věcem, a proto odborníci od firmy Perkin-Elmer o této možnosti ani nevěděli. Používali tedy interferometry vlastní konstrukce a to se jim později tvrdě vymstilo.
Po dokončení broušení a leštění napařili 75 nm silnou odrazivou vrstvu hliníku a nakonec ji pokryli ochrannou vrstvou fluoridu hořečnatou o tloušťce 25 nm.
Modul služebních systémů vyráběla firma Lockheed Missiles and Space Co., které také dostala na starost kompletaci celé observatoře.
Středisko MSFC, pověřené řízením projektu, bylo od dob Wernhera von Brauna známé tím, že pro každý projekt najme co nejvíce pracovníků. Protože finanční situace NASA byla na konci sedmdesátých let značně tristní, washingtonské ústředí určilo pro počet pracovníků projektu ST velmi tvrdý strop. Bohužel očekávané úspory se nedostavily, protože Marshallovo středisko následkem nedostatku lidí svou řídicí úlohu nezvládalo. Muselo řídit dva hlavní dodavatele, dohlížet na jejich subdodavatele a ještě koordinovat práci s Goddardovým střediskem, které se staralo o vývoj vědeckých přístrojů, navíc spolupracovat s evropskými partnery. Lidí v Huntsville bylo málo a koordinace proto skřípala.
Hlavní dodavatelé observatoře vycítili svoji příležitost a okamžitě po uzavření kontraktů navýšili svůj odhad finančních nákladů. Protože však rozpočet odpovídajícím tempem nerostl, výroba se protahovala. Bylo zřejmé, že termín startu v roce 1983 není reálný. Ale i první start raketoplánu do vesmíru se neustále oddaloval.
Problémy narůstaly. Kromě finančních i technické. Konstrukce družicové observatoře se ukázala mnohem složitější, než si astronomové i konstruktéři představovali. Nejkomplikovanějším byl vývoj orientačního a stabilizačního systému, jak předem někteří astronomové prorokovali.
Když se 26. července 1980 sešli na pravidelném hodnocení vedoucí pracovníci projektu byla situace tak zlá, že tento den dostal mezi zainteresovanými označení „černá sobota“. Když ze schůzky pronikly do informace o vážných problémech, málo astronomů věřilo, že projekt skončí úspěšně. K optimistům stále patřili Spitzer a Bahcall.
Termín startu dalekohledu se postupně odsouval až na rok 1986. V roce 1981 firma Perkin-Elmer, která se mezitím stala součástí koncernu Hughes, sice dokončila primární zrcadlo, ale služební systémy družice se stále vyvíjely.
Potíže neustávaly a na řešení technických problémů chyběly peníze. Projekt trpěl špatným řízením. V roce 1983 proto ředitel NASA nahradil oba manažery projektu v Marshallově i Goddardově středisku. Také nařídil důkladnou revizi projektu. Naštěstí se podařilo přesvědčit Kongres, aby na projekt vyčlenil další prostředky.
Změna vedení projektu měla za viditelný následek i změnu názvu observatoře. Protože její hlavním úkolem mělo být měření Hubbleovy konstanty, dostala název Hubbleův vesmírný dalekohled (Edwin P. Hubble Space Telescope) a zkráceně označení HST.
Zvláštní vědecký ústav
Řízení provozu družicové observatoře mělo po technické stránce zajišťovat Goddardovo středisko v Greenbeltu. Proto tam vytvořili zvláštní řídicí centrálu STOCC (Space Telescope Operations Control Center).
Avšak u Goddardů se starali o celou řadu experimentů na dalších vědeckých družicích. Bylo prakticky nemyslitelné, aby po odborné stránce zvládlo tak obrovský projekt, jehož se měli účastnit astronomové nejen američtí, ale i jejich kolegové z celého světa. NASA v roce 1983 rozhodla, že o odbornou náplň musí nést odpovědnost především astronomové z univerzit, kteří už dřív vytvořili pro využívání velkých pozemních dalekohledů sdružení AURA (Association of Universities for Research in Astronomy). Tato asociace nyní sdružuje 33 amerických a 7 zahraničních institucí. NASA uzavřela kontrakt s AURA, aby provozovala zvláštní pracoviště pod názvem Vědecký ústav pro kosmický dalekohled (Space Telescope Science Institute – STScI). I když Spitzer a Bahcall navrhovali, aby se sídlem stal jejich Princeton, nakonec zvítězila Universita Johna Hopkinse v Baltimore v Marylandu. Prvním ředitelem této instituce se stal americký astrofyzik italského původu Riccardo Giacconi.
Riccardo Giacconi
Z počátku byly vztahy mezi Giacconim a vedením NASA dost napnuté. Samozřejmě kvůli penězům. Ředitel Giacconi požadoval zvýšení počtu pracovníků, což se NASA nelíbilo, protože sama měla málo prostředků na mzdy svých zaměstnanců. Časem se vztahy uklidnily a obě strany dospěly ke kompromisní dohodě.Hubble letí
Finanční injekce pomohla vyřešit i technické problémy Hubbla. Johnsonovo kosmické středisko (Johnson Space Center – JSC) tedy mohlo zařadit jeho vypuštění do plánu letů raketoplánů pod označením STS-61J. Měl to tedy být desátý start v rozpočtovém roce 1986.
Avšak let Challengeru skončil 28. ledna 1986 po 72 sekundách letu explozí a všechny letu raketoplánů byly na neurčito zastaveny. Zkompletovaný kosmický dalekohled zůstal v továrně Lockheed v Palo Alto v Kalifornii. Musel tam čekat čtyři dlouhé roky.
Let STS-31 raketoplánu Discovery začal 24. dubna 1990. Posádku tvořili velitel Loren J. Shriver, pilot Charles F. Bolden, letoví specialisté Bruce McCandless II, astronom Steven A. Hawley a Kathryn D. Sullivanová.
Družicová observatoř měla obíhat 600 km vysoko, aby ji odpor atmosféry co nejméně brzdil. Proto se musel Discovery vyšplhat během prvního dne několika manévry až na dráhu ve výši 613–615 km.
Povel k zahájení vypouštění HST vydalo houstonské velitelství posádce druhý den letu před polednem. Steve Hawley aktivoval dálkový manipulátor RMS a uchopil jím úchytku na pravém boku HST. Jakmile měl dalekohled pevně v moci, uvolnilo se současně všech pět zámků, které do té doby HST přidržovaly v kolébce v nákladovém prostoru raketoplánu. Systémy dalekohledu byly přepojeny na vnitřní nikl-vodíkové akumulátorové baterie a osádka Discovery dala povel k odpojení "pupeční šňůry", která dosud HST dostával elektřinu z raketoplánu.
Hlavní zrcadlo dalekohledu leželo blíže k zádi. Pro vypuštění na samostatnou dráhu bylo třeba HST nejprve opatrně vyzdvihnout asi 4,5 m nad úroveň raketoplánu a pak ho otočit tak, aby se tato jeho nejtěžší část dostala nad pilotní kabinu a tubus dalekohledu, dosud uzavřený záklopkou, mířil nad kýlovou plochu kosmického letadla. Nejobtížnější část manévru nastala hned na samém začátku operace, kdy se příklop tubusu ocitl ve vzdálenosti jen několika decimetrů od okének z pilotní kabiny do nákladového prostoru – tím kosmonautům úplně zablokoval výhled. Naštěstí celou operaci řídil palubní počítač. Navíc měli kosmonauti sledovat obraz na monitorech z pěti televizních kamer rozmístěných na různých místech nákladového prostoru.
Jakmile byl dalekohled správně orientován, vyslalo pozemní středisko v Greenbeltu povel k vyklopení 4,8 m dlouhých pouzder s rozvinovacími slunečními bateriemi, dosud složených podél tubusu dalekohledu. I když se na první pohled zdálo, že se kazety vyklopily správně o plných 90°, telemetrie přijímaná na Zemi tento dojem nepotvrdila. Technici použili k jejich dovyklopení současně obou elektromotorů (hlavního i záložního).
Avšak tím se postupné oživování dalekohledu zpozdilo takřka o dvě hodiny. Houston měl obavy z dalších obtíží, které by měli hasit kosmonauti během výstupu do prostoru. Proto nařídil McCandlessovi a Sullivanové, aby se okamžitě začali oblékat do skafandrů. Kdyby byla jejich asistence zapotřebí, aby se nemuselo zbytečně čekat. Kosmonauti však hned neposlechli; raději zůstali ještě chvíli na letové palubě – chtěli tam pozorovat průběh vysouvání prvního panelu slunečních baterií z pouzdra. Znali totiž lépe technické podrobnosti konstrukce baterií, než ostatní členové. Určitě se jim vyplatí, aby vysouvání sledovali, zejména kdyby vznikly nějaké problémy.
„Z obou stran to pěkně teče,“ pochvaloval si Shriver. „Pohyb je plynulý, bez zadrhávání.“
Obě křídla prvního panelu, každé o délce 6,1 m a šířce 2,5 m, se skutečně během necelých šesti minut vysunula bez problémů. Pravda, když operace skončila, signál to nepotvrdil. Způsobili to bezděčně kosmonauti, když z opatrnosti dali povel k zastavení pohybu předčasně, v okamžiku, kdy se zdálo, že křídla panelu dosáhla koncových zarážek. Ověřit dokonalé vysunutí si opět vyžádalo čas.
Znervóznělý Houston proto nekompromisně zahnal Sullivanovou a McCandlesse do přechodové komory na obytné palubě. Když nastaly skutečné obtíže, byli největší experti zavřeni a nic neviděli. I druhý panel se pomalu vysouval z pouzdra, ale najednou se jeho pohyb nečekaně, bez zjevné příčiny zastavil. Automatika servomotoru zřejmě chybně zhodnotila mechanické napnutí panelu – usoudilo řídicí středisko v Greenbeltu. Musíme zariskovat a pojistku vypojili. Úvaha vyšla – panelu se dál hladce vysouval. Kosmonauti nakonec nemuseli z raketoplánu vyjít.
Hawley uvolnil úchytku na boku HST ze sevření manipulátoru a dalekohled se vydal na samostatnou pouť. Bylo to ve výši přes 600 km v oblasti západního Pacifiku nad Galapágami. Třicet sekund po vypuštění družicové observatoře Shriver zapálením manévrovacích motorků RCS odmanévroval Discovery do bezpečné vzdálenosti zhruba 75 m. Ve chvíli, kdy formace přelétala pobřeží Ekvádoru, raketoplán pak plavným obloukem vystoupal asi 180 m nad dalekohled. Dalším manévrem piloti převedli Discovery na takovou dráhu, aby ho sledoval ze vzdálenosti kolem 100 km.
Raketoplán se vrátil k dalekohledu 27. dubna. Posádka musela dohlédnout na poslední důležitý krok – na otevření poklopu uzavírajícího tubus teleskopu. Kdyby se dálkovým povelem neotevřel, měli to McCandless a Sulivanová udělat ručně.
Odklopení krytu se zdařilo sice až na druhý pokus, ale vedoucí směny v řídicím středisku STOCC v Greenbeltu Pete Patero mohl vítězoslavně oznámit: „Máme poklop apertury otevřený!“
Kosmonaut Story Musgrave, sloužící v tom okamžiku v řídícím středisku v Houstonu jako spojař, to hned předal osádce: „Discovery, Hubble otevřel krám!“
„To je báječné,“ reagoval Hawley.
„Celá Hubbleho rodina vám gratuluje,“ pokračoval Musgrave „a děkuje za perfektně odvedenou práci.“
„No, hodně lidí si na tom pořádně zamakalo a my jsme taky pyšní na to, že jsme se spolu s ostatními zasloužili o uvedení téhle observatoře do provozu,“ řekl Hawley. Protože je sám astronom, neodpustil si malý žert: „Co myslíte, nebyli by tam u vás dole ochotni pustit nějaký pozorovací čas?“
Narazil však na tvrdou vodu.
„Jste uvolněni z podpory Hubbleho,“ zvážněl Musgrave. „Už letí samostatně. Ještě jednou díky!“První zkoušky a první zklamání
Ještě než se raketoplán Discovery 29. dubna 1990 vrátil na Zemi, začaly technické prověrky jednotlivých systémů HST. Byly v pořádku, ale s výjimkou jedné drobnosti. Obsluhující personál nepříjemně překvapilo, že při každém přeletu z denní strany zeměkoule nad noční se vlivem změn teploty deformují pružné panely a jejich průhyb rozkmitá celou observatoř. Museli proto upravit řídicí program palubního počítače, aby s touto situací uměl vyrovnat. To se sice zdařilo, ale nároky na stabilizační systém se podstatně zvýšily, a proto se jeho gyroskopy začaly opotřebovávat rychleji, než technici předpokládali.
Také první snímky hvězd, pořízené širokoúhlou kamerou, astronomy zklamaly. Předpokládali, že bodový obraz hvězdy bude zabírat jen několik málo obrazových bodů (pixelů), ale ať dělali, co dělali, obraz zůstával rozmazaný. Místo očekávaných 0,03 obloukové vteřiny měřil rozmazaný kroužek asi 1 vteřinu, tedy podobně, jako u pozemního dalekohledu s obrazem rozmazaným chvěním vzduchu.
Nemůže to souviset s problémy se stabilizací družice? To specialisté téměř okamžitě vyloučili. Příčina byla tragičtější: primární zrcadlo bylo špatně vybroušeno. A přitom mělo být nejdokonalejší ve všech, které byly pro potřeby astronomů kdy vyrobeny.
„Zrcadlo je tak hladké,“ chvástal se před tím jeden z techniků od výrobce, „ že kdybychom je zvětšili na rozměr USA, tak by nejvyšší pohoří mělo výšku jen 7 centimetrů.“
Když ho po zveřejnění závady vzali novináři za slovo, pokrčil rameny a řekl: „Hladké tak je, jenže místo Ameriky jsme vybrousili Asii!“
Vedení NASA i sdružení AURA ustavilo vyšetřovací komisi, která měla zjistit příčinu závady a způsob, jak ji odstranit.
Interferometr, kterým se zjišťoval správný tvar zrcadla, byl špatně sestaven – objevili s úžasem odborníci. Jeho objektiv byl posunutý o 1,3 milimetru, což způsobilo, že okraj zrcadla je o několik tisícin milimetru plošší, než se požadovalo. U výrobce sice kontrolovali tvar ještě dvěma dalšími přístroji, ale ty však měly ještě nižší přesnost. Pravda, správně odhalily chybný tvar zrcadla – jeho sférickou aberační vadu – ale technici nad tím mávli rukou a prohlásili: věříme tomu přesnějšímu přístroji, který však ve skutečnosti byl vadný.
Co teď? U dalších přístrojů, které v budoucnosti měly při obslužných letech raketoplánů nahradit staré, se mohly přidat optické korekční členy, které mohly vadu primárního zrcadla ze značné míry kompenzovat, ale jejich výroba ještě nezačala. Na zemi byl pouze záložní exemplář širokoúhlé kamery WF/PC (Wide Field and Planetary Camera), který se mohl patřičně upravit.
Zatím matematici vypracovali metodu, kterou bylo možno u izolovaných hvězd rozmazání potlačit. To však nešlo v případě, kdy hvězdy ležely blízko sebe, například ve snímcích galaxií, nebo u objektů, které měly větší zdánlivé rozměry, jako u planet, planetek a jiných těles ve sluneční soustavě. Také se nedalo dělat nic s tím, že vada nepříznivě ovlivnila i citlivost HST, takže nemohli snímkovat tak slabé objekty ve vesmíru, jak požadovali.
Snímek galaxie M 100 před (vlevo) a po korekci optické vady
Řešení pro další přístroje vymyslel jeden z techniků týmu HST, Jim Crocker. Při služební cestě v Německu ho inspiroval tvar sprchové hlavice v hotelovém pokoji. Výsledkem bylo zařízení, která dostalo název COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) – mnozí mu však říkali „brýle pro Hubbleho“. Samozřejmě nešlo o čočky – ty by zachycovaly ultrafialové záření, ale o soustavu parabolických zrcátek, které jako korekční brýle skutečně rozmazaný obraz zaostřovaly. Malér však spočíval v tom, že při montáži musí kosmonauti z dalekohledu odstranit jeden z pěti vědeckých přístrojů, fotometr HSP (High Speed Photometer) pro měření rychlých změn jasností hvězd.Opravářské výpravy
Úpravy kamery WF/PC-2 a stavba zařízení COSTAR přesto zabraly dost času. Také výroba nových pevnějších panelů slunečních baterií a náhradních gyroskopů trvala nějakou dobu. První opraváři tedy odstartovali na raketoplánu Endeavour až 2. prosince 1993 v rámci mise STS-61. Jeho posádku tvořili Richard O. Covey, Kenneth D. Bowersox, F. Story Musgrave, Kathryn C. Thorntonová, západoevropský kosmonaut švýcarského původu Claude Nicollier, Jeffrey A. Hoffman a Thomas D. Akers.
Kosmonauti Musgrave (vlevo nahoře) a Hoffmann při opravách HST v roce 1993
Raketoplán se k dalekohledu přiblížil na dosah robotického manipulátoru třetího dne letu a kosmonaut Nicollier HST úspěšně zachytil.
HST zachycený manipulátorem
„Houstone,“ hlásil hned na to Covey do řídicího střediska. „Endeavour si potřásá rukou s panem Dalekohledem Hubblem. Neřekli byste, co je to za pohled!“
„Znamenáme, Bille,“ ozvala se Suzan Helmsová, která sloužila jako spojař. „Máme z toho opravdu radost!“
Honička, během níž Endeavour musel urazit přes sedm milionů kilometrů, skončila úspěchem. Zbývalo ještě uložit a zakotvit HST na montážní plošinu v nákladovém prostoru. I to se podařilo.
Také opravářské práce, při nichž kosmonauti vyměnili gyroskopy, sluneční panely a dva vědecké přístroje, se povedly. Také částečně inovovali řídicí počítač kosmické observatoře. Po nezbytných testech vypustili Hubbla desátého dne letu k samostatnému letu.
Korekční systém COSTAR se osvědčil a od té doby přináší HST astronomům nové informace.
Ke kosmickému dalekohledu se vydaly ještě další tři údržbářské mise.
HST po údržbě v roce 1997
Protože se počítalo s tím, že životnost HST bude nejméně patnáct let, znamenalo to, že půjde do výslužby kolem roku 2005. Před havárií raketoplánu Columbia se však uvažovalo o tom, prodloužit jeho provoz do roku 2010, a to samozřejmě vyžadovalo ještě nejméně jednu návštěvu. Předběžně se počítalo se startem v roce 2005. Astronomové proto začali s výrobou nových vědeckých přístrojů.
Neštěstí stroje Columbia 1. února 2003 na Texasem však těmito plány zamíchalo. Vedení letů raketoplánů usoudilo, že se nadále se budou používat pouze pro let ke stanici ISS, kde by v případě poškození mohla jejich posádka vyčkat příletu záchranného plavidla. Generální ředitel NASA Sean O’Keefe proto v polovině ledna 2004 rozhodl plánovanou opravářskou misi zrušit.
Toto rozhodnutí vyvolalo obrovskou bouři nevole mezi astronomy. Proto si O’Keefe vyžádal stanovisko od Národní akademie věd, zda misi přesto uskutečnit, nebo údržbu řešit vysláním kosmického robota. Její Rada pro studium vesmíru v roce 2004 dospěla k názoru, že riziko s vysláním raketoplánu k HST je přijatelné. Naproti tomu její členové byli přesvědčeni, že šance na úspěch automatické údržby je velice malá. Přesto O’Keefe pověřil Goddardovo středisko, aby nadále rozpracovávalo robotickou misi k záchraně dalekohledu.
Další generální ředitel NASA Michael D. Griffin ihned po svém nástupu do funkce v dubnu 2005 rozhodl, aby se ihned začalo s přípravnými pracemi pro misi STS-125 k HST. Definitivně ji schválil až 31. října 2006. Podle posledních plánů má raketoplán Atlantis vzlétnout 7. srpna 2008. Jeho posádka vymění všechny gyroskopy stabilizačního systému, sluneční baterie a dva vědecké přístroje. Současně také raketoplán svými motory vystrká dalekohled o něco výše, aby tím prodloužil jeho životnost.
|
Expedice raketoplánů po obsluhu HST
|
| Životy hlavních postav |
|
Lyman SPITZER, Jr. (* 26. 6. 1914, Toledo, stát Ohio, † 31. 3. 1997, Princeton, stát New Jersey) – americký astrofyzik a teoretický fyzik. Na Yaleově univerzitě studoval fyziku a v roce 1935 získal titul bakaláře. Pak strávil rok na Cambridgeské univerzitě a v roce 1937 na Princetonské univerzitě obhájil v roce 1939 titul magistra a o rok později doktorát v oboru astrofyziky. Postdoktorální studium absolvoval na Harvardově univerzitě. Od roku 1939 přednášel na Yaleho univerzitě fyziku. Za druhé světové války se podílel na výzkumu šíření zvuku ve vodě, který vedl k vynálezu sonaru. Po jejím skončení se vrátil nakrátko na Yale. V roce 1946 se v rámci Projektu RAND účastnil zpracování studie o problematice umělých družic, ve které navrhoval jejich použití jako astronomických observatoří. Další rok přešel jako vedoucí katedry astrofyziky na Princetonské univerzitě a současně se stal ředitelem Princetonské observatoře. Je jedním ze zakladatelů studia mezihvězdné hmoty. Zabýval se také výzkumem mezihvězdných magnetických polí, dynamikou hvězdokup a tvorbou nových hvězd v ramenech Galaxie. V roce 1951 založil v Princetonu Laboratoř plazmové fyziky, kde se zkoumaly možnosti řízené termonukleární reakce. Od roku 1952 byl řádným profesorem astrofyziky. Od roku 1960 se podílel na přístrojovém vybavení astronomické družice OAO-3. V roce 1965 byl jmenován předsedou komise Národní akademie věd, která vypracovala doporučení pro stavbu velkého vesmírného dalekohledu. Později se zasloužil o konečnou realizaci vesmírného dalekohledu HST. Získal řadu prestižních cen, mj. Crafoordovu cenu švédské Královské akademie věd za přínos astrofyzice a Cenu Clerka Maxwella za práce v oboru řízené termonukleární reakce. Je po něm pojmenována planetka (2160) Spitzer. Jeho jméno nese také infračervená vesmírná observatoř Spitzer Space Telescope. Karl Guthe JANSKY (* 22. 10. 1905, stát Oklahoma, † 14. 2. 1950, Red Bank, stát New Jersey) – americký fyzik a radiotechnik. Narodil se v rodině vysokoškolského profesora elektrotechniky. Jeho dědeček pocházel z Čech. Vystudoval fyziku na Univerzitě Wisconsin-Madison, kde v roce 1927 získal titul bakaláře. O rok později nastoupil do Bellových telefonních laboratoří v Holmdelu, New Jersey. Zabýval se zachycováním různých rádiových poruch přírodního původu, například blesků, které by mohly nepříznivě ovlivňovat dálkové rádiové spojení v pásmu krátkých vln. Během těchto pokusů v roce 1931 objevil rádiový šum pocházející ze vzdáleného vesmíru. Je uznáván jako zakladatel radioastronomie. Jeho jménem je pojmenována jednotka jansky (značka Jy), používaná v astronomii pro vyjadřování spektrální intenzity toku rádiového záření. John Norris BAHCALL (* 30. 12. 1930, Shreveport, stát Louisiana, † 17. 8 2005, New York) – americký astrofyzik. Svá vysokoškolská studia filozofie začal na Louisianské státní univerzitě na sportovní stipendium jako hráč tenisu. Původně se nechtěl věnovat přírodním vědám, protože se chtěl stát rabínem. Po roce přešel na Kalifornskou univerzitu v Berkeley, kde pokračoval ve studiu filozofie. Musel se však zapsat též na fyziku jako vedlejší předmět a ta mu nakonec učarovala. Ve fyzice nakonec v roce 1956 v Berkeley získal titul bakaláře, o rok později titul magistra na Chicagské univerzitě a konečně v roce 1961 doktorát na Harvardově univerzitě. Nejprve pracoval jako vědec na Indianské univerzitě, ale v roce 1962 přešel na Kalifornský technologický institut, kde setrval až do roku 1970. Pak získal místo profesora na Ústavu pokročilých studií Princetonské univerzity. Jeho nejvýznamnějším přínosem astrofyzice bylo vytvoření standardního modelu Slunce předpovídající existenci neutrinového záření. V rámci experimentu Homestake se později podílel na vybudování detektoru neutrin v opuštěném dole na zlato ve státě Jižní Dakota. Byl spoluautorem standardního modelu galaxií s obří černou dírou v jejich středu (Bahcall-Wolfův model). Společně s profesorem Spitzerem se zasloužil o postavení dalekohledu HST. Získal řadu prestižních cen, mj. Fermiho cenu (společně s R. Davisem) za teoretické práce o chování neutrin ve slunečním nitru. Riccardo GIACCONI (* 6. 10. 1931, Janov, Itálie) – americký astrofyzik italského původu. Vystudoval fyziku na Milánské univerzitě a po jejím ukončení v roce 1954 tam zůstal jeho asistent na katedře fyziky. O dva roky později emigroval do USA. Nejprve pracoval na Indianské univerzitě v Bloomingtonu, od roku 1958 na Princetonské univerzitě. Další rok nastoupil do soukromé společnosti American Science & Engineering v Cambridge, Massachusetts, kterou založil astrofyzik a specialista na kosmické záření Bruno Rossi. Firma se zabývala přípravou přístrojů pro státní výzkumné instituce a vysoké školy. V roce 1966 se stal členem správní rady a o tři roky později viceprezidentem této firmy. V roce 1973 odešel jako náměstek vedoucího oddělení astrofyziky vysokých energií Smithsonova astrofyzikálního střediska při Harvardově univerzitě, na které současně přednášel astronomii. V roce 1983 se stal prvním ředitelem Vědeckého ústavu pro kosmický dalekohled (STScI). Toto místo zastával až do roku 1991, kdy se vrátil zpět do Itálie jako profesor fyziky a astronomie na Milánské univerzitě. Přednášel tam až do roku 1999, kdy se opět vrátil do USA. V letech 1993–1999 byl současně generálním ředitelem Evropské jižní observatoře (ESO) v její centrále v Garchingu u Mnichova. Po návratu do USA ho zvolili prezidentem Spojených univerzit ve Washingtonu. Současně přednášel astronomii na Univerzitě Johna Hopkinse. V roce 2002 získal Nobelovu cenu za astrofyzikální výzkumy, které vedly k objevu kosmických zdrojů rentgenového záření. Nyní zkoumá rentgenové záření pocházející ze vzdálených galaxií jižní oblohy, registrované družicovou observatoří Chandra. Richard TOUSEY (* 18. 5. 1908, Somerville, stát Massachusetts, † 15. 4. 1997, Cheverly, stát Maryland) – americký astrofyzik. Studoval fyziku a matematiku na Tuftsově univerzitě, kterou ukončil s vyznamenáním získáním titulu bakaláře v roce 1928. Pak pokračoval na Harvardově univerzitě, kde o rok později obdržel titul magistra ve fyzice, doktorát obhájil v roce 1933. Jako asistent přednášel na Harvardu fyziku až do roku 1936, kdy se vrátil na Tuftsovu univerzitu. Po vypuknutí války v roce 1941 přešel do Námořní výzkumné laboratoře (NRL), kde se především soustředil na možnost pozorování hvězd ve dne pro potřeby astronavigace letadel. Kromě toho se věnoval fyzikálním a fyziologickým problémům nočního vidění a možnostmi lidského pozorování záření v blízké infračervené oblasti. Po ukončení světové války přijal nabídku na trvalé místo ve výzkumu v NRL. Od roku 1946 užíval výškových raket, nejprve ukořistěných německých V-2, pak amerických sondážních raket Aerobee, k měření ultrafialových a později i rentgenových spekter Slunce. Po zahájení kosmických letů vedl v rámci spolupráce NRL s NASA přípravy experimentů pro sérii družic OSO (Orbiting Solar Observatory) určených ke studiu Slunce. Byl vedoucím astronomických experimentů na družicové laboratoři Skylab. Do penze odešel v roce 1978, ale i potom pracoval pro NRL jako konzultant. Edwin Powell HUBBLE (* 20. 11. 1889, Marshfield, stát Missouri, † 28. 9. 1953, San Marino, stát Kalifornie) – americký astronom. Studoval na Chicagské univerzitě matematiku, fyziku a filozofii. Po získání titulu bakaláře v roce 1910 odejel do Anglie, kde v Oxfordu pokračoval ve studiích, nejprve práv. Později si však za hlavní předmět zvolil španělštinu. Na Oxfordu obhájil titul magistra. Po návratu do USA působil jako středoškolský profesor v New Albany ve státu Indiana, současně trénoval školní družstvo košíkové. Na francouzské frontě za první světové války dosáhl hodnosti majora. Ještě před koncem bojů se vrátil ke studiu a v roce 1917 získal na Chicagské univerzitě doktorát v astronomii. Na Yerkesově astronomické observatoři se věnoval fotografování velmi slabých mlhovin, což bylo téma jeho dizertační práce. V roce 1919 přišel na observatoř na Mt. Wilson poblíže Pasadeny v Kalifornii, kde zůstal až do smrti. Pomocí Hookerova dalekohledu o průměru 2,5 m (tehdy největšího na světě) objevil, že Velká mlhovina v Andromedě leží za hranicemi Mléčné dráhy a je tedy mnohem dále než se astronomové domnívali. Zavedl také dodnes používanou klasifikaci typů galaxií. Obvykle je také chybně považován za objevitele rudého posuvu (expanze vesmíru), který však byl objeven již dříve. Společně s M. L. Humasonem však v roce 1929 odvodili závislost rychlosti vzdalování galaxií na jejích vzdálenosti od nás. Tento vztah se nyní obvykle nazývá Hubbleův zákon a koeficient úměrnosti v něm Hubbleova konstanta. Jeho pozorování podpořila dnes obecně přijímaný standardní kosmologický model expandujícího vesmíru, jehož počátkem byl Velký třesk. Hubbla pohřbili na jeho žádost bez obřadu na neznámém místě. Jeho jméno nese kráter na Měsíci, planetka (2069) Hubble a vesmírný dalekohled HST. |
Přehled nejvýznamnějších astronomických družic
|
Název |
Vzlet |
Stát/organizace |
Obor záření |
|
Ariel 1 |
26. 4. 1962 |
Velká Británie |
X U |
|
Ariel 2 |
27. 3. 1964 |
Velká Británie |
R |
|
Explorer 38/RAE-1 |
4. 7. 1968 |
USA |
R |
|
OAO-2 |
7. 12. 1968 |
USA |
U |
|
Interkosmos 1 |
14. 10. 1969 |
Interkosmos (ČSSR) |
X U |
|
Explorer 42/Uhuru/SAS-1 |
19. 12. 1970 |
USA |
X |
|
TD-1A |
12. 3. 1972 |
ESA |
G X U |
|
OAO-3 |
21. 8. 1972 |
USA, Velká Británie |
X U |
|
Explorer 48/SAS-2 |
15. 11. 1972 |
USA |
G |
|
Explorer 49/RAE-2 |
10. 6. 1973 |
USA |
R |
|
ANS-1 |
30. 8. 1974 |
Nizozemsko |
X U |
|
Aryabhata |
19. 4. 1975 |
Indie |
X |
|
Explorer 53/SAS-3 |
5. 5. 1975 |
USA |
X |
|
COS-B |
9. 8. 1975 |
ESA |
G |
|
HEAO-1 |
12. 8. 1977 |
USA |
G |
|
IUE |
26. 1. 1978 |
USA, ESA |
U |
|
HEAO-2 |
13. 11. 1978 |
USA |
X |
|
HEAO-3 |
20. 9. 1979 |
USA |
G |
|
Tenma |
20. 2. 1981 |
Japonsko |
X |
|
Astron-1 |
23. 3. 1983 |
SSSR |
U |
|
Exosat |
26. 8. 1983 |
ESA |
X |
|
IRAS |
26. 1. 1986 |
USA, Nizozemsko |
I |
|
Ginga |
5. 2. 1987 |
Japonsko |
X |
|
Hipparcos |
8. 8. 1989 |
ESA |
V |
|
COBE |
18. 11. 1989 |
USA |
M |
|
Granat |
1. 12. 1989 |
SSSR |
G |
|
CGRO |
5. 4. 1990 |
USA |
G |
|
HST |
24. 4. 1990 |
USA |
U V I |
|
Rosat |
1. 6. 1990 |
Německo |
X |
|
Gamma |
11. 7. 1990 |
SSSR |
G |
|
SARA |
17. 7. 1991 |
Francie |
R |
|
EUVE |
6. 2. 1992 |
USA |
U |
|
Eureca |
31. 7. 1992 |
ESA |
X |
|
Asuka |
20. 2. 1993 |
Japonsko |
X |
|
Alexis |
25. 5. 1993 |
USA |
X |
|
IRTS-SFU |
18. 3. 1995 |
Japonsko |
I |
|
ISO |
17. 11. 1995 |
ESA |
I |
|
SOHO |
2. 12. 1995 |
USA, ESA |
U V |
|
RXTE |
30. 12. 1995 |
USA |
X |
|
BeppoSAX |
30. 4. 1996 |
Itálie |
X |
|
Minisat 1 |
21. 4. 1997 |
Španělsko |
G |
|
SWAS |
5. 12. 1998 |
USA |
M |
|
WIRE |
4. 3. 1999 |
USA |
I |
|
FUSE |
24. 6. 1999 |
USA |
U |
|
Chandra |
23. 7. 1999 |
USA |
X |
|
Newton XMM |
10. 12. 1999 |
ESA |
X |
|
HETE-2 |
9. 10. 2000 |
USA |
G X |
|
WMAP |
30. 6. 2001 |
USA |
M |
|
Hinode |
22. 9. 2002 |
Japonsko |
X U V |
|
Integral |
17. 10. 2002 |
Rusko, ESA |
G |
|
CHIPSat |
12. 1. 2003 |
USA |
U |
|
GALEX |
28. 4. 2003 |
USA |
U |
|
MOST |
30. 6. 2003 |
Kanada |
U V |
|
Spitzer |
25. 8. 2003 |
USA |
I |
|
Swift |
20. 11. 2004 |
USA |
G X U V |
|
Suzaku |
10. 7. 2005 |
Japonsko |
X |
|
Akari |
21. 2. 2006 |
Japonsko |
I |
|
CoRoT |
27. 12. 2006 |
Francie |
U V |
|
HALCA |
12. 2 1997 |
Japonsko |
R |
|
Hakucho |
21. 2 1979 |
Japonsko |
X |
Spektrální obory: G – gama záření; X – rentgenové (X) záření; - U – ultrafialové záření; V – viditelné záření, I – infračervené záření+ M – mikrovlnné záření; R – rádiové záření
|
Technika: Edwin P. Hubble Space Telescope (HST) Družicová astronomická observatoř. Postavila ji firma Lockheed Missiles and Space Co. v Sunnyvale, v Kalifornii. Provozovatelem je Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore v Marylandu pro NASA Headquarters, Office of Space Science and Applications (OSSA), Washington, DC (USA). Observatoř je určena pro astronomická pozorování ve viditelném, blízkém infračerveném a ultrafialovém oboru spektra. Nese Cassegrainův zrcadlový dalekohled v Ritchey-Chrétienově uspořádání o průměru primárního zrcadla 2400 mm, který postavila firma Perkin-Elmer Corp. (později Hughes Danbury Optical Systems, Inc). Je stabilizována systémem silových setrvačníků napojeným na systém hvězdné orientace. Elektrickou energii dodávají dva svinovatelné panely slunečních baterií (původní příkon 4950 W). Telemetrický systém pracuje v pásmu X (8 GHz) přes stacionární družice TDRS. Je vybavena dvěma směrovatelnými parabolickými anténami. Při vypuštění byly v prostoru pod hlavním zrcadlem umístěny následující vědecké přístroje: 1. kombinovaná širokoúhlá a planetární kamera WF/PC (Wide Field/Planetary Camera); 2. kamera pro záznam velmi slabých objektů FOC (Faint Object Camera); 3. spektrograf slabých objektů FOS (Faint Object Spectrograph); 4. vysokorozlišující spektrometr GHRS (Goddard High Resolution Spectrometer); 5. vysokorychlostní fotometr HSP (High Speed Photometer). Jako vědecký přístroj se používá systém přesné pointace FGS (Fine Guidance System) pro astrometrická měření. Při první údržbě se instalovaly následující přístroje: 1. korekční optický systém COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement, místo HSP); 2. zdokonalená kamera WF/PC-2 (Wide Field/Planetary Camera 2, místo kamery WF/PC). Při druhé údržbářské misi se instalovaly následující přístroje: 1. kamera a spektrometr pro blízkou infračervenou oblast NICMOS (Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, místo spektrometru GHRS); 2. zobrazující spektrometr STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph, místo spektrografu FOS). Při třetí údržbě se neměnil žádný přístroj a při čtvrté údržbě se instaloval jediný nový přístroj: 1. přehledová kamera ACS (Advanced Camera for Surveys, misto kamery WF/PC-2). |
Velké observatoře NASA
Hubbleův dalekohled byl první ze čtveřice amerických velkých kosmických observatoří. Jeho pohled do hlubin vesmíru způsobil v astronomii podobnou revoluci, jakou znamenal vynález dalekohledu a jeho první použití ke zkoumání nebeských těles. Řada hvězdářů nyní dělí astronomii na dvě éry: „před Hubblem“ a „po Hubblu“. Jeho nástupcem se má stát pravděpodobně v roce 2013 nový velký dalekohled JWST (James Webb Space Telescope). Narozdíl od HST, který pracoval v oblasti spektra od krátkovlnného ultrafialového záření až po infračervené, by měl pracovat v oblasti dlouhovlnného infračerveného spektra.
Kromě desítek specializovaných malých astronomických družic, které také přinesly řadu nových poznatků, na oběžnou dráhu po HST vzlétly ještě další velké astronomické observatoře.
První z nich byla americká družice CGRO (Compton Gamma Ray Observatory), určená k pozorování v oblasti záření gama. Hlavně měla registrovat záblesky záření gama. V podobné oblasti pracuje i mezinárodní observatoř INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory).
Nebe nad námi zkoumaly v oblasti rentgenového záření dvě observatoře: americká Chandra čili AXAF (Advanced X-ray Astrophysical Facility) a západoevropský Newton čili XMM (X-ray Multi-mirror Mission)
V oblasti infračerveného záření pracuje dalekohled SST (Spitzer Space Telescope), dříve nazývaný SIRTF (Space Infra-Red Telescope Facility). Ten je výjimečný tím, že se pohybuje samostatně po dráze kolem Slunce, aby jeho měření neovlivňovalo tepelné záření Země.
Během posledního půlstoletí udělala kosmická astronomie od nesmělých počátků obrovský krok kupředu. V řadě případů astronomické přístroje doprovázeli na oběžnou dráhu i lidé. Byly například instalované na družicové laboratoři Skylab, kde nás obohatila o nové poznatky o Slunci, i na Miru, kde sledovaly nebeské objekty v oblasti ultrafialového záření, či při letech raketoplánů, kdy teleskopy patřily do sestavy evropské stavebnice Spacelab.
Kosmická astronomie zůstane i nadále nedílnou součástí kosmonautiky.
| Prameny |
|
- R.W. Smith, P. A. Hanle: The Space Telescope: A Study of NASA, Science, Technology, and Politics. New Your, 1989 |
|
Autoři seriáluIng. Karel Pacner (*1936): redaktor Mladé fronty a MF Dnes pro vědu, v listopadu a prosinci 1989 jeden ze tří volených zástupců šéfredaktora MF. Napsal přes 25 knih věnovaných kosmonautice, nejnověji moderní historii a špionáži. Poslední knihy: Atomoví vyzvědači (2007), Kolumbové vesmíru, 1. díl Souboj o Měsíc (2006), 2. díl Souboj o stanice (2007). Mgr. Antonín Vítek, CSc. (*1940): do roku 1985 vědecký pracovník Ústavu organické chemie a biochemie ČSAV, poté v Základní knihovně ČSAV (nyní Knihovna AV ČR). Účastnil se vývoje krystalizátoru ČSK-1 pro družicové stanice Saljut a Mir. Autor článků o kosmonautice v časopisech Vesmír a Letectví kosmonautika. Spoluautor Malé encyklopedie kosmonautiky (1982). Autor internetové encyklopedie SPACE-40. |
