Esitelmä Hubble-avaruusteleskooppi 20 vuotta

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli vuorossa Hannu Määttänen, jonka aiheena oli Hubble - avaruusteleskooppi 20 vuotta. Esitelmä pidettiin 19.10.2010 Kirkkonummen koulukeskuksessa. Kirkkonummen Kansalaisopisto rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli 36 kuulijaa.

Klikkaa kuvaa!
Hannu Määttänen esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Avaruusteleskooppi Hubble on eräs ihmiskunnan mittavimmista tieteellisistä hankkeista, joka on merkittävästi lisännyt ja tarkentanut tietämystämme maailmankaikkeuden rakenteesta. Keväällä tuli kuluneeksi 20 vuotta Hubblen laukaisusta. Esitelmä käsittelee avaruusteleskoopin mahdollistaneen tekniikan kehitystä, Hubblen tähänastista historiaa ja aikaansannoksia. Nyt meneillään olevien Hubblen viimeisten elinvuosien jälkeiseen aikaan luodaan myös lyhyt katse.

Esitelmöitsijä on helsinkiläinen yrittäjä, joka on vuosikymmenien ajan ollut kiinnostunut tähtitaivaan ilmiöistä, avaruuden asioista, tieteen historiasta ja optiikasta.

Avaruusrakettien edelläkävijöitä

Konstantin Tsiolkovski (1857-1935) oli teoreettisen astronautiikan kehittäjä erityisesti Venäjällä ja Neuvostoliitossa.

Hermann Oberth (1894-1989) oli transylvanialaissyntyinen saksalainen fyysikko ja rakettitekniikan sekä astronautiikan edelläkävijä.

Yhdysvaltalainen Robert Goddard (1882-1945) oli ensimmäinen, jonka kehittämä nestemäistä polttoainetta käyttävä raketti nousi muutaman kymmenen metrin päähän ilmaan vuonna 1926.

Edwin Hubble

Edwin Hubble (1889-1953) oli galaksitutkimuksen uranuurtaja. Hubble osoitti, että kierteissumut olivat Linnunradan ulkopuolisia galakseja. Vuonna 1929 Hubble julkaisi tutkimuksen, joka osoitti galaksien etääntyvän sitä nopeammin, mitä kauempana ne ovat. Hubble luokitteli myös galaksit niiden ulkonäön perusteella.

Klikkaa kuvaa!
Hannu Määttäsen esitelmää kuunteli 36 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Hubble-avaruusteleskoopin historiaa

Hubblen historia alkaa vuodesta 1946, jolloin tähtitieteilijä Lyman Spitzer (1914-1997) kirjoitti artikkelin Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory. Siinä hän kuvasi avaruudessa sijaitsevan observatorion kahta tärkeintä etua: ensiksi resoluutiota rajoittaisi ainoastaan diffraktio, eikä ilmakehän väreily pääse haittaamaan havaintoja. Niihin aikoihin maanpäällisten teleskooppien resoluutio jäi 0,5–1,0 kaarisekunnin välille, kun diffraktio antaa 2,5-metrisellä peilillä varustetulle teleskoopille teoreettisen 0,1 kaarisekunnin rajan. Toinen etu olisi mahdollisuus tehdä havaintoja infrapunan ja ultravioletin aallonpituuksilla; ilmakehä imee nämä varsin tehokkaasti.

Klikkaa kuvaa!

Spitzer käytti suurimman osan urastaan avaruusteleskoopin kehittämisen edistämiseen. Vuonna 1962 Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian raportti suositteli avaruusteleskoopin kehittämistä osana avaruusohjelmaa, ja 1965 Spitzer valittiin johtamaan komiteaa, jonka tehtävänä oli määritellä suuren avaruusteleskoopin tieteelliset tavoitteet.

Nasa laukaisi OAO-1 (Orbiting Astronomical Observatory) satelliitin 1966. Se pääsi radalleen, mutta tuloksia ei saatu. Uusi yritys tehtiin 1968, jolloin OAO-2 laukaistiin avaruuteen. Se teki havaintoja ultravioletista vuoteen 1973 saakka.

Nasa aloitti avaruusteleskoopin komiteatyön 1970. Mutta vuonna 1974 Yhdysvaltain kongressi keskeytti säästötoimena kaiken. Päätös sai tähtitieteilijät muodostamaan maanlaajuisen lobbauskampanjan. Monet astronomit kävivät tapaamassa senaattoreita ja kongressin edustajia henkilökohtaisesti ja kirjeenkirjoituskampanjoita järjestettiin. Lopulta senaatti myönsi hankkeelle puolet kongressin alun perin hyväksymästä summasta.

Klikkaa kuvaa!
Hubble ultra deep field -kuva on kaikkien aikojen syvimmälle ulottuva kuva. Siinä näkyy galakseja jopa 13 miljardin valovuoden päästä. Kuvaa valotettiin 15,8 vuorokautta. Kuva Nasa ja Esa.

Rahoitusongelmien myötä projektin tavoitteita jouduttiin leikkaamaan. Peilin läpimitta pieneni 3 metristä 2,4 metriin, jotta kulut ja laitteiston koko saatiin pysymään kurissa. Aikaisemmin ehdotettu 1,5 metrin koeteleskooppi hylättiin kokonaan, ja päätettiin tehdä yhteistyötä Euroopan avaruusjärjestö Esan kanssa. Esa suostui rahoittamaan hanketta ja toimittamaan yhden teleskoopin instrumenteista, aurinkopaneelit sekä henkilöstöä työskentelemään USA:ssa teleskoopin rakennusvaiheessa. Vastavuoroisesti Esalle taattiin vähintään 15% osa teleskoopin käyttöajasta.

Lopulta kongressi hyväksyi 36 miljoonan dollarin budjetin vuodelle 1978 ja teleskoopin suunnittelu pääsi alkamaan. Tavoitteena oli laukaisu vuonna 1983. Teleskooppi nimettiin Edwin Hubblen mukaan, jonka havainto universumin laajenemisesta on yksi 1900-luvun tärkeimmistä tieteellisistä läpimurroista.

Avaruusteleskooppi radallaan

Teleskoopin lähettäminen avaruuteen viivästyi vuosikausia. Tapahtui mm. avaruussukkulaonnettomuus. Lopulta avaruusteleskooppi lähetettiin maapallon kiertoradalle avaruussukkula Discoverylla 24.4.1990. Kun lopulta kuvia avaruudesta saatiin, ne olivat epätarkkoja. Ilmeni, että teleskoopin peili oli hiottu väärin. Vuonna 1993 ensimmäisellä huoltolennolla asennettiin COSTAR-korjaussarja. Sen jälkeen on saatu tarkkoja kuvia.

Hubblen havaintolaitteita on muutettu jokaisella huoltolennolla. Tämänhetkiseen havaintovälineistöön kuuluu m.m. kolme kameraa ja kaksi spektrografia. Hubble pystyy havaitsemaan himmeitä kohteita huomattavasti tarkemmin kuin maanpäälliset observatoriot. Kirkkaita kohteita havaittaessa tarkkuus jää samaan luokkaan maanpäällisten observatorioiden kanssa.

Klikkaa kuvaa!
Avaruusteleskooppi Hubble. Kuva Nasa.

Hubble kiertää Maata noin 595 kilometrin korkeudessa. Hubblen arvioitu käyttöikä avaruudessa oli alun perin 15 vuotta. Hubblen viides huoltolento oli tarkoitus tehdä Atlantis-sukkulan lennolla STS-125 lokakuussa 2008, mutta kaksi viikkoa ennen laukaisua yhdellä Hubblen tietokoneista ilmeni ongelmia, joiden vuoksi esimerkiksi dataa ei enää pystytty lähettämään Maahan. Tämän vuoksi lento lykättiin vuoteen 2009. Laukaisu onnistui lopulta 11. toukokuuta 2009. Huoltolento paransi Hubblen ottamien kuvien laatua selvästi. Huollon tarkoituksena on pidentää avaruusteleskoopin käyttöikää vähintään vuoteen 2013, jolloin NASAn ja ESAn yhteinen uusi avaruusteleskooppi, James Webb Space Telescope, laukaistaan. JWST eroaa kuitenkin Hubblesta siinä, että se havaitsisi vain infrapunasäteilyä ja sijaitsisi noin 1,5 miljoonan kilometrin korkeudessa.

Syksyllä 2009 Hubble oli tehnyt lähes 900 000 havaintoa ja ottanut 570 000 kuvaa yli 29 000 taivaankappaleesta. Tähtitieteilijät ovat tehneet yli 9000 julkaisua Hubblen havainnoista.

Seuraavana Komeetan esitelmäsarjassa on vuorossa fil. tri Jyri Näränen, jonka aiheena on asteroidit ja komeetat. Esitelmä on Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa Asematien varrella tiistaina 16.11. klo 18.30. Vapaa pääsy, tervetuloa!

Seppo Linnaluoto