Download El Telescopio espacial Hubble (HST por sus siglas en inglés)

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON
FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN
CARRERA DE PSICOLOGÍA
TELESCOPIO HUBBLE
Docente: LIc. Ivan Prado Seja
Materia: Psicoestadistica
Estudiante: Salazar Claros Yubinka
Fecha: 10 de octubre del 2009
Cochabamba-Bolivia
Telescopio espacial Hubble
Organización
Régimen de longitud de
onda
Altitud orbital
Periodo orbital
Fecha de lanzamiento
Fecha de desactivación
Masa
Tipo de telescopio
Diámetro
Área colectora
Distancia focal efectiva
NICMOS
ACS
WFC3
STIS
COS
FGS
NASA/ESA
Ultravioleta, visible e infrarrojo cercano
600 km
97 min
24 de abril de 1990
Prevista hacia 2014 (incierta)
11 000 kg
Características
Ritchey-Chretien reflector
2,4 m
aprox. 4,3 m2
57,6 m
Instrumentos actuales (mayo de 2009)
Cámara y espectrómetro multi-objeto del infrarrojo cercano
Cámara avanzada para sondeos (parcialmente estropeada)
Cámara de gran angular 3
Espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial
Espectrógrafo de orígenes cósmicos
Sensores de guiado fino
El Telescopio espacial Hubble (HST por sus siglas en inglés) es un telescopio robótico
localizado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra
a 593 km sobre el nivel del mar, con un periodo orbital entre 96 y 97 min. Denominado de
esa forma en honor de Edwin Hubble, fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 en la
misión STS-31 y como un proyecto conjunto de la NASA y de la ESA inaugurando el
programa de Grandes Observatorios. El telescopio puede obtener imágenes con una
resolución óptica mayor de 0,1 segundos de arco. La ventaja de disponer de un telescopio
más allá de la atmósfera radica, principalmente, en que de esta manera se pueden eliminar
los efectos de la turbulencia atmosférica, siendo posible alcanzar el límite de difracción
como resolución óptica del instrumento. Además, la atmósfera absorbe fuertemente la
radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo,
disminuyendo la calidad de las imágenes e imposibilitando la adquisición de espectros en
ciertas bandas caracterizadas por la absorción de la atmósfera terrestre. Los telescopios
terrestres se ven también afectados por factores meteorológicos (presencia de nubes) y la
contaminación lumínica ocasionada por los grandes asentamientos urbanos, lo que reduce
las posibilidades de ubicación de telescopios terrestres.
Una de las características del HST es la posibilidad de ser visitado por astronautas en las
llamadas misiones de servicio (SM, por sus iniciales en inglés). Durante las misiones de
servicio se pueden arreglar elementos estropeados, instalar nuevos instrumentos y elevar la
órbita del telescopio. Hasta la fecha se han realizado 5 misiones de servicio (SM1, SM2,
SM3A, SM3B y SM4). La última tuvo lugar en mayo de 2009 y en ella se produjo la
mejora más drástica de la capacidad instrumental del HST, al instalarse dos nuevos
instrumentos (WFC3 y COS), repararse otros dos (ACS y STIS) y mejorar otro más (FGS).
Descripción técnica
El telescopio tiene una masa en torno a 11 toneladas, de forma cilíndrica con una longitud
de 13,2 m y un diámetro máximo de 4,2 m. El coste del HST ascendió (en 1990) a 2000
millones de dólares estadounidenses. Inicialmente un fallo en el pulido del espejo primario
del telescopio fabricado por Perkin Elmer produjo imágenes ligeramente desenfocadas
debido a aberraciones esféricas. Aunque este fallo fue considerado en su día como una
importante negligencia por parte del proyecto, la primera misión de servicio al telescopio
espacial pudo instalar un sistema de corrección óptica capaz de corregir el defecto del
espejo primario (COSTAR, iniciales en inglés de Óptica correctora como reemplazo axial
del telescopio espacial) alcanzándose las especificaciones de resolución inicialmente
previstas.
El HST es un telescopio de tipo reflector y su espejo primario tiene un diámetro de 2,4 m.
Para la exploración del cielo incorpora en la actualidad cuatro instrumentos con capacidad
de obtener imágenes y espectros, un espectrógrafo y tres sensores de guiado fino que
pueden actuar como interferómetros. Para la generación de electricidad se emplean dos
paneles solares que alimentan las cámaras, los cuatro motores empleados para orientar y
estabilizar el telescopio, los equipos de refrigeración de los instrumentos y la electrónica
del telescopio. Así mismo, el HST dispone de baterías recargables a partir de los paneles
solares que le permiten utilizar la electricidad almacenada cuando la Tierra eclipsa el Sol o
cuando la orientación de los paneles solares no es la apropiada.
Las misiones de servicio
Ya desde su diseño, el HST se concibió como un telescopio espacial que podría ser visitado
por el transbordador espacial. Las razones para esa capacidad son:
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
Poder reparar elementos estropeados. El espacio es un entorno agresivo para un
satélite debido al efecto sobre los elementos electrónicos de las partículas
elementales cargadas que se desplazan a gran velocidad y a la posibilidad de
impactos con micropartículas. Por ese motivo, estaba claro desde el principio que
algunas partes del HST fallarían en un plazo no muy largo.
Instalar nuevos instrumentos, ya sean instrumentos científicos u otras partes del
telescopio. Dada la rápida evolución de la tecnología, los detectores u ordenadores
(por poner dos ejemplos) disponibles durante la larga vida del telescopio son
superiores a los que originalmente se instalaron antes de su lanzamiento. Las visitas

del transbordador permite actualizar esos elementos y así mejorar la capacidad del
HST.
Mantener la órbita del telescopio. Debido al rozamiento con la atmósfera (muy
tenue pero no inexistente a esa altura), el telescopio es frenado muy lentamente y,
como consecuencia de la atracción gravitatoria terrestre, pierde altura. Cada vez que
el HST es visitado, el transbordador espacial ha de empujarlo a una órbita
ligeramente más alta.
Secuencia de imágenes obtenidas entre 1994 y 1999 por la WFPC2 en las que se ve el
movimiento de un objeto Herbig-Haro.
La primera misión de servicio (SM1)
La primera misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Endeavour (STS-61) en
diciembre de 1993 y tuvo una duración de diez días. El plan de la SM1 estuvo fuertemente
condicionado por la aberración esférica detectada tres años antes en el espejo primario. Las
dos reparaciones más importantes fueron la sustitución del Fotómetro de Alta Velocidad
(HSP, por sus iniciales en inglés) por la óptica correctora COSTAR y la instalación de la
Cámara Planetaria y de Gran Angular 2 (WFPC2) en el lugar de la cámara original
(WFPC). El propósito de COSTAR era el conseguir el enfoque correcto de los otros tres
instrumentos axiles originales del telescopio (la Cámara de Objetos Débiles o FOC, el
Espectrógrafo de Objetos Débiles o FOS y el Espectrógrafo Goddard de Alta Resolución o
GHRS). La WFPC2 ya incorporaba su propia corrección del efecto de la aberración esférica
del espejo primario. Además, se instalaron dos nuevos paneles solares, cuatro giroscopios,
dos unidades eléctricas de control, dos magnetómetros y un nuevo ordenador de a bordo.
Por último, la órbita del HST fue elevada por primera vez desde su lanzamiento.
La SM1 estuvo rodeada de gran expectación. Por ejemplo, la revista New Scientist
declaraba antes de su ejecución que constituía “la reparación más ambiciosa de la historia
de la aeronáutica”. El éxito de la misión fue total hasta el punto que el jefe científico del
proyecto, Edward J. Weiler, declaró que "el Hubble ha quedado reparado a un grado que
nunca hubiéramos soñado”.1
La segunda misión de servicio (SM2)
La segunda misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Discovery (STS-82) en
febrero de 1997. En ella se reemplazaron dos instrumentos preexistentes (el GHRS y el
FOS) por otros dos nuevos, el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) y
la Cámara y Espectrómetro Multi-Objeto del Infrarrojo Cercano (NICMOS), se sustituyó
un sistema de almacenamiento de datos en cinta por uno de estado sólido, se reparó el
aislamiento térmico y se elevó la órbita del telescopio. El sistema de refrigeración de
NICMOS no funcionó de la manera especificada y eso hizo que su vida útil se redujera de
4,5 a 2 años.
La tercera misión de servicio (SM3A)
La tercera misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Discovery (STS-103) en
diciembre de 1999.
La cuarta misión de servicio (SM3B)
La cuarta misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Columbia (STS-109) en
marzo de 2002.
La quinta misión de servicio (SM4)
La quinta misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Atlantis (STS-125) en
mayo de 2009. Ésta fue la última misión de servicio y duró 11 dias, participaron en ella 7
tripulantes con el objetivo de reparar y añadir nuevos instrumentos al telescopio.
La quinta misión de mantenimiento, prevista para 2006, se canceló inicialmente pero
posteriormente se reinstauró. Con ella, está previsto que el Hubble alcanzará el final de su
vida útil hasta mediados de la década de 2010. La fecha exacta del fin del Hubble es
incierta, ya que depende de la vida de los giróscopos, baterías y el frenado atmosférico
(corregible). La NASA prevé lanzar hacia el 2012 un telescopio de nueva generación (el
James Webb) para observar en el infrarrojo cercano y medio. El Telescopio Espacial James
Webb no es un sustituto del Hubble sino un complemento, ya que observa en un rango
distinto del espectro electromagnético.
El 14 de junio de 2006 la cámara avanzada para sondeos (siglas en inglés, ACS), uno de los
instrumentos considerados fundamentales en el telescopio, dejó de funcionar. La causa fue
un excesivo voltaje en el circuito de alimentación principal que fue subsanada con la
activación del sistema de respaldo. El 30 de junio la ACS volvió a funcionar correctamente.
El 31 de octubre de 2006, el Administrador de NASA anunció la aprobación para una
misión de mantenimiento. Esta misión de 11 días de duración tendrá lugar tentativamente
en el otoño de 2008 y entraña la instalación de nuevas baterías, de la tercera cámara de gran
angular (WFC3) y de un nuevo espectrógrafo (COS), así como la reparación de los
giróscopos y posiblemente de STIS.
El 27 de enero de 2007, la ACS dejó de funcionar de nuevo debido a un cortocircuito en la
misma. En principio, se pensó que el daño era irreversible para todos sus detectores. No
obstante, más tarde se consiguió revivir uno de ellos (la SBC) y en la actualidad se está
analizando si es posible reparar o no los otros dos (el WFC y el HRC) en la próxima misión
de reparación. En la decisión final influirán los nuevos instrumentos que se instalarán en
dicha misión (la WFC3 y el COS) y si es preferible reparar la ACS o STIS (existe un
tiempo máximo que los astronautas pueden pasar fuera de la nave y la reparación de un
instrumento lleva varias horas como mínimo). Mientras tanto, el Hubble utilizará los demás
instrumentos que están disponibles para investigaciones. 2
Datos recogidos sobre el origen del universo
El Hubble está logrando que los teóricos se replanteen algunas de sus ideas tocante a la
edad del universo. De hecho, el entendimiento actual los ha situado ante una paradoja. Los
datos más recientes que ha proporcionado el Hubble, según Wilford, escritor de asuntos
científicos del periódico The New York Times, “indican de manera convincente que el
universo puede ser mucho más joven de lo que calculaban los científicos. Tal vez no tenga
más de ocho mil millones de años”, en vez de los cálculos anteriores, que le asignaban
veinte mil millones. El problema radica en que “se da por seguro que algunas estrellas
tienen unos dieciséis mil millones de años”. No es de extrañar que, como sigue diciendo,
“el universo parezca querer engañar a los cosmólogos lanzándoles con efecto la pelota de
los hechos y demostrando así las lamentables limitaciones de sus conocimientos”. Además
agrega: “Los que se dedican al estudio del universo han de aceptar la probabilidad de que,
por muy brillantes e ingeniosos que sean, no conseguirán responder muchas preguntas
fundamentales”.
No tardó en demostrarse que había valido la pena corregir el sistema óptico. En junio de
1994, la revista Time publicó que el Hubble había descubierto claros indicios en apoyo de
la existencia de los agujeros negros. La NASA anunció que este había descubierto una
“nube de gases en forma de disco que gira a la vertiginosa velocidad de 1,9 millones de
kilómetros por hora”. Se halla a unos 50 millones de años luz, en el centro de la galaxia
M87. Se dice que tiene una masa estimada de entre 2.000 y 3.000 millones de estrellas del
tamaño del Sol, pero comprimidas en un espacio del tamaño del sistema solar. Los
científicos calculan que el disco de gases tiene una temperatura de 10.000 grados Celsius.
La única explicación que puede darse en la actualidad para este fenómeno es la existencia
de una enorme fuerza gravitatoria ejercida por un mastodóntico agujero negro, en torno al
cual da vueltas el disco.
El Hubble también envió imágenes extraordinarias del cometa Shoemaker-Levy 9 cuando
este se dirigía en una trayectoria autodestructiva a Júpiter, donde se desintegró en julio de
1994. Las imágenes de las galaxias que envía el Hubble son de tal nitidez que un científico
calificó así el trabajo: “Un ligero cambio en el espejo, un paso gigante en astronomía”.
Según la revista Investigación y Ciencia, en la actualidad “la resolución del Hubble
decuplica la del mejor instrumento instalado en tierra, y gracias a ello puede observar con
claridad un volumen de espacio mil veces mayor [que otros telescopios]”.
Cifras
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En el momento de ser lanzado era del tamaño de un vagón cisterna o de un edificio
de cuatro pisos, de 13 metros de longitud y 4 de diámetro, y un peso superior a las
12 toneladas.
La cámara más sofisticada del telescopio espacial Hubble ha creado una imagen
mosaico de un gran pedazo del cielo, que incluye al menos 10 000 galaxias.
El Hubble se encuentra a 593 kilómetros sobre nivel del mar.
Con el telescopio Espacial Hubble se han observado aproximadamente un millón de
objetos. En comparación, el ojo humano tan sólo puede ver unas 6.000 estrellas a
simple vista.
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Las observaciones del HST, incluyendo unas 500 000 fotografías, ocupan 1 420
discos ópticos de 6,66 GB (8,34 terabytes).
El Hubble tiene un índice con la posición detallada de 15 millones de estrellas
(catálogo H.G.S.C. o Hubble Guide Star Catalogue) que le permite apuntar con
gran precisión a sus objetivos.
El Hubble ha dado la vuelta a la Tierra cada 97 min, viajando casi 3 000 millones de
km, una distancia superior a la que supondría hacer un viaje de ida a Neptuno.
Astrónomos de más de 45 países han publicado los descubrimientos hechos con el
Hubble en 4&3160;800 artículos científicos.
El Hubble da una vuelta a la Tierra cada 97 minutos a una velocidad de 28 000
kilómetros por hora.3 Aún así es capaz de apuntar a un astro con enorme precisión
(la desviación es inferior al grosor de un cabello humano visto a una distancia de un
kilómetro y medio).
ENLACES
http://www.hubble.nasa.gov
http://www,stsci.edu
http://www.spcetelescope.org
http://www.es.wikipedia.og/wiki/telecopio_espacial_hubble