כיצד פועל טלסקופ האבל

# כיצד פועל טלסקופ האבל

טלסקופ החלל האבל הוא אחד מטלסקופי החלל המפורסמים והמהפכניים ביותר בהיסטוריה של האסטרונומיה. האבל, ששוגר ב-24 באפריל 1990 על ידי מעבורת החלל דיסקברי, אפשר לאסטרונומים ומדענים לחקור את היקום כמו שלא היה מעולם. אבל איך האבל עובד בפועל? מאמר זה יסביר בפירוט את העקרונות והמנגנונים של אופן פעולתו של טלסקופ האבל.

## עקרונות בסיסיים של טלסקופים

באופן כללי, טלסקופים פועלים על ידי איסוף אור מעצמים רחוקים ויצירת תמונה שניתן לנתח. הטלסקופים הראשונים בעולם היו טלסקופים אופטיים, שהשתמשו בעדשות או מראות כדי ללכוד ולמקד אור.

טלסקופ האבל הוא סוג של טלסקופ מראה (רפלקטור), שבו אור נכנס ממוקד על ידי מראה ראשית על מראה משנית, אשר לאחר מכן מקרינה אותו על גלאי או מצלמה כדי לייצר תמונה. מכיוון שהוא ממוקם מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ, האבל אינו נתון להפרעות אטמוספריות, כגון עיוות או הפחתת אור, הנפוצות בטלסקופים קרקעיים.

## המבנה הפיזי של האבל

האבל הוא טלסקופ גדול, באורך של כ-13,2 מטרים ובמשקל של כ-11.000 ק"ג. הטלסקופ מורכב ממספר רכיבים עיקריים:

1. אופטיקה של הטלסקופ: מרכזו של האבל הוא המראה הראשית שלו בקוטר 2,4 מטרים. מראה זו עשויה מזכוכית מיוחדת ומצופה באלומיניום ובשכבה דקה של מגנזיום פלואוריד כדי לשפר את החזר האור.

2. מכשירים מדעיים: האבל מצויד במגוון מכשירים שנועדו ללכוד מגוון רחב של אורכי גל של אור, החל מאולטרה סגול (UV) ועד לאינפרא אדום (IR). חלק מהמכשירים המרכזיים כוללים את מצלמת השדה הרחב והפלנטרית (WFPC2), את המצלמה המתקדמת לסקרים (ACS) ואת מצלמת האינפרא אדום הקרובה וספקטרומטר רב-עצמים (NICMOS).

3. מערכות בקרה ואלקטרוניקה: האבל מצויד במחשבים ומערכות בקרה מתוחכמות ביותר המאפשרות מיקוד ואחסון נתונים בדיוק גבוה.

4. פאנלים סולאריים: לצורך אספקת חשמל, האבל מצויד בשני פאנלים סולאריים גדולים הממירים אנרגיה סולארית לחשמל.

5. אנטנת תקשורת: התקשורת עם כדור הארץ מתבצעת באמצעות אנטנה ששולחת נתונים מדעיים ומקבלת פקודות ממרכז הבקרה בנאס"א.

## איך האבל עובד

### איסוף ומיקוד אור

כאשר האבל מכוון אל עצם, כמו גלקסיה רחוקה או כוכב, המראה הראשית אוספת אור מאותו עצם. אור זה מופנה למראה משנית קטנה יותר ומוחזר חזרה למכשירים המדעיים השונים של הטלסקופ.

המראה הראשית והמראה המשנית של האבל פועלות יחד כדי לייצר תמונות מפורטות ביותר. המראה הראשית אוספת כמה שיותר אור, בעוד שהמראה המשנית מסייעת למקד ולכוון את האור אל הגלאי.

### תצפית והדמיה

לאחר שהאור נאסף וממוקד, הוא עובר דרך מכשירים וגלאים שונים בטלסקופ. לדוגמה, WFPC2 או ACS לוכדים תמונות באורכי גל שונים. נתונים אלה מאוחסנים לאחר מכן בפורמט דיגיטלי.

מכשירים כמו NICMOS משמשים לתצפיות אינפרא אדום, המאפשרות מחקר של עצמים קרים מאוד או רחוקים מאוד הפולטים קרינה אינפרא אדום. מכשירים אחרים עשויים לשמש לתצפיות אולטרה סגולות, אשר יכולות לספק מידע על תהליכים בעלי אנרגיה גבוהה ביקום.

### העברת נתונים לכדור הארץ

נתונים שנאספים על ידי מכשירי האבל נשלחים לאחר מכן חזרה לכדור הארץ באמצעות מערכת תקשורת לוויינית. להאבל יש משדרי רדיו ומקלטים המתקשרים עם לוויין TDRS (Telescope Data Delivery and Relay Satellite). נתונים אלה מועברים לאחר מכן למכון המדעי של טלסקופ החלל (STScI) בבולטימור, מרילנד, שם הם מעובדים, מנותחים ומאוחסנים בארכיון.

באמצעות תהליך זה, אסטרונומים ברחבי העולם יכולים לגשת לנתונים שנוצרו על ידי האבל עבור מחקרם.

תיקון אופטי

מוקדם יותר, לאחר שיגורו, חווה האבל בעיות במראה הראשית שלו, שגרמו לתמונות מטושטשות. ניתוח גילה כי במראה הראשית היה פגם זעיר אך משמעותי בציר שלה. כדי לטפל בבעיה זו, בשנת 1993, שלחה נאס"א משימת מעבורת חלל להתקין מערכת תיקון אופטית בשם COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement). מערכת זו מתפקדת כמו זוג משקפיים, מתקנת את נתיב האור, ומאפשרת להאבל לייצר תמונות חדות וברורות.

### ביצועים ללא הפרעות אטמוספריות

אחד היתרונות המרכזיים של האבל על פני טלסקופים קרקעיים הוא יכולתו לצפות ביקום ללא הפרעה של אטמוספירת כדור הארץ. האטמוספירה שלנו מעוותת אור המגיע מעצמים רחוקים עקב תופעה המכונה טורבולנציה אטמוספרית. תופעה זו מייצרת "נצנוצים" בכוכבים הנראים לעין בלתי מזוינת ויכולים לפגוע משמעותית בחדות התמונות המופקות על ידי טלסקופים קרקעיים. בשל היותו מחוץ לאטמוספירה, האבל יכול לייצר תמונות ברזולוציה ובהירות גבוהות בהרבה.

### כמה תגליות חשובות של האבל

1. התפשטות מואצת של היקום: אחת התגליות החשובות ביותר שעזר האבל לגלות הייתה האישור שקצב ההתפשטות של היקום עולה. תגלית זו תומכת ברעיון האנרגיה האפלה, צורה מסתורית של אנרגיה הנחשבת כאחראית להתפשטות המואצת של היקום.

2. פרטים על כוכבי הלכת והגלקטיה: האבל סיפק לנו תצוגות חסרות תקדים של כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו, כולל סופות עזות על צדק ושבתאי, כמו גם פנורמות מפורטות של גלקסיות וצבירי גלקסיות רחוקים.

3. חורים שחורים סופר-מאסיביים: בעזרת האבל, מדענים הצליחו לצפות ולאשר את קיומם של חורים שחורים סופר-מאסיביים במרכזן של גלקסיות רבות, כולל הגלקסיה שלנו, שביל החלב.

4. היווצרות כוכבים: האבל גם אפשר תצפיות ישירות על אזורים של היווצרות כוכבים חדשים, מה שנותן לנו תובנות לגבי האופן שבו כוכבים נוצרים מענני גז ואבק.

## סיכום

טלסקופ החלל האבל פתח צוהר חדש להבנתנו את היקום. הודות לטכנולוגיה המתקדמת שלו ומיקומו מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ, האבל אפשר תגליות חשובות שהרחיבו את הידע שלנו על הקוסמוס. החל מתצפית על היווצרות כוכבים ועד מדידת התפשטות היקום, האבל...