-
ஹப்பிள் தொலைநோக்கி எவ்வாறு செயல்படுகிறது
1990-ல் ஏவப்பட்டதிலிருந்து, ஹப்பிள் விண்வெளித் தொலைநோக்கி (HST) பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலை அடிப்படையாக மாற்றியுள்ளது. பூமிக்கு மேலே சுமார் 547 கிலோமீட்டர் (340 மைல்கள்) உயரத்தில், வளிமண்டலத்தின் சிதைவுகளுக்கு அப்பால் அமைந்துள்ள ஹப்பிள், தொலைதூர நட்சத்திரங்கள், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் பிற வானியல் நிகழ்வுகளைத் தெளிவாகவும் தடையின்றியும் காண உதவுகிறது. ஆனால், நவீன பொறியியலின் இந்த அற்புதம் சரியாக எப்படி இயங்குகிறது? வானியல் துறையில் HST-ஐ ஒரு இணையற்ற கருவியாக மாற்றும் அதன் முக்கிய கூறுகள், கோட்பாடுகள் மற்றும் செயல்பாடுகளை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது.
வரலாற்றுப் பின்னணி மற்றும் பணி இலக்குகள்
ஹப்பிள் விண்வெளித் தொலைநோக்கிக்கான எண்ணம் 1940-களிலேயே இருந்தபோதிலும், நாசாவின் மிகவும் வெற்றிகரமான அறிவியல் முயற்சிகளில் ஒன்றாக உருவெடுக்கவிருந்த அதற்கான திட்டங்கள் 1970-களில்தான் வடிவம் பெறத் தொடங்கின. வானியலாளர் எட்வின் ஹப்பிளின் பெயரால் அழைக்கப்படும் இந்தத் தொலைநோக்கியின் முதன்மைப் பணி இலக்குகள், பிரபஞ்சத்தின் கட்டமைப்பை ஆராய்வது, விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் உருவாக்கம், நமது சூரியக் குடும்பத்தில் உள்ள கோள்களின் பண்புகள், மேலும் பொதுவாக, அண்டத்தில் நமது இடம் குறித்த அடிப்படைக் கேள்விகளுக்குப் பதிலளிப்பது ஆகியவை ஆகும்.
ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கியின் கூறுகள்
ஹப்பிள் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, அதன் முக்கியக் கூறுகளைப் பிரித்துப் பார்ப்பதில் இருந்து தொடங்குகிறது.
1. ஒளியியல் தொலைநோக்கி அமைப்பு (OTA):
– முதன்மைக் கண்ணாடி : ஹப்பிளின் இதயமாகக் கருதப்படும் முதன்மைக் கண்ணாடி, 2.4 மீட்டர் (7.9 அடி) விட்டம் கொண்டது. இது விண்வெளிப் பொருட்களிலிருந்து ஒளியைச் சேகரித்து, அதனைத் இரண்டாம் நிலைக் கண்ணாடியில் பிரதிபலிக்கிறது.
– இரண்டாம் நிலைக் கண்ணாடி : முதன்மைக் கண்ணாடிக்கு மேலே அமைந்துள்ள இந்தச் சிறிய கண்ணாடி, ஒளியை மீண்டும் பிரதிபலித்து, அதனை பிரதான கருவிக்குள் கீழ்நோக்கிச் செலுத்துகிறது.
2. அறிவியல் கருவிகள்:
ஹப்பிள், பல்வேறு வகையான ஆய்வுகளுக்காக பிரத்யேகமாக வடிவமைக்கப்பட்ட, அதிநவீன அறிவியல் கருவிகளின் தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளது:
– வைட் ஃபீல்ட் கேமரா 3 (WFC3): இந்தக் கேமரா, மின்காந்த நிறமாலையின் மூன்று வெவ்வேறு அலைவரிசைகளான புற ஊதா, கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளி மற்றும் அண்மை அகச்சிவப்பு ஆகியவற்றில் உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்களைப் பிடிக்கிறது.
– கணக்கெடுப்புகளுக்கான மேம்பட்ட கேமரா (ACS): கணக்கெடுப்பு பாணி அவதானிப்புகளுக்காக உகந்ததாக்கப்பட்ட இது, விண்வெளியின் பரந்த பகுதிகளை மிகத் துல்லியமாகப் படம்பிடிக்கும் திறன் கொண்டது.
– காஸ்மிக் ஆரிஜின்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப் (COS): விண்வெளி மூலங்களிலிருந்து வரும் புற ஊதா ஒளியின் நிறமாலைகளை ஆய்வு செய்வதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டது. இது அவற்றின் அமைப்பு, வெப்பநிலை, அடர்த்தி மற்றும் இயக்கம் பற்றிய தகவல்களை வெளிப்படுத்துகிறது.
– விண்வெளி தொலைநோக்கி பிம்ப நிறமாலைமானி (STIS): பிம்பமாக்கல் மற்றும் நிறமாலை அளவியலை ஒருங்கிணைத்த இந்தத் திறன்கள், வேதியியல் செயல்முறைகள் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளை விரிவாக ஆய்வு செய்ய உதவுகின்றன.
அண்மை அகச்சிவப்பு கேமரா மற்றும் பல்பொருள் நிறமாலைமானி (NICMOS): இது தற்போது செயல்பாட்டில் இல்லை என்றாலும், WFC3 இந்தப் பொறுப்பை ஏற்பதற்கு முன்பு, அகச்சிவப்பு ஆய்வுகளுக்கு NICMOS மிகவும் இன்றியமையாததாக இருந்தது.
3. ஆதரவு அமைப்புகள்:
– திசைக்காட்டும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு : விண்வெளியில் துல்லியம் மிக முக்கியமானது, மேலும் ஹப்பிளின் துல்லியமான திசைக்காட்டும் அமைப்பு, ஒரு சரியான திசையை நிலைநிறுத்துவதற்காக கைரோஸ்கோப்புகள் மற்றும் நுண் வழிகாட்டுதல் உணரிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த அமைப்பு, தொலைநோக்கியை 0.007 ஆர்க் வினாடிகள் துல்லியத்துடன் ஒரு இலக்கின் மீது நிலைநிறுத்த அனுமதிக்கிறது.
– தரவு கையாளும் அமைப்புகள் : ஹப்பிள் தொலைநோக்கியானது, கண்காணிப்புகளைக் கட்டுப்படுத்தவும், தரவுகளைச் சேமிக்கவும், இந்தத் தகவல்களைப் பூமிக்குத் திருப்பி அனுப்பவும் பயன்படும் கணினி அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்தத் தரவுகள், கண்காணிப்பு மற்றும் தரவு அனுப்பும் செயற்கைக்கோள் அமைப்பு (TDRSS) வழியாக அனுப்பப்படுகின்றன.
ஹப்பிளின் செயல்பாட்டிற்குப் பின்னால் உள்ள கோட்பாடுகள்
ஹப்பிளின் செயல்பாடு, இயற்பியல் மற்றும் பொறியியலின் பல அடிப்படைக் கோட்பாடுகளைச் சார்ந்துள்ளது:
1. பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல்:
முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, ஹப்பிள் ஒளியைப் பிடித்துக் குவிப்பதற்கு அதன் முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலைக் கண்ணாடிகளைச் சார்ந்துள்ளது. இந்தக் கண்ணாடிகள் அலுமினியத்தின் ஒரு மெல்லிய அடுக்கால் பூசப்பட்டு, அதைத் தொடர்ந்து மெக்னீசியம் ஃபுளோரைடின் ஒரு பாதுகாப்பு அடுக்கையும் கொண்டுள்ளன; இது எதிரொளிப்புத்திறனை அதிகரித்து, சிதறலைக் குறைக்கிறது.
2. நிறமாலையியல்:
உற்றுநோக்கப்படும் பொருட்களின் வேதியியல் அமைப்பைக் கண்டறிவதற்கு நிறமாலையியல் இன்றியமையாதது. ஒளியை அதன் கூறுகளான நிறங்களாக (நிறமாலை) பிரிப்பதன் மூலம், COS மற்றும் STIS போன்ற கருவிகளால் குறிப்பிட்ட தனிமங்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுக்குரிய தனித்துவமான அடையாளங்களைக் கண்டறிய முடியும்.
3. மின்காந்த நிறமாலை:
ஹப்பிள், புற ஊதா முதல் அண்மை அகச்சிவப்பு வரையிலான மின்காந்த நிறமாலையின் பரந்த பகுதியை ஆய்வு செய்தது. இந்தத் திறன், வெறும் கண்ணுக்குத் தெரியாத நிகழ்வுகளையும், வளிமண்டலக் குறுக்கீடுகளால் கட்டுப்படுத்தப்படும் சில தரைவழி ஆய்வகங்களால் கூட அவற்றைக் கண்டறிய உதவுகிறது.
செயல்பாடுகள்: ஹப்பிள் எவ்வாறு ஆய்வுகளை மேற்கொள்கிறது
1. பணித் திட்டமிடல் மற்றும் இலக்குத் தேர்வு:
ஹப்பிள் ஒரு ஆய்வை நடத்துவதற்கு முன்பு, பூமியில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் அதன் இலக்குகளைத் தீர்மானிக்க வேண்டும். ஆய்வு நேரத்திற்கான முன்மொழிவுகள் உலகெங்கிலும் உள்ள வானியலாளர்களிடமிருந்து வருகின்றன, மேலும் இந்த முன்மொழிவுகள் கடுமையாகச் சரிபார்க்கப்பட்டு திட்டமிடப்படுகின்றன.
2. சுட்டுதல் மற்றும் நிலைத்தன்மை:
ஒரு இலக்கு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டவுடன், ஹப்பிளின் உயர்-துல்லியமான கைரோஸ்கோப்புகளும் நுண் வழிகாட்டுதல் உணரிகளும் இணைந்து செயல்பட்டு, தொலைநோக்கியை விரும்பிய திசையில் திருப்புகின்றன. ஹப்பிள் மணிக்கு சுமார் 27,300 கிலோமீட்டர் (17,000 மைல்கள்) வேகத்தில் பூமியைச் சுற்றி வருகிறது, தோராயமாக ஒவ்வொரு 97 நிமிடங்களுக்கும் ஒரு சுற்றுப்பாதையை நிறைவு செய்கிறது. இந்த வேகமான இயக்கம் இருந்தபோதிலும், அதன் திசை திருப்பும் அமைப்பு, தொலைதூரப் பொருட்களை நீண்ட காலத்திற்கு நிலையாகக் குவியப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
3. தரவு சேகரிப்பு:
ஒரு விண் பொருளில் இருந்து வரும் ஒளி தொலைநோக்கிக்குள் நுழைந்து, கண்ணாடிகளால் குவியப்படுத்தப்படும்போது, அது பொருத்தமான அறிவியல் கருவிக்கு அனுப்பப்படுகிறது. ஆய்வின் தேவைகளைப் பொறுத்து, அந்தக் கருவி படங்களை எடுக்கலாம், நிறமாலைகளைப் பகுப்பாய்வு செய்யலாம், அல்லது முனைவாக்கங்களை அளவிடவும் கூடும்.
4. தரவு பரிமாற்றம் மற்றும் செயலாக்கம்:
சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகள் TDRSS வலையமைப்பு வழியாக பூமிக்கு அனுப்பப்படுகின்றன. இந்தத் தகவல்கள், மேரிலாந்தில் உள்ள பால்டிமோரில் அமைந்துள்ள விண்வெளி தொலைநோக்கி அறிவியல் நிறுவனத்தில் (STScI) சேமிக்கப்பட்டு, செயலாக்கப்பட்டு, அளவுத்திருத்தம் செய்யப்படுகின்றன. பின்னர், செயலாக்கப்பட்ட தரவுகள் வானியலாளர்களுக்கும் பொதுமக்களுக்கும் கிடைக்கச் செய்யப்பட்டு, எண்ணற்ற அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகளுக்குப் பங்களிக்கின்றன.
சாதனைகள் மற்றும் பங்களிப்புகள்
ஏவப்பட்டதிலிருந்து, ஹப்பிள் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. அதன் மிக முக்கியமான பங்களிப்புகளில் சில:
– பிரபஞ்சத்தின் வயது: தொலைதூர விண்மீன் திரள்களில் உள்ள மாறும் நட்சத்திரங்களைக் கண்காணிப்பதன் மூலம், பிரபஞ்சத்தின் வயதைச் சுமார் 13.8 பில்லியன் ஆண்டுகளாகத் துல்லியப்படுத்த ஹப்பிள் உதவியது.
– கரும் ஆற்றல் : தொலைதூர சூப்பர்நோவாக்கள் குறித்த ஹப்பிளின் அவதானிப்புகள், பிரபஞ்சத்தின் விரிவாக்க முடுக்கத்தை இயக்கும் ஒரு மர்மமான சக்தியான கரும் ஆற்றலின் இருப்புக்கான முக்கிய ஆதாரங்களை வழங்கின.
– புறக்கோள்களின் வளிமண்டலங்கள் : மற்ற நட்சத்திரங்களைச் சுற்றிவரும் கோள்களின் வளிமண்டலங்களின் தன்மைகளை வரையறுப்பதிலும், நீராவி, மீத்தேன் மற்றும் பிற மூலக்கூறுகளைக் கண்டறிவதிலும் ஹப்பிள் முக்கியப் பங்காற்றியுள்ளது.
– ஆழ்புலப் படங்கள் : ஹப்பிள் ஆழ்புலத் தொலைநோக்கியும் அதன் வழித்தோன்றல்களான (அல்ட்ரா டீப் ஃபீல்ட், எக்ஸ்ட்ரீம் டீப் ஃபீல்ட்) தொலைநோக்கிகளும், பரிணாம வளர்ச்சியின் வெவ்வேறு கட்டங்களில் உள்ள விண்மீன் திரள்கள் நிறைந்த ஒரு பிரபஞ்சத்தை வெளிப்படுத்தியுள்ளன. இது அண்டவியல் மற்றும் விண்மீன் திரள் உருவாக்கம் குறித்த நமது அறிவை கணிசமாக விரிவுபடுத்தியுள்ளது.
சவால்கள் மற்றும் பராமரிப்பு
ஹப்பிளின் பயணம் முற்றிலும் சுமுகமாக அமையவில்லை. அது ஏவப்பட்ட உடனேயே, அதன் முதன்மைக் கண்ணாடியின் வளைவில் ஒரு குறைபாடு கண்டறியப்பட்டது, இது மங்கலான படங்களுக்குக் காரணமாக அமைந்தது. இந்தக் குறைபாடு, 1993-ல் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஒரு பராமரிப்புப் பணியின் மூலம் புகழ்பெற்ற முறையில் சரிசெய்யப்பட்டது. அப்பணியில், கரெக்டிவ் ஆப்டிக்ஸ் ஸ்பேஸ் டெலஸ்கோப் ஆக்சியல் ரீப்ளேஸ்மென்ட் (COSTAR) நிறுவப்பட்டது. இது ஹப்பிளுக்கு திறம்பட "கண்ணாடிகளை" வழங்கி, அதன் கண்காணிப்புத் தெளிவை மீட்டெடுத்தது.
விண்வெளி ஓடத்தில் இருந்த விண்வெளி வீரர்களால் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஐந்து பராமரிப்புப் பணிகள், ஹப்பிளின் அமைப்புகளை மேம்படுத்தி, பழைய கருவிகளுக்குப் பதிலாகப் புதியவற்றைப் பொருத்தி, அதன் தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டை உறுதி செய்தன. இந்தப் பணிகளில் கடைசியானது 2009-ல் நடைபெற்றது. அன்று முதல், ஹப்பிள் தொடர்ந்து பிரமிக்க வைக்கும் படங்களையும் மதிப்புமிக்க அறிவியல் தரவுகளையும் வெளியிட்டு வருகிறது.
### எதிர்நோக்குகிறோம்
ஹப்பிளின் வாரிசான ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கி (JWST), தனது மேம்பட்ட திறன்களுடன் வானியல் ஆராய்ச்சியில் முன்னணி வகிக்கத் தயாராக இருந்தாலும், ஹப்பிளின் மரபு நிலைத்திருக்கும். இந்த வானாய்வகங்கள் இணைந்து, ஒன்றுக்கொன்று துணைபுரியும் பார்வைகளை வழங்கும்; இதில் ஹப்பிள் புற ஊதா மற்றும் புலப்படும் கதிர்களில் கவனம் செலுத்தும்.
