terça-feira, 16 de fevereiro de 2016

Telescópio espacial Hubble


Telescópio espacial Hubble (em inglês Hubble Space Telescope - HST) é um satélite astronômico artificial não tripulado que transporta um grande telescópio para a luz visível e infravermelha. Foi lançado pela agência espacial estadunidense - NASA - em 24 de abril de 1990, a bordo do ônibus espacial (em Portugal, vaivém espacial) Discovery (missão STS-31). Este telescópio já recebeu várias visitas espaciais da NASA para a manutenção e para a substituição de equipamentos obsoletos ou inoperantes.
O telescópio é a primeira missão da NASA pertencente aos Grandes Observatórios Espaciais - (Great Observatories Program), consistindo numa família de quatro observatórios orbitais, cada um observando o Universo em um comprimento diferente de onda, como a luz visível, raios gama, raios-X e o infravermelho. Pela primeira vez se tornou possível ver mais longe do que as estrelas da nossa própria galáxia e estudar estruturas do Universo até então desconhecidas ou pouco observadas. O Hubble, de uma forma geral, deu à civilização humana uma nova visão do universo e proporcionou um salto equivalente ao dado pela luneta de Galileu Galilei no século XVII.
Desde a concepção original, em 1946, a iniciativa de construir um telescópio espacial sofreu inúmeros atrasos e problemas orçamentais. Logo após o lançamento para o espaço, o Hubble apresentou uma aberração esférica no espelho principal que parecia comprometer todas as potencialidades do telescópio. Porém, a situação foi corrigida numa missão especialmente concebida para a reparação do equipamento, em 1993, voltando o telescópio à operacionalidade, tornando-se numa ferramenta vital para a astronomia. Imaginado nos anos 40, projetado e construído nos anos 70 e 80 e em funcionamento desde 1990, o Telescópio Espacial Hubble foi batizado em homenagem a Edwin Powell Hubble, que revolucionou a Astronomia ao constatar que o Universo estava se expandindo.



















HistóriaEditar
Concepção e objetivosEditar
A história do Telescópio Espacial Hubble pode ser rastreada até 1923, quando Hermann Oberth (considerado junto com Robert Goddard e Konstantin Tsiolkovsky os pais dos foguetes modernos) publicou Die Rakete zu den Planetenräumen (O Foguete no Espaço Planetário), onde mencionou como um telescópio poderia ser lançado em órbita da Terra por um foguete.[1]
A astronomia baseada no espaço estava apenas no início nos anos seguintes à Segunda Guerra Mundial, período em que os cientistas utilizaram a tecnologia melhorada dos foguetes. Em 1946 o astrônomo Lyman Spitzer escreveu o artigo Astronomical advantages of an extraterrestrial observatory (Vantagens Astronômicas de um Observatório Extraterrestre), onde discutiu as duas principais vantagens que um observatório baseado no espaço teria a mais do que os telescópios terrestres: primeiro, a resolução óptica (distância mínima de separação entre objetos na qual eles permaneçam claramente distintos) estaria limitada apenas pela difração, em oposição aos efeitos da turbulência da atmosfera que provocam o fenômeno do seeing. Os telescópios terrestres estão tipicamente limitados a resoluções de 0,5–1,0 segundos de arco (arcsec), comparativamente aos valores teóricos de resolução de difração, limitada de cerca de 0,1 arc para um telescópio com um espelho de 2,5 m em diâmetro. A segunda maior vantagem seria a possibilidade de observar luz infravermelha e ultravioleta, que são fortemente absorvidas pela atmosfera.[2] No mesmo ano, foram obtidos os primeiros espectros ultravioleta do Sol.[3]
Em 1962 ocorreram vários eventos importantes: a NASA lançou o Orbiting Solar Observatory para obter espectros de UV, raio-X e raios gama; a Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos publicou um relatório recomendando o desenvolvimento de um telescópio espacial como parte integrante do programa espacial, e o Reino Unido lançou um telescópio em órbita como parte do programa espacial Ariel.[4] Em 1965 Spitzer, que dedicou grande parte de sua carreira para estimular o desenvolvimento de um observatório espacial, foi indicado como dirigente de um comitê para a definição de objetivos científicos para um instrumento de grandes dimensões.[5]
Em 1966 foi lançado o primeiro Observatório Astronômico Orbital (OAO), da NASA, cujas baterias apresentariam falhas após três dias, terminando a missão; mais tarde, o OAO-2, o projeto sucessor, permitiu fazer observações em ultravioleta das estrelas e galáxias desde o seu lançamento em 1968 até 1972, prazo muito além do tempo de vida planejado de apenas um ano. As missões demonstraram o papel importante que as observações baseadas no espaço poderiam desempenhar na astronomia.[4] Em 1968 a NASA iniciou a elaboração de planos para um telescópio espacial com um espelho de 3m de diâmetro, conhecido provisoriamente como Grande Telescópio Orbital ou Grande Telescópio Espacial (LST), com lançamento previsto para 1979. Os planos enfatizavam a necessidade de missões tripuladas para a manutenção do telescópio, de forma a justificar um investimento tão caro ao longo de um tempo de vida extenso, e os projetos de pesquisa da tecnologia reutilizável do ônibus espacial (vaivém espacial) indicavam que isso seria possível em pouco tempo.[6]
A odisseia pelo financiamentoEditar
O continuado sucesso do programa OAO encorajava um forte e cada vez maior consenso entre a comunidade astronômica de que o LST devia ser a meta principal. Em 1970 a NASA estabeleceu dois comitês, um para planejar os aspectos de engenharia do projeto, e o outro para estabelecer metas científicas para a missão. Uma vez estabelecidos esses comitês, o desafio seguinte da NASA seria obter financiamento para a construção deste instrumento que seria, de longe, muito mais caro que qualquer outro telescópio terrestre. O Congresso dos Estados Unidos questionou muitos aspectos do orçamento proposto para o telescópio e impôs cortes orçamentais nas fases de planejamento que, na altura, consistiam em estudos muito detalhados sobre quais instrumentos e hardware deveriam ser incluídos no telescópio. Em 1974, cortes no setor público instigados por Gerald Ford forçaram o Congresso a cortar todo o financiamento para o projeto.[7]



Vista explodida do telescópio (em inglês).
Em resposta, surgiu um esforço internacional de pressão coordenado entre astrônomos. Muitos se encontraram pessoalmente com congressistas e senadores, e muitas campanhas de abaixo-assinado foram organizadas. A Academia Nacional de Ciências publicou um relatório enfatizando a necessidade de um telescópio espacial, e eventualmente o Senado concordou com um orçamento que seria metade daquele que o Congresso recusara.[8]
As dificuldades em obter o financiamento levaram à redução da escala do projeto, passando o diâmetro do espelho de 3m para 2,4m, quer para reduzir custos, quer para permitir uma configuração mais compacta do hardware do telescópico.[9] Foi descartado um protótipo de menores dimensões (1,5m), que seria concebido para testar os sistemas a utilizar no satélite principal, e as preocupações com o orçamento despertaram a colaboração da Agência Espacial Europeia (ESA). A ESA concordou em fornecer alguns dos instrumentos para o telescópio, bem como as células solares que iriam fornecer-lhe energia, financiando também 15% dos custos, em troca da garantia de 15% do tempo de observação para astrônomos europeus.[10] O Congresso aprovaria um financiamento de 36 milhões de dólares em 1978. O desenho do LST iniciou-se de imediato, agendando o lançamento para 1983.[8] Durante a década de 1980 o telescópio foi batizado em homenagem a Edwin Hubble, pelas suas descobertas astronômicas revolucionárias, como a expansão do universo.[11]
Construção, montagem e lançamentoEditar
Assim que foi dada luz verde ao projeto, os trabalhos da fase de construção foram divididos entre diversas instituições. O Marshall Space Flight Center ficou responsável pelo controle geral dos instrumentos científicos e controle terrestre durante a missão. O centro Marshall incumbiu a Perkin-Elmer, uma companhia do ramo da óptica, de conceber o mecanismo de montagem do telescópio (Optical Telescope Assembly - OTA) e os sensores de navegação (Fine Guidance Sensors). A Lockheed ficou responsável pela construção da nave espacial em que o telescópio ficaria alojado.[12]
A naveEditar



Primeiros estágios da construção do Hubble.


Polimento do espelho primário do Hubble feito pela Perkin-Elmer Corporation, Danbury, Connecticut, maio de 1979.


Lançamento do Hubble a bordo da Discovery
A nave espacial na qual seriam alojados o telescópio e os instrumentos representava um grande desafio para a engenharia. Teria que suportar adequadamente mudanças frequentes entre a luz direta do Sol e a escuridão da sombra da Terra — que provocam mudanças bruscas na temperatura — enquanto devia permanecer estável o suficiente para permitir o direcionamento preciso do telescópio. Um manto de isolamento de várias camadas mantém a temperatura estável dentro do telescópio, e envolve um casco leve de alumínio dentro do qual o telescópio e os instrumentos são instalados. Dentro deste escudo, uma armação de grafite-epóxi mantém as peças firmemente alinhadas.[13] Uma vez que os compostos de grafite são higroscópicos, havia um risco de que o vapor de água absorvido pela armação durante sua montagem viesse a ser liberado no vácuo do espaço; se isso ocorresse, os instrumentos ficariam cobertos de cristais de gelo. Para reduzir esse risco, foi realizada uma limpeza com gás nitrogênio antes do lançamento.[14]
Enquanto a construção da nave espacial andava bem, a Lockheed ainda experimentava dificuldades com o orçamento e o cronograma, e, no verão de 1985, a construção da nave havia ultrapassado em 30% o orçamento e estava com três meses de atraso. Um relatório disse que a Lockheed tendia a seguir as indicações da NASA, em vez de tomar a iniciativa na construção.[15]
Sistema ópticoEditar
Opticamente o Hubble é um refletor tipo Cassegrain com um projeto Ritchey-Chrétien. Este projeto, com dois grandes espelhos hiperbólicos, é bom para fotografar um largo campo de vista, mas tem a desvantagem de ser de difícil construção. Os sistemas relacionados com a óptica e os espelhos representavam a parte crucial, e seriam concebidos segundo especificações muito rígidas. Em média, os telescópios usam espelhos polidos para uma precisão de cerca de um décimo do comprimento de onda da luz visível; porém, uma vez que o Hubble seria utilizado para observações na gama do ultravioleta ao infravermelho com uma resolução dez vezes superior aos telescópios antecessores, o espelho teria que ser polido para uma precisão de 10 nanómetros, cerca de 1/65 do comprimento de onda da luz vermelha.[16]
A Perkin-Elmer planejava utilizar maquinaria assistida por computador extremamente sofisticada para modelar o espelho segundo as especificações impostas,[17] mas para o caso da sua tecnologia apresentar dificuldades, a Kodak também foi contratada para construir um espelho de reserva, utilizando as técnicas de polimento tradicionais.[18] A construção do espelho foi iniciada em 1979, utilizando vidro de expansão ultra-reduzida. Para reduzir ao máximo o peso do espelho, este foi acondicionado numa espécie de sanduíche de duas placas de cerca de uma polegada de altura e uma estrutura em forma de colmeia no meio. O polimento prolongou-se de 1979 até maio de 1981. Mais tarde, relatórios da NASA questionaram a estrutura intermédia proposta pela Perkin-Elmer, o que acarretou complicações de agenda e de orçamento. O espelho foi concluído nos finais de 1981, com o acréscimo de um revestimento reflectivo em alumínio, de espessura de 75 mm, e outro revestimento protetor de fluoreto de magnésio, de 25 mm de espessura, o que permitia aumentar a reflexão da luz ultravioleta.[19] [20] [21]
LançamentoEditar
Subsistiam, porém, dúvidas sobre a competência da Perkin-Elmer num projecto desta importância, já que o orçamento e agenda para concluir o OTA continuavam a aumentar. Em resposta a esta agenda, descrita como "não delineada e diariamente alterada", a NASA adiou o lançamento do telescópio para abril de 1985. A agenda da Perkin-Elmer continuou a inflar, a uma taxa de cerca de um mês a cada três meses, tendo-se mesmo verificado, esporadicamente, atrasos de um dia por cada dia de trabalho. Face a isto, a NASA foi forçada a reagendar o lançamento para 1 de março de 1986. Por esta altura, o custo total do projeto tinha atingido 1,175 bilhões de dólares.[22] Além disso, o software necessário para controlar o Hubble em terra não ficou pronto em 1986, e de fato permaneceria inacabado até 1990. Para completar o quadro de dificuldades, no mesmo ano aconteceu o acidente com a nave Challenger, o que provocou um esfriamento no programa espacial. Eventualmente, após a retomada dos voos dos ônibus espaciais em 1988, o lançamento do telescópio foi reagendado para 1990. Por fim, em 24 de abril de 1990, a missão STS-31 do Discovery fez o lançamento do telescópio com sucesso em sua órbita prevista.[23] [24]
Desde a estimativa de custo inicial de cerca de 400 milhões, o telescópio chegou a custar mais de 2,5 bilhões de dólares para construir. Custos cumulativos do Hubble até hoje são estimados entre 4,5 e 6 bilhões, com uma contribuição financeira adicional da Europa de 593 milhões de euros, até a estimativa de 1999.[25]
Instrumentos originaisEditar



Lançamento do Hubble pela Discovery na Missão STS-31
Quando lançado, o Hubble transportava cinco instrumentos científicos: a Wide Field and Planetary Camera (câmera de campo largo e planetário - WF/PC), o Goddard High Resolution Spectrograph (espectrógrafo de alta resolução Goddard - GHRS), o High Speed Photometer (fotômetro de alta velocidade - HSP), a Faint Object Camera (câmera de objetos pálidos - FOC) e o Faint Object Spectrograph (espectrógrafo de objetos pálidos - FOS). A WF/PC era um dispositivo de imagem de alta resolução destinado principalmente para observações ópticas. Foi construído pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA, e incorporou um conjunto de 48 filtros de isolamento das linhas espectrais de particular interesse astrofísico. O instrumento continha oito chips CCD divididos entre duas câmeras, cada uma com quatro CCDs. A câmera de campo largo WF contemplou um campo de grande angular em detrimento da resolução, enquanto a câmera planetária PC tomava imagens em um comprimento focal mais eficaz do que os chips WF, dando-lhe uma maior ampliação.[26]
O GHRS foi um espectrógrafo projetado para operar no ultravioleta. Foi construído pelo Goddard Space Flight Center, e podia alcançar uma resolução espectral de 90.000.[27] Também otimizadas para observações ultravioleta eram a FOC e a FOS, que conseguiram a mais alta resolução de todos os instrumentos no Hubble. Ao invés de CCDs, estes três instrumentos utilizaram a contagem digital de fótons como detector. A FOC foi construído pela ESA, enquanto a Universidade da Califórnia em San Diego e a Martin Marietta Corporation construiu o FOS.[26]
O instrumento final era o HSP, projetado e construído na Universidade de Wisconsin-Madison. Foi otimizado para observações em luz visível e ultravioleta de estrelas variáveis ​​e outros objetos astronômicos de brilho variável. Poderia fazer até 100.000 medições por segundo com uma precisão fotométrica de cerca de 2% ou melhor.[28] O sistema de orientação HST também pode ser usado como um instrumento científico. Seus três Fine Guidance Sensors (sensores de orientação fina - FGS) são utilizados principalmente para manter o telescópio apontado com precisão durante a observação, mas também pode ser usado para realizar astrometria extremamente precisa. Já foram obtidas medições de 0,0003 arcsecs.[29]
Falha no espelhoEditar
Dentro de poucas semanas após o lançamento do telescópio, pelas imagens que voltavam, ficou evidente que havia um sério problema com o sistema óptico. Embora as imagens parecessem de início ser mais nítidas do que as imagens obtidas em terra, o telescópio falhou em obter um foco tão exato como esperado. Imagens de fontes pontuais eram difusas em um raio de mais de 1 arcsec, em vez de ter uma função de espalhamento pontual (PSF) dentro de um círculo de 0,1 arcsec de diâmetro, como havia sido especificado nos requisitos técnicos do projeto.[30]



Comparação das imagens antes e depois da correção da falha do espelho
A análise das imagens borradas mostrou que a causa do problema era que o espelho principal tinha sido construído com uma forma errada. Apesar de ter sido provavelmente o espelho mais precisamente construído de todos os tempos, com variações de apenas 10 nanômetros a partir da curva prevista,[16] era plano em demasia nas bordas em cerca de 2.200 nanômetros (2,2 mícrons).[31] Esta diferença foi catastrófica, produzindo uma aberração esférica grave.[32]
A falha do espelho afetou relativamente pouco a observação em alta resolução de objetos brilhantes e a espectroscopia; no entanto, a perda de luz no grande halo desfocado em redor reduzia severamente a utilidade do telescópio para objetos de brilho fraco ou para imagens de alto contraste. Isto significava que quase todos os programas cosmológicos ficavam praticamente inviabilizados, uma vez que exigem a observação de objetos extremamente pálidos.[32] A NASA e o telescópio passaram a ser alvo de muitas piadas, e o projeto foi considerado popularmente como um elefante branco. Por exemplo, na comédia de 1991 The Naked Gun 2 ½: The Smell of Fear, o Hubble foi comparado ao Titanic, ao Hindenburg e ao Edsel.[33] Não obstante, durante os primeiros três anos da missão Hubble, mesmo antes das correções ópticas posteriores, o telescópio conseguiu realizar um grande número de observações produtivas. O erro foi bem caracterizado e era estável, permitindo aos astrônomos otimizar os resultados obtidos através de técnicas compensatórias sofisticadas de processamento de imagem.[34]
Para se corrigir o problema da aberração esférica foi estabelecido o sistema Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), constituído por dois espelhos de compensação da falha.[35] Para ajustar o sistema COSTAR no telescópio, um dos outros instrumentos teve de ser removido, e os astrônomos selecionaram o High Speed Photometer para ser sacrificado.[36] Várias missões do ônibus espacial foram lançadas para consertos, substituição de instrumentos e outros ajustes.[37]
Missões de serviçoEditar
Ver artigo principal: Missões de serviço do Hubble
Missão 1Editar



Os astronautas Musgrave e Hoffman na Missão de Serviço 1


Astronautas trabalhando nos giroscópios durante a Missão 3A
O telescópio havia sido concebido de modo que pudesse sofrer manutenção regular, mas depois que o problema com o espelho veio à tona, a primeira missão de manutenção assumiu uma importância muito maior, e os astronautas teriam que realizar um extenso trabalho no telescópio para instalar a óptica corretiva. Os sete astronautas escolhidos para a missão foram treinados intensivamente no uso das cem ou mais ferramentas especializadas que seriam necessárias. O ônibus espacial Endeavour, em sua missão STS-61, lançada em dezembro de 1993, instalou vários instrumentos e outros equipamentos ao longo de dez dias.[38]
Mais importante, o High Speed Photometer (fotômetro de alta velocidade) foi substituído pelo pacote de lentes corretivas COSTAR e a WFPC foi substituída pela Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), com o seu sistema interno de correção óptica. Além disso, os painéis solares e sua unidade de eletrônicos foram substituídos, bem como quatro dos giroscópios utilizados no sistema de direcionamento do telescópio, duas unidades de controle elétrico e outros componentes elétricos, mais dois magnetômetros. Os computadores de bordo foram atualizados e, finalmente, a órbita do telescópio foi retificada, para compensar o decaimento orbital de 3 anos de arrasto pela atmosfera superior.[31] Em 13 janeiro de 1994 a NASA declarou que a missão fora um sucesso e mostrou a primeira imagem nítida obtida com a correção do sistema óptico.[39]
Missão 2Editar
A Missão de Serviço 2, conduzida pelo Discovery (STS-82) em fevereiro de 1997, substituiu o GHRS e o FOS do Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) e o Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), substituiu um Engineering and Science Tape Recorder por um Solid State Recorder, reparou o isolamento térmico e novamente retificou a órbita do Hubble.[40] O NICMOS continha um dissipador de calor de nitrogênio sólido para reduzir o ruído térmico do instrumento, mas logo depois que ele foi instalado, uma expansão térmica inesperada resultou que parte do dissipador de calor entrou em contato com um defletor óptico. Isto levou a um aumento da taxa de aquecimento no instrumento, reduzindo sua vida útil esperada de 4,5 anos para cerca de dois anos.[41]
Missão 3AEditar
A Missão de Serviço 3A (STS-103), conduzida pela Discovery, teve lugar em dezembro de 1999, e foi uma adaptação da Missão de Serviço 3 depois que três dos seis giroscópios a bordo falharam. Um outro falhou poucas semanas antes da missão, tornando o telescópio incapaz de realizar observações científicas. A missão substituiu todos os seis giroscópios, um Fine Guidance Sensor e o computador, instalou um kit de melhoramento de tensão/temperatura (VIK) para impedir que a bateria sobreaquecesse, e substituiu cobertores de isolamento térmico.[42] Embora o novo computador não fosse propriamente uma potência (processador Intel 486 de 25 MHz com dois megabytes de RAM), era 20 vezes mais rápido e tinha seis vezes mais memória que o DF-224 substituído. O novo computador aumentou o rendimento transferindo algumas tarefas de computação feitas no solo para a sonda, e economizou dinheiro permitindo o uso de linguagens de programação modernas.[43]
Missão 3BEditar
A Missão de Serviço 3B (STS-109), levada pelo Columbia em março de 2002, instalou um novo instrumento, com a FOC (o último instrumento original) sendo substituída pela Advanced Camera for Surveys (ACS). Isso significava que o COSTAR já não era necessário, uma vez que todos os instrumentos novos foram construídos para compensarem a aberração do espelho principal.[37] A missão também possibilitou a reativação do NICMOS, que tinha perdido a refrigeração em 1999. Um novo sistema de refrigeração foi instalado, que reduziu a temperatura do instrumento o suficiente para que pudesse ser útil novamente. Embora não tão fria quanto o seu projeto original previa, a temperatura se tornou mais estável, o que em muitos aspectos representou uma vantagem. O ACS em particular reforçou as capacidades do Hubble; ele e o NICMOS realizaram as imagens do Hubble Ultra Deep Field.[41]
A missão substituiu os painéis solares pela segunda vez. Os painéis novos foram produzidos a partir dos criados para o sistema Comsat de irídio e eram menores em dois terços do que os antigos, resultando em menos arrasto contra a ténue da atmosfera superior e fornecendo 30% mais energia. A energia adicional permitiu que todos os instrumentos a bordo do Hubble pudessem ser executados em simultâneo, e reduziu um problema de vibração que ocorria quando os painéis antigos, mais rígidos, se expunham ao Sol ou dele se ocultavam. A Power Distribution Unit foi também substituída, a fim de corrigir um problema com relés endurecidos, um procedimento que exigiu o desligamento completo da energia pela primeira vez desde que o telescópio fora lançado.[44]
Missão 4Editar



Astronautas trabalhando no Hubble na Missão de Serviço 4
A Missão de Serviço 4, que teve lugar em maio de 2009, foi a última missão do ônibus regular (STS-125) para o Telescópio Espacial Hubble.[45] A missão fora planejada para 14 de outubro de 2008.[46] No entanto, em 27 setembro de 2008 o Science Instrument Command and Data Handling (SIC&DH) do Hubble falhou. Todos os dados científicos passam por esta unidade antes que possam ser transmitidos para a Terra. Embora tivesse uma unidade de backup, se o backup falhasse a vida útil do Hubble estaria encerrada.[47] Por conseguinte, em 29 de setembro de 2008, a NASA anunciou que o lançamento da SM4 seria adiado até 2009 para que a unidade SIC&DH pudesse ser substituída.[48] A SM4, com uma unidade de substituição do SIC&DH, foi lançada a bordo do ônibus Atlantis em 11 de maio de 2009.[49] [50]
Ao longo de cinco caminhadas espaciais, os astronautas instalaram dois novos instrumentos, a Wide Field Camera 3 (câmera de campo largo - WFC3), e o Cosmic Origins Spectrograph (espectrógrafo de origens cósmicas - COS). A WFC3 aumentou a capacidade de observação do Hubble no ultravioleta e na luz visível em até 35 vezes devido à sua maior sensibilidade e maior campo de visão.[37] A missão reparou também dois instrumentos que haviam falhado, a Advanced Camera for Surveys (câmara avançada para pesquisas - ACS) e o Space Telescope Imaging Spectrograph (espectrógrafo de imagens telescópicas espaciais - STIS). Os astronautas realizaram substituições de outros componentes, incluindo três Rate Sensor Units, um dos três Fine Guidance Sensors (FGS), a unidade SIC&DH, todas as seis baterias de níquel-hidrogênio, e três mantas de isolamento térmico de proteção. As baterias nunca tinham sido substituídas e duraram mais de 13 anos além da sua vida prevista.[51]
O Atlantis liberou o Hubble para o espaço em 19 de maio de 2009, depois de todos os reparos serem feitos com sucesso. Depois de testes e calibração, o Hubble retomou a operação de rotina em setembro de 2009.[52] Estes esforços deveriam manter o telescópio em pleno funcionamento pelo menos até 2014, e talvez mais.[53]
O Hubble foi originalmente concebido para ser devolvido à Terra a bordo de um ônibus espacial. Com o encerramento do projeto, não será mais possível. Os engenheiros da NASA desenvolveram o Soft Capture and Rendezvous System (SCRS), um dispositivo em forma de anel que foi anexado à antepara de ré do Hubble durante a SM4, o que permitirá o encontro, captura e descarte seguro do Hubble por uma missão tripulada ou robótica no futuro.[54]

Controle em terraEditar



Diagrama da órbita do Hubble


Sala de controle do Hubble no Goddard Space Flight Center em 1999.
O Space Telescope Science Institute (STSI) é o responsável pela exploração científica do telescópio e pela liberação de dados para os astrônomos. O STSI é operado pela Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), e está localizado em Baltimore, Maryland, no campus de Homewood da Universidade Johns Hopkins, uma das 33 universidades dos EUA e 7 filiais internacionais que compõem o consórcio AURA. O STSI foi criado em 1981,[55] após uma espécie de luta de poder entre a NASA e a comunidade científica em geral. NASA queria manter esta função "em casa", mas os cientistas queriam que fosse baseada em uma instituição acadêmica.[56] [57] Outra tarefa bastante complexa que recai para o STSI é a programação do cronograma de observações do telescópio; os horários de observação são geralmente definidos com pouca antecedência para evitar tornar a agenda rígida demais.[58]
O Hubble está situado em uma órbita baixa da Terra, para que possa ser alcançado pelo ônibus espacial para missões de serviço, mas isso significa que a maioria dos alvos astronômicos são ocultadas pela Terra ao longo de pouco menos da metade de cada órbita. Observações não podem ter lugar quando o telescópio passa pela anomalia do Atlântico Sul, devido aos níveis elevados de radiação, e há também zonas de exclusão consideráveis em torno da Lua, da Terra e do Sol (impedindo observações de Mercúrio). O ângulo de evasão solar é cerca de 50°, que é especificado para impedir a luz do sol de iluminar qualquer parte da OTA. Observações da Terra foram usadas ​​logo no início do programa para gerar campos planos para o instrumento WFPC1. Existe uma chamada "zona de visão contínua" (ZVC), em aproximadamente 90 graus em relação ao plano da órbita do Hubble, em que os alvos astronômicos não são ocultadas por longos períodos. Devido à precessão da órbita, a localização da ZVC move-se lentamente durante um período de oito semanas. Porque a parte da Terra está sempre dentro de aproximadamente 30° de regiões dentro do ZVC, o brilho disperso da Terra pode ser elevado por longos períodos durante as observações na ZVC. Como o Hubble orbita na atmosfera superior, muda sua órbita ao longo do tempo de uma forma que não é exatamente previsível. A densidade da atmosfera superior varia de acordo com muitos fatores, e isso significa que a posição prevista do Hubble para o tempo de seis semanas pode ter um erro de até 4.000 km.[59] O apoio de engenharia para o Hubble é fornecido pela NASA e pessoal contratado no Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, 48 km ao sul do STSI. A operação do Hubble é monitorada 24 horas por dia por quatro equipes de controladores de voo que compõem sua Equipe de Operações.[60]

Da câmara aos cientistasEditar
Transmissão para a TerraEditar
Os dados recolhidos pelo Hubble eram inicialmente armazenados na nave. À data do seu lançamento, o equipamento de armazenamento consistia em gravadores de fita (cassete), sendo substituídos por dispositivos não-mecânicos durante as missões de assistência 2 e 3A. Depois de armazenados, os dados são transferidos para as instalações em terra através de uma rede de satélites concebida de modo que outros satélites em órbitas baixas possam comunicar com as respectivas instalações de controle de missão durante cerca de 85% do seu tempo em órbita. Esta rede de satélites foi batizada de Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). Os dados são então retransmitidos para as estações terrestres do TDRSS e, posteriormente, para o Goddard Space Flight Center para arquivamento.[61]
ArquivoEditar
Todos os dados recolhidos pelo Hubble são eventualmente disponibilizados ao público através dos websites do STSI, CADC e ESO. Porém, o acesso a esses dados é restringido, durante um ano, ao "Investigador Principal" e alguns outros astrônomos por ele designados. No entanto, o Principal pode requerer junto do STSI o alargamento deste prazo.[62]
As observações realizadas durante o tempo atribuído são publicadas imediatamente, sem prazo. Dados sobre a calibragem dos instrumentos e outros frames inutilizados são também publicados sem qualquer atraso. Toda informação constante neste arquivo encontra-se no formato FITS, muito recomendado para análise astronômica, mas não para utilização generalizada.[63] O Hubble Heritage Project processa e publica uma pequena seleção das imagens mais impressionantes nos formatos JPEG e TIFF.[64]
Redução do pipelineEditar
Os dados astronômicos recolhidos com CCDs devem ser processados/calibrados em várias operações até estarem preparados para análise astronômica. O STSI desenvolveu um software sofisticado que automaticamente calibra os dados sempre que são requisitados do arquivo, usando os melhores parâmetros de calibração possíveis. Este processamento em tempo real implica que requisições de grandes volumes de dados podem demorar um dia ou mais para serem processadas e devolvidas. Este processo de calibração automática é designado de redução do pipeline, e é cada vez mais comum nos observatórios. No entanto, os próprios astrônomos podem requisitar os parâmetros de calibração e executar o software de redução do pipeline localmente, aconselhável quando é necessário utilizar outros parâmetros de calibração que não aqueles selecionados automaticamente.[65]
Análise dos dadosEditar
A análise dos dados recolhidos pelo Hubble pode realizar-se através de vários pacotes, embora o STSI tenha concebido o STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System) especialmente para isso. Além de incluir todas as ferramentas necessárias ao processo de redução do pipeline (para os ficheiros em bruto), dispõe também de várias outras ferramentas de processamento de imagem, especializadas para o tipo de dados recolhidos. O software é executado como um módulo do IRAF, um programa de redução de dados astronômicos muito popular que é executado em várias variantes de Linux e MacOS X.[66]

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