Przyrządy astronomiczne
advertisement
Wykonał: Paweł Sikora Teleskop – przyrząd optyczny złoŜony z dwóch elementów optycznych: obiektywu i okularu (teleskop soczewkowy) lub z okularu i zwierciadła (teleskop zwierciadlany) połączonych tubusem. SłuŜy do powiększania odległych obrazów. Zarówno teleskop soczewkowy, jak i teleskop zwierciadlany dają obraz rzeczywisty powiększony, odwrócony (soczewkowy). Buduje się wiele rodzajów teleskopów od prostych przyrządów optycznych słuŜących do obserwacji krajobrazu po złoŜone urządzenia słuŜące w astronomii (głównie teleskopy zwierciadlane, np. teleskop Hubble'a). Znaczna większość uŜywanych na świecie teleskopów o przeznaczeniu astronomicznym to sprzęt amatorski znajdujący się w prywatnych rękach miłośników astronomii. Hobby jakim jest oglądanie obiektów niebieskich zyskało w ciągu ostatnich lat równieŜ w Polsce ogromne rzesze entuzjastów czego skutkiem jest znaczna ilość nierzadko nawet dość zaawansowanego optycznie sprzętu w rękach amatorów. Teleskop optyczny umoŜliwia otrzymywanie wiernego (zarówno pod względem rozmieszczenia przestrzennego szczegółów, jak i rozkładu jasności), moŜliwie najjaśniejszego obrazu badanego wycinka nieba lub obiektu astronomicznego. Zastosowanie w teleskopie zwierciadeł lub soczewek o duŜej średnicy umoŜliwia wychwycenie rozproszonego światła pochodzącego od odległych obiektów dzięki czemu moŜliwa jest obserwacja lub rejestracja fotograficzna nawet bardzo słabo widocznych obiektów. UŜycie teleskopu umoŜliwia równieŜ znaczne zwiększenie zdolności rozdzielczej, dzięki czemu stają się rozróŜnialne obiekty (np. składniki gwiazdy podwójnej), które nieuzbrojonym okiem są widoczne jako pojedynczy obiekt. Powstający na powierzchni ogniskowej obraz moŜe być zarejestrowany na kliszy fotograficznej, za pomocą detektora CCD współpracującego z komputerem lub przez inne przyrządy, np. fotometry, spektrografy, umieszczone w tej płaszczyźnie lub w innym miejscu, do którego promieniowanie z płaszczyzny ogniskowej zostanie doprowadzone przez odpowiednie układy optyczne. W zaleŜności od tego, czy do skupienia dających obraz promieni wykorzystuje się zjawisko załamania czy odbicia, teleskopy dzielą się na refraktory i reflektory (jak równieŜ teleskopy złoŜone wykorzystujące zarówno soczewki jak i zwierciadła). Do obserwacji fotograficznych nieba uŜywa się teleskopów, w których zwierciadło główne jest sferyczne, a wady optyczne obrazu są zmniejszone przez umieszczenie na drodze wiązki promieniowania asferycznej (w teleskopie zwanej kamerą Schmidta) lub wypukło-wklęsłej soczewki (menisku) w teleskopie zwanej kamerą Maksutowa soczewki korygującej. Gdy zwierciadła główne i wtórne mają kształt odpowiednio dobranych hiperboloid, jest moŜliwe uzyskanie w ognisku Cassegraina stosunkowo duŜego pola widzenia wolnego od zniekształceń (układ Ritcheya–Chretiena). Ze względu na osiągane powiększenia teleskopy są zazwyczaj wyposaŜone w dodatkowa lunetę wizualną (szukacz), umoŜliwiającą odszukanie i wstępną identyfikację badanego obiektu. Elementy optyczne teleskopu są zwykle montowane tak, by mogły obracać się wokół 2 osi. W montaŜach paralaktycznych jedna z osi skierowana jest na biegun nieba (oś rektascensji, godzinna), a druga jest prostopadłej do niej (oś deklinacji). Specjalny mechanizm zegarowy z napędem obraca teleskop wokół osi rektascensji, kompensując pozorny ruch obrotowy nieba, dzięki czemu teleskop „patrzy” podczas obserwacji cały czas na badany obiekt. Dzięki stosowaniu komputerowych układów sterowania coraz częściej wykorzystywane są takŜe montaŜe azymutalne, w których korygowane są jednocześnie obie osie - w tym przypadku Ŝadna z nich nie jest skierowana na biegun nieba - oś azymutu wskazuje zenit, a prostopadła do niej oś wysokość nad horyzontem. Ze względu na zakłócający wpływ atmosfery ziemskiej ograniczający jakość uzyskiwanych obrazów teleskopy umieszcza się w obserwatoriach połoŜonych wysoko w górach jak równieŜ w przestrzeni kosmicznej (największym teleskopem kosmicznym jest umieszczony w 1990 r. na orbicie okołoziemskiej Teleskop Kosmiczny Hubble'a). Jednak poniewaŜ wielkość teleskopów umieszczanych w kosmosie ograniczona jest dostępnymi środkami transportowymi, a serwisowanie ich na orbicie niezwykle skomplikowane (czego dowiodła misja teleskopu Hubble'a) od wielu lat poszukuje się innych rozwiązań mających na celu eliminowanie zakłócającego wpływu atmosfery. NajwaŜniejszym osiągnięciem w tej dziedzinie jest zastosowanie cienkich luster, których kształt jest w czasie rzeczywistym korygowany tak, by anulować zniekształcenia fali światła docierającej do powierzchni lustra. Systemy takie, określane jako układy adaptywnej optyki, pozwalają obecnie osiągać w przypadku największych teleskopów, takich jak Large Binocular Telescope, osiągać rozdzielczość trzydziestokrotnie przewyŜszającą moŜliwości HST. Są jednak obszary, które wymagają umieszczenia teleskopów poza atmosferą. W szczególności całkowita nieprzezroczystość atmosfery dla promieniowania rentgenowskiego powoduje, Ŝe teleskopy rentgenowskie są umieszczane wyłącznie na sztucznych satelitach. Schemat refraktora Podstawowe parametry optyczne kaŜdego teleskopu to: - Średnica zwierciadła lub obiektywu (apertura) - decyduje o zdolności rozdzielczej sprzętu oraz zasięgu obserwacyjnym, większe instrumenty dają zwykle większe moŜliwości obserwacyjne, lepszą jakość obrazu i większą ilość szczegółów. - Ogniskowa - odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego. - Światłosiła - określająca stosunek średnicy obiektywu i ogniskowej. - Powiększenie - w praktyce trudno uwaŜać je za parametr teleskopu gdyŜ zaleŜy od uŜytego okularu, okulary zaś zwykle są wymienne, co daje moŜliwość uzyskiwania róŜnych powiększeń. MoŜna je obliczyć dzieląc ogniskową obiektywu przez ogniskową uŜytego okularu. Podstawowe typy teleskopów Teleskop soczewkowy (refraktor, luneta) - Jego podstawowymi częściami są: obiektyw, okular i tubus. Najczęściej spotykane refraktory • achromat - najbardziej popularny, obiektyw zwykle składa się z 2 elementów, jego konstrukcja kładzie nacisk na moŜliwie najlepszą korekcję aberracji chromatycznej. Achromat koryguje aberrację chromatyczną dla dwóch najwaŜniejszych fragmentów spektrum - (typowo - czerwonej i niebieskiej). • apochromat - rzadziej spotykany jednak znacznie bardziej zaawansowany optycznie, obiektyw składa się zwykle z większej liczby soczewek (zwykle od 2 do 4, czasem więcej), wykonany jest teŜ często ze specjalnych gatunków szkła np. ED lub fluorytowego (szczególnie wysoko cenione w optyce). Apochromat zapewnia pełniejszą od achromatu korekcje aberracji chromatycznej, sprzęt dobrej klasy o takim układzie optycznym nie powinien pokazywać "kolorystycznych przekłamań" nawet na stosunkowo jasnych obiektach niebieskich (jaśniejsze gwiazdy, planety, księŜyc). Apochromat koryguje aberrację chromatyczną dla trzech najwaŜniejszych fragmentów spektrum - (typowo czerwonej, niebieskiej i zielonej - choć w astrofotografii jedno z pasm moŜe dotyczyć podczerwieni lub ultrafioletu) • superchromat - koryguje aberrację chromatyczną dla czterech lub więcej najwaŜniejszych fragmentów spektrum dając najlepsze obrazy. Są to jednak konstrukcje wyjątkowo drogie. • semiapochromat - określenie raczej komercyjne niŜ naukowe, stosowane przez producentów sprzętu astronomicznego dla określenia refraktorów, których korekcja aberracji jest oceniana jako nieznacznie tylko ustępująca apochromatom (lepsza zaś niŜ w achromatach). Najczęściej określane są w ten sposób 2soczewkowe obiektywy ED (3-soczewkowe ED oraz 2 i 3 soczewkowe fluoryty zazwyczaj uznaje się za apochromaty). Największy na świecie teleskop - refraktor ma średnicę soczewki obiektywu równą 102 cm i znajduje się w obserwatorium w Yerkes w USA. Schemat teleskopu Newtona • teleskop Cassegraina - posiada paraboliczne zwierciadło główne oraz mniejsze wtórne, eliptyczne kierujące światło przez otwór w zwierciadle głównym do okularu. Teleskop zwierciadlany (reflektor) Jego podstawowymi częściami są: zwierciadło, okular i tubus. Mają niŜszą sprawność optyczną od refraktorów i zwykle dają niŜszy kontrast na skutek centralnego przesłonięcia (przez zwierciadło wtórne). Najpopularniejszy i najprostszy typ to Dall-Kirkham obarczony znaczną komą. Teleskopy w systemie Cassegraina zwykle posiadają mniejszą światłosiłę, co czyni je szczególnie uŜytecznymi przy obserwacji jaśniejszych obiektów takich jak KsięŜyc i planety. Najpopularniejsze reflektory • teleskop Newtona - najprostszy w konstrukcji i najpopularniejszy wśród amatorów. Składa się z parabolicznego zwierciadła głównego i mniejszego, płaskiego, kierującego obraz do okularu znajdującego się z boku tubusa. Zwykle posiada większą w porównaniu z innymi reflektorami światłosiłę, dlatego teŜ stosowany jest głównie do oglądania obiektów ciemniejszych - mgławic, galaktyk, gromad. Jest on wolny zarówno od aberracji chromatycznej jak i sferycznej, jednak obdarzony sporą komą. Schemat teleskopu Cassegraina Teleskop w soczewkowy) systemie mieszanym (katadioptryk zwierciadlano- teleskop Klewcowa-Cassegraina przenosi zwierciadło wtórne - dzięki czemu jest lŜejszy. korektor za Jest to teleskop, w którym przed zwierciadłem głównym lub niekiedy wtórnym umieszczono dodatkowo soczewkę - korektor. Ognisko moŜe być wyprowadzone za zwierciadło główne (w układzie Cassegraina), w bok na wysokości zwierciadła wtórnego (w układzie modyfikowanego Newtona) lub w bok na wysokości osi obrotu (w układzie Coude). Najpopularniejsze teleskopy zwierciadlano-soczewkowe Schemat teleskopu Maksutova-Cassegraina • teleskop Schmidta-Cassegraina - posiada korektor w postaci asferycznej płyty Schmidta. Cechuje go pewna koma i krzywizna pola. Niestety asferyczny korektor jest stosunkowo drogi w produkcji. Schemat teleskopu Schmidta-Cassegraina • teleskop Maksutova-Cassegraina - posiada korektor w postaci lekko ujemnej soczewki meniskowej. Ma znacznie zredukowaną komę i obarczony jest niewielką krzywizną pola. Stosowany w konstrukcjach o stosunkowo małej aperturze ze względu na cięŜar korektora. Bazujący na podobnej konstrukcji Zwykle uwaŜa się, Ŝe najlepsze obrazy dają refraktory - najlepsza ostrość i kontrast, szczególnie cenione są apochromaty. Zwykle są to teŜ instrumenty najdroŜsze, nawet apochromaty o stosunkowo niewielkich średnicach obiektywu rzędu 100mm nierzadko liczone są w tysiącach dolarów. Dla porównania teleskop zwierciadlany Newtona o średnicy 200mm na prostym montaŜu Dobsona kosztuje obecnie (2007 rok) około 1200zł! Jednak warto pamiętać tutaj, Ŝe kaŜda konstrukcja, z wyjątkiem opisanych poniŜej teleskopów RC ma konkretne wady i zalety w związku z czym nadaje się lepiej lub gorzej do konkretnych zastosowań. Newtony i achromaty to proste uniwersalne teleskopy dla początkujących - Newtony, ze względu na większą najczęściej średnicę ze wskazaniem na obserwacje obiektów odległych, achromaty z kolei - do planet i początków astrofotografii. Teleskopy Schmidta-Cassegraina są mobilne i, ze względu na stosunkowo duŜe pole widzenia, dobrze sprawdzają się podczas przeglądów nieba ). Teleskopy Maksutova-Cassegraina - równieŜ stosunkowo mobilne - ze względu na małe pole widzenia najlepiej sprawdzają się w astrofotografii wykorzystującej duŜe powiększenia. • kamera Ritchey-Chrétiena Ze wszystkich konstrukcji najwyŜej cenione są kamery RitcheyChrétiena (których nie naleŜy mylić z Cessegrainami i aplanatycznymi kamerami SCT). Wykorzystanie hiperbolicznych zwierciadeł w najlepszych konstrukcjach całkowicie redukuje aberracje geometryczne. Natomiast brak korektorów i soczewek oznacza brak aberracji chromatycznej. Niestety prawdziwe kamery RC są takŜe niezmiernie drogie. schemat budowy teleskopu lustrzanego Największe na świecie teleskopy (2007 rok) • uruchomione w 1992 roku Obserwatorium Keck na Manua Kea na Hawajach – interferometr składający się z dwóch teleskopów o zwierciadłach średnicy 9,8 metra kaŜde, umieszczonych w osobnych kopułach • budowany od 2005 LBT - Large Binocular Telescope - składający się z dwóch zwierciadeł o średnicy 11,9 metra zamontowanych na wspólnym montaŜu znajdujący się w Mount Graham International Observatory w Arizonie. Stan na lipiec 2007 - oba lustra zostały zamocowane a system kontrolny uruchomiony. Uzyskane zostały pierwsze obrazy (na razie z jednego ze zwierciadeł) • schemat budowy teleskopu refrakcyjnego montowany od 1998 roku Very Large Telescope (VLT) wykorzystujący cztery współdziałające jako interferometr optyczny teleskopy o średnicy 8,2 metra kaŜdy. Teleskop został zbudowany w Paranal Observatory na Cerro Paranal w Chile - a jego budowę ukończono w 2005 roku. schemat budowy teleskopu schmidta administrator NASA Mike Griffin dał zielone światło do wykonania ostatecznej misji serwisowej (planowanej na 8 października 2008 roku). Opóźnienia w realizacji planu startów wachadłowców spowodowały kolejne przesunięcie terminu misji na nie wcześniej jak 12 maja 2009 roku (misja STS-125). Kosmiczny Teleskop Hubble'a to teleskop poruszający się po orbicie okołoziemskiej, nazwany na cześć amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a. Od momentu wystrzelenia w 1990 roku, teleskop stał się jednym z najwaŜniejszych przyrządów w historii astronomii. HST jest efektem współpracy NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej, wspólnie z teleskopami Comptona, Chandra oraz Spitzera jest częścią programu Great Observatories. Idea teleskopów kosmicznych została wysunięta w roku 1923. Hubble został sfinansowany w latach siedemdziesiątych XX wieku, jednak ze względu na problemy techniczne i budŜetowe oraz katastrofę promu Challenger, realizacja projektu była systematycznie odkładana. Ostatecznie, po wyniesieniu na orbitę naukowcy odkryli, Ŝe główne zwierciadło na skutek błędnego działania aparatury pomiarowej na Ziemi miało nieprawidłowy profil, przez co zdolność rozdzielcza całego teleskopu znacznie odbiegała od oczekiwanej. W 1993 roku wysłano pierwszą misję serwisową, która przywróciła parametry teleskopu do pierwotnie zakładanej jakości. Umiejscowienie poza ziemską atmosferą daje mu znaczącą przewagę nad teleskopami naziemnymi - zdjęcia nie są rozmazane oraz podatne na skutki zanieczyszczenia świetlnego. Ultragłębokie Pole Hubble'a jest najdalej sięgającym astronomicznie zdjęciem jakie kiedykolwiek wykonano w świetle widzialnym. Wiele obserwacji Hubble'a okazało się przełomowych, pomagając astronomom w lepszym zrozumieniu wielu fundamentalnych problemów astrofizyki. Hubble jest jedynym teleskopem, który moŜe być serwisowany przez astronautów. Na chwilę obecną odbyły się cztery misje serwisowe. Pierwsza misja serwisowa miała miejsce w grudniu 1993 roku. Misje 2, 3A oraz 3B wykonały niezbędne naprawy podzespołów oraz dokonały wymiany niektórych instrumentów obserwacyjnych na nowocześniejsze. Po katastrofie promu Columbia w 2003 roku, piąta misja serwisowa została ze względów bezpieczeństwa zawieszona. Dopiero 31 października 2006 roku, Na wypadek zaistnienia sytuacji krytycznej, prom Endeavour ulokowany w Kompleksie startowym 39, będzie pełnił funkcję środka ostroŜności i moŜe wystartowac jako misja ratownicza STS-400. Naprawy pozwolą działać teleskopowi do roku 2013, kiedy jego następca Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zostanie wyniesiony na orbitę. Będzie on bardziej zaawansowany od swojego poprzednika, jednak obserwacje będą się odbywały tylko w podczerwieni, tak więc nie zastąpi on zdolności Hubble do obserwacji w widmie widzialnym i ultrafiolecie. WaŜne odkrycia Teleskop Hubble'a pomógł w rozwikłaniu długowiecznych problemów astronomicznych, dostarczył równieŜ wiele danych, których wyjaśnienie wymaga nowych teorii. Spośród nich głównymi celami misji był dokładniejszy pomiar odległości do Cefeid, w wyniku czego stała Hubble'a, która określa tempo rozszerzania się wszechświata proporcjonalnie do jego wieku, mogła być precyzyjniej oszacowana. Przed wystrzeleniem teleskopu błąd tego oszacowania wynosił ponad 50%, wraz z wykonaniem pomiarów odległości do cefeid w Gromadzie galaktyk w Pannie i innych dalekich gromad zmniejszył się do 10%. Oprócz pomocy w dokładniejszym oszacowaniu wieku wszechświata Hubble wprowadził wiele wątpliwości odnośnie jego przyszłości. Astronomowie z High-z Supernova Search Team i Supernova Cosmology Project uŜyli teleskopu do obserwacji odległej supernowej i odkryli, iŜ rozszerzanie się wszechświata, do tej pory uwaŜane za proces spowalniający pod wpływem sił grawitacji, moŜe być w rzeczywistości zjawiskiem przyśpieszającym. Owe przyśpieszanie zostało później dokładniej zmierzone przez inne naziemne oraz kosmiczne teleskopy, które potwierdziły odkrycie Hubble'a, jakkolwiek przyczyna tego zjawiska pozostaje nadal nieznana. Wysokiej jakości zdjęcia dostarczone przez teleskop były doskonałe do udowodnienia powszechnego występowania czarnych dziur w centrach sąsiednich galaktyk. Podczas gdy we wczesnych latach 60. XX wieku istnienie tych obiektów w centrach niektórych galaktyk było hipotezą, wraz z wytypowaniem w latach 80. XX wieku potencjalnych kandydatów i obserwacjami przy pomocy teleskopu stwierdzono, Ŝe czarne dziury są najprawdopodobniej częstym obiektem centr wszystkich galaktyk. Programy badawcze Hubble'a dowiodły później, Ŝe masy czarnych dziur w centrach galaktyk są silnie skorelowane z rozmiarami tych ostatnich. Zderzenie komety Shoemaker-Levy 9 z Jowiszem w 1994 roku miało miejsce zaledwie kilka miesięcy po tym jak Pierwsza Misja Serwisowa przywróciła pełną zdolność optyczną teleskopu. Wykonane zdjęcia planety były ostrzejsze niŜ jakiekolwiek inne zrobione po minięciu jej w 1979 roku przez sondę Voyager 2, będąc przełomowymi w badaniu dynamiki kolizji komety z Jowiszem, zdarzeniu przypadającemu raz na kilka stuleci. Hubble został równieŜ uŜyty do badań nad obiektami znajdującymi się na obrzeŜach Układu Słonecznego, włączając w to planety karłowate - Pluton oraz Eris. Kosmiczny Teleskop Hubble'a widziany z pokładu promu kosmicznego Discovery. Zdjęcie wykonano podczas drugiej misji serwisowej STS-82, w 1997 Innymi głównymi odkryciami dokonanymi na podstawie informacji pochodzących z teleskopu są: dyski protoplanetarne w Wielkiej Mgławicy w Orionie; dowód na istnienie planet pozasłonecznych krąŜących naokoło gwiazd przypominających Słońce; oraz optyczne odpowiedniki tajemniczych rozbłysków gamma. Hubble'owi zawdzięczamy jednak przede wszystkim fotografie Głębokiego Pola Hubble'a oraz Ultragłębokiego Pola Hubble'a - niewielkich obszarów nieba, które są najdalej sięgającymi astronomiczne zdjęciami jakie kiedykolwiek wykonano w świetle widzialnym. Widnieją na nich galaktyki odległe o miliardy lat świetlnych, których analiza przyczyniła się do powstania wielu prac naukowych, rzucających nowe spojrzenie na początki wszechświata. Teleskop kosmiczny Hubble'a umieszczony na orbicie okołoziemskiej Sztuczny satelita – satelita wykonany przez człowieka poruszający się po orbicie wokół ciała niebieskiego. Pierwszym sztucznym satelitą Ziemi został wystrzelony przez Związek Radziecki w 1957 Sputnik 1. Jest to statek kosmiczny (z załogą lub bez załogi) okrąŜający ciało niebieskie (np. planetę, KsięŜyc) po orbicie zamkniętej. Najliczniejszą grupę stanowią sztuczne satelity Ziemi. Wyniesiono równieŜ w przestrzeń kosmiczną sztuczne satelity KsięŜyca, Marsa, Wenus, Słońca (np. Helios, Pioneer 6 i 9), a od października 1989 trwał lot próbnika Galileo, który w 1995 stał się sztucznym satelitą Jowisza. Ruch sztucznego satelity dzieli się na 3 główne fazy: start, lot orbitalny, lądowanie; start wraz z wprowadzeniem statku na orbitę odbywa się za pomocą rakiety nośnej, której zadaniem jest nadanie sztucznemu satelicie odpowiedniej prędkości i kierunku. Lot statku odbywa się ruchem bezwładnym w polu grawitacyjnym ciała obieganego. Tor lotu ulega zakłóceniom pod wpływem oporu tarcia górnych warstw atmosfery, asymetrii kształtu i nierównomierności rozkładu mas oraz spłaszczenia ciała obieganego, a takŜe wskutek przyciągania innych planet i Słońca. Emisyjna Mgławica Orzeł. Jedno z najsłynniejszych zdjęć teleskopu Hubble'a Sztuczny satelita zwany sterowanym jest wyposaŜony w silniki rakietowe, umoŜliwiające zmiany orbity i jej nachylenia, a takŜe obrót statku. Odpowiednią orientację w przestrzeni zapewnia stabilizacja aktywna, dokonywana za pomocą małych silników rakietowych lub systemów Ŝyroskopowych. Szczególnie waŜną grupę sztucznych satelitów Ziemi stanowią załogowe statki kosmiczne, w tym statki wielokrotnego uŜytku – wahadłowce oraz stacje orbitalne umieszczane na orbitach wokółziemskich. Satelita astronomiczny - satelita z wyposaŜeniem przeznaczonym przede wszystkim do prowadzenia obserwacji astronomicznych, zwykle takich, których nie moŜna przeprowadzać na Ziemi, lub ich przeprowadzenie jest utrudnione przez obecność atmosfery ziemskiej. Przykładami takich czynności są badania obejmujące mierzenie promieniowania gamma, ultrafioletowego, rentgenowskiego, oraz podczerwonego. Najbardziej znanym satelitą astronomicznym jest Kosmiczny Teleskop Hubbla. Satelita rentgenowski Chandra umieszczony na orbicie okołoziemskiej w lipcu 1999r. Niektóre sondy kosmiczne spełniają swoje zadania krąŜąc na orbicie wokół Ziemi jako jej sztuczne satelity. Oprócz celów naukowych słuŜą one zastosowaniom komercyjnym. Mogą pomagać meteorologom w przewidywaniu pogody, słuŜyć komunikacji, czy jako satelity geostacjonarne transmitować programy telewizyjne. Sonda kosmiczna – zautomatyzowany, bezzałogowy statek kosmiczny przeznaczony do prowadzenia badań naukowych w przestrzeni pozaziemskiej. Sondy kosmiczne wynoszone są przez rakiety lub na pokładzie wahadłowców. WyposaŜone w kamery i aparaturę naukową, zbierają dane i przesyłają je na naszą planetę drogą radiową. Loty sond kosmicznych wzbudzają duŜo mniejsze zainteresowanie niŜ loty załogowe. W praktyce okazało się, Ŝe działające poza ziemią roboty badawcze dostarczyły nauce duŜo więcej informacji niŜ ludzie. NajwaŜniejszą zaletą maszyn, jest brak konieczności zabierania ogromnych ilości tlenu i wody. Utrzymanie ludzkiego organizmu przy Ŝyciu poza Ziemią jest bardzo kosztowne. Jeden lot promu kosmicznego odpowiada wysłaniu na Marsa około pięciu robotów badawczych. Strata sondy kosmicznej powoduje wielki smutek jej konstruktorów, a śmierć siedmiu astronautów Ŝałobę narodową. Zwolennicy lotów załogowych podkreślają jednak, Ŝe ryzyko oraz koszty wysyłania ludzi w kosmos, równowaŜy otwarcie dla ludzkości nowej przestrzeni rozwoju. Jednak nawet w załogowych lotach kosmicznych sondy są niezbędne. Zautomatyzowane statki Progress dostarczają na stacje kosmiczną zapasy. Największy problem przy zastosowaniu sond kosmicznych w odległym kosmosie, to opóźnienie komunikacji. Wyłącznie roboty na KsięŜycu mogą być zdalnie sterowane przez ludzi. Marsjańskie łaziki w najgorszym przypadku muszą czekać aŜ pół godziny na reakcję operatora. Tyle czasu fale radiowe biegną w obie strony. Sondy wyposaŜane są jednak w coraz szybsze komputery, które pozwalają im na samodzielne podejmowanie decyzji i prowadzenie badań. Jednak dla nauki najwaŜniejsze okazały się sondy badające planety Układu Słonecznego i przestrzeń kosmiczną poza nim. Sondy jako nasze zdalne oczy i uszy dotarły w pobliŜe komety Halleya, kilku planetoid i na wszystkie planety Układu Słonecznego. Najdalej zawędrowały sondy kosmiczne Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 i Voyager 2, które opuściły juŜ Układ Słoneczny i pomknęły ku innym gwiazdom naszej galaktyki. Na ich pokładzie umieszczono informacje o mieszkańcach planety ludzi. Zakodowane przez naukowców przesłanie dotrze w pobliŜe najbliŜszych gwiazd za więcej niŜ 40 000 lat. Sondy kosmiczne stanowią waŜny element w badaniach dotyczących Słońca. Sonda SOHO stale obserwuje naszą niespokojną gwiazdę ostrzegając nas przed nagłymi uderzeniami wiatru słonecznego. Dla współczesnej astronomii przełomowe okazały się badania prowadzone przez sondy spoglądające ku odległym gwiazdom. Teleskop Hubble'a sfotografował szereg odległych supernowych, czym pomógł określić, jak szybko w swojej historii rozszerzał się Wszechświat. Sondy COBE i WMAP umoŜliwiły zbadanie niejednorodności promieniowania tła, które pochodzi sprzed 13,6 mld lat. Badacze zajmujący się kosmologią obserwacyjną mogli wykluczyć kilka z proponowanych hipotez dotyczących początków naszego Wszechświata. NajwaŜniejsze misje sond kosmicznych • • • • 1962 – Mariner 2 – badania Wenus 1972 – Pioneer 10, Pioneer 11 – badania Jowisza i Saturna, pierwsze sondy, które na zawsze opuściły Układ Słoneczny 1973 – Łunochod 2 – badanie KsięŜyca 1976 – Viking 1, Viking 2 – poszukiwanie Ŝycia na Marsie • • • • • • • • • 1977 – Voyager 1, Voyager 2 – badanie planet zewnętrznych: Jowisza, Saturna, Urana, i Neptuna (sondy na zawsze opuściły Układ Słoneczny) 1989 – COBE – obserwacja promieniowania tła 1989 – Galileo – Jowisz i jego księŜyce 1990 – Hubble Space Telescope – badania wszechświata 1997 – Mars Pathfinder – badanie Marsa (lądownik z pojazdem) 2003 – WMAP – badanie niejednorodności promieniowania tła 2004 – Mars Exploration Rover – badanie powierzchni Marsa za pomocą dwóch robotów 2005 – Cassini-Huygens – lądowanie na Tytanie 2006 - New Horizons – zbadanie Plutona i jego księŜyców, a następnie pasa Kuipera i opuszczenie na zawsze Układu Słonecznego Pojazd Spirit na powierzchni Marsa nigdy jej nie wykorzystano. Jej kadłub znajduje się obecnie w National Air and Space Museum w Waszyngtonie. Nie wykorzystano takŜe kilku wyprodukowanych stacji Salut. Stacja orbitalna, stacja kosmiczna – sztuczny satelita Ziemi zaprojektowany w taki sposób, aby ludzie mogli w nim mieszkać przez wiele tygodni czy miesięcy. W odróŜnieniu od innych statków kosmicznych stacja orbitalna nie posiada systemu napędowego pozwalającego na wykonywanie duŜych manewrów w kosmosie (posiadać moŜe jedynie silniki umoŜliwiające autonomiczne podnoszenie wysokości orbity ciągle zmniejszającej się wskutek niezerowego oporu aerodynamicznego szczątkowej atmosfery ziemskiej, czy teŜ umoŜliwiające zmianę orientacji przestrzennej) oraz systemów pozwalających na lądowanie. Lądownik jest zazwyczaj oddzielnym modułem stacji kosmicznej, albo są nimi cumujące do stacji statki kosmiczne. Wykorzystanie stacji orbitalnych Stacje kosmiczne są obecnie wykorzystywane do badań nad fizjologicznymi efektami długotrwałego przebywania ludzi w przestrzeni kosmicznej, a takŜe do prowadzenia szeregu badań i eksperymentów naukowych. Rekord czasu przebywania na pokładzie stacji kosmicznej ustanowił Walerij Poliakow, przebywający w latach 1994-1995 437,7 dni na pokładzie stacji Mir. 3 innych kosmonautów równieŜ przebywało na pokładzie Mira ponad rok bez przerwy. AŜ do lat 90., praktyczny monopol na konstrukcję stacji kosmicznych mieli Rosjanie. Jedynym amerykańskim projektem, który wszedł do uŜycia była stacja Skylab, skonstruowana z uŜyciem pojazdów i technologii opracowanych na rzecz programu Apollo. Rosjanie tymczasem opracowali całą serię stacji Salut, i – stanowiącą duŜy krok naprzód – modularną stację Mir. Amerykanie wyprodukowali drugą stację Skylab, ochrzczoną Skylab B. Ze względu na wysokie koszty wyniesienia na orbitę stacji i zaopatrzenia, a takŜe niechęć NASA do kontynuowania lotów rakiet Saturn i kapsuł Apollo w obliczu zbliŜającego się wprowadzenia do słuŜby promów kosmicznych, Po kontrolowanym sprowadzeniu z orbity stacji Mir w 2001 r., Międzynarodowa Stacja Kosmiczna stała się jedyną pozostającą obecnie na orbicie stacją kosmiczną. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ISS powstała jako pochodna programu stacji kosmicznej Freedom, opracowywanej przez dziesięć lat i ostatecznie porzuconej. Składa się częściowo z elementów przygotowywanego w Rosji następcy stacji Mir, czyli Mir 2, która równieŜ nigdy nie powstała. Na orbitę nie poleciały nigdy takŜe inne projektowane stacje kosmiczne, m.in. Manned Orbiting Laboratory opracowywana przez USAF, porzucona w roku 1969, na około rok przed pierwszym startem. Był to jeden z nielicznych projektów stricte wojskowej stacji kosmicznej – radziecki wojskowy projekt Ałmaz ukrywany był jako część programu Salut. Firma Bigelow Aerospace ogłosiła rozpoczęcie prac nad pierwszą komercyjną stacją kosmiczną, zbudowaną z nadmuchiwanych modułów mieszkalnych, opracowanych na podstawie wcześniejszych, porzuconych przez NASA projektów modułów mieszkalnych Transhab. W związku z planowaną budową stacji, firma ogłosiła jednocześnie wzorowany na X-Prize konkurs America's Space Prize, oferując kwotę 50 milionów dolarów firmie, która jako pierwsza skonstruuje zdolny do lotów orbitalnych pojazd wielokrotnego uŜytku, który będzie w stanie przewozić pasaŜerów na planowaną stację. Załogowe stacje orbitalne • • • • Salut (1-7) – seria radzieckich stacji orbitalnych (1971-1991) Mir (20 lutego 1986 - 23 marca 2001) – rosyjska, nieistniejąca juŜ Skylab (14 maja 1973 - 11 lipca 1979) – amerykańska, nieistniejąca juŜ Międzynarodowa Stacja Kosmiczna Typy stacji kosmicznych Dotychczas wykorzystywane stacje kosmiczne dzielą się zasadniczo na dwie kategorie. Stacje wczesne, Salut i Skylab, były konstruowane i wystrzeliwane w całości. Wszystkie konieczne do ich funkcjonowania urządzenia i zapasy znajdowały się na pokładzie w momencie wystrzelenia, i po ich wyczerpaniu lub zuŜyciu stacje uwaŜano za wykorzystane i porzucano. Zmiana nastąpiła w misjach Salut 6 i 7 – oba pojazdy wyposaŜono w porty do dokowania, pozwalające na odwiedzenie stacji przez drugą załogę w nowym pojeździe (ze względów technicznych, kapsuła Sojuz nie moŜe spędzić na orbicie więcej niŜ kilka miesięcy, nawet w stanie hibernacji, bez znacznej utraty bezpieczeństwa). Dzięki temu moŜna było stale utrzymywać załogę na stacji. Obecność drugiego portu oznaczała, Ŝe do stacji cumować mogły takŜe automatyczne pojazdy zaopatrzeniowe Progress, dostarczające załodze zapasy. Stacja Salut 7 pozwoliła na dalsze rozwinięcie koncepcji wykorzystania modułów do konstrukcji stacji kosmicznych – przez opuszczeniem stacji, przyłączono do niej na stałe moduł TKS. Późne stacje Salut stanowią więc pomost między dwiema koncepcjami konstrukcji stacji kosmicznych. Druga grupa stacji, reprezentowana przez Mir i ISS, opiera się na konstrukcji modularnej. Na orbicie umieszczany jest moduł centralny, stanowiący rdzeń stacji, do którego następnie dodaje się kolejne moduły, najczęściej posiadające własne, konkretne przeznaczenie. Ta metoda konstrukcji stacji pozwala na większą elastyczność, i pozwala na wykorzystanie mniejszych – i tańszych rakiet nośnych. Zaopatrzenie takich stacji dostarczane jest przez regularne loty pojazdów transportowych, co pozwala przedłuŜać czas funkcjonowania stacji, choć wymaga dość kosztownych startów. Obserwatorium astronomiczne – zespół budynków i przyrządów słuŜących do prowadzenia obserwacji astronomicznych ciał niebieskich. Ze względu na uŜytą aparaturę rozróŜnia się obserwatoria: • • • astrometryczne astrofizyczne radioastronomiczne Pierwsze polskie obserwatorium astronomiczne powstało w 1613 w wieŜy kościoła św. Wojciecha i św. Stanisława Biskupa w Kaliszu. Obserwatorium Astronomiczne w Olsztynie Obserwatorium astronomiczne we Wrocławiu przy ul.Kopernika 11 Ruiny starego obserwatorium astronomicznego na szczycie Lubomir, gdzie w początkach XX wieku odkryto komety C/1925 GI oraz C/1936 OI. Obserwatoria profesjonalne w Polsce ♦ Wojewódzki Park Kultury i Wypoczynku (Chorzów) Planetarium i Obserwatorium astronomiczne im. Mikołaja Kopernika ♦ Gorce Obserwatorium astronomiczne na Suhorze ♦ Kraków Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego, ul. Orla 171 Obserwatorium Astronomiczne Akademii Pedagogicznej, ul. PodchorąŜych 2 ♦ Olsztyn Olsztyńskie Obserwatorium Astronomiczne, ul. śołnierska 13 ♦ Opole Obserwatorium Astronomiczne im.Teodora KałuŜy Uniwersytetu Opolskiego, ul.Katowicka 87b ♦ Poznań Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Adama Mickiewicza, ul. Słoneczna 36 ♦ Toruń Centrum Astronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Piwnice k. Torunia ♦ Warszawa Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Al. Ujazdowskie 4 ♦ Wrocław Instytut Astronomii Uniwersytetu Wrocławskiego, ul. Kopernika 11 ♦ Zielona Góra Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Zielonogórskiego, ul. Lubuska 2
