פרספקטיבה היסטורית על הנדסה של טלסקופ החלל האבל

טלסקופ החלל האבל (HST) עומד כאחד המכשירים המדעיים המשתנים ביותר שנבנו אי פעם. הושק בשנת 1990, הוא שינה את הנוף שלנו על היקום, מספק תמונות של גלקסיות מרוחקות, נוריות וכוכבי לכת שהיו בעבר בלתי ניתנים לדמיון.עם זאת, סיפור ההנדסה של הטלסקופ הוא משכנע כמו תגליות אסטרונומיות שלו, המסע מהרעיון לפריסה – ועד חמישה אזרחים, אשר עברו היום, לבחון את המציאות ההיסטורית של משימות עיצוב, ופתרון, ופתרון של מציאות הנדסי, הוא משכנע, אשר ממשיכות את המציאות הבין-עולמית, ופתרון מדעי, ופתרון מדעי, ופתרון מדעי, הוא משכנע כתגליותיו של משימות הנדסיות, ופתרון מדעי אפשרי, הוא משכנעות, כמו תגליותיו של משימות הנדסיות, וגילויים, וגילויים, וגילויים, ופתרון מדעי, ופתרון מדעי הרוחבעולם מדעי, וגילויים, ופתרון מדעי, ופתרון מדעי הרוחבעולם מדעי, הוא משכנעות, אשר ממשיכות, כמו תגליותיו של קבוצות תגליותיו של קבוצות תגליותיו של מערכות החלל הבין-לאומיות, אשר ממשיכות, וגילויים, כמו תגליותיו של משימות הנדסיות, אשר ממשיכות, אשר ממשיכות, ומציאות היסטורי, כמו תגליותיו של מערכות החלל

מקורות ועיצוב מטרות

זרעי טלסקופ החלל האבל נשתלו בשנות ה-40, כאשר האסטרונום האמריקאי לימן ספייזר הבן הציע לראשונה להציב טלסקופ גדול במסלול כדי לברוח מהטשטש והקליטה הנגרמת על ידי האווירה של כדור הארץ.החזון של שפיטר צבר מצעים בשנות ה-60, כאשר המרוץ לחלל מואץ, ועד שנת 1977, נאס"א התחייבה באופן רשמי לבנות את ה-FLT:0Hubble SpaceFreacioalFreacio בשותפות של אירופה (Ter) היה מסוגל לצפות ב-Ter ב-TeraPT-Ter).

המפגש עם מטרה זו דרש גישות הנדסיות חדשות לחלוטין.בניגוד למיילדות מבוססות קרקע, האבל יצטרך לפעול בוואקום של החלל, שבו תנודות טמפרטורה, קרינה ומיקרו-סטרואידים היוו איומים קבועים.הטלסקופ צריך גם להיות שירות - בחירה רדיקלית שהוספת מורכבות עצומה אבל בסופו של דבר הפכה לאחד מחוזקותיה הגדולות ביותר במרכז התעופה של נאס"א ו- ESA מרכז החלל האירופאי כדי לאפשר שיתוף פעולה ארכיטקטורת מטוסים ומעבדות מטוסים.

עיצוב מסחר-Offs

כל החלטה הנדסית שהייתה מעורבת במסחר.מראה גדול יותר יתכנס אור יותר, אך יהיה כבד ויקר יותר לשיגור.קו המראה הסופי של 2.4 מטרים נבחר כפשרה בין יכולת מדעית לבין אילוצים של כלי רכב (מפרץ המטען של מעבורת החלל היה 4.6 מטרים בקוטר).העיצוב ה- Cassegrain אופטי נבחר לקומפקטיות שלו, תוך שימוש במראה הראשי ובמראה משני לנתיב האור, גם עבור מבנה צנרת פתוחה יותר, אם כית של טלסקופית חומרת, במקום זאת, במקום זאת, במקום זאת, ניתן היה נבחר לעיוותים מוצקים יותר, במקום זאת, במקום זאת, כדי למנוע את הקומפקטיים של טלסקופית משקל מוצק יותר, במקום זאת, כדי למנוע את הקומפקטי יותר, במקום זאת, כדי למנוע את הקומפקטי יותר, כדי למנוע ממתכת יציבה יותר, כדי למנוע משקף רגיש יותר, כדי למנוע את ה-מסלולאריכים רגישים יותר, כדי למנוע מדגימה של טלסקופית של טלסקופית של טלסקופית של טלסקופית של טלסקופית.

שיתוף פעולה בינלאומי

פרויקט האבל היה אחד משיתופי הפעולה הבינלאומיים הגדולים הראשונים של החלל.ESA תרמה את ה-RAS ומצלמת האובייקט פאינט, יחד עם מומחיות מדעית.שותפות זו דרשה סטנדרטיזציה של ממשקים בתרבויות ושפות שונות, אתגר שפתור באמצעות תיעוד קפדני ובדיקה משותפת.השיתוף פעולה קבע תקדים עבור תוכניות מאוחרות יותר כמו תחנת החלל הבינלאומית וטלסקופ החלל ג'יימס ווב.

מערכת אופטית: עדיפות מעבר לסובלנות

בלב טלסקופ החלל האבל שוכנת ההרכבה האופטית שלו, יצירת מופת של הנדסה מדויקת.המראה הראשי, המיוצר על ידי Perkin-Elmer Corporation (כיום חלק מ L3Harris), נעשה מזכוכית אולטרה-נמוכה (ULE) זכוכית, מוצר קורנינג עם coefficient של התרחבות תרמית ליד אפס.ה המראה היה ריק ומלוטש לצורה מדויקת בתוך 11 מטר - בערך אחד-and ath-re-re-re-re-re-re-the-re-re-the-re-re-the-the-the-the-re-re-the-the-re-re-re-the-re-re-re-re-reme-reme-reme-re-re-reme-reme-reme-reme-reme-reme-re-re-re-reme-re-re-re-reme-re-reme-the-re-re-re-reme-re-re-re-re-arten-re-re-re-artre-re-re-re-and-re-re-re-re-reperre-re-re-re-re

הקיצור השפיע על כל המכשירים, צמצום יכולת הטלסקופ להתמקד בתמונות חדות.אבל הסאגה ההנדסית לא הסתיימה שם. ב-1993, במהלך המשימה הראשונה של servicing (STS-61), אסטרונאוטים התקין את טלסקופ החלל תיקון אופטי (COSTAR) - מערכת של מראות אשר הטילה את האור לפני שהוא הגיע למכשירים, תיקון גל הדמיה של קונדרנטציה 1 / קרינת רדיו מקורית היה צורך ברזולוציה של כישוף.

איכות אופטית ו-Cotings

מעבר ללחיצת הציפוי של המראה היה קריטי.המראה הראשי היה מכוסה עם שכבה תלת-מיקרונית של אלומיניום, טופח עם מגנזיום פלואוריד overcoat כדי לשפר את ה-UV. ציפוי זה היה צריך להיות אחיד ועמיד מספיק כדי לסבול את הסביבה של ואקום וקרינה. Instrument חלונות ופילטרים היו מצופים עם שכבות אנטי-reflective כדי למזער אור.

ביקורת וייצוב

כדי לייצר תמונות חדות, האבל חייב להצביע על מטרה עם יציבות קיצונית - לא יותר מ 0.007 שניות של ג'ייטר על חשיפה ארוכה. Achieving זה דורש מערכת בקרה מתוחכמת המשלבת גירוסקופים, עוקבים כוכבים, גלגלי תגובה וחיישנים הדרכה בסדר (FGS) התוכנית המקורית השתמש שישה גליקוסקופים (עם קר) כדי לחוש angular angular ragreme s כיבוי גלגלים, אשר בסופו של מתכת.

גלגלי התגובה (גלגלי זבובים קשיחים שצצים או למטה על ידי מנועים חשמליים) מספקים את ה- torque כדי לקלקל את הטלסקופ ולחזיק אותו יציב.כדי לבצע שינוי מצביע, תנופה חילופי הגלגלים עם החללית.אם הם ישארוט (מהירות מקסימלית), האבל משתמש ב-torquer מגנטי אינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ כדי לשפוך עודף מומנטום.

תוכנה ובקרה Algorithms

תוכנת בקרת המסה היא קריטית באותה המידה.מחשב על הסיפון פועל אלגוריתמים מורכבים המשלבים נתונים של חיישן, לפצות על הפרעות ממנגנונים פנימיים (כמו מקליט או כוננים סולאריים), וחיזוי אפקטים מכווצים תרמיים לאחר המשימה המשחררת של 1999 (משימת משרת 3A), המחשב שודרג מ שבב rad-hard 386 עד גרסה של אינטל 486, אשר עיבוד משולש אפשר לשלוט יותר על ידי 30 אחוזים הצביעות.

מערכות בקרה וכוח

חלל הוא סביבה תרמית עוינת.כאשר נחשפים לשמש, פני השטח של האבל יכולים להגיע 120 מעלות צלזיוס (250 ° F); בצל, הם יכולים לרדת ל-140 מעלות צלזיוס (-240 מעלות צלזיוס) ללא שליטה תרמית, נדנדה אלה יעוותה את המבנה האופטי ונזק אלקטרוניקה.השני אסטרטגיות השליטה התרמית העיקריות של האבל הן בידוד פסיבי ומחממים פעילים.

תנורי חימום פעילים משמשים על רכיבים מדויקים כמו גלגלי התגובה וצוענים כדי לשמור אותם בתוך טמפרטורות הפעלה.מערכת הכוח של הטלסקופ החלה עם שני מערךים סולאריים גדולים, כל 12.1 מטר ארוך ו -2.7 מטרים רחב, ויצרו כ 2,800 וואט. וואט אלה הוחלף במהלך אספקת משימות יעילות יותר אשר הפיקו כוח נוסף 20 אחוזים (קריפט-גרגן, בתחילה כדי לספק רטיקומיון על מחזורי של כלי האנרגיה הסופי של מחזורי תיבות של מחזורי לחץ אנרגיה עדכנית של מחזורי לחץ דם עדכנית של מחזורי לחץ דם עבור מחזורי לחץ דם עדכנית, ולאחר מכן.

ניהול חשמל ו Redundancy

מערכת החשמל של האבל משתמשת באוטובוס 34 וולט עם יחידות הפצה מרובות עוצמה (PDUs) נתיב חשמל לכלים ולמערכות תת-מערכת, עם פתיל כדי להגן מפני מכנסיים קצרים.כל מכשיר גדול יש כוח משלו להמיר את הכוח שלו כי התנאים מתח האוטובוס לרמות הנדרשות. כדי להרחיב את חיי הטלסקופ, מהנדסים מיושמים מצבי חסכון כוח, כגון הפעלת מכשירים מסוימים או חום כאשר אינם נדרשים כדי להזיזו את המטרות שלהם.

המשימה וההדרגות

השירות של האבל הוא התכונה הייחודית ביותר שלה הנדסה.העיצוב המודולארי אפשר לאסטרונאוטים להחליף כמעט כל מרכיב מרכזי במסלול.מעל 5 משימות של שחרור (1993, 1997, 1999, 2002, ו-2009, צוותים שדרגו כלים, החלפת ג'ירוסקופים וסוללות, והתקין שמיכה תרמית חדשה.כל משימה הנדרשת בחודשים של הכנה, כולל סימולציות תת-ימיות תת-ימיות במעבדת ה-הביאווייר ו-מרכז החלל ו-חלל במרכז החלל של ג'ונסון.

המשימה הראשונה (STS-61, 1993)

המשימה הזו הייתה הקריטית ביותר, המשימה לתקן את הקיצור ה-WFPC2 המתוקן. אסטרונאוטים התקנו את ה- COSTAR והחליפו את ה-Digital Wide Field ו- Planetary Camera (WFPC) עם ה-WFPC2 המתוקן, הם גם החליפו את מערך השמש (אשר היה "מרוץ" תרמי מטריד) ושידרגו את אלקטרוניקה הבקרה של הגירוסקופ.

המשימה העיקרית 2 (STS-82, 1997)

מתמקדת ביכולת מדעית מוגברת, משימה זו התקינה שני מכשירים חדשים: החלל טלסקופ ספקטרוגרף (STIS) והמצלמה הקרובה של אינפרא אדום ו- Multi-Object Spectrometer (NICMOS) החליפו גם גלגל תגובה כושל, שדרג שיא נתונים, וחתם שמיכות MLI שמחקו.

המשימה 3A (STS-103, 1999) ו- 3B (STS-109, 2002)

לאחר שארבעה מתוך ששת הגירוסקופים נכשלו, הוקמה משימת חירום.משימת השריעה 3A החליפה את כל ששת הגירוי, התקינה מחשב חדש, ושידרגה את הרגולטור המתח.משימת 3B לאחר ההתקנה של המצלמה המתקדמת לסקרים (ACS), אשר הכפילה את שדה הראייה של האבל ואת הרגישות משופרת באופן דרמטי.

המשימה 4 (STS-125, 2009)

משימת המעבורה הסופית לאבל הייתה האסטרונאוטים השאפתניים ביותר שתקנו את מכשירי STIS ו- ACS (שנכשלו), התקינה שני מכשירים חדשים (ה-Spectrograph של מקור קוסמי ומצלמת השדה השלישית) החליפו את כל ששת הגירוסקופים, התקינה סוללות חדשות, והחילו בידוד חדש.המשימה הרחיבה את חיי האבל לתוך 2020 והיה עדות קפדנית לתכנון ולמיומנות האנושית.

מורשת והשפעה על טלסקופים עתידיים

לקחי ההנדסה מאבל עיצבו ישירות את הדור הבא של observatories החלל (FLT:0) James Webb Space טלסקופ (JWST)IR) של גל שיתוף הפעולה הבינלאומי של האבל, אך דחף עיצוב אופטי לקיצוניות חדשות - שימוש במראה מקטע של 6.5 מטר שמשתנה בחלל.

היכולת של האבל גם השפיעה על עיצובים לתשתיות חלל עתידיות.הרעיון של שחרור רובוטי, נבדק על האבל עם תיקון STIS הכושל, נחקר כעת עבור לווינים ואפילו ISS. The FLT:0Euclid MissionFLT:1 על ידי ESA אימצה עיצובים של מסלול כדור הארץ נמוך, אך עם הרבה יותר רחב ואסטרטגיה תרמית שונה של מערכות ניהול נתונים ו-DR (R) מעקב נתונים סטנדרטיים (Ripved) ו-R.

תרבות הנדסה ושיעורים למדו

הסיפור האבל מלמד כמה עקרונות הנדסיים נצחיים.קודם, בדיקות על הקרקע חייבות לדמות את הסביבה החלל באופן הדוק ככל האפשר – משהו שלא נעשה במלואו לפני ההשקה, המוביל לקיצור הפריפריה הגלקטית. שנית, התחדשות ומודולריות משלמים דיבידנדים עצומים לאורך תקופות חיים ארוכות.שלישי, יכולת טיסה אנושית יכולה להציל משימה שנראה נדון.

נכון ל-2025, האבל ממשיך לפעול, לספק מדע משלים קריטי ל-JWST.הנדסה – תערובת של תבונה עיצובית של 1970, החידושים הלוגיים של שנות ה-90, ו- 2000 – נשמרה באופן ראוי לציון.הטלסקופ שרד את הכשלים בגירוסקופיים, גלישי מחשב ואפילו כוח כמעט-שומן נסגר בשנת 2021 (התתתחילה על ידי החלפת נתונים אוטומטיים).

מסקנה

טלסקופ החלל האבל הוא הרבה יותר מאשר כלי מדעי; הוא יצירת מופת הנדסית אשר כתב מחדש את הכללים עבור עיצוב observatory חלל.מהמראה המדויק שלו ו nimble מצביע על השליטה בארכיטקטורה השירות שלה ואת ההיסטוריה לפיתוח רב לאומי, האבל להגדיר תקן אשר ישפיע על הנדסה חלל עמוק במשך דורות.ההמורשת שלו לא רק במיליארדים של תמונות שמימיות היא נתפסת, אלא בכל תגליות גדולות של כוכב הלכת, אשר לעתים קרובות, אשר יכולות להיות מסוגלות, כמו גם תגליות עמוקות על פני כדור הארץ, ונפלאות, כל תגליות עמוקות, ואופן, ונפלאות, כל , ואופן, כל , כל תגליותיו, כמו גם על פני כדור הארץ, ואופן, ואופן, כמו גם על פני כדור הארץ, ואופן, ואופן, ונפלאות, כל תגליות עמוקות, ואופן, ואופן, ונפלאות, כל תגליותיו, כל תגליותיו, ונפלאות, כל כך, עם תגליותיו, כל כך שנדמה, כל הנדסת חלליות, על פני כדור הארץ, כל כך, ואופן, לעתים קרובות, על פני כדור הארץ, על פני כדור הארץ, אשר לעתים קרובות, על פני כדור הארץ, ואופן, ואופן,