Американський астронавт, починивший Хаббл: бесіда з Джеффрі Аланом Хоффманом

Американський астронавт, починивший Хаббл: бесіда з Джеффрі Аланом Хоффманом

Космос — неосяжний і непізнаний світ. Він доступний далеко не кожному, а щасливчикам, які пройшли жорсткий відбір, мають багаторічні тренування і важкі вправи. Праця буде винагороджена — і вони летять у космос. Однак і там їх чекає наполеглива і важка робота. Про це розповів Джеффрі Алан Хофман, американський астронавт, який здійснив 5 космічних польотів і 4 виходи у відкритий космос.

16 січня 1978 року був зарахований у загін астронавтів НАСА під час 8-го набору. Пройшов Курс Загальнокосмічної підготовки (ОКП) і в серпні 1979 року був зарахований у Відділ астронавтів в якості спеціаліста польоту. Працював в лабораторії моделювання польоту в Дауні, штат Каліфорнія, відчував системи навігації і управління польотом. Працював також над системою маневрування і стабілізації орбітальної ступені. Займався розробкою процедур запуску супутників з вантажного відсіку. Входив до екіпаж підтримки STS-5 і був оператором зв’язку з екіпажем під час польоту STS-8 і STS-82. Далі — переклад витягів з його лекції для студентів фізичного факультету БДУ.

— Я сподіваюся, ви всі знайомі з телескопом Хаббл. І ви знаєте, що, коли він відправився в космос, у ньому виявили серйозні проблеми. І я був у команді астронавтів, яка чинила телескоп. Багато людей, в тому числі і астронавти, не розуміють, як можуть з’явитися проблеми в телескопі, який навіть до запуску коштував вже більше 1 млрд доларів. Я розповім, що у складної наукової інженерської роботі може піти не так, і, можливо, це допоможе вам у вашій майбутній науковій кар’єрі.

Як з’явилася ідея

Мрія про великому космічному телескопі з’явилася з початком космічного століття. Якщо у нас буде оптично ідеальний телескоп, обмежений лише дифракцією, вище атмосфери, то з’явиться і безпрецедентно чистий вид на Всесвіт. Ми зможемо бачити дуже далекі галактики, уникаючи проблем, які є у нас на Землі атмосфери, яка псує фотографії. Також багато інфрачервоного і ультрафіолетового світла не може пройти через атмосферу, а телескоп над атмосферою зможе вловити все це.

Це була не єдина мрія, пов’язана з телескопом. Будь великий телескоп на землі починається з великого дзеркала. Якщо ви робите дзеркало для телескопа, воно буде працювати десятки років і навіть століття. Але прилади, які встановлюються, не можуть не поліпшуватися. Телескопи до Хаббл неможливо було поліпшити. Тому мрія про телескоп Хаббл — це не тільки мрія про оптично ідеальному телескопі. Його дизайн розроблявся таким, щоб астронавти могли вийти у відкритий космос, дістати всі застарілі частини і замінити на нові.

Дивіться також:  Катя Бужинская: "Я вымолила себе хорошего мужа" Катя Бужинская, Катя Бужинская муж, Катя Бужинская муж фото, Катя Бужинская родила, Катя Бужинская двойня, Катя Бужинская новая песня, Екатерина Бужинская, Екатерина Бужинская муж, Екатерина Бужинская муж фото, Екатерина Бужинская родила, Екатерина Бужинская двойня

Для досягнення дифракційного межі поверхня дзеркала повинна бути дуже рівною. І це був великий виклик. За фактом, дзеркало для телескопа Хаббл і було успішно зроблено ідеально рівним, і тому його роздільна здатність повинна була бути обмежена тільки дифракцією. Телескоп доставили в космос навесні 1990 року на шатлі «Діскавері». Це викликало величезний інтерес, вийшло багато статей в газетах і журналах, на телебаченні про неймовірні відкриття, які допоможе зробити цей найбільший у світі телескоп.

Катастрофа та її причини

Але перші фотографії, які Хаббл прислав, були дуже розмитими, він не зміг нормально фокусуватися (див. фото). Звичайно, це була катастрофа. З’явилася величезна кількість жартів про НАСА, про космічний телескоп. Тому критично важливо було усунути проблему. А для того, щоб полагодити, треба спочатку зрозуміти, як проблема з’явилася.

Телескоп був побудований за принципами 20 століття, де використовувалося одне велике дзеркало (в нинішніх їх кілька). Воно було зроблено з величезного шматка скла. Це скло полірується до потрібної форми, щоб світ був сфокусований в одну точку. Найлегша форма для полірування — сфера, сферичне дзеркало. Ви можете провести багато тестів для перевірки ідеальності сферичного дзеркала. Але у нього є проблема. Світло, що потрапляє на краю дзеркала, фокусується не в ту точку, куди фокусується світло, відбите від центру дзеркала. Це класична оптична похибка.

Якщо ви хочете уникнути такого, потрібно робити інше дзеркало, в якому весь світ буде фокусуватися в одній точці. Але форма для дзеркала було зроблено невірно. Причину знайшли на фабриці, де виготовляли дзеркало для телескопа. Оптичні інженери, астрономи і астронавти з’ясували, що проблема виникла при установці нуль-коректора (приладу, який вимірює кривизну поверхні). У майстра, який його встановлював, не виходило помістити його в потрібне місце, і, коли технік побачив зазор, просто вставив туди шматочок металу.

Це те, що ми називаємо «red flag» — сигнал про небезпеку. І попередження для всіх — якщо ви проводите експерименти і щось виглядає трохи неправильно, ви не можете просто забути про це і піти додому. Слід розповісти про це керівникові.

Дивіться також:  Де Assistant Update зберігає файли Windows 10?

Лінза була встановлена нижче всього на 1,3 міліметра, і здається, що це зовсім небагато. Також дзеркало було занадто плоским, з нього видалили більше скла. Наскільки? На 1 мікрон. Тобто різниця між ідеальним дзеркалом і тим, що у нас було, була по товщині 1 мікрон. Товщина людської волосини дорівнює приблизно 80 мікрон. Тобто одна вісімдесята від діаметра людського волосся викликала проблему всього телескопа Хаббл.

Повинен сказати, що кілька тестів проводилося ще на Землі. І один з них показав, що є проблема. На жаль, чомусь вирішили, що перший з тестів більш точний, ніж другий, і не звернули на це уваги.

Теж порада для вас. Якщо ви проводите якісь критичні обчислення, і два тесту дають різні результати, можна просто забути про це. Особливо, якщо у вас не буде можливості щось змінити. Це і є той самий red flag. Якщо б тоді на це звернули увагу, нам би не довелося лагодити Хаббл.

Підбір команди і тренування

Коли зрозуміли, в чому проблема, стали думати, як її вирішити. При цьому враховуючи, що весь ремонт будуть робити астронавти у відкритому космосі в скафандрах. Коригування передбачалася через 3 роки після запуску, 1993. Туди доставили не самі лінзи, а готовий інструмент з вже зібраної корекційної системою лінз. Але там також була присутня велика кількість інших деталей, які ми планували замінити. Я був у складі першої ремонтної «бригади», все ж їх було 5, остання — в 2009 році.

У нас були проблеми і з сонячними батареями, і з іншими приладами, але ця була найскладнішою. Всього близько 12 речей, які довелося виправляти. І тому підбирали команду, яка вже робила щось у космосі до того. Я якраз підходив — свої перші роботи я виконав на своєму ж першому польоті в 1985 році. Тому я і ще кілька людей вирушили рятувати телескоп Хаббл.

Для наших тренувань вперше ввели віртуальну реальність, але більша частина проходила під водою. Скафандр з кисневим балоном на землі важить близько 120 кілограмів, і якщо б я зараз був у ньому, то навряд чи б я встояв. Але у воді він, звичайно, легше. Тоді умови під водою були максимально наближеними до космосу. Ми багато разів відпрацьовували кожен рух, яке повинні були робити під час ремонту. Ми тренувалися більше року. Але найцікавіше — це коли ти сидиш в ракеті, все блимає, все трясеться, дуже шумно. Ти дивишся у вікно і бачиш, як земля падає. Потім, звичайно, нам довелося попрацювати.

Дивіться також:  Хвороби картоплі

Скафандр

Наш скафандр — один з найбільш складних частин обладнання. Життя безпосередньо залежить від них. Вони дають нам кисень, регулюють рівень надлишкового тиску, захищають від випромінювання, забезпечують комунікацію. Ми витратили цілий вечір, щоб перевірити скафандри.

На ранок я з’їв найбільший у своєму житті сніданок, бо не був впевнений, що зможу поїсти протягом наступних 8-10 годин. У нас також було два комплекти нижньої білизни. Справа в тому, що у тіні дуже холодно, а на сонці дуже жарко. І тому одне допомагало нам зігрітися, а друге, нагорі, було з холодною водою, яка допомагала нам охолоджуватися. Кожен наш інструмент треба було прикріплювати шнуром — ми ж не хотіли, щоб вони полетіли.

Варто сказати, що скафандр — це щось на зразок повітряної кулі. Якщо ви спробуєте стиснути довгий повітряну кулю, то він буде розпрямлятися. Те ж саме і зі скафандром — тобто доводиться докладати зусилля, щоб скафандр працював так, як ти хочеш, щоб він працював. Також є ще проблема.

Коли ти виходиш з тиску в 1 атмосферу в місце з тиском у 3/10 атмосфери, гази крові починають пузиритися, і ви отримуєте декомпресійну хвороба, приблизно як дайвери, які піднімаються з глибини занадто швидко. Так от, коли ми одягали скафандри, повинні дихати чистим киснем близько 40 хвилин, щоб достатньо наситити кров. І тільки потім ви виходили назовні. Ми завжди виходимо в космос удвох, бо роботи дуже багато, ну і, звичайно.

Напевно, не варто говорити, що ми всі встановили вдало, і телескоп робив просто приголомшливі речі. Подивитися на них можна і зараз.

Фото Анастасія Литвинчук і

hubblesite.org

Автор:
Дата: