Войти
COSTAR на выставке в Национальном музее авиации и космонавтики Замена оси телескопа с корректирующей оптикой (COSTAR ) - это инструмент оптической коррекции, разработанный и созданный NASA. Он был создан для коррекции spherica l аберрация главного зеркала космического телескопа Хаббл , которое неправильно фокусировало свет на камеру для слабых объектов (FOC), слабый Приборы спектрографа объекта (FOS) и спектрографа высокого разрешения Годдарда (GHRS).
Он был доставлен через шаттл к телескопу в миссии обслуживания STS-61 2 декабря 1993 г. и успешно установлен в течение одиннадцати дней.
После того, как в 1990 году было обнаружено, что главное зеркало в недавно запущенном космическом телескопе Хаббл (HST) было неисправно из-за того, что оно было заточено до неправильной формы, инженеры НАСА оказались под огромным давлением, чтобы исправить проблема. Неправильная форма зеркала привела к серьезной сферической аберрации, дефекту, при котором свет, отражающийся от края зеркала , фокусируется в точке, отличной от света, отражающегося от его центра. Влияние дефекта на научные наблюдения зависело от конкретного наблюдения - ядро аберрированной функции рассеяния точки было достаточно резким, чтобы позволить наблюдения ярких объектов с высоким разрешением, а на спектроскопию точечных источников повлияло только через потеря чувствительности. Однако потеря света из-за большого расфокусированного ореола серьезно снизила полезность телескопа для съемки слабых объектов или получения высококонтрастных изображений. Это означало, что почти все космологические программы были практически невозможны, так как требовали наблюдения исключительно слабых объектов.
На момент запуска HST содержал пять научных инструментов: широкоугольную и планетарную камеру (WFPC), спектрограф высокого разрешения Годдарда ( GHRS), высокоскоростной фотометр (HSP), камера для слабых объектов (FOC) и спектрограф слабых объектов (FOS). Поскольку было слишком сложно вернуть HST на Землю для ремонта, инженеры продумали все: от замены вторичного зеркала телескопа, отправив космического астронавта в оптическую трубу телескопа, до установки круглой шторки вокруг отверстия трубы, что уменьшило бы апертуру и улучшение фокуса за счет блокировки внешних областей главного зеркала. В конце концов было решено, что с HST, все еще находящимся на орбите, они могут заменить WFPC на улучшенную Wide Field and Planetary Camera 2, которая будет включать корректирующую оптику. Осталось найти решения для остальных инструментов. Один из возможных вариантов заключался в установке корректирующей оптики, линз или зеркал в трубу телескопа между главным зеркалом и вторичным отражателем. Однако трубка была слишком узкой для того, чтобы даже самый маленький космонавт мог по ней скользнуть, что привело к поиску средств для вставки необходимых корректирующих компонентов в трубку.
Кризисная встреча Европейского космического агентства была проведена в Германии, чтобы обсудить проблемы с HST. Среди участников был Джеймс Х. Крокер, старший инженер-оптик компании Ball Aerospace Corporation. Однажды утром, принимая душ в своем немецком отеле, он заметил, что насадка для душа перемещается по вертикальной штанге, и ее можно зажимать на штанге под разной высотой и под разными углами. Горничная оставила насадку для душа у основания стержня и поставила плоско у стены, что означало, что она занимала очень мало места, пока Крокер не ослабил зажим и не переместил его в нужное положение. Ему пришла в голову идея, что они могут установить необходимые корректирующие компоненты на такое устройство, которое позволит их вставлять в трубку перед раскладыванием на роботизированных манипуляторах в требуемое положение для перехвата лучей света от вторичного зеркала, правильно а затем сфокусируйте их на различных научных инструментах. Вернувшись в Америку, он объяснил свою идею, которую сразу же подхватили другие инженеры, которые начали разрабатывать то, что к 1990 году стало называться Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement, или COSTAR. Бюджетная стоимость COSTAR составляла 50 000 000 долларов США. Чтобы установить систему COSTAR на телескоп, пришлось удалить один из других инструментов, и астрономы пожертвовали высокоскоростным фотометром, который был наименее важным из четырех осевых детекторов.
Окончательная конструкция размером с телефонную будку состояла из небольших корректирующих зеркал, расходящихся горизонтально из выдвижной башни. Для апертуры каждого инструмента предусмотрено два зеркала: M 1 и M 2. M 1, который находится на пути света, действует как полевое зеркало и представляет собой простую сферу, в то время как коррекция сферической аберрации выполняется с помощью M 2, который не имеет идеальной формы и отражает падающий свет неравномерный. Однако отклонения были рассчитаны так, что они в точности обратны отклонениям главного зеркала. Таким образом, после отражения и коррекции двумя зеркалами свет возвращается в правильную форму. Такое расположение имеет то преимущество, что в исправленном поле отсутствует кома. В качестве камеры для слабых объектов и спектрографа слабых объектов использовалось в общей сложности десять корректирующих зеркал с диаметром от 18 до 24 мм, каждое из которых имело по две апертуры для каждого из двух измерительных каналов, тогда как спектрограф высокого разрешения Годдарда имел только одну апертуру для оба его канала. Конструкция усложнялась необходимостью обеспечить, чтобы лучи света для вышеупомянутых инструментов, которые были установлены на конце трубы телескопа, не попадали в лучи для нового WFPC 2, который был установлен на одной стороне трубы телескопа.
Сборка COSTAR В январе 1991 года Ball Aerospace Corp. была выбрана НАСА в качестве генерального подрядчика для выполнения всей разработки, производства и проверки COSTAR, процесс, который занял 26 месяцев. Чтобы вычислить необходимые поправки, одна команда вычислила существующую ошибку, изучив все еще инструменты, которые использовались для изготовления главного зеркала, в то время как другая независимая команда рассчитала ее, используя искаженные изображения, которые передал Хаббл. Обе команды пришли к практически одинаковым результатам измерений. Затем изготовленные корректирующие зеркала проверяли на наличие ошибок две независимые группы. После завершения вся система COSTAR была протестирована в системе центровки COSTAR (CAS). Чтобы проверить наличие ошибок в CAS, COSTAR затем был установлен в специально разработанном оптико-механическом симуляторе Hubble (HOMS), который имитировал ошибки в неисправном главном зеркале, чтобы обеспечить непрерывный тест и, таким образом, проверку выходного изображения. Система HOMS также была протестирована двумя независимыми группами (одна из Ball Aerospace, а другая из Центра космических полетов Годдарда) с использованием различных испытательных инструментов. Европейское космическое агентство также внесло свой вклад в процесс проверки, предоставив инженерную модель камеры для слабых объектов для дополнительной проверки.
COSTAR заменила высокоскоростной фотометр во время Миссия по обслуживанию Хаббла в 1993 году. Первоначальный WFPC был заменен на WFPC 2.
28 декабря 1993 года роботизированные манипуляторы были проинструктированы Научным институтом космического телескопа развернуть зеркала в нужное положение. Полученные изображения подтвердили, что COSTAR исправил сферическую аберрацию в главном зеркале.
COSTAR был вставлен в телескоп Хаббла во время Первой сервисной миссии.
Астронавты работают над установкой корректирующей оптики Хаббла во время Обслуживания Миссии 1.
Крупный план работающего механизма от COSTAR. Зеркала выступали из корпуса COSTAR слева.
Более поздние инструменты, установленные после первоначального развертывания HST, были разработаны с их собственной корректирующей оптикой. COSTAR был удален из HST в 2009 году во время пятой сервисной миссии и заменен на Cosmic Origins Spectrograph. Сейчас он выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия.
Рисунок 4 из отчета НАСА «Стратегия восстановления», показывающий, как отражаются M1 и M2 перехватывают и корректируют звездный свет  | На Викискладе есть материалы, связанные с Осевая замена космического телескопа с корректирующей оптикой. |
