ハッブル望遠鏡がバランスを失う | 科学

数年前、サッカーやバスケットボールの試合で選手にレーザーを向けるのが流行りました。ペナルティキックを蹴ろうとしているフォワードの顔に、その時のジョーカーたちが緑のドットで囲んだ画像を見たことがあるかもしれません。今ではあまり一般的ではなくなったこの例を使って、レーザーの仕組みを説明します。 宇宙望遠鏡 ハッブル。 というか、それがかつてどのように機能していたかということです。なぜなら、この驚異的な技術は、30年にわたって宇宙を私たちのスクリーンや生活に近づけてきましたが、もはや同じようには機能しなくなるため、私たちは新たな時代に入ったばかりだからです。

狂人がレーザーを選手の顔に向けていると想像してください。もし彼の脈拍が完璧であれば、レーザーをまったく同じ場所に向け続けることができ、私たちには緑色の点しか見えず、フォワードの顔を横切って止まることなく動く閃光は見えません。では、レーザーを向けている男の脈拍が完璧で、レーザーの点を固定したまま、それが動き始めたと想像してください。そして、彼は秒速 7 キロメートル、時速 25,200 キロメートルという途方もない速さでそれをします。これは、マッハ 9.6 に達する最速の飛行機 X-43 の 2 倍の速度です。その速度で、どうすればレーザーを絶妙な精度でサッカー選手の顔に向け続けることができるでしょうか。また、数十メートル離れたサッカー選手だけでなく、数百キロメートル離れたコインを狙う場合、どうすれば同じことができるでしょうか。また、目の前のコインから後ろのコインに狙いを切り替え続けるにはどうすればよいのでしょうか。それが、この男がやっていることです。 ハッブル: ものすごいスピードで移動しながらも、数分間空のあるエリアを狙ってから、絶妙な精度で別のエリアに素早く切り替えます。

壮大な指差し ハッブル これは、物理法則の中で最も素晴らしい法則の一つである角運動量保存則に基づいた技術によって実現され、惑星の形成を助け、 最も遠い銀河を研究する あるいは、回転するコマの動きを説明することができます。角運動量保存則は、望遠鏡の方向を決めて安定させるためにいわゆるジャイロスコープを使用する根拠となっており、空や宇宙空間を航行する他の装置にも使用されています。

数百マイル離れたコインにレーザーを向ける人の例に戻ると、レーザーを制御するジャイロスコープ（またはジャイロスコープのシステム）があれば、たとえ人が目を閉じて動いていたとしても、レーザーの位置合わせを継続的かつ安定的に維持できます。ジャイロスコープは、レーザーの照準をどの方向に変更すればターゲットに固定できるかを知らせます。物理的な詳細については説明しません。理解するのが難しいことは認めますが、ジャイロスコープ システムを使用すると、飛行機や宇宙望遠鏡が操縦している速度と方向を推測できるとだけ言っておきます。

宇宙望遠鏡の当初の設計によれば ハッブル宇宙で正常に作動するには3つのジャイロスコープが必要です。それぞれが異なる回転軸を持っており、観測所がデータを取得する前に空のどこかの領域を指すように回転すると、ジャイロスコープは正確にその方向を報告します。このナビゲーション機器は非常に重要であるため、打ち上げられたとき、 ハッブル 正常に動作するために必要な3つのジャイロスコープのうち1つが故障した場合に備えて、6つのジャイロスコープが搭載されていました。 ハッブルジャイロスコープは定期的に交換されており、最後に交換されたのは2009年で、スペースシャトルが修理作業を行った2年前だった。 ハッブル彼らは最後に飛ぶことになるだろう。

そして、ここに問題があります。最近、いとこが私に、私が50歳に近づいていることに気づいていなかった、彼はますます苦しんでいると言っていました。問題は、私が気づいていなかったことです。 前 あまりにも本質的で、修復不可能なもの。 ハッブル打ち上げから34年が経ち、すでにかなりの数の部品が交換されており、最も重要なのはジャイロスコープです。もう修理することはできません。搭載されていた6つのジャイロスコープは、15年前の最後の点検以来、故障し続けています。最後に故障したのは今年5月24日で、 ハッブル 2 つしか動作していません。慎重を期して、1 つをオフにして、もう 1 つだけで動作させることにしました。

ジャイロスコープの動作モードは、 ハッブル無料で手に入るわけではありません。望遠鏡は方向を素早く変えることができません。つまり、ある時点で空のある場所で星を観察している場合、次の観察は別の遠い場所ではできないということです。これは、天文台の方向に関する情報が失われ、たとえば天文台との通信が失われる可能性があることを意味します。これにより望遠鏡の効率が低下し、時間を最大限に活用するために移動方法を最適化できないため、より多くの時間が失われます。これは主なことではありませんが、 ハッブル 年間 1 億ドルの費用がかかるため、その費用から最大限の科学的成果を得ることが目標です。効率の変化を金銭面で測ると、ナビゲーション システムの劣化には現在年間約 1,200 万ドルの費用がかかります。同様に、非常に高速に移動する物体を観測することもできなくなりました。これは太陽系の物体、たとえば火星よりも近い軌道にある小惑星に限ります。

しかし 望遠鏡は動作し続けることができるジャイロスコープから提供される情報と、ある基準に対する位置データを提供する他の機器とのより複雑な組み合わせに基づいています。これらの機器の1つは太陽センサーで、太陽が沈んでいても常に太陽の位置を特定しようとします。 ハッブル ハッブル望遠鏡は常に太陽を「背後」に置かなければなりません。太陽から 50 度より近いところに向けてはいけません。さもないと、焦げてしまいます。もう 1 つの機器は磁力計です。これは、地球の磁場に対するハッブルの方向に関する情報を提供する、かなり正確なコンパスにすぎません。そして最後に、ハッブルの方向は星を観測することで微調整できます。しかし、この目的を果たす星は弱すぎることはできないため、この方法が非常に効果的であるほど多くの星はありません。ただし、星は、天文台が適切な方向に向き、95 分ごとに 1 回転する速度で地球の周りを移動しても方向を維持できるようにするために必要な最終的な情報を提供します。

将来何が起こるでしょうか？計算によると、 ハッブル ジャイロスコープが1つだけで運用され、交換品があると仮定すると、望遠鏡はあと10年間は運用できます。少なくとも、その間に両方とも故障しない可能性は70％です。しかし、仕事の危険性は私たちを安心させません。

ジャイロスコープ以外にも、 ハッブル 衛星が活動を続けるには、地球に向かってゆっくりと落下しているという事実から始まる多くの問題があります。衛星の完全なオーバーホールを行うために、すでに数年にわたっていくつかのプロジェクトが進行中です。 ハッブル そしてそれを押し上げるのですが、それはまた別の話です。今日はここで、何十年も存在してきた最も有名な宇宙望遠鏡のジャイロスコープが長生きすることを祈ります。

宇宙の虚空 宇宙に関する私たちの知識を定性的かつ定量的に提示するセクションです。科学的な観点からだけでなく、哲学的、社会的、経済的観点からも宇宙を理解することの重要性を説明することを目的としています。「宇宙の真空」という名前は、宇宙がほとんど空であり、1立方メートルあたり1原子未満であるという事実を指しています。しかし、私たちの周囲では、逆説的に1立方メートルあたり100兆個の原子があり、これは私たちの存在と宇宙における生命の存在について考えるきっかけとなります。このセクションは、 パブロ・G・ペレス・ゴンザレス宇宙生物学センターの研究者であり、 エヴァ・ビラヴェルスペイン宇宙庁宇宙と社会局長、カナリア諸島天体物理学研究所研究教授。

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