home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.wwiv.com / ftp.wwiv.com.zip / ftp.wwiv.com / pub / BBS / HSTD10.ZIP / HST.INF < prev    next >
Text File  |  1995-06-17  |  12KB  |  213 lines

  1. Overview of the Hubble Space Telescope
  2.  
  3. The Hubble Space Telescope is a coooperative program of the European Space
  4. Agency (ESA) and the National Aeronautics and Space Administration (NASA)
  5. to operate a long-lived space-based observatory for the benefit of the
  6. international astronomical community. HST is an observatory first dreamt of
  7. in the 1940s, designed and built in the 1970s and 80s, and operational only
  8. in the 1990s. Since its preliminary inception, HST was designed to be a
  9. different type of mission for NASA -- a permanent space- based observatory.
  10. To accomplish this goal and protect the spacecraft against instrument and
  11. equipment failures, NASA had always planned on regular servicing missions.
  12. Hubble has special grapple fixtures, 76 handholds, and stabilized in all
  13. three axes. HST is a 2.4-meter reflecting telescope which was deployed in
  14. low-Earth orbit (600 kilometers) by the crew of the space shuttle Discovery
  15. (STS-31) on 25 April 1990.
  16.  
  17. Responsibility for conducting and coordinating the science operations of
  18. the Hubble Space Telescope rests with the Space Telescope Science Institute
  19. (STScI) on the Johns Hopkins University Homewood Campus in Baltimore,
  20. Maryland. STScI is operated for NASA by the Association of University for
  21. Research in Astronomy, Incorporated (AURA).
  22.  
  23. HST's current complement of science instruments include two cameras, two
  24. spectrographs, and fine guidance sensors (primarily used for astrometric
  25. observations). Because of HST's location above the Earth's atmosphere,
  26. these science instruments can produce high resolution images of
  27. astronomical objects. Ground-based telescopes can seldom provide resolution
  28. better than 1.0 arc-seconds, except momentarily under the very best
  29. observing conditions. HST's resolution is about 10 times better, or 0.1
  30. arc-seconds.
  31.  
  32. When originally planned in 1979, the Large Space Telescope program called
  33. for return to Earth, refurbishment, and relaunch every 5 years, with
  34. on-orbit servicing every 2.5 years. Hardware lifetime and reliability
  35. requirements were based on that 2.5-year interval between servicing
  36. missions. In 1985, contamination and structural loading concerns associated
  37. with return to Earth aboard the shuttle eliminated the concept of ground
  38. return from the program. NASA decided that on-orbit servicing might be
  39. adequate to maintain HST for its 15- year design life. A three year cycle
  40. of on-orbit servicing was adopted. The first HST servicing mission in
  41. December 1993 was an enormous success. Future servicing missions are
  42. tentatively planned for March 1997, mid-1999, and mid-2002. Contingency
  43. flights could still be added to the shuttle manifest to perform specific
  44. tasks that cannot wait for the next regularly scheduled servicing mission
  45. (and/or required tasks that were not completed on a given servicing
  46. mission).
  47.  
  48. The five years since the launch of HST in 1990 have been momentous, with
  49. the discovery of spherical aberration and the search for a practical
  50. solution. The STS-61 (Endeavour) mission of December 1993 fully obviated
  51. the effects of spherical aberration and fully restored the functionality of
  52. HST.
  53.  
  54. The Science Instruments
  55.  
  56. Wide Field/Planetary Camera 2
  57.  
  58. The original Wide Field/Planetary Camera (WF/PC1) was changed out and
  59. displaced by WF/PC2 on the STS-61 shuttle mission in December 1993. WF/PC2
  60. was a spare instrument developed in 1985 by the Jet Propulsion Laboratory
  61. in Pasadena, California.
  62.  
  63. WF/PC2 is actually four cameras. The relay mirrors in WF/PC2 are
  64. spherically aberrated to correct for the spherically aberrated primary
  65. mirror of the observatory. (HST's primary mirror is 2 microns too flat at
  66. the edge, so the corrective optics within WF/PC2 are too high by that same
  67. amount.)
  68.  
  69. The "heart" of WF/PC2 consists of an L-shaped trio of wide-field sensors
  70. and a smaller, high resolution ("planetary") camera tucked in the square's
  71. remaining corner.
  72.  
  73. Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement
  74.  
  75. COSTAR is not a science instrument; it is a corrective optics package that
  76. displaced the High Speed Photometer during the first servicing mission to
  77. HST. COSTAR is designed to optically correct the effects of the primary
  78. mirror's aberration on the three remaining scientific instruments: Faint
  79. Object Camera (FOC), Faint Object Spectrograph (FOS), and the Goddard High
  80. Resolution Spectrograph (GHRS).
  81.  
  82. Faint Object Camera
  83.  
  84. The Faint Object Camera is built by the European Space Agency. It is the
  85. only instrument to utilize the full spatial resolving power of HST.
  86.  
  87. There are two complete detector system of the FOC. Each uses an image
  88. intensifier tube to produce an image on a phosphor screen that is 100,000
  89. times brighter than the light received. This phosphor image is then scanned
  90. by a sensitive electron-bombarded silicon (EBS) television camera. This
  91. system is so sensitive that objects brighter than 21st magnitude must be
  92. dimmed by the camera's filter systems to avoid saturating the detectors.
  93. Even with abroad-band filter, the brightest object which can be accurately
  94. measured is 20th magnitude.
  95.  
  96. The FOC offers three different focal ratios: f/48, f/96, and f/288 on a
  97. standard television picture format. The f/48 image measures 22 X 22
  98. arc-seconds and yields resolution (pixel size) of 0.043 arc-seconds. The
  99. f/96 mode provides an image of 11 X 11 arc-seconds on each side and a
  100. resolution of 0.022 arc-seconds. The f/288 field of view is 3.6 X 3.6 arc-
  101. seconds square, with resolution down to 0.0072 arc-seconds.
  102.  
  103. Faint Object Spectrograph
  104.  
  105. A spectrograph spreads out the light gathered by a telescope so that it can
  106. be analyzed to determine such properties of celestial objects as chemical
  107. composition and abundances, temperature, radial velocity, rotational
  108. velocity, and magnetic fields. The Faint Object Spectrograph (FOS) exmaines
  109. fainter objects than the HRS, and can study these objects across a much
  110. wider spectral range -- from the UV (1150 Angstroms) through the visible
  111. red and the near-IR (8000 Angstroms).
  112.  
  113. The FOS uses two 512-element Digicon sensors (light intensifiers) to light.
  114. The "blue" tube is sensitive from 1150 to 5500 Angstroms (UV to yellow).
  115. The "red" tube is sensitive from 1800 to 8000 Angstroms (longer UV through
  116. red). Light can enter the FOS through any of 11 different apertures from
  117. 0.1 to about 1.0 arc-seconds in diameter. There are also two occulting
  118. devices to block out light from the center of an object while allowing the
  119. light from just outside the center to pass on through. This could allow
  120. analysis of the shells of gas around red giant stars of the faint galaxies
  121. around a quasar.
  122.  
  123. The FOS has two modes of operation PP low resolution and high resolution.
  124. At low resolution, it can reach 26th magnitude in one hour with a resolving
  125. power of 250. At high resolution, the FOS can reach only 22nd magnitude in
  126. an hour (before S/N becomes a problem), but the resolving power is
  127. increased to 1300.
  128.  
  129. Goddard High Resolution Spectrograph
  130.  
  131. The High Resolution Spectrograph also separates incoming light into its
  132. spectral components so that the composition, temperature, motion, and other
  133. chemical and physical properties of the objects can be analyzed. The HRS
  134. contrasts with the FOS in that it concentrates entirely on UV spectroscopy
  135. and trades the extremely faint objects for the ability to analyze very fine
  136. spectral detail. Like the FOS, the HRS uses two 521-channel Digicon
  137. electronic light detectors, but the detectors of the HRS are deliberately
  138. blind to visible light. One tube is sensitive from 1050 to 1700 Angstroms;
  139. while the other is sensitive from 1150 to 3200 Angstroms.
  140.  
  141. The HRS also has three resolution modes: low, medium, and high. "Low
  142. resolution" for the HRS is 2000 -- higher than the best resolution
  143. available on the FOS. Examining a feature at 1200 Angstroms, the HRS can
  144. resolve detail of 0.6 Angstroms and can examine objects down to 19th
  145. magnitude. At medium resolution of 20,000; that same spectral feature at
  146. 1200 Angstroms can be seen in detail down to 0.06 Angstroms, but the object
  147. must be brighter than 16th magnitude to be studied. High resolution for the
  148. HRS is 100,000; allowing a spectral line at 1200 Angstroms to be resolved
  149. down to 0.012 Angstroms. However, "high resolution" can be applied only to
  150. objects of 14th magnitude or brighter. The HRS can also discriminate
  151. between variation in light from ojbects as rapid as 100 milliseconds apart.
  152.  
  153. Mission Operations and Observations
  154.  
  155. Although HST operates around the clock, not all of its time is spent
  156. observing. Each orbit lasts about 95 minutes, with time allocated for
  157. housekeeping functions and for observations. "Housekeeping" functions
  158. includes turning the telescope to acquire a new target, or avoid the Sun or
  159. Moon, switching communications antennas and data transmission modes,
  160. receiving command loads and downlinking data, calibrating and similar
  161. activities.
  162.  
  163. When STScI completes its master observing plan, the schedule is forwarded
  164. to Goddard's Space Telescope Operations Control Center (STOCC), where the
  165. science and housekeeping plans are merged into a detailed operations
  166. schedule. Each event is translated into a series of commands to be sent to
  167. the onboard computers. Computer loads are uplinked several times a day to
  168. keep the telescope operating efficiently.
  169.  
  170. When possible two scientific instruments are used simultaneously to observe
  171. adjacent target regions of the sky. For example, while a spectrograph is
  172. focused on a chosen star or nebula, the WF/PC (pronounced "wiff-pik") can
  173. image a sky region offset slightly from the main viewing target. During
  174. observations the Fine Guidance Sensors (FGS) track their respective guide
  175. stars to keep the telescope pointed steadily at the right target.
  176.  
  177. If an astronomer desires to be present during the observation, there is a
  178. console at STScI and another at the STOCC, where monitors display images or
  179. other data as the observations occurs. Some limited real-time commanding
  180. for target acquisition or filter changing is performed at these stations,
  181. if the observation program has been set up to allow for it, but spontaneous
  182. control is not possible.
  183.  
  184. Engineering and scientific data from HST, as well as uplinked operational
  185. commands, are transmitted through the Tracking Data Relay Satellite (TDRS)
  186. system and its companion ground station at White Sands, New Mexico. Up to
  187. 24 hours of commands can be stored in the onboard computers.
  188.  
  189. Data can be broadcast from HST to the ground stations immediately or stored
  190. on tape and downlinked later.
  191.  
  192. The observer on the ground can examine the "raw" images and other data
  193. within a few minutes for a quick-look analysis. Within 24 hours, GSFC
  194. formats the data for delivery to the STScI. STScI is responsible for data
  195. processing (calibration, editing, distribution, and maintenance of the data
  196. for the scientific community).
  197.  
  198. Competition is keen for HST observing time. Only one of every ten proposals
  199. is accepted. This unique space-based observatory is operated as an
  200. international research center; as a resource for astronomers world-wide.
  201.  
  202. The Hubble Space Telescope is the unique instrument of choice for the
  203. upcoming Saturn ring-plane crossings. The data gleaned from these events
  204. will be invaluable in support of the Cassini mission scheduled to arrive at
  205. Saturn in 2004. The next opportunity for Earthbounders to view Saturn
  206. "ringless" will not come for another 43 years in 2038-39.
  207. ---------------------------------------------------------------------------
  208. All comments should be addressed to:
  209. Bob Landis
  210. Space Telescope Science Insitute
  211. 3700 San Martin Drive
  212. Baltimore, MD 21218
  213.