อวกาศ คุณเคยจ้องมองท้องฟ้ายามค่ำคืนและสงสัยว่าเอกภพมีลักษณะอย่างไรในระยะใกล้ พวกเราส่วนใหญ่ถูกบังคับให้มองด้วยตาเพียงข้างเดียว เพื่อค้นหาแสงที่ริบหรี่ในคืนที่มืดมิดอันกว้างใหญ่ แม้ว่าคุณจะโชคดีพอที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ซึ่งความชัดเจนนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยในชั้นบรรยากาศ เช่นเมฆและสภาพอากาศแต่ก็ยังไม่ได้ให้ความสว่าง ในระดับที่วัตถุท้องฟ้าที่น่าทึ่งเหล่านี้สมควรได้รับ

ในปี พ.ศ. 2489 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชื่อดร.ไลแมน สปิตเซอร์ จูเนียร์ เสนอว่ากล้องโทรทรรศน์ในอวกาศจะเปิดเผยภาพของวัตถุที่อยู่ไกลได้ชัดเจนกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินใดๆฟังดูมีเหตุผลใช่ไหม แต่นี่เป็นความคิดที่อุกอาจ เพราะยังไม่มีใครปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศด้วยซ้ำ เมื่อโครงการ อวกาศ ของสหรัฐฯ เติบโตเต็มที่ในทศวรรษที่ 1960 และ 1970 สปิตเซอร์ได้โน้มน้าวองค์การนาซา และสภาคองเกรสให้พัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ในปี 1975 องค์การอวกาศยุโรป และนาซา ได้เริ่มร่างแผนเบื้องต้นสำหรับมัน และในปี 1977 สภาคองเกรสได้อนุมัติเงินที่จำเป็นนาซา ตั้งชื่อให้ล็อกฮีด มาร์ตินปัจจุบันคือล็อกฮีด มาร์ติน เป็นผู้รับเหมาก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์และระบบสนับสนุน ตลอดจนประกอบและทดสอบ กล้องโทรทรรศน์ที่มีชื่อเสียงได้รับการตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวสหรัฐเอ็ดวิน ฮับเบิล ซึ่งการสังเกตดาวแปรแสงในดาราจักรไกลโพ้นยืนยันว่า เอกภพกำลังขยายตัวและสนับสนุนทฤษฎีบิกแบง

หลังจากล่าช้ามานานเนื่องจากภัยพิบัติชาเลนเจอร์ในปี 2529กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็เข้าสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2533 โดยขี่หลังกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี นับตั้งแต่เปิดตัว ฮับเบิลได้เปลี่ยนมุมมองของเราเกี่ยวกับอวกาศ โดยนักวิทยาศาสตร์เขียนบทความหลายพันฉบับโดยอิงจากการค้นพบด้วยตาเปล่าของกล้องโทรทรรศน์ในเรื่องสำคัญๆเช่น อายุของเอกภพ หลุมดำขนาดมหึมา หรือลักษณะของดวงดาวในช่วงมรณภาพ

เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เกือบจะทันทีหลังจากที่ติดตั้งในปี 1990 นักดาราศาสตร์ก็พบปัญหากับกล้องโทรทรรศน์ ขนาด 43.5 ฟุต ที่พวกเขารัก มูลค่า 1.5 พัน ล้านดอลลาร์ ตาขนาดเท่ารถพ่วงคันใหม่บนท้องฟ้าไม่สามารถโฟกัสได้อย่างถูกต้อง พวกเขาตระหนักว่ากระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์ถูกต่อลงดินผิดมิติ แม้ว่าข้อบกพร่องในกระจก ซึ่งมีความหนาประมาณ 1 ใน 50 ของเส้นผมมนุษย์ อาจดูเหมือนเป็นเรื่องเล็กน้อยสำหรับพวกเราส่วนใหญ่

แต่มันทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เกิดความคลาดเคลื่อนทรงกลมและสร้างภาพที่คลุมเครือ แน่นอนว่านักดาราศาสตร์ไม่ได้ใช้เวลาหลายปีในการทำงานกับกล้องโทรทรรศน์เพียงเพื่อจะพอใจกับภาพรวมของอวกาศที่ไม่ธรรมดา นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นเลนส์ คอนแทกต์ ทดแทน ที่เรียกว่าเครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เพื่อซ่อมแซมข้อบกพร่องในกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ประกอบด้วยกระจกขนาดเล็กหลายบานที่จะดักลำแสงจากกระจกที่มีข้อบกพร่อง แก้ไขข้อบกพร่อง และถ่ายทอดลำแสงที่แก้ไขแล้วไปยังเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่จุดโฟกัสของกระจก นักบินอวกาศและเจ้าหน้าที่ ของนาซ่าใช้เวลา 11 เดือนในการเตรียมตัวสำหรับภารกิจอวกาศที่ท้าทายที่สุดเท่าที่เคยมีมา ในที่สุด ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2536 ชายเจ็ดคนบนกระสวยอวกาศ

Endeavour ได้พุ่งทะยานขึ้นสู่อวกาศสำหรับภารกิจการให้บริการครั้งแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทีมงานใช้เวลาหนึ่งสัปดาห์ในการซ่อมแซมที่จำเป็นทั้งหมด และเมื่อกล้องโทรทรรศน์ได้รับการทดสอบหลังจากภารกิจซ่อมบำรุง ภาพที่ได้รับก็ดีขึ้นอย่างมาก ทุกวันนี้ เครื่องมือทั้งหมดที่อยู่ในกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มีออปติกแก้ไขข้อบกพร่องของกระจกในตัว และไม่จำเป็นต้องใช้ เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศอีกต่อไป

กายวิภาคของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เช่นเดียวกับ กล้องโทรทรรศน์ทั่วไปกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มีท่อยาวที่เปิดที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้แสงเข้า มา มันมีกระจกเพื่อรวบรวมและนำแสงไปยังจุดโฟกัสที่ ดวงตา ของมันกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มีตาหลายประเภทในรูปแบบของเครื่องมือต่างๆ เช่นเดียวกับที่แมลงสามารถมองเห็นแสงอุลตร้าไวโอเลตหรือมนุษย์อย่างเรา สามารถมองเห็นแสงที่ตามองเห็นได้

ฮับเบิลก็ต้องสามารถมองเห็นแสงประเภทต่างๆ ที่ตกลงมาจากท้องฟ้าได้เช่นเดียวกัน โดยเฉพาะฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อน แสงแบบ ะท้อนแสงชนิดแคสสิเกรน นั่นหมายความว่าแสงจะเข้าสู่อุปกรณ์ผ่านทางช่องเปิดและสะท้อนจากกระจกหลักไปยังกระจกรอง กระจกรองในทางกลับกันจะสะท้อนแสงผ่านรูตรงกลางของกระจกเงาหลักไปยังจุดโฟกัสด้านหลังกระจกเงาหลัก หากคุณวาดเส้นทางของแสงที่ส่องเข้ามา

มันจะเหมือนตัวอักษร W ยกเว้นสามโคกด้านล่างแทน 2 ที่จุดโฟกัส กระจกกึ่งสะท้อนแสงขนาดเล็กกว่าและกึ่งโปร่งใสจะกระจายแสงที่ส่องเข้ามาไปยังเครื่องมือวิทยาศาสตร์ต่างๆเราจะพูดถึงเครื่องดนตรีเหล่านั้นเพิ่มเติมในส่วนถัดไป อย่างที่คุณคงเดาได้ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่แค่กระจกธรรมดา ที่คุณอาจจ้องมองเพื่อชื่นชมเงาสะท้อนของคุณ กระจกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทำจากแก้วและเคลือบด้วยชั้นอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ หนา 3 ในล้านส่วนนิ้ว

และแมกนีเซียมฟลูออไรด์ หนาหนึ่งส่วนล้านนิ้ว เพื่อให้สะท้อนแสงที่มองเห็นได้ แสงอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต กระจกหลักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7.9 ฟุต และกระจกรองมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.0 ฟุต เมื่อดูที่ความยาวคลื่น ต่างๆหรือสเปกตรัมของแสงของวัตถุท้องฟ้า คุณสามารถแยกแยะคุณสมบัติต่างๆของมันได้ ในการทำเช่นนี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ได้ติดตั้งเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์หลายอย่างอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่

แทนฟิล์มถ่ายภาพเพื่อจับแสง แสงที่ตรวจพบโดยอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ จะเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณดิจิตอล ซึ่งจัดเก็บไว้ในออนบอร์ดคอมพิวเตอร์และส่งต่อไปยังโลก ข้อมูลดิจิทัลจะถูกแปลงเป็นภาพถ่ายที่น่าทึ่ง มาดูกันว่าเครื่องดนตรีแต่ละชนิดมีส่วนทำให้เกิดภาพเหล่านั้นอย่างไร กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 เป็นดวงตาหรือกล้องหลักของฮับเบิล มองเห็นด้วยความช่วยเหลือของชิปอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ 4 ตัวที่จัดเรียงเป็นรูปตัว L

เพื่อจับแสง ชิปอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ แบบไวด์ฟิลด์ความละเอียดต่ำสามตัว และชิปอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ ของกล้องดาวเคราะห์ความละเอียดสูงหนึ่งตัว ชิปทั้งสี่จะสัมผัสกับเป้าหมายพร้อมกัน และภาพเป้าหมายจะอยู่กึ่งกลางชิปอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้อุปกรณ์ชาร์จคู่ ที่ต้องการ ตานี้สามารถมองเห็นแสงที่ตามองเห็นและแสงอัลตราไวโอเลต และสามารถถ่ายภาพผ่านฟิลเตอร์ต่างๆเพื่อสร้างภาพสีที่เป็นธรรมชาติ เช่น ภาพเนบิวลาอินทรีที่รู้จักกันดีนี้

บ่อยครั้งก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาว สามารถบดบังการมองเห็นของเรา เกี่ยวกับแสงที่มองเห็นได้จากวัตถุท้องฟ้าต่างๆไม่มีปัญหา ฮับเบิลสามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดหรือความร้อนจากวัตถุที่ซ่อนอยู่ในฝุ่นและก๊าซ หากต้องการดูแสงอินฟราเรดนี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มีกล้องที่ไวต่อแสงสามตัวที่ประกอบกันเป็นกล้องอินฟราเรดระยะใกล้และสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ นอกจากการให้แสงสว่างแก่วัตถุท้องฟ้าแล้ว

โดยในแสงที่ส่องออกมาจากวัตถุนั้น ยังสามารถบอกได้ว่าวัตถุนั้นทำมาจากอะไร สีเฉพาะบอกเราว่ามีองค์ประกอบใดบ้าง และความเข้มของแต่ละสีจะบอกเราว่ามีองค์ประกอบนั้นมากน้อยเพียงใด สเปกโตรกราฟการถ่ายภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ แยกสีของแสงที่เข้ามาได้เท่ากับปริซึมทำให้เกิดรุ้งกินน้ำ

หากวัตถุเคลื่อนที่ ลายนิ้วมือเคมีอาจเลื่อนไปทางปลายสีน้ำเงิน เคลื่อนเข้าหาเรา หรือปลายสีแดง เคลื่อนห่างจากเรา ของสเปกตรัม น่าเสียดายที่สเปกโตรกราฟการถ่ายภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ สูญเสียอำนาจในปี 2547 และไม่ได้ใช้งานตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

บทความที่น่าสนใจ : ประสาทสัมผัส อธิบายวิธีการทำงานของการรับรู้นอกประสาทสัมผัส