กล้องโทรทรรศน์ในช่วงใดบ้างที่เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope)

เรียบเรียงโดย สุรกิจ ตุงคะวรวิทย์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (อังกฤษ: Hubble Space Telescope) คือ กล้องโทรทรรศน์ในวงโคจรของโลกที่กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรีนำส่งขึ้นสู่วงโคจรเมื่อเดือนเมษายน ค.ศ. 1990 ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่ได้เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวแรกของโลก แต่มันเป็นหนึ่งในเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์การศึกษาดาราศาสตร์ที่ทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบปรากฏการณ์สำคัญต่าง ๆ อย่างมากมาย กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างองค์การนาซาและองค์การอวกาศยุโรป โดยเป็นหนึ่งในโครงการหอดูดาวเอกขององค์การนาซาที่ประกอบด้วย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องรังสีแกมมาคอมป์ตัน กล้องรังสีเอกซ์จันทรา และกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์

การที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลอยอยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลกทำให้มันมีข้อได้เปรียบเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่อยู่บนพื้นโลก นั่นคือภาพไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ ไม่มีแสงพื้นหลังท้องฟ้า และสามารถสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่ถูกรบกวนจากชั้นโอโซนบนโลก ตัวอย่างเช่น ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือภาพถ่ายวัตถุในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยมีมา

โครงการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเริ่มต้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1923 กล้องฮับเบิลได้รับอนุมัติทุนสร้างในช่วงปี ค.ศ. 1970 แต่เริ่มสร้างได้ในปี ค.ศ. 1983 การสร้างกล้องฮับเบิลเป็นไปอย่างล่าช้าเนื่องด้วยปัญหาด้านงบประมาณ ปัญหาด้านเทคนิค และจากอุบัติเหตุกระสวยอวกาศแชลเลนเจอร์ กล้องได้ขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1990 แต่หลังจากที่มีการส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศไม่นานก็พบว่ากระจกหลักมีความคลาดทรงกลมอันเกิดจากปัญหาการควบคุมคุณภาพในการผลิต ทำให้ภาพถ่ายที่ได้สูญเสียคุณภาพไปอย่างมาก ภายหลังจากการซ่อมแซมในปี ค.ศ. 1993 กล้องก็กลับมามีคุณภาพเหมือนดังที่ตั้งใจไว้ และกลายเป็นเครื่องมือในการวิจัยที่สำคัญและเป็นเสมือนฝ่ายประชาสัมพันธ์ของวงการดาราศาสตร์

กล้องฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวเดียวที่ถูกออกแบบมาให้นักบินอวกาศสามารถเข้าไปซ่อมแซมในอวกาศได้ จนถึงวันนี้ได้จัดการภารกิจซ่อมบำรุงครบแล้วทั้งหมดห้าภารกิจ ภารกิจที่ 1 คือการซ่อมแซมปัญหาด้านภาพในปี ค.ศ. 1993 ภารกิจที่ 2 คือการติดตั้งเครื่องมือสองชิ้นใหม่ในปี ค.ศ. 1997 ภารกิจที่ 3 แบ่งเป็นสองภารกิจย่อยได้แก่ ภารกิจ 3A เป็นการซ่อมแซมเร่งด่วนในปี ค.ศ. 1999 และภารกิจ 3B เป็นการติดตั้งกล้องสำรวจขั้นสูงในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2002 อย่างไรก็ตาม หลังจากเกิดโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี ค.ศ. 2003 ภารกิจซ่อมบำรุงที่ห้าซึ่งมีกำหนดการในปี ค.ศ. 2004 ก็ถูกยกเลิกไปเพราะเรื่องความปลอดภัย นาซาเห็นว่าภารกิจที่ต้องใช้คนนั้นอันตรายเกินไป แต่ก็ได้ทบทวนเรื่องนี้อีกครั้ง และในวันที่ 31 ตุลาคม ค.ศ. 2006 ไมค์ กริฟฟิน ผู้บริหารของนาซาจึงเปิดไฟเขียวให้กับภารกิจซ่อมบำรุงฮับเบิลครั้งสุดท้ายโดยจะใช้กระสวยอวกาศแอตแลนติสขนส่งลูกเรือ ภารกิจนี้มีกำหนดการในเดือนตุลาคม ค.ศ. 2008 ทว่าในเดือนกันยายน ค.ศ. 2008 มีการตรวจพบข้อผิดพลาดบางประการกับตัวกล้อง ทำให้ต้องเลื่อนกำหนดการซ่อมบำรุงออกไปเป็นเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009 เพื่อเตรียมการซ่อมแซมเพิ่มเติม กระสวยอวกาศแอตแลนติสนำยานซ่อมบำรุงขึ้นปฏิบัติการครั้งสุดท้ายเมื่อ 11 พฤษภาคม ค.ศ. 2009 เพื่อทำการซ่อมแซมและติตตั้งอุปกรณ์ใหม่เพิ่มเติม กล้องฮับเบิลกลับมาใช้งานได้ตามปกติอีกครั้งในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009

การซ่อมครั้งนี้จะทำให้กล้องฮับเบิลสามารถใช้งานได้อย่างน้อยจนถึงปี ค.ศ. 2014 ซึ่งเป็นปีที่จะมีการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์เพื่อใช้งานแทนต่อไป กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มีความสามารถสูงกว่ากล้องฮับเบิลมาก แต่มันจะใช้สำรวจคลื่นช่วงอินฟราเรดเท่านั้น และไม่สามารถทดแทนความสามารถในการสังเกตสเปกตรัมในช่วงที่ตามองเห็นและช่วงอัลตราไวโอเลตของฮับเบิลได้

การค้นพบที่สำคัญ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ไขปัญหาดาราศาสตร์ต่าง ๆ ที่เป็นที่สงสัยมายาวนาน พร้อมทั้งเผยให้เห็นปรากฏการณ์ใหม่ ๆ ที่จำเป็นต้องสร้างทฤษฎีใหม่ขึ้นมาอธิบาย หนึ่งในภารกิจที่สำคัญคือการวัดระยะทางดาวแปรแสงชนิดเซเฟอิดให้ละเอียดมากขึ้นเพื่อจะได้วัดค่าคงที่ฮับเบิลอันเป็นค่าแสดงอัตราเร็วในการขยายตัวของจักรวาลที่สัมพันธ์กับอายุของจักรวาล ก่อนหน้านี้ ค่าคงที่ฮับเบิลที่วัดได้มีความคลาดเคลื่อนมากถึง 50% แต่หลังจากที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลวัดระยะทางดาวแปรแสงชนิดเซเฟอิดในกระจุกดาราจักรหญิงสาวและกระจุกดาวอื่น ๆ แล้ว ค่าคงที่ฮับเบิลที่วัดได้ใหม่มีคลาดเคลื่อนไม่เกิน 10% ซึ่งสอดคล้องกับเครื่องมือวัดอื่น ๆ ที่วัดได้ละเอียดกว่าที่สร้างขึ้นหลังจากส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศ
ขณะที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบอายุที่แท้จริงของจักรวาล มันยังได้สร้างข้อสงสัยเกี่ยวกับทฤษฎีเกี่ยวกับอนาคตอีกด้วย นักดาราศาสตร์จากกลุ่มค้นหาซูเปอร์โนวาอัตราเร็วสูง (High-z Supernova Search Team) และจากโครงการจักรวาลวิทยาซูเปอร์โนวาใช้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสำรวจซูเปอร์โนวาที่อยู่ไกลโพ้น และค้นพบว่าจักรวาลกำลังขยายตัวด้วยความเร่งมากกว่าจะถูกหน่วงไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง การค้นพบนี้สอดคล้องกับการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์จากพื้นโลกและอวกาศที่มีความละเอียดสูงกว่าในเวลาต่อมา แต่สาเหตุของความเร่งนั้นยังไม่มีใครเข้าใจ
ในคริสต์ทศวรรษ 1960 มีการตั้งสมมติฐานว่าหลุมดำอาจอยู่ตรงกลางของดาราจักรบางแห่ง และในคริสต์ทศวรรษ 1980 มีการค้นพบวัตถุที่อาจเป็นหลุมดำจำนวนหนึ่ง ภาพถ่ายความละเอียดสูงจากกล้องฮับเบิลแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีหลุมดำอยู่ตรงกลางของทุกดาราจักรจริงๆ กล้องฮับเบิลยังทำให้เห็นอีกว่ามวลของหลุมดำมีความสัมพันธ์กับคุณลักษณะของดาราจักรอย่างใกล้ชิด ผลงานของกล้องฮับเบิลช่วยทำให้เรามีความเข้าใจในเรื่องของดาราจักรและหลุมดำอย่างลึกซึ้งมากยิ่งขึ้น
เหตุการณ์ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ชนดาวพฤหัสบดีใน ค.ศ. 1994 เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายหลังภารกิจซ่อมบำรุงกล้องฮับเบิลครั้งที่ 1 เพียงไม่กี่เดือน ภาพถ่ายดาวพฤหัสบดีจากกล้องฮับเบิลเป็นภาพถ่ายดาวพฤหัสบดีที่คมชัดที่สุดนับตั้งแต่ยานวอยเอเจอร์ 2 ถ่ายภาพดาวพฤหัสบดีใน ค.ศ. 1979 และเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาการชนระหว่างดาวหางกับดาวพฤหัสบดีซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นทุก ๆ ไม่กี่ศตวรรษ นอกจากนี้มันยังใช้ศึกษาวัตถุที่อยู่นอกระบบสุริยะ รวมถึงดาวเคราะห์แคระพลูโตและอีริส
การค้นพบที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ การค้นพบกลุ่มก๊าซที่รวมตัวกันเป็นรูปจานที่กำลังจะกลายเป็นดาวเคราะห์ ในเนบิวลานายพราน การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ และการค้นพบปรากฏการณ์คล้ายแสงวาบรังสีแกมมา ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
ภาพอวกาศห้วงลึกของฮับเบิลและภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิล เป็นภาพถ่ายท้องฟ้าที่ตามองเห็นที่ลึกที่สุดเท่าที่อุปกรณ์ใด ๆ จะถ่ายได้ ภาพนี้เปิดเผยให้เห็นดาราจักรที่อยู่ไกลหลายพันล้านปีแสงและทำให้เกิดรายงานทางวิทยาศาสตร์อีกจำนวนมาก เปรียบดังหน้าต่างบานใหม่ที่นำพาเราไปสู่เอกภพยุคเริ่มต้น

3