Teleskop Hubble: Melihat Jauh ke Ruang Angkasa

Oleh : Rizuan Ali

http://astromas2020.blogspot.com

Teleskop Angkasa Hubble, dinamakan sempena ahli astronomi Edwin P. Hubble (1889-1953), merupakan sebuah teleskop yang beroperasi di ruang angkasa. Teleskop ini sejak dilancarkan pada tahun 1990 telah banyak merevolusikan bidang astronomi dengan menghasilkan imej-imej jelas lagi tajam akan objek-objek langit di dalam sistem suria hinggalah ke galaksi kelam yang terhasil selepas peristiwa letupan besar Big-Bang 13.7 bilion tahun dahulu. Hubble bukanlah teleskop di ruang angkasa yang pertama, namun keupayaannya telah membolehkan ahli astronomi melakukan pencerapan yang membawa kepada banyak penemuan dibidang astrofizik disamping menghasilkan imej astronomi dalam sinar cahaya nampak yang paling jelas pernah diambil. Hubble mengorbit dengan kelajuan 8 kilometer per saat dan melengkapkan satu pusingan mengelilingi bumi setiap 97 minit dengan ketinggian 575 kilometer dari permukaan. Pencerapan Hubble meliputi mod cerapan dari sinar ultra ungu ke sinar cahaya nampak ke hampir inframerah. Walaupun cermin utama Hubble hanya berdiameter 2.4 meter (94.5 inci), iaitu lebih kecil dari diameter kebanyakan teleskop di balai cerap utama di permukaan bumi, namun ianya menghasilkan imej yang jauh lebih baik dan jelas. Kedudukan Hubble di luar atmosfera bumi membolehkan pencerapan dilakukan dengan lebih baik dari teleskop di permukaan bumi yang terpaksa berdepan masalah kekaburan disebabkan oleh atmosfera bumi. Selain itu, masalah cahaya dari bandar besar yang dibalikkan oleh atmosfera bumi juga dapat diatasi. Pencerapan sinar UV di ruang angkasa akan menghasilkan keputusan yang lebih baik memandangkan sinar UV ditapis terlebih dahulu oleh lapisan ozon sebelum sampai ke permukaan bumi.

Pembinaan dan pelancaran Hubble telah menemui pelbagai masalah bajet dan teknikal. Setelah beberapa kali di tunda, pelancarannya ke orbit telah dilakukan pada tahun 1990. Namun masalah seterusnya menimpa apabila didapati cermin utama Hubble mempunyai masalah aberasi disebabkan oleh kesilapan kawalan kualiti semasa pembinaanya. Ini telah membawa kepada imej yang dihasilkan tidak berjaya difokus dengan sebaiknya. Namun setelah satu misi membaik pulih pada tahun 1993, Hubble telah berjaya untuk beroperasi dengan sebaiknya dan terus menerus menghasilkan imej yang sentiasa memukau pandangan orang awam dan semestinya ahli astronomi di seluruh dunia. Hubble merupakan rangkaian dari siri balai cerap terhebat oleh pihak Pentadbiran Angkasa dan Aeuronatik Kebangsaan (NASA) U.S.A yang turut meliputi Balai Cerap Sinar Gamma Compton, Balai Cerap Sinar-X Chandra, dan Teleskope Angkasa Spitzer. Teleskop Angkasa Hubble melibatkan kerjasama antara pihak NASA dan Agensi Angkasa Lepas Eropah (ESA).

MISI

Hubble direka untuk diservis di ruang angkasa oleh angkasawan. Sehingga kini, empat misi telah dilancarkan dengan misi ke-5 dan terakhir akan dilancarkan pada 28 Ogos 2008 yang dikenali sebagai SM4 (servicing mission 4). Misi pengservisan pertama kali dilakukan pada bulan Disember 1993 yang melibatkan pembetulan kepada cermin Hubble yang mempunyai masalah dalam bentuknya. Misi servis ke-2 berlaku pada Februari 1997 apabila dua peralatan baru telah dipasang. Pada Disember 1999, telah berlaku satu kerosakan yang memerlukan pembetulan segera. Oleh sebab ini, misi servis ke-3 telah dibahagikan kepada dua misi berlainan iaitu SM3A dan SM3B. SM3B dilancarkan pada Mac 2002 yang melibatkan pemasangan Advance Camera for Surveys (ACS). Sejak misi SM3B, dua peralatan utama yang dilengkapkan pada teleskop Hubble telah mengalami masalah malah Hubble telah beroperasi dengan pencerapan yang terbatas disebabkan kegagalan pada giroskopnya yang digunakan untuk menstabilkan teleskop dan memastikannya berada tepat pada objek astronomi yang dicerap. Terdapat 6 giroskop pada Hubble di mana hanya 3 kebiasaannya digunakan ketika melakukan pencerapan. Namun, berikutan kerosakan seterusnya terus berlaku, satu keputusan telah diambil pada Ogos 2005 untuk mematikan salah satu dari giroskop yang berfungsi. Maka Hubble akan berfungsi menggunakan 2 giroskop dengan bantuan dari Fine Guidance Sensors. Misi SM4 yang akan datang akan melibatkan pemasangan  6 giroskop

baharu. Dua peralatan yang telah mengalami kegagalan adalah Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) yang telah berhenti berfungsi pada Ogos 2004 dan diikuti oleh kerosakan Advance Camera for Serveys (ACS) pada Januari 2007. Kedua peralatan ini bakal diperbaiki pada misi MS4 yang turut melibatkan misi pemasangan Kamera Pandangan Luas 3 (Wide Field Camera 3, WFC3) iaitu sebuah kamera beresolusi tinggi untuk pencerapan dari sinar UV ke hampir inframerah, pemasangan Cosmic Origins Spectrograph (COS) yang merupakan spektrograf sinar UV paling sensitif pernah dirancang untuk dipasang pada teleskop Hubble,  penggantian unit terakhir Fine Guidance Sensor (FGS) yang digunakan  untuk memandu Hubble ke arah yang betul semasa pencerapan, memasang Soft Capture Mechanism untuk kegunaan misi seterusnya, dan yang terakhir ialah pemasangan New Outer Blanket Layers (NOBLs) yang berfungsi sebagai tambahan kepada perlindungan dari terma yang dihasilkan oleh matahari. Sementara menanti misi servis seterusnya, buat masa ini pencerapan dilakukan menggunakan Kamera Pandangan Luas dan Planetari 2 (Wide Field and Planetary Camera 2, WFPC2) dan Kamera Hampir-inframerah dan Pelbagai-Objek Spektrometer (NICMOS). Panduan arah ketika pencerapan pula ditugaskan pada FGS sedia ada pada teleskop Hubble. SM4 pada awalnya dirancang untuk dilancarkan pada tahun 2004. Disebabkan berlaku tragedi letupan kapal angkasa Columbia pada 2003 telah menyebabkan ianya telah ditunda. Pihak NASA berpendapat misi jika dilakukan amat merbahaya memandangkan kekurangan akses ke Stesen Angakasa Lepas Antarabangsa (ISS) disebabkan penggantungan semua misi ke angakasa lepas ekoran dari tragedi tersebut. Pada 31 Oktober 2006, pengarah NASA iaitu Mike Griffin telah memberi lampu hijau kepada misi SM4 untuk dilancarkan pada tahun 2008 menggunakan pesawat angkasa Atlantis. Sebagai langkah keselamatan, pesawat angkasa Endevour akan diletakkan di dalam keadaan bersiap sedia  pada kompleks perlancaran 39B sekiranya berlaku sebarang masalah kepada Atlantis. MS4 akan membolehkan teleskop Hubble untuk  terus berfungsi sehingga tahun 2013, bila mana ianya akan diganti oleh Teleskop Angkasa James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) yang akan dilancarkan pada tahun tersebut. JWST bakal jauh mendahului kebolehan teleskop Hubble dalam menjalankan kajian astronomi, namun akan berfungsi menggunakan julat gelombang inframerah berbanding Hubble yang mencerap dalam julat sinar cahaya nampak.

PENCAPAIAN TELESKOP HUBBLE

Teleskop angkasa Hubble sejak pelancarannya telah banyak mendatangkan impak yang besar terhadap kefahaman ahli astronomi akan alam semesta ini. Pelbagai misteri angkasa lepas yang telah lama menghantui ahli astronomi telah berjaya dirungkaikan disamping pertambahan misteri baru yang memerlukan teori baru untuk menerangkannya. Antara misi utama teleskop Hubble ialah mengukur dengan  lebih tepat jarak bintang Cepheid yang berubah-ubah. Pengiraan jarak ini adalah penting dalam pengubahsuaian nilai konstant Hubble yang digunakan untuk mengukur kadar perkembangan alam semesta. Sebelum penggunaan teleskop Hubble, dikatakan bahawa nilai konstant Hubble mempunyai ralat hampir 50%. Hasil dari keupayaan Hubble telah menghasilkan nilai baru yang berketepatan hampir 10% terhadap jarak bintang Cepheid di kluster Virgo dan juga galaksi-galaksi lain. Nilai konstant Hubble turut digunakan untuk menentukan umur alam semesta. Hasil dari nilai baru konstant Hubble telah mendorong sekumpulan ahli astronomi dari High-Z Supernova Team dan Supernova Cosmology Project untuk menggunakan teleskop Hubble untuk menjalankan satu kajian melibatkan pencerapan letupan supernova yang jauh. Hasil dari kajian ini membuktikan bahawa alam semesta sedang berkembang dengan kelajuan memecut, bukan dengan kelajuan berkurang seperti yang disangka selama ini. Kelajuan memecut ini kemudiannya dikaji dengan lebih lanjut oleh teleskop lain dan telah membuktikan bahawa penemuan oleh teleskop Hubble itu adalah benar. Namun penyebab kepada pecutan kadar perkembangan alam semesta masih lagi kurang difahami oleh ahli astronomi. Imej beresolusi tinggi yang dihasilkan oleh teleskop Hubble telah digunakan untuk mengkaji akan kewujudan lohong hitam di nukleus galaksi-galaksi yang berdekatan. Pada tahun 1960-an, dihipotisiskan bahawa lohong hitam boleh didapati di sesetengah pusat galaksi. Pada tahun 1980-an pula, beberapa galaksi didapati sesuai untuk dijadikan kajian akan kewujudan lohong hitam. Jesteru itu, program kajian menggunakan teleskop Hubble dirangka untuk mengkaji adakah lohong hitam wujud di pusat semua galaksi. Teleskop Hubble telah menyaksikan fenomena hebat perlanggaran antara komet Shoemaker-Levy 9 dan planet Musytari pada tahun 1994. Imej Hubble akan planet tersebut adalah lebih jauh jelas dari imej yang sebelumnya diambil oleh kapal Voyager 2 pada tahun 1979. Hasil dari pemerhatian peristiwa ini telah membantu dalam merungkaikan fakta-fakta penting mengenai dinamik perlanggaran komet dan planet Musytari, iaitu peristiwa yang dikatakan berlaku sekali untuk jangka masa beberapa abad. Antara pencapaian Hubble yang lain ialah penggunaanya untuk mencerap  dan mengkaji planet kerdil Pluto dan Eris.

AKHIR HAYAT TELESKOP HUBBLE

Teleskop Hubble mengorbit bumi sedikit tinggi di atas lapisan atmosfera yang mana dari masa ke semasa orbitnya akan meruntuh ke arah bumi disebabkan oleh daya tarikan. Jika Hubble tidak ditolak kembali ke orbit yang sepatutnya menggunakan pesawat angkasa atau sebagainya, teleskop ini akan mula memasuki atmosfera bumi pada tahun 2010 hingga 2032 dan seterusnya akan jatuh ke permukaan bumi. Tarikh akan kemasukkan semula Hubble bergantung kepada tahap keaktifan matahari dan kesannya terhadap lapisan atas atmosfera. Keadaan giroskop Hubble juga memainkan peranan terhadap tarikh kemasukkan semula kerana teleskop yang terkawal boleh diorientasikan untuk mengurangkan kadar geseran dengan lapisan atmosfera. Tidak semua bahagian teleskop akan terbakar ketika kemasukkan semula berlaku. Bahagian seperti cermin utama dan struktur sokongan berkemungkinan akan terus bertahan yang boleh membawa kepada kehilangan dan kerosakan terhadap nyawa dan fasiliti awam jika ia terjatuh di kawasan yang tidak sesuai. Jika misi SM4 berjaya, tarikh kemasukan semula dapat ditangguhkan dimana misi tersebut akan melonjakkan kembali teleskop Hubble ke orbit yang sepatutnya. Pemasangan bateri dan giroskop baharu akan memanjangkan hayat teleskop Hubble hingga ke tahun 2013.

Catatan Editor: // Artikel ini pernah tersiar di Dewan Kosmik dan mendapat keizinan penulis untuk dimuatkan kembali di MajalahSains.Com. Penulis artikel Mohd Rizuan Ali merupakan seorang penuntut perubatan di sebuah IPT di Shah Alam yang meminati astronomi sebagai hobi masa lapang.