Kosmose uurimine (6)

Kosmose uurimine
Ettekanne
Tallinn 2009
Sisukord
Teleskoobid ................................................................. 2-3
Kosmonautika ............................................................. 4-5
Kosmoseprogrammid.................................................. 6
NASA .......................................................................... 7
Tartu Observatoorium.................................................. 8-9
Kasutatud kirjandus......................................................10
Teleskoobid
Kui itaalia astronoom, füüsik ja filosoof Galileo Galilei
kuulis 1609.aastal leiutisest nimega teleskoop , tegi ta endalegi ühe,
olemata varem ühtki sellist leiutist näinud ning teades vaid, et selles kasutatakse kahte läätse ja toru. Teleskoop, mille ta kiirustades tegi, oli parim, mis tolleks ajaks üldse tehtud; see andis ümberpööratud kujutise asemel õigetpidi kujutise. Galilei oli erakordselt osavate kätega, ta lihvis ise läätsesid ja tema teleskoobid olid oma aja parimad. Teadaolevalt oli Galilei esimene, kes pööras teleskoobi taevasse ja hakkas vaatlusi tegema. Muuhulgas avastas ta Jupiteri kaaslased, Linnutee koosnemise tähtedest, Veenuse faasid (analoogilised Kuu faasidega) ning Kuu pinna ebatasasused.
Aja möödudes hakati ehitama aina suuremaid ja võimsamaid teleskoope, mis võimaldasid avastada ühe rohkem planeete. 1960. aastatest alates taotlesid astronoomid NASAlt umbes 3 meetrise kosmoseteleskoobi ehitamist ja kosmosesüstikuga orbiidile viimist. Projekt kinnitati 1977.aastal ning ehitustöid kavandati mõnele aastale. Ent seoses süstiklaeva " Challenger " avariiga, nihkusid kõik programmid mitme aasta võrra edasi. Valmis saanud 2,4 meetrine teleskoop konserveeriti. Nii jõudis Hubble'i nimeline kosmoseteleskoop HST (Hubble Space Telescope) orbiidile alles 1990. aastal.
Umbes 600 kilomeetri kõrgusel teeb 12,3 tonnine vaatlusriist tiiru ümber Maa 96 minutiga, objektile suunamise täpsus on tuhandikud kaaresekundid. Esimestest uuringutest selgus uskumatu ja skandaalne järeldus: teleskoobi optikasüsteem ja sellest tulenevalt kujutise kvaliteet oli täiesti kehv . Sellest sai USA kõrgtehnoloogia häbiplekk - kuulsas Perkin Elmeri firmas oli jämedalt eksitud optiliste pindade kontrollimisel ning peeglisüsteem valesti lihvitud .
Puudusi oli ka juhtimissüsteemides ja mujalgi. 1993. aasta lõpul haaras kosmosesüstik "Endeavour" HST oma embusse ning astronaudid asusid teda remontima, sealhulgas detaile ja sõlmi asendades. HST sai "nägemist parandava prilliklaasi".
Kõrgekvaliteediliste vaatlusteni jõuti niisiis alles ligi nelja-aastase hilinemisega, ent edaspidi on HST koos oma lisaseadmetega (lainurk-plaadikaamera, nõrkade objektide kaamera , ülitundlik sp ektrograaf ja fotomeeter) ületanud lootusi. Vaatluste koordineerimiseks asutati USA-s uus instituut umbes 250 töötajaga, oma panuse annab ka Euroopa Lõunaobservatoorium, ESO.
Kosmonautika
Kosmonautika on teadus- ja tehnikaharu, mis tegeleb kosmose hõlvamisega inimkonna huvides. Kosmonautika põhilised eesmärgid on Maa ja selle atmosfääri ehk õhkkonna uurimine tehiskaaslaste abil, raadio ja televisioonkaugside korraldamine, astronoomilised vaatlused väljaspool Maa atmosfääri, lennud Kuule ja Päikesesüsteemi planeetidele.
Kosmonautika rajas vene teadlane Konstantin Eduardovich Tsiolkovski. Ta põhjendas esimesena teaduslikult rakettide kasutamise võimalust lennuks väljaspoole Maa atmosfääri ja teistele planeetidele. Oma 1903. aastal ilmunud töös "Maailmaruumi uurimine reaktiivaparaatide abil", tuletas ta valemi, mis seob raketi kiiruse gaaside voolukiirusega, raketi massiga ja kütuse massiga. Ta põhjendas teaduslikult, et kosmoselendudeks vajalikku esimest kosmilist kiirust arendava raketi loomine on võimalik. Tsiolkovski soovitas kasutada rakettides põletusainena vesinikku ja oksüdeerijana vedelat hapnikku. Tema tööd ennetasid üle poole sajandi tehnika arengut ja said aluseks tänapäeva teoreetilisele ja praktilisele kosmonautikale.
Kosmoseajastu alguseks peetakse 4.oktoobrit 1957, kui NSV Liidust lennutati esimene Maa tehiskaaslane – „ Sputnik 1“. Lennuaparaadi viis kosmosesse harilik mitmeastmeline rakett – kanderakett ehk kosmoserakett . 1959 .aastal startisid NSV Liidust ja USA-st aga esimesed planeetidevahelised automaatjaamad (vastavalt „ Luna 10“ 2.jaanuaril 1959 ja „Pioneer 4“ 3.märtsil 1959).
Sputnik 1
Kosmonautika põhietapid

• „Sputnik 1“ (1957) - Esimene Maa tehiskaaslane
  
• „Vostok 1“ (1961) – Esimene inimese kosmoselend
  
• „Luna 9“ (1966) – Esimene laskumine Kuule
  
• „Venera 3“ (1966) – Esimene laskumine Veenusele
  
• „ Apollo 11“ (1969) – Esimene inimese lend Kuule
  
• „Saljut 1“ ( 1971 ) – Esimene orbitaaljaam (koos kosmoselaevaga „Sojuz 10“
  
• „Pioneer 10“ (1973) – Esimene kosmoselennuaparaat, mis möödus Jupiterist ja väljus Päikesesüsteemist
  
• Kosmoselennuk (1981) – Esimene korduvalt kasutatav kosmoserakett
  

Tähtsamad sündmused kosmoseuurimise ajaloos:
*esimese tehiskaaslase Sputnik 1 viimine Maa orbiidile 1957. aastal
*esimese inimese Juri Gagarini viimine kosmosesse Vostok 1 kosmoselaevas 1961. aastal
*inimese jõudmine Kuule - Neil Armstrong ja Buzz Aldrin 1969. aastal Apollo 11 pardal
Kosmoseprogrammid
*Apollo programm oli NASA kosmoselendude programm aastatel 1961–1975, mille käigus sooritati kuus mehitatud lendu Kuule.
Apollo on siiani ainuke programm, mille raames on inimene lennanud Maa orbiidist kaugemale. Apollo kosmoselaevade arendustöö andis oma panuse paljude teadus- ja tehnikaharude (sealhulgas lennunduse, telekommunikatsiooni , arvutiteaduse ja üldise inseneriteaduse) arengusse . Lendudel kasutatud kütuseelemendid olid esimesed praktilist kasutust leidnud elemendid.
* Mercury programm oli USA esimene mehitatud kosmosereiside programm., mille eesmärgiks oli panna inimene tiirlema ümber Maa orbiidi. 20.veebruaril 1962 esimese Mercury reisiga see ka saavutati.
*Marineri programm oli USA kosmoseprogramm , mille raames saadeti aastatel 1962-1973 kosmosesse sari planeetidevahelisi automaatjaamu Marsi, Veenuse ja Merkuuri uurimiseks.
Mariner 9 oli esimene ümber Marsi tiirelnud tehiskaaslane. Ta ligines sellele kuni 1400 kilomeetri kaugusele.
Kasutades Veenuse gravitatsioonivälja, viidi Mariner 10 (1973) kiirendusmanöövrit rakendades tiirlema ümber Merkuuri; selle ümber tegi ta 3 tiiru ja viimase tiiru ajal jõudis ta|planeedile isegi 320 kilomeetri lähedusele.
* Gemini oli USA kosmoseaparaatide seeria. Programm toimus Mercury ja Apollo programmide vahepeal ja selle eesmärgiks oli arendada kosmosereiside tehnikat . Programm viidi läbi 2 mehitamata ja 10 mehitatud kosmosereisiga.
NASA
NASA (Aeronautika ja Kosmose Rahvuslik Administratsioon või Rahvuslik Aeronautika- ja Kosmoseadministratsioon)) on 1958.aastal loodud USA riiklik kosmose uurimise ja kosmonautika arendamise
organisatsioon , mille keskus on Washingtonis . NASA põhieesmärkideks on: atmosfääris ja sellest väljaspool lendamise uurimine; kosmoseaparaatide loomine, katsetamine ja lendude korraldamine; kosmoseuuringute tulemuste rakendamine teaduses ja majanduses ning rahvusvahelise koostöö organiseerimine.
Kosmosesüstik (inglise Space Shuttle ) on NASA poolt konstrueeritud, tänapäeval ameeriklaste ainus kasutusel olev mehitatav kosmosesõiduk. Kosmosesüstiku eeliseks on see, et erinevalt kanderakettidest on ta peaaegu täielikult taaskasutatav . Süstik stardib vertikaalselt ja võib orbiidile kanda kuni seitse astronauti ja 22 700 kg raskuse lasti. Kui missioon on lõppenud maandub kosmosesüstik nagu tavaline lennuk, vajades ainult pikemat maandumisrada.
Kosmosesüstiku ehitamise kavanditele hakati mõtlema varsti pärast Apollo programmi lõppu. Kuna tolleaegne tehnika polnud veel piisavalt võimas, et taolist sõidukit konstrueerida, hakkasid paljud teadlased kannatamatult looma tuhandeid kavandeid kosmosesüstiku loomiseks. Seejuures tekkis hiljem segadus , millise kavandi järgi hakata üldse midagi looma. Palju oli välja pakutud Wernher von Brauni loodud kuuraketi Saturn V esimesel astmel baseeruvat kosmosesõidukit. See oli aga tolle aja kohta liiga kallis ega tasunud ennast ära. Mõni aasta hiljem tuli ühel teadlasel idee kavandada midagi lennukitaolist, mille kõhu all asub kanderakett. Pärast pikki aastaid ja teooriatöid saadigi valmis esimene kosmosesüstik nimega Enterprise.
Kosmose uurimine Eestis - Tartu Observatoorium
Eesti täheteaduse keskus asub Tõraveres, Tartust paarkümmend kilomeetrit edelas. Astronoomilised vaatlused Tartu ülikooli tähetornis Toomemäel algasid juba 19. sajandi algul. 1947.aastal alustas tööd Eesti NSV Teaduste Akadeemia Füüsika, Matemaatika ja Mehhaanika Instituut, millest 1952.
aastal sai Füüsika ja Astronoomia Instituut. Vana tähetorn jäi uuele instituudile kitsaks . Kitsikus lahenes 1960. aastate alguses, kui esimesed astronoomid kolisid uude alles ehitatavasse observatooriumisse Tõraveres. 14. septembril 1964 avati observatoorium ametlikult ja anti talle F.G.W Struve ( Friedrich Georg Wilhelm von Struve) nimi. 1973. aastast oli Tõraveres Astrofüüsika ja Atmosfäärifüüsika Instituut ning Tartusse jäi Füüsika Instituut. Alates 21. septembrist 1995 kannab Tõravere teaduskeskus Tartu Observatooriumi nime. Praegu jagunevad Tartu Observatooriumi teadurid ja uurimisteemad kolme osakonna vahel: astrofüüsika, kosmoloogia ja atmosfäärifüüsika.
Alates 1974. aastast on Tõravere täheuurijate tähtsaimaks töövahendiks olnud Eesti ja Põhja-Euroopa suurim 1,5meetrise läbimõõduga peegelteleskoop. Seda kasutatakse peamiselt koos spektrograafiaga ASP-32. tähespektrite registreerimiseks kasutatakse USA päritolu CCD-kaamerat HPC-1, mis on võimaldanud lühendada ekspositsiooniaegu fotoplaadiga võrreldes 10-20 korda.
Kosmoloogia osakonna tööd veab akadeemik Jaan Einasto. 1970. aastatel said Tõravere kosmoloogid kuulsaks galaktikate massiivsete kroonide ehk varjatud massi avastamisega. Sellest edasi viis loogiline rada Universumi raku- ehk kärgstruktuuri avastamiseni. 1997. aastal ilmus maailma prežtiisikaimas teadusajakirjas “ Nature ” J. Einasto, M. Einasto, Veikko Saare, E. Tago ja kuue välismaise kolleegi artikkel sellest, et rikaste galaktikaparvede ruumilises jaotuses on selgesti näha korrapärane struktuur. Universum näib meenutavat kolmemõõtmelist malelauda, mille suuruseks on 120 megaparsekit.
Tartu observatooriumi  kolmanda osakonna-atmosfäärifüüsika-uurimissuunad on aluspinna füüsika, klimatoloogia , aktinomonitooring, biogeofüüsika ja dünaamiline meteoroloogia.
Kasutatud kirjandus

• EE 5 lk.81-89
  
• ENEKE 2 lk.170-173
  
• http://www.hot.ee/triinu7/8.ht m
  
• EE 6 lk.562-563
  
• http://www.colorado.edu/StudentGroups/CUSEDS/Events/WSW/2007/sputnik.jpg
  
• http://waterocket.explorer.free.fr/images/Tsiolkovski.jpg
  
• http://quotationsbook.com/assets/shared/img/2707/472px-Galileo_Galilei_3.jpg
  
• “ Kosmos , tähed, planeedid ja kosmoselaevad.” Sue Becklake, tõlkinud Indrek Rohtmets
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Kosmoses%C3%BCstik
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Marineri_progra mm
  
• http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Gemin i
  
• http://en.wikipedia.org/wiki/Project_Mercury
  

10