Telescopul Hubble, o minune tehnologică, dar şi una dintre marile gafe ale istoriei

Telescopul Spațial Hubble este un telescop plasat pe orbita Pământului, numit astfel după astronomul american Edwin Hubble.

Telescopul este poziționat în afara atmosferei terestre. Acest lucru îi conferă avantaje semnificative față de telescoapele de pe Pământ, imaginile nefiind perturbate de către turbulențele atmosferice. Din acest motiv, telescopul poate capta informații și în spectrul ultraviolet, ale cărui lungimi de undă sunt în mod normal puternic atenuate de către stratul de ozon al Pământului.

De la lansarea lui, în anul 1990, Telescopul Spaţial Hubble a devenit unul dintre cele mai importante instrumente din istoria astronomiei. Cu el, astronomii au făcut numeroase observații, care au dus la importante descoperiri în astrofizică. Camera fotografică cu câmp foarte larg de pe Hubble furnizează cele mai detaliate imagini în lumină vizibilă realizate vreodată.

Însă lucrurile nu au stat întotdeauna astfel.^[detalii]

Istoria Telescopului Spaţial Hubble, pe scurt

Istoria Telescopului Spațial Hubble începe în anul 1946, când astronomul Lyman Spitzer a scris un referat întitulat „Avantajele astronomice ale unui telescop pe orbită, în afara atmosferei terestre”.

În acestă lucrare, autorul a expus cele două mari avantaje ale unui telescop spațial viitor. Primul avantaj este că rezoluția unghiulară (unghiul cel mai mic, sau puterea separatoare cea mai mare pentru care două obiecte să fie văzute distinct) va fi limitată doar de difracție, nu și de turbulențele atmosferice de pe Pământ, care dau efectul de sclipire al stelelor. Telescoapele de pe Pământ sunt limitate la rezoluții de 0,5 – 1,0 secunde de arc, prin comparație cu rezoluția teoretică limitată doar de difracție, de 0,1 secunde de arc pentru un telescop cu o oglindă de 2,5 m diametru.

Al doilea avantaj este că un telescop spațial va putea face observații și pentru lungimi de undă din spectrele infraroșu și ultraviolet, care sunt puternic absorbite de atmosfera terestră.

În anul 1962, Regatul Unit a lansat un telescop care avea o traiectorie în jurul Soarelui, ca parte a programului spațial Ariel, iar în anul 1966 NASA a lansat primul Orbiting Astronomical Observatory (OAO) – Observator astronomic orbital. Primului Observator Astronomic Orbital i s-a stricat bateria după numai 3 zile, iar ca urmare misiunea spațială a trebuit terminată. A fost urmat de Observatorul Astronomic Orbital nr. 2, care a observat stelele și galaxiile în ultraviolet, de la lansarea lui din 1968 până în 1972, mult peste durata de viață estimată.

Planurile NASA

În anul 1970, NASA a înfiinţat două comitete care aveau ca scop construirea unui telescop spaţial. Unul dintre ele urma să se ocupe de partea tehnică a proiectului telescopului spațial. Celălalt trebuia să determine obiectivele științifice ale misiunii. Odată ce acestea au fost stabilite, următorul pas era cel ca NASA să obțină fonduri pentru acest instrument ştiinţific, mult mai mari decât pentru orice alt telescop terestru.

Congresul Statelor Unite ale Americii a ezitat asupra mai multor aspecte ale bugetului propus pentru telescop, cerând mai multe reduceri de buget în stadiile de cercetare. În acel moment cheltuielile vizau studiile detailate ale unor potențiale noi instrumente pentru acel telescop și partea de logistică. În anul 1974, reducerile de cheltuieli bugetare promovate de către preşedintele Gerald Ford au condus la anularea tuturor fondurilor dedicate proiectului unui telescop spațial.

În cele din urmă, în anul 1978, Congresul a aprobat finanțarea de 36 de milioane de dolari. Astfel a început proiectarea Marelui Telescop Spațial, cu lansarea estimată în anul 1983. S-a hotărât ca numele telescopului să fie dat în onoarea lui Edwin Hubble, cel care a făcut una dintre cele mai revoluționare descoperiri ale secolului al XX-lea, cea că Universul se extinde.

Oglinda, o componentă esenţială

Cea mai importantă parte a telescopului erau oglinda și sistemele optice, care trebuiau construite conform specificațiilor. Oglinzile telescoapelor trebuiau realizate cu o precizie de aproximativ 1/10 din lungimea de undă a luminii vizibile.

Totuşi, întrucât telescopul spațial urma să fie folosit și la observații în ultraviolet sau infraroșu, cu o rezoluție de zece ori mai bună decât telescoapele din trecut, oglinda lui trebuia șlefuită cu o precizie de 1/20 din lungimea de undă specifică luminii vizibile. Acest lucru înseamnă circa 30 nanometri.

Iniţial, firma Kodak a primit sarcina producerii oglinzii. Procesul de șlefuire a durat mult mai mult decât era prevăzut inițial și a costat mai mult. Pentru a face economie, NASA a oprit construcția oglinzii Kodak. Astfel, s-a modificat data lansării pentru luna octombrie 1984.

Oglinda a fost terminată de către firma Perkin-Elmer, la sfârșitul anului 1981. A fost adăugat un strat reflector de aluminiu subțire de 75 nm și a unul protector de fluorură de magneziu de 25 nm.

Au fost multe voci care au criticat această firmă. Şi aveau dreptate. Perkin-Elmer nu putea respecta programul, pierzând câte o lună la fiecare patru luni lucrate. Din acest motiv, NASA a fost din nou nevoită să amâne data lansării, în două rânduri. Până în acest moment, proiectul costase 1,175 miliarde de dolari.

Telescopul Spaţial Hubble ajunge pe orbită

După alte probleme inginereşti, la care a contribuit şi dezastrul navetei Challanger, proiectul a suferit noi amânări.

În cele din urmă, pe 24 aprilie 1990, Naveta Spațială Discovery a lansat pe orbită Telescopul Spațial Hubble.

De la costul inițial estimat la 400 milioane de dolari, costul total pentru Telescopul Spaţial Hubble s-a ridicat la 4,7 miliarde de dolari, Din partea agenţiei europeane s-au acordat 593 milioane de dolari.

Telescopul Hubble, una dintre cele mai costisitoare erori din istorie

La câteva săptămâni de la lansarea telescopului imaginile primite de echipa de la sol arătau că exista o problemă serioasă la sistemul optic.

Deși primele imagini păreau să fie mai clare decât imaginile de pe Pământ, telescopul eșua în încercarea de a găsi o bună focalizare finală. Astfel, imaginile care trebuiau să fie de cea mai bună calitate erau de fapt mult inferioare față de ce se pronosticase.

Imaginile unui punct sursă formau o pată pe o rază de o secundă de arc sau chiar mai mult. În caietul de sarcini era prevăzut ca imaginile să formeze un punct pe un cerc de 0,1 secunde de arc în diametru.

Analiza imaginilor a identificat cauza problemei. Oglinzii primare i s-a dat la sol o formă greșită. Deși a fost, probabil, cea mai precisă oglindă făcută vreodată, oglinda a fost prea turtită pe margini. Greșeala a fost de numai 2,3 micrometri. Totuşi, urmările au fost catastrofale. A rezultat o aberație de sfericitate mare, adică un defect prin care lumina reflectată de marginea oglinzii focaliza în alt punct decât cel în care focaliza lumina reflectată de centrul oglinzii.

Reparaţii costisitoare

În luna decembrie 1993, la trei ani şi jumătate de la lansarea Telescopului Hubble, şapte astronauţi au fost trimişi într-o misiune de întreţinere, pentru a corecta defectul optic.

Pe 13 ianuarie 1994, NASA a declarat misiunea un succes și a arătat primele imagini noi, mult mai precise. (foto sus, galaxia spirală M100, înainte şi după corecţia optică)

Această misiune spaţială este considerată cea mai complexă din istorie. Au fost necesare 5 ieşiri în spaţiu pentru ca instrumentele corectoare să fie instalate pe telescop.

Deşi Telescopul Hubble a reprezentat una dintre cele mai costisitoare gafe din istorie, este, în acelaşi timp şi una dintre marile invenţii ale omenirii.

Vizionaţi în materialul video de mai jos câteva dintre cele mai bune imagini surprinse de Telescopul Spaţial Hubble