25 rokov s HST

Je to už 25 rokov, čo započal svoj výskum jeden z najdôležitejších a najproduktívnejších vedeckých zariadení, aké boli kedy vyrobené – HST alias Hubblov vesmírny ďalekohľad.

Už jeho začiatky sprevádzali celkom veľké problémy od nedostatku financií, neustálych odkladov štartu až po vadné hlavné zrkadlo a pokazené gyroskopy, niet pochýb, že bez určitej dávky šťastia by sa teraz vedci na celom svete nemohli rozplývať nad úžasnými fotkami galaxií, hviezdokôp cez hmloviny, kvazary a supernovy.

Prvá myšlienka na observatóriu mimo Zem vznikla v hlave amerického teoretického fyzika Lymana Spitzera už v roku 1946! Prvými z nich boli observatóriá misií OAO-1/-2/-B/-3 (OAO z angličtiny Orbiting Astronomical Observatory), vypustené až v rokoch 1966 až 1972, teda 20 rokov po publikovaní pôvodného Spitzerovho článku, objasňujúcim výhody observatórií mimo Zeme. Ich celkový úspech však výrazne pomohol k získaniu prostriedkov pre samotný HST.

Plánovanie Hubblovho ďalekohľadu započalo v roku 1970, keď NASA vytvoril dve separátne komisie, ktoré mali dohliadať na výrobu a určovanie cieľov pre orbitálne observatórium (dnes známe pod menom HST, v tej dobe však malo označovanie iba LST (Large Space Telescope), čiže jednoducho Veľký vesmírny ďalekohľad). Toto nové observatórium však narozdiel od svojich predchodcov z rád OAO, ktoré mali na palube iba prístroje na pozorovania v ultrafialovom spektre svetla malo prístroje na pozorovania vo veľkej škále spektier a iných vedeckých prístrojov. Pre tieto účely NASA pôvodne plánoval zadať firme Perkin-Elmer vyrobiť zrkadlo s priemerom troch metrov. Neskôr však kvôli škrtom v rozpočte, ktoré boli značné, keďže po dohadovaní sa so senátom dostal iba tretinu pôvodnej sumy, ktorú požadoval, sa rozhodol priemer zrkadla skresať z pôvodných 3 m na 2,4 m.

Štart a prvé problémy

Hubblov ďalekohľad odštartoval 24. apríla 1990 pomocou raketoplánu Discovery. Krátko po vypustení HST bolo jasné, že s ním niečo nieje v poriadku. Hlavné zrkadlo nedokázalo poriadne zaostriť matnejšie objekty. Zistilo sa, že výrobná firma spravila celkom veľkú chybu vo výrobe, kedy bolo hlavné zrkadlo zle vybrúsené kvôli zle nadstavenému prístroju na navigovanie brusného stroja. Na zrkadle tak vznikla tzv. sférická aberácia, teda chyba, pri ktorej boli boky zrkadla vybrúsené viac ako bolo zadané. Preto sa hlavné zrkadlo nedokázalo zosynchronizovať so sekundárnym a teda poriadne zaostriť na matnejšie objekty. Pri svetlejšie objekty však táto chyba nebola badateľná, ibaže HST bol vypustený práve s cieľom skúmať tie menej jasné, takže sa stal v podstate nepoužiteľným. K tomu prestali fungovať gyroskopy na mierenie s ďalekohľadom problémy boli aj so slnečnými panelmi (príliš sa triasli) a s riadiacou technikou.

Výpravy k Hubblu

Za ciel opraviť túto fatálnu chybu si dala prvá z rady servisných misii raketoplánov STS-61 s loďou Endeavour. Vtedy boli k HST doručené a nainštalované nové komponenty, hlavne korekčná optika COSTAR. Táto misia bola jednou z najzložitejších a pre NASA aj jednou z najdôležitejších misii vôbec keďže kvôli trapasu s hlavným zrkadlom na jeho oprave stála celková reputácia NASA.

Druhá servisná misia STS-82 raketoplánu Discovery priniesla výmenu zariadení GHRS (Goddard High Resolution Spectrograph) a FOS (Faint Object Spectrograph) za zariadenia STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) a NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), tiež prebehla výmena záznamníka za nový elektronický miesto starého a oprava tepelnej izolácie.

Tretia bola rozdelená na dve časti, tou prvou bol let STS-103 Discovery. V tej dobe sa pokazili všetky štyri gyroskopy na palube, teda sa z HST znova stal nepoužiteľný „šrot“, pokiaľ nedorazila táto servisná misia a všetky gyroskopy boli vymenené. Tiež bolo nainštalovaných pár ďalších zariadení ako VIK (Voltage-temperature Improvement Kit) pre lepšiu ochranu batérii, FGS (Fine Guidence Sensor) na jemné zameriavanie pozorovaných objektov a došlo tiež k výmene palubného počítač za (vtedy) novší model Intel 486 s 25 MHz a 2 MB RAM.

Druhá časť, tentokrát misia STS-109 raketoplánu Columbia, priniesla výmenu zariadenia FOC za ACS (Advanced Camera for Surveys), a tým vylepšila celkové pozorovacie schopnosti celého observatória. Ďalej sa vykonalo doplnenie chladiacej kvapaliny do zariadenia NICMOS a bolo teda znova funkčné. Boli tiež znova vymenené solárne panely.

Poslednú servisnú misiu sprevádzali veľké ťažkosti a sprvu nebolo vôbec jasné, či sa uskutoční alebo nie. Hlavnou príčinou bola tragická havária raketoplánu Columbia v roku 2003, kedy bolo rozhodnuté že akákoľvek budúca misia raketoplánu musí byť v núdzovej situácii schopná dosiahnuť ISS (International Space Station), avšak kvôli rozdielnosti obežných dráh s HST nebude ani pri maximálnom úsilí možné pre raketoplán takúto operáciu vykonať.

Dobré správy prišli až po nástupe nového riaditeľa v NASA M. D. Griffina, ktorý po tlaku vedeckej obce povolil štart poslednej servisnej misie pre HST. Misia raketoplánu Atlantis STS-125 štartovala roku 2009. V priebehu misie sa podarilo vymeniť a nainštalovať veľké množstvo zariadení, ako napríklad niklo-vodíkové batérie, COS (Cosmic Origins Spectrograph) alebo širokouhlou kameru.

Nádejné vyhliadky

Predpokladaná životnosť HST je vďaka jeho stavu až ďalších 20 rokov, pričom v roku 2018 má byť vypustený jeho nástupca (ale nie ako náhrada), ďalekohľad Jamesa Webba (JWST – James Webb Space Telescope), ten však bude narozdiel od HST skúmať Vesmír len v infračervenom spektre.
HST znamená pre vedu veľmi veľa, keďže nám Vesmír ukázal zas bližšie, ako jeho predchodcovia, ale to už v druhej časti dvojdielnej série k jeho 25. výročiu od Eduarda Boldižára.

Zdroj:
Hubbleův vesmírný dalekohled
STS-31
STS-31
STS-61
STS-82
STS-103
STS-109
STS-125