През април 1990 г. Хъбъл излиза в орбита. Но обсерваторията за 1,5 милиарда долара изпраща размазани изображения вместо очакваната рязкост.
Външният ръб на основното огледало е с около 2,2 микрона по-плосък от необходимото – приблизително една петдесета от дебелината на човешки косъм.
Телескоп над атмосферата
Идеята за телескоп в космоса е стара. Още през 1946 г. американският астроном Лайман Спицър описва в научна статия предимствата на обсерватория извън земната атмосфера. Въздухът размива светлината от звездите – затова те трептят – и поглъща голяма част от ултравиолетовото и инфрачервеното лъчение. Над атмосферата тези проблеми изчезват.
Телескопът е кръстен на Едуин Хъбъл, астронома, доказал, че съществуват други галактики и че Вселената се разширява. Основното му огледало е с диаметър 2,4 метра. Изстрелването е планирано за 1986 г., но катастрофата на совалката „Чалънджър“ спира полетите за години. През това време телескопът стои в чисто помещение под азот, а поддръжката струва милиони долари на месец.
На 24 април 1990 г. совалката „Дискавъри“ най-сетне го извежда в орбита при мисията STS-31.
Перфектно полирано, но погрешно
Огледалото не е напукано или грубо полирано – то е изработено изключително прецизно – по грешна форма. Повърхността му е гладка до около 10 нанометра, което го прави едно от най-точно изработените огледала дотогава. Само профилът по края е различен. Резултатът е сферична аберация: светлината от ръба и от центъра на огледалото се фокусира в различни точки.
За слаби и далечни обекти това е катастрофа. Повечето космологични програми стават практически невъзможни. Политиците поставят под съмнение компетентността на NASA, а комедийният филм „Голата истина 2½“ слага Хъбъл до „Титаник“ и „Хинденбург“ в поредица от прочути провали. Въпреки това в първите години телескопът прави и полезни наблюдения на по-ярки обекти, а астрономите отчасти компенсират дефекта с компютърна обработка на изображенията.
Как грешката минава проверките
Грешката минава проверките, защото самият уред, с който проверявали огледалото на Земята, бил сглобен неправилно. Така проверката приема дефекта за правилен резултат и той е открит едва след изстрелването. Огледалото е полирано от компанията Perkin-Elmer. Специална комисия, ръководена от Лю Алън, директор на Лабораторията за реактивно движение на NASA, установява, че в изпитвателния уред, т.нар. нулев коректор, една от лещите е изместена с 1,3 милиметра. Някои по-прости тестове всъщност показват проблема, но резултатите им са пренебрегнати, защото уредът със сгрешената леща се смята за по-точен. Комисията обвинява основно Perkin-Elmer, но критикува и NASA, че е разчитала на един-единствен инструмент.
Резервно огледало има – изработено от Kodak. Да бъде сменено в орбита обаче е невъзможно, а прибирането на телескопа на Земята би било твърде скъпо и бавно.
Очила в орбита
Решението идва от самата прецизност на грешката. Щом дефектът е точно измерим, може да се изработи оптика със същата грешка, но в обратна посока.
През декември 1993 г. астронавти пристигат с космическата совалка Endeavour. Мисията STS-61 стартира на 2 декември. Улавят телескопа с роботизирана ръка и монтират новата камера WFPC2 и COSTAR – система от оптични елементи, която компенсира грешката за останалите научни инструменти. За да се освободи място за COSTAR, от телескопа е изваден един от уредите – високоскоростният фотометър.
Телескопът получава нещо като очила, а не ново основно огледало. Мисията продължава почти 11 дни. Работата изисква пет излизания в открития космос – рекорд за времето си. Двете двойки астронавти, Стори Мъсгрейв и Джефри Хофман, Катрин Торнтън и Томас Ейкърс, се редуват ден след ден. Роботизираната ръка на совалката управлява швейцарецът Клод Никольер, астронавт на Европейската космическа агенция. Освен оптиката те подменят слънчевите панели, жироскопи и електроника.
Ясен поглед
На 13 януари 1994 г. NASA показва една и съща звезда преди и след корекцията. Изображенията потвърждават, че поправката работи точно както предвиждали инженерните модели.
Следват още четири обслужващи мисии със совалка, последната през 2009 г. Новите инструменти вече имат собствена корекция, затова COSTAR е свален и върнат на Земята. Днес е изложен в Националния музей на въздухоплаването и космонавтиката във Вашингтон. Хъбъл е единственият телескоп, проектиран да бъде обслужван от астронавти в космоса.
Оригиналното огледало и днес работи в орбита със същия дефект – поправено е не стъклото, а пътят на светлината. Историята на Хъбъл показва колко скъпа може да бъде една милиметрова грешка и колко изобретателни са решенията, когато връщането на Земята не е възможно. След „очилата“ в орбита телескопът се превръща от публичен провал в един от най-важните научни инструменти на епохата.
Източници: Hubble Space Telescope – NASA, Hubble Space Telescope – Wikipedia