A Hubble használhatatlan

Még 1923-ban született meg az űrtávcső ötlete: egy német tudós, Hermann Oberth gondolt arra először, hogy a Föld légkörén kívülre helyezett távcső a felszínen működő eszközöknél jóval szebb képeket készíthetne a világűr látványosságairól. A földi teleszkópok hatékonyságát ugyanis nagyon befolyásolja, mennyire nyugodt a környék légköre, mennyire kavarta fel a port a szél, az olyan egyértelmű dolgokat nem is említve, mint hogy a felhők vagy a napsütés is komolyan akadályozzák a munkát.

A Hubble űrteleszkóp (Hubble Space Telescope, HST) pályára állításához vezető munka tulajdonképpen 1946-ban kezdődött, mikor egy amerikai csillagász, Lyman Spitzer először pontosította, milyen előnyei is lennének, ha az űrből próbálnánk meg csillagokat és egyebeket fotózni. Igazából ő mutatott rá először, hogy nemcsak az időjárási körülményeket és a légkör torzítását lehetne kivédeni, de ráadásul a látható fény mellett egy halom olyan hullámhosszon is lehetne dolgozni, ami hasznos a kutatók szempontjából, de a légkör kiszűri azokat. Ahhoz tehát, hogy az ultraibolya, a gamma- vagy épp a röntgensugarakat is felfogjuk, kell valami a légkör fölé.

űNem véletlen, hogy a konkrét megvalósulásra 44 évet kellett várni. A busz méretű és súlyú, 2,4 méteres átmérőjű főtükörrel szerelt Hubble például az eredeti 400 millió dollár helyett végül ennek nagyjából négyszeresét emésztette fel, ráadásul úgy, hogy az eredeti terveket a költségvetési harcok során valamicskét lejjebb kellett faragni.

1974-ben született meg a döntés, hogy a teleszkópot moduláris felépítésűnek alkotják meg, vagyis a főrészek fix beépítése mellett egyes alkotóelemeket eleve cserélhetőnek terveztek, végül 1975-ben, már az Európai Űrügynökséggel közösen indult meg az a munka, aminek a végén elkészült az Edwin Hubble amerikai csillagász nevét viselő eszköz. (Spitzerről is neveztek el távcsövet, csak jóval később, 2003-ban, a halála után.)

(Fotó: Space Frontiers / Europress / Getty)

A moduláris felépítésnek később elég komoly szerepe lett az űrteleszkóp életében, bár nem pont úgy ahogy azt a tervezők eleve gondolták. Már az első fényképek során kiderült, hogy valami komoly baj van a Hubble-lel: akárhogy próbálkoztak a kezelők, sehogy sem sikerült a vártnak megfelelően jó képeket készíteni. Hamarosan kiderült, hogy a lehető legbanálisabb hibát sikerült elkövetni: egyszerűen rosszul csiszolták fel a műszer lelkét, a tükröt.

(Fotó: Print Collector / Europress / Getty)

A főtükröt nagyon pontosan kell felcsiszolni ahhoz, hogy a tükör belsejéből és a tükör széléről érkező fénysugarak szinkronban maradjanak. Ez a tükörcsiszolás alapvetése, még a hetvenes években hazánkban népszerű amatőr tükörcsiszolók is pontosan tudták, hogy ha ez nincs, akkor jön minden távcső ellensége: a szférikus aberráció. A szférikus aberráció a csillagászati képalkotási hibák alapvetése, nagyjából olyan, mint a fociban a les. Hihetetlen, de a Hubble-nél mégis ez a hiba okozott elég komoly bajokat, amiket végül csak úgy tudtak megoldani, hogy a NASA mérnökei fejlesztettek egy speciális tükörrendszert, az űrhajósok pedig beszerelték azt az akkor már 3 éve pocsék fotókat lövő űrtávcsőbe.

De vajon hogy lehetett ilyen amatőr hibát véteni az emberiség egyik legfontosabb tudományos kísérletében? A válasz egyrészt nagyon egyszerű, másrészt baromi ijesztő. Ha röviden akarjuk összefoglalni, a Hubble pont ugyanazért lett selejt, amiért a Challenger felrobbant: a hatalmas nyomás alatt egyszerűbbnek tűnt vállat vonva elsétálni még a látványos hibák miatt, mintsem szólni, hogy hahó, van egy kis gond.

A Challenger azért robbant fel, mert nem volt senki, aki a sarkára mert volna állni, és azt merte volna mondani, hogy márpedig fagyban nem indítunk űrhajót.

(Fotó: Photo 12 / Europress / Getty)

A Hubble-nél a hiba kettős volt. Egyrészt már maga a csiszolás sem sikerült tökéletesen, de az önmagában még nem baj: még a legpontosabb módszerekkel sem feltétlenül lehet kiszúrni azonnal, hogy becsúszott egy akkora hiba, amiből ötven adná ki egy papírlap vastagságát. Viszont volt egy külön eszköz, a nullkorrektor, amivel a tükröt gyártó cég be tudta állítani ezt a pontosságot. Be is állították, csak épp rosszul. A történetben az a legszebb, hogy az első két, még a tükör kialakítása előtt elvégzett ellenőrzést hagyományos műszerekkel jól elvégezték, majd a speciális, kifejezetten a Hubble tükréhez gyártott nullkorrektort használva véglegesítették a gyártást. Gyártottak is egy iszonyatosan pontos, csak épp hibás tükröt.

A hiba oka az volt, hogy a nullkorrektor egyik lencséje 1,3 millimétert elcsúszott az optimális helyzethez képest. A gyártás után végzett ellenőrzések közül azoknál, ahol a hagyományos nullkorrektorokkal mértek, ki is mutatták a hibát, viszont ezeket felülbírálták az ellenőrök, hiszen a sokkal pontosabbnak gondolt, speciális nullkorrektorral mérve minden rendben volt. Charlie Pellerin, a NASA 1982-ben kinevezett asztrofizikai igazgatója egy 2012-es interjúban így mesélte el, milyen is volt a beszélgetés, mikor kiderült, hogy van egy kis baj a Hubble-lel.

(Fotó: Time Life Pictures)

„Egy hétig Japánban voltam, és a hazafelé vezető úton, a St. Louis-i reptérről hívtam fel Washingtonban Hubble-ért felelős kongresszusi bizottság elnökét, az volt az első kérdése, hogy tudom-e, mi az a szférikus aberráció. Hát persze, hogy tudom, mondtam, egy alapvető tükörhiba, ha egy tükör ilyen, az mehet a kukába. Na, hát csak azért kérdi, mert ez a baja a Hubble tükrének. „Egészen furcsa módon ekkor a beszélgetés nem úgy folytatódott, ahogy két phd-s ember között szokott. Dehogyis, mondtam én, de igen, mondta ő. De nem, de igen, de nem, de igen, de nem, de igen. Végül arra kért, menjek ki a reptérről, vegyek egy újságot, és olvassam be neki hangosan a címlapsztori címét. Nemzeti katasztrófa: hibás tükörrel startolt a Hubble. Hát mondom, ez nem igaz, hogy egy poénért képesek voltatok elintézni, hogy pont ebbe a terminálba eljusson ez a hamis újság.”

A hiba miatt indított vizsgálat végül kiderítette, hogy a rosszul használt nullkorrektor miatt keletkezhetett a hiba, de hogy ezt az ellenőrzések sem mutatták ki, ahhoz az kellett, hogy a durva nyomás alatt dolgozó szakemberek egyszerűen ne vegyenek tudomást a hibák egyértelmű jelenlétéről. Pellerin később a Hubble gyártását, illetve a Challenger tragédiáját alapul véve komoly kritikát írt a nagy, főként állami szervezetekben jelen lévő tekintélyelvű vezetési kultúráról, ami magába kódolva hordozza a végzetes hiba lehetőségét. Pont mint annál a koreai légitársaságnál, ahol sorban zuhantak le a gépek, mert a másodpilóták nem mertek szólni a kapitányoknak, ha azok hibáztak.

(Fotó: Time Life Pictures)

Szerencsére a Hubble esetében a hiba nem volt végzetes: bár a kongresszus először egy centet sem akart adni a javításra, azért 3 év alatt csak összehozták a megoldást a NASA szakemberei. A COSTAR nevű segédműszer összefogta a fénysugarakat, és olyan képek kezdtek el jönni az űrből, hogy hirtelen senkinek nem jutott eszébe azt mondani, hogy helló, arról volt szó, hogy nem lesz javítás.

A javítás 1993. december 9-n történt meg, a NASA pedig 1994. január 13-án közölte az első olyan képet, ahol már nem volt semmilyen hiba, és a Hubble végre azzá a teleszkóppá vált, amelynek eleve tervezték.

(Fotó: Renaud Giroux / AFP)

Az űrteleszkópba azóta beszerelt alkatrészek mindegyikét úgy tervezték, hogy számoltak a szférikus aberrációval, így egy idő után a COSTAR elvesztette létjogosultságát, és ahogy többi, lejárt szavatosságú alkatrészt, azt is kiszerelték.

A Hubble-t összesen ötször szervizelték, utoljára 2009-ben, amivel elméletileg 2020-ig tolták ki azt a dátumot, amikor az űrtávcső létfontosságú szerkezeti elemei elkezdenek meghibásodni. Az öt csere alatt szenzorokat, feldolgozóegységeket, de még az óriási napelemtáblákat is lecserélték az űrhajósok.

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)

Az űrtávcső minden szempontból hatalmas sikerként értékelhető. Tudományos kutatások tízezrei folytak és folynak a készített felvételek alapján, ráadásul a távcsővel több, korábban kérdéses tudományos tézist is sikerült bizonyítani vagy cáfolni. A Hubble segítségével mérték meg pontosan a Hubble-paramétert, vagyis azt a sebességet, amivel a galaxis egymáshoz mért távolodási sebességét leírjuk.

A Hubble segített pontosítani az univerzum koráról alkotott elképzeléseket, és azt is, hogy a téridő tágulásának sebessége a korábban gondolttal ellentétben gyorsuló (ezt egyelőre igazából nem is tudjuk megmagyarázni).

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)

A tudományos kutatásokhoz készített képek időnként egészen megdöbbentően gyönyörűek. Mindegy, hogy a Jupiterbe becsapódó üstökös fotóját, a Teremtés oszlopait, vagy szinte bármelyik másik, híressé vált képet nézzük, a Hubble egyedül többet tett az űrkutatás népszerűsítése érdekében, mint bármi korábban.

Elég csak vetni egy pillantást arra a képre, amit a Hubble egy látszólag sötét égterületről készített, és ami megmutatta, hogy még ott is milliónyi idegen galaxis rejtőzik, szóval ennyire vagyunk apró pontok a világegyetemben.

(Fotó: Space Frontiers / Europress / Getty)

Érdekesség, hogy a Hubble alapvetően fekete-fehér képeket készít, a színeket a forgatható tárcsán az érzékelő elé tett szűrők hozzák elő, illetve az utófeldolgozás során teszik hozzá a képeket kiértékelő szakemberek. A Hubble távcsőidejét elsősorban a NASA egyes kutatásainak szentelik, a fennmaradó üres órákat a nemzetközi csillagászközösség rendelkezésére bocsátják. Konkrét lehetőséghez jutni azonban iszonyatosan nehéz, a túljelentkezés hatalmas, csak tudományosan jól alátámasztott kutatási projektekkel éri meg igazán jelentkezni.

Ennek ellenére több magyar vonatkozású kutatás is van, amihez a Hubble adatait használták fel, Tóth Imre és kutatótársai üstökösöket vizsgáltak a távcső segítségével.

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)

A Hubble amúgy szinte mindent lefotózhat, a Nap és a Merkúr kivételével. A Nap közvetlen megfigyelése hamar túlterhelné, szétégetné a távcső berendezéseit, a Merkúr megfigyelésénél pedig az a veszély, hogy a bolygó túl közel van a Naphoz.

Ezt leszámítva azonban az égbolt teljes területe fotózható (a Holdat is beleértve), naponta mintegy 120 gigabájtnyi adat érkezik a földi állomásokra. Jellemző, hogy a képanyag legnagyobb részét nem is dolgozzák fel azonnal, van olyan, hogy csak később, célzott kutatások kapcsán kerül elő egy régebbi felvétel.

(Fotó: Nasa / Europress / Getty)

És hogy mi a jövő? A James Webb űrteleszkóp (JWST), amit viszont még csak gyártanak. A szakemberek nagyon remélik, hogy a Hubble-énél jóval nagyobb, méhsejt-felépítésű tükörrel szerelt óriási űrteleszkóp még azelőtt felér a neki kijelölt pozícióba az L2-es Lagrange-pontba, hogy a Hubble megvakul – ez azonban a folyamatos költségvetési megszorítások és technikai nehézségek legyőzésével sikerülhet.

Az eredeti tervek szerint mostanra már el kellett volna indítani a távcsövet, de érthető, hogy nem sietik el. A JWST másfél millió kilométerre lesz a Földtől, szóval ha valamit megint elrontanak a tervezők, nem lesz olyan egyszerű odaküldeni egy űrhajóst, mint az a Hubble-nél is történt.

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)

De vajon mi lesz a Hubble távolabbi sorsa? Az űrsiklók korának vége egyben azt is jelenti, hogy az űrtávcsövet többet nem lehet megszerelni, és szép lassan egyre lejjebb süllyed majd, míg el nem ég a légkör felsőbb rétegeiben. A NASA eredetileg szerette volna egyben visszahozni a földre, azonban pillanatnyilag nincs olyan eszköz, amivel ez megoldható lenne.

Persze 2030–2040-ig még van idő, de kicsi a valószínűsége, hogy pont egy kiöregedett távcső megmentésére költenek majd el milliárdokat.

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)

Galaxisok egész sora a Sárkány csillagképben (Fotó: Andrew Fruchter)

Az Eszkimó-köd az Ikrek csillagképben (Fotó: Andrew Fruchter)

Az NGC 4013 jelű spirálgalaxis, amit a Hubble pont oldalról lát. Ha szemből néznénk, nagyon hasonlítana a saját galaxisunkra. Az igazán érdekes azonban az, hogy a galaxis hiába van 55 millió fényévre a Földtől, az űrteleszkóp képtelen volt egyetlen képen befogni hatalmas méreteit.

(Fotó: Nasa / Europress / Getty)

Az NGC 1850 jelű kettős csillaghalmaz a szomszédos galaxisban, a Nagy Magellán-felhőben. A fókuszban egy fiatal gömbhalmaz látható, ami azért érdekes, mert ismereteink szerint a Tejútrendszerben ilyen nem létezik.

(Fotó: Getty Images / Europress / Getty)

Ez a pillangóra hasonlító mélyég-objektum az egyik első felvétel volt, amit a Hubble a 2009-es, utolsó nagyjavítás után készített.

(Fotó: Encyclopaedia Britannica / Europress / Getty)

A Szaturnusz és a bolygót körülvevő gyűrűrendszer a Hubble 2004-es felvételén. A kép olyan éles és olyan nagy felbontású, hogy sok különálló gyűrűsávot is meg lehet számolni rajta, korábban ez elképzelhetetlen volt.

(Fotó: Science Society Picture Librar / Europress / Getty)