Una vista della navicella spaziale Hubble mentre orbita intorno alla Terra. Guarda altre immagini del telescopio spaziale Hubble. Per gentile concessione della NASA La navicella spaziale Hubble, noto anche come Hubble Space Telescope o semplicemente Hubble, lanciato nel 1990 e da allora ci ha inviato immagini straordinarie di galassie lontane. Ma il viaggio di Hubble non è stato facile. Infatti, ci sono stati problemi con Hubble fin dall'inizio. Di conseguenza, parte della storia di Hubble è una serie di missioni della NASA progettate per riparare il telescopio. L'ultima missione di riparazione sarà anche l'ultima dell'Hubble:la NASA prevede di sostituire l'Hubble con un nuovo telescopio spaziale nel 2013.
Perché usare un telescopio spaziale in primo luogo quando abbiamo enormi telescopi qui sulla Terra? I telescopi spaziali possono mettere a fuoco oggetti che sono più deboli e più lontani dei telescopi terrestri. Tutto ha a che fare con l'atmosfera terrestre. Le particelle nell'aria assorbono, rifrangono e riflettono la luce. L'aria calda sale e l'aria fredda scende, che può anche distorcere la luce. Nello spazio, non c'è interferenza perché non c'è atmosfera. I telescopi nello spazio sono in grado di raccogliere immagini molto più nitide di quelle che abbiamo qui a terra.
Ma un telescopio spaziale è più preciso dei telescopi terrestri solo se è progettato correttamente. Circa un mese dopo che la NASA ha lanciato l'Hubble, l'organizzazione ha scoperto che il telescopio su cui stavano lavorando da otto anni aveva un difetto fondamentale. Uno specchio progettato per riflettere la luce nei sensori del telescopio non era della forma giusta. Il produttore dello specchio aveva commesso un errore durante la costruzione. Di conseguenza, le immagini inviate da Hubble alla NASA erano sfocate e sfocate.
La NASA ha presto programmato una missione di riparazione, lanciato nel 1993. La NASA ha inviato degli astronauti nella navetta spaziale Endeavour per riparare manualmente il telescopio. Cinque passeggiate spaziali dopo, gli astronauti hanno completato le riparazioni. Hanno installato un dispositivo contenente 10 piccoli specchi che ha intercettato la luce dallo specchio primario e ha corretto il percorso verso i sensori. Dopo, l'Hubble ha iniziato a scattare alcune delle immagini dello spazio più sorprendenti che abbiamo visto finora.
Per gentile concessione di STScI e NASA Ma l'Hubble ha ancora bisogno di riparazioni. A differenza del problema con lo specchio, queste riparazioni coinvolgono più sistemi e sono molto più complicate. Per un po, La NASA ha preso in considerazione l'idea di abbandonare completamente Hubble piuttosto che investire in un'altra missione di riparazione. Alla fine l'organizzazione ha cambiato il suo corso, e ora ha programmato un'altra missione di riparazione. Daremo un'occhiata a cosa è successo esattamente all'Hubble per necessitare di riparazioni, perché la NASA ha quasi deciso di rinunciare al telescopio e cosa ha in serbo il futuro per questo dispositivo.
Quindi cosa c'è di sbagliato nell'Hubble? Ci concentreremo sul problema nella prossima sezione.
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Uno scatto di Giove ripreso dal telescopio Hubble Courtesy STScI e NASA Come tutti i dispositivi, il telescopio Hubble è vulnerabile all'usura. A volte un sistema minore fallisce, o una batteria muore. In altri tempi, un sistema più critico comincia a logorarsi. Poiché Hubble è sia un telescopio che un veicolo spaziale, ha diversi sistemi complicati che potrebbero paralizzare la funzionalità del telescopio in caso di guasto.
Con quello in mente, La NASA ha programmato missioni regolari di manutenzione e riparazione per mantenere l'Hubble in ordine sin dal suo lancio. Oltre alla missione nel 1993 di installare il dispositivo correttivo per affrontare il problema dello specchio, La NASA ha programmato altre tre missioni per aggiornare e mantenere il telescopio. Tali missioni si sono svolte nel 1997, 1999 e 2002 [fonte:NASA].
Il 1 febbraio, 2003, la navetta spaziale Columbia si ruppe al rientro. Tutti e sette i membri dell'equipaggio della navetta sono morti nell'incidente. La NASA è diventata oggetto di tremende pressioni e controlli. L'agenzia ha deciso di mettere a terra il programma dello space shuttle e condurre un'indagine completa per determinare se il volo spaziale con equipaggio valesse i rischi coinvolti. Di conseguenza, La NASA ha annullato una missione di manutenzione pianificata di Hubble.
Nel 2004, lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha funzionato male quando l'alimentazione si è interrotta. Gli spettrografi separano la luce nelle sue lunghezze d'onda componenti, che percepiamo come colori. Analizzando le diverse lunghezze d'onda della luce, gli astronomi possono imparare molto sui corpi cosmici che stanno osservando. Solo studiando le lunghezze d'onda della luce, gli scienziati possono determinare la composizione chimica di un oggetto, temperatura e densità, tra gli altri tratti. La STIS di Hubble è stata determinante nel rilevare i buchi neri, ed è un componente fondamentale di Hubble. Attualmente, lo STIS è in "modalità sicura, " il che significa che non è acceso, ma è ancora in grado di funzionare se la NASA sostituisce l'alimentatore.
Il telescopio Hubble ha scattato molte immagini incredibili, inclusa questa foto della Nebulosa del Granchio generata da immagini ottiche e a raggi X. Per gentile concessione di STScI e NASA
Nel 2007, l'Advanced Camera for Surveys (ACS) di Hubble ha subito un guasto parziale. L'ACS ha tre telecamere e ha scattato alcune delle immagini più impressionanti di oggetti nello spazio profondo. Un cortocircuito elettrico ha disabilitato due delle tre telecamere. Ogni telecamera svolge una funzione diversa. Il telecamera per tende solari prende immagini di oggetti che emettono lunghezze d'onda ultraviolette. È l'unica telecamera dell'ACS che funziona ancora. Le due fotocamere defunte includono un fotocamera a campo ampio e un fotocamera ad alta risoluzione .
Mentre la NASA ha ripreso il programma dello space shuttle nell'estate del 2005, non c'erano piani per riparare o aggiornare l'Hubble. Quando i sistemi hanno iniziato a riscontrare problemi, La NASA ha discusso i meriti di una missione di riparazione. I vantaggi di riparare l'Hubble sarebbero superiori al rischio e al costo di una missione con equipaggio? C'era qualche altro modo per riparare il telescopio senza esporre gli esseri umani a pericoli? Aveva più senso lasciare che Hubble si deteriorasse e alla fine cadesse fuori dall'orbita?
Queste non sono domande facili a cui rispondere. La richiesta del tipo di informazioni e immagini che Hubble potrebbe raccogliere si estende ben oltre le porte della NASA. I laboratori scientifici di tutto il mondo dipendono da questi dati.
Quali opzioni aveva la NASA? Continua a leggere per scoprirlo.
Per gentile concessione di STScI e NASA La prima opzione della NASA era di non fare assolutamente nulla. L'Hubble mantiene il suo orientamento utilizzando un complesso sistema di navigazione. Questo sistema a sua volta si basa su sei giroscopi , che aiutano Hubble a mantenere il suo orientamento in relazione alla Terra. Senza una corretta manutenzione, i giroscopi potrebbero guastarsi. Dopo un simile fallimento, La NASA non sarebbe in grado di indirizzare Hubble nella giusta direzione per raccogliere dati e immagini.
Anche le batterie di Hubble stanno iniziando a esaurirsi. Se non vengono sostituiti, l'Hubble perderà potenza e smetterà di funzionare. Se la NASA ha scelto di non agire, l'Hubble probabilmente fallirebbe prima del 2009. La NASA non sarebbe in grado di raccogliere il tipo di informazioni e immagini che Hubble è stato progettato per raccogliere fino al lancio di un telescopio sostitutivo, cosa che non dovrebbe accadere fino al 2013.
Infine, il telescopio morto subirebbe il decadimento dell'orbita. Ciò significa che la gravità terrestre avvicinerebbe gradualmente il telescopio al pianeta. Lasciato solo, il telescopio rientrerebbe nell'atmosfera terrestre e si schianterebbe sulla Terra. La NASA probabilmente non avrebbe permesso che ciò accadesse da sola:sarebbe troppo pericoloso senza sapere dove atterrerebbe il telescopio. Anziché, La NASA probabilmente invierebbe una missione, presidiato o non presidiato, recuperare il telescopio in sicurezza o schiantarlo in un'area disabitata, come un oceano. La NASA ha pensato di lasciar morire Hubble, ma una protesta entusiasta della comunità scientifica ha indotto i funzionari della NASA a riconsiderare.
L'opzione successiva era inviare una missione spaziale con equipaggio e utilizzare gli astronauti per sostituire manualmente, aggiornare e riparare i sistemi di Hubble. Dopo il disastro della Colombia, La NASA era riluttante a rischiare la vita degli astronauti nei lavori di riparazione di Hubble. Anche quando il programma dello space shuttle è ripreso nel 2005, gli astronauti sono stati inviati solo alla Stazione Spaziale Internazionale. Questo perché gli astronauti potrebbero rifugiarsi nella stazione se qualcosa andasse storto con la navetta. Lì avrebbero potuto attendere i soccorsi.
Il telescopio Hubble non ha le strutture o le attrezzature necessarie per mantenere in vita e al sicuro un equipaggio della navetta. Il telescopio è anche troppo lontano dalla stazione spaziale perché una navetta possa viaggiare verso il telescopio, quindi manovrare verso la stazione spaziale. Se qualcosa è andato storto, gli astronauti della missione sarebbero stati messi in grave pericolo. Per un po 'di anni, La NASA non era disposta a sostenere una missione con equipaggio per riparare il telescopio.
Per gentile concessione di STScI e NASA La terza opzione era inviare un robot al telescopio Hubble per effettuare le riparazioni. La NASA ha iniziato a esaminare questa opzione nel 2004. Un robot avrebbe consentito alla NASA di effettuare riparazioni e aggiornamenti senza mettere in pericolo la vita umana. Ma c'era anche uno svantaggio nell'usare un robot. I robot sono estremamente costosi da progettare, sviluppare e produrre. La NASA ha dovuto soppesare i costi di sviluppo di un robot con i vantaggi di riavere l'Hubble online.
La NASA ha dovuto prendere una decisione difficile. La comunità scientifica ha supplicato a favore del telescopio. Ma il rischio per la vita umana sarebbe sempre un fattore. Con quello in mente, La NASA ha stabilito una linea d'azione specifica. Dove sono finiti era una storia completamente diversa.
Cosa ha deciso di fare la NASA, e come sono cambiati nel tempo i piani dell'organizzazione? Scopri nella prossima sezione.
Per gentile concessione di STScI e NASA Nel 2004, La NASA ha iniziato a esaminare la possibilità di utilizzare un robot per riparare l'Hubble. La NASA lancerebbe il robot utilizzando un razzo simile a quelli utilizzati nelle missioni Apollo. Sebbene una tale missione non metterebbe in pericolo la vita degli umani, c'erano altre considerazioni che la rendevano una decisione difficile. Per una cosa, gli ingegneri hanno progettato l'Hubble in modo che gli umani potessero effettuare riparazioni e aggiornamenti, quindi il robot dovrebbe imitare il raggio di movimento di un essere umano nello spazio. Per un altro, un tale programma sarebbe estremamente costoso, rendendo una sfida per raccogliere i fondi adeguati.
La NASA ha esaminato diverse aziende e strutture di ricerca quando ha considerato una soluzione robotica al problema di Hubble. Tra i candidati c'era l'Agenzia spaziale canadese (CSA). Il CSA ha sviluppato un robot chiamato Dextre. Il robot presentava due lunghi, bracci multisnodati in grado di svolgere diversi compiti di base. Le prime ricerche erano promettenti. Ma alla fine la NASA decise di non usare il robot. Come mai? In parte perché gli scettici credevano che il lavoro di riparazione dell'Hubble fosse troppo delicato per un robot. Un altro fattore importante è stato il prezzo:le stime sul costo di una missione con Dextre variavano tra 1 e 2 miliardi di dollari. La NASA non aveva abbastanza soldi nel budget per finanziare un'operazione del genere.
Sembrava che la NASA avrebbe lasciato morire Hubble, dopotutto. Ma quando Mike Griffin è diventato l'amministratore della NASA nel 2005, decise di dare un'altra occhiata alla riparazione dell'Hubble. Dopo qualche considerazione, Griffin ha annunciato il 31 ottobre 2006, che una nuova missione con equipaggio si sarebbe recata sull'Hubble per installare aggiornamenti e riparare il telescopio. Le modifiche proposte estenderebbero la vita di Hubble al 2013. A quel punto, il telescopio spaziale James Webb dovrebbe essere online e in orbita.
Per gentile concessione di STScI e NASA L'annuncio di Griffin significava che la NASA doveva nuovamente dare un'occhiata da vicino al programma dello space shuttle. La NASA ha programmato la missione di riparazione per l'estate del 2008. Ciò è stato inizialmente rimandato all'autunno del 2008 a causa di un ritardo nella produzione del serbatoio del carburante dello space shuttle [fonte:New Scientist]. Ulteriori problemi hanno ritardato il lancio fino all'11 maggio. 2009. Ora la navetta spaziale Atlantis sta trasportando un equipaggio di astronauti su Hubble. In attesa c'è una seconda navetta spaziale, lo sforzo. È compito dell'equipaggio dell'Endeavour servire come squadra di soccorso se qualcosa dovesse andare storto con l'Atlantis.
Una volta all'Hubble, gli astronauti spegneranno i giroscopi e le batterie, dando effettivamente al telescopio almeno altri cinque anni di potenza operativa e guida. Ripareranno anche alcuni schermi termici sul telescopio progettati per proteggere l'elettronica di Hubble dai pericoli dello spazio. Sostituiranno le due telecamere ACS difettose e la STIS, e installeranno anche nuove apparecchiature che daranno all'Hubble ancora più capacità. La NASA prevede che l'intera missione richiederà almeno cinque passeggiate spaziali [fonte:HubbleSite]. Tutte le riparazioni e gli aggiornamenti verranno eseguiti a mano.
Una volta riparato l'Hubble, cosa succede allora? Scopri nella prossima sezione.
Laboratorio di DextreAnche se Dextre non ha ottenuto l'incarico di riparazione di Hubble, la storia del robot non finisce qui. La NASA ha deciso di utilizzare Dextre per un'altra importante missione:riparare la Stazione Spaziale Internazionale. Nel marzo 2008, la navetta spaziale Endeavour ha portato Dextre alla stazione spaziale. Gli astronauti hanno assemblato il robot nello spazio durante una serie di passeggiate spaziali.
L'esotica Galassia Vortice, visto attraverso il telescopio Hubble Courtesy STScI e NASA La missione di riparazione del 2009 sarà l'ultimo progetto di aggiornamento e riparazione di Hubble. Una volta che l'equipaggio dell'Atlantis avrà finito di lavorare sull'Hubble, il telescopio continuerà a raccogliere dati e a trasferire le informazioni alla NASA. Con la sua nuova attrezzatura, l'Hubble sarà in grado di guardare ulteriormente nell'universo e raccogliere più informazioni sui corpi celesti.
Gli aggiornamenti di Hubble includeranno a Telecamera grandangolare 3 ( WFC3 ) e a Spettrografo delle origini cosmiche ( COS ). Il WFC3 può catturare immagini utilizzando la luce attraverso un ampio spettro, dall'infrarosso all'ultravioletto. Sarà la fotocamera più potente installata su Hubble fino ad oggi. Il COS raccoglierà i dati in modo simile allo STIS. Quindi non solo la NASA riceverà informazioni dai sistemi riparati di Hubble, ma anche informazioni da nuovi, componenti più potenti.
Le informazioni di Hubble possono dirci molto sull'universo. Gli scienziati hanno in programma di utilizzare Hubble per continuare la ricerca su tutto, dai buchi neri alla materia oscura. Con Hubble, potremmo essere in grado di rilevare più pianeti simili al nostro. Senza esso, avremmo dovuto aspettare diversi anni prima che la sua sostituzione potesse subentrare al lavoro.
Supponendo che tutti i pezzi di Hubble funzionino come dovrebbero, il telescopio dovrebbe essere in grado di continuare a funzionare fino al 2013. Questa è solo una stima - in realtà, il telescopio potrebbe funzionare più a lungo. Parte della missione di riparazione prevede il collegamento di un dispositivo a Hubble che assisterà la NASA quando arriverà il momento di deorbitare il telescopio. Sono discorsi spaziali per aver fatto schiantare il telescopio sulla Terra. Anche se la missione di riparazione è un completo successo, i giorni di Hubble sono contati.
Per gentile concessione di STScI e NASA Ma la NASA sta lavorando su un altro telescopio spaziale. Si chiama James Webb Space Telescope, sviluppato da Northrop Grumman Space Technology. Il nuovo telescopio includerà più telecamere più potenti di quelle attualmente su Hubble.
L'Hubble ha fornito preziose informazioni agli scienziati sin dal suo lancio. Spero che dopo questa missione di riparazione finale, continuerà a farlo per molti altri anni.
Per saperne di più sul telescopio spaziale Hubble e su altri argomenti, dai un'occhiata più da vicino ai link nella pagina successiva.
Ritardo pubblicoLo Space Telescope Science Institute (STScI) trattiene tutte le immagini scattate da Hubble dal pubblico per un anno intero prima di rilasciarle. Perché? Si tratta di dare ai vari enti di ricerca e università il tempo necessario per analizzare e documentare le proprie indagini. Queste organizzazioni devono programmare il tempo con Hubble con largo anticipo. Se l'STScI dovesse rilasciare le foto prima, queste istituzioni dovrebbero competere con altri gruppi che non hanno programmato il tempo con Hubble. Tutto si riduce alla correttezza.
