Hubblen avaruusteleskooppi 30 vuotta - tässä kuusi erikoisjuttua tähtitieteen legendasta

Julkaistu: 24.04.2020 / Toimitus
Hubble 30 vuotta -logo

Avaruusteleskooppi Hubble laukaistiin kiertoradalleen Maata kiertämään avaruussukkula Discoveryllä  30 vuotta sitten.

Avaruusteleskooppi Hubble on kallein koskaan tehty tähtitieteellinen havaintolaite, mutta samalla se on myös kaikkein tuotteliain tieteellinen tutkimuslaite, kun lasketaan sillä tehtyjen havaintojen perusteella julkaistujen artikkelien määrä: niitä on yli 15 000, ja näihin on viitattu 738 000 muussa artikkelissa. 

Luvut ovat Hubblen nettisivuilta, enkä epäile niitä lainkaan. Hubblella otettuja kuvia ja tietoja ei ole vain netti pullollaan, vaan sen tekemät 1,3 miljoonaa havaintoa ovat olennainen osa tähtitiedettä viimeisten 30 vuoden ajalta.

Kyllä. Hubble on ollut avaruudessa tänään 30 vuotta. Se kuljetettiin avaruuteen avaruussukkula Discoveryllä lennolla STS-31, joka laukaistiin matkaan 24. huhtikuuta 1990. Siis tänään 30 vuotta sitten. 

STS-31 lähtee matkaan

Harvinainen näky Kennedyn avaruuskeskuksesta: taustalla Discovery lähtee lennolle STS-31 laukaisualustalta 39B ja etualalla noin kahden kilometrin päässä Columbia odottaa alustalla 39A toukokuuksi 1990 suunniteltua lentoaan.

 

Tuo avaruussukkulaohjelman 35. lento sujui hyvin ja Hubble vapautettiin omille teilleen sukkulan rahtiruumasta 25. huhtikuuta 1990. Periaatteessa siis Hubblen 30-vuotisjuhlaa pitäisi juhlia vasta nyt lauantaina, mutta yhtä kaikki: tätä kirjoitettaessa iltapäivällä 24.4.2020 oli Hubble jo kiertoradalla, tosin sukkulan ruumassa.

Se oli eräs merkkipaaluista avaruussukkulan historiassa, koska sukkulan periaatteena oli olla yleiskäyttöinen avaruusrahtari, joka voisi kuljettaa rutiininomaisesti avaruuteen kaikenlaista kamaa satelliiteista avaruusasemien kautta avaruusteleskooppeihin.

Hubbe vapautetaan avaruuteen Discoveryn ruumasta 25.4.1990.

 

Avaruusteleskooppi olikin 1970-luvun alusta alkaen suunnitelmissa. Paitsi että sukkulan ruumaan voitiin asettaa pieniä teleskooppeja kunkin noin viikon kestävän lennon aikana käytettäväksi, pohdittiin irrallisen, sukkulasta avaruuteen jätettävän avaruusteleskoopin tekemistä. 

NASA perustikin jo vuonna 1970 kaksi komiteaa tutkimaan itse teleskoopin suunnittelua ja hankkeen tieteellisiä tavoitteita. 

Ideoista ei ollut puutetta, mutta rahasta oli – etenkin kun sukkulan kehittäminen tuli oletettua kalliimmaksi ja rahaa oli käytettävissä odotettua vähemmän. Presidentti Fordin rajut julkisten menojen leikkaukset vuonna 1974 iskivät erityisesti avaruusteleskoopin tekemiseen ja hanke laitettiin jäihin.

Tähtitieteilijät eivät nielleet päätöstä: he lobbasivat asiansa puolesta niin senaatissa kuin kongressissakin, ja saivat hieman rahaa hankkeen jatkamiseen.

Rahaa oli tosin vain puolet aikaisemmasta, joten teleskooppia pienennettiin. Peilin halkaisija pudotettiin kolmesta metristä 2,4:ään ja Euroopan avaruusjärjestö värvättiin mukaan maksamaan osa viuluista: teleskooppiin tuli yksi instrumentti ja aurinkopaneelit Euroopasta. Vastineeksi tästä ESA sai 15 % osa teleskoopin käyttöajasta.

Eräs ensimmäisistä avaruusteleskooppisuunnitelmista.

 

Lopulta vuonna 1978 teleskooppi sai Yhdysvaltain puolella tarpeeksi rahaa, jotta sen rakentaminen pääsi alkamaan. 

Aikomuksena oli laukaista laite matkaan vuonna 1983, mutta kuten tavallista, hanke viivästyi – osin sukkulalentojen alkamisen viivästymisen vuoksi, mutta osin myös teleskoopin tekemisen hitauden vuoksi.

Viimein vuonna 1990 tähtitieteilijälegenda Edwin Hubblen mukaan nimetty avaruusteleskooppi pääsi avaruuteen. Ja kaikki olivat iloisia.

Kuvapari M100-galaksista näyttää selvästi peilin hiontaongelman: vasemmalla ennen korjausta, oikealla korjauksen jälkeen. 

 

Pahuksen peiliongelma

Ilo vaihtui kuitenkin suureen harmistukseen, kun Hubble otti ensimmäiset kuvansa. Aivan ensimmäisten odotettiinkin olevan huonoja ja epätarkkoja, sillä vasta niiden ottamisen jälkeen laitteita säädettäisiin paremmaksi, mutta varsin pian kävi ilmi, että ennätyskalliin teleskoopin kuva ei vain tarkentunut. 

Itse asiassa tarkentaminen ei paljoa vaikuttanut kuvan epäselvyyteen, koska pian kävi ilmi, että vaikka teleskoopin pääpeili oli kyllä hiottu erittäin tarkasti suunniteltuun muotoon, oli tuo suunniteltu muoto valitettavasti väärä. Peilin reuna-alueet oli hiottu hieman liian lattanaksi; tarkalleen ottaen sieltä lasia oli otettu 2,2 mikronia (eli noin 1/15 ihmisen hiuksen paksuudesta) liikaa. Tästä syystä peilin muodostama kuva oli sumuinen.

Onneksi Hubble oli suunniteltu kiertoradalla huollettavaksi. Huoltolennoilla oli tarkoitus vaihtaa teleskoopin havaintolaitteita ja vaihtaa sen laitteistoja muutenkin paremmiksi. Ensimmäinen suunniteltu huoltolento sai kuitenkin nyt aivan uuden tehtävän, sillä sen päätehtäväksi tuli asentaa teleskoopille silmälasit.

Oikeasti kyseessä oli viidestä pienestä peiliparista koostunut kokonainen laitteisto, jonka tehtävänä oli korjata peilin palloaberraatio. Optiikka vei yhden Hubblen neljästä instrumenttilaatikosta. 

Yksittäiset peilit olivat kooltaan (ja ulkonäöltään) hammaslääkärin peilin kaltaisia, tosin erittäin huolellisesti oikeaan muotoon hiottuja. 

Tämä COSTAR-nimisen laitteiston avulla teleskoopin kolme alkuperäistä instrumenttia pystyivät tekemään jälleen normaalisti havaintoja. 

COSTAR:ia asennetaan paikalleen.

 

Jo ensimmäisellä huoltolennolla havaintolaitteista yksi korvattiin uudella ja paremmalla, ja näin tehtiin myös myöhemmillä lennoilla.

Tämä joulukuussa 1993 tehty huoltolento on merkittävä myös siinä mielessä, että se on ensimmäinen paikan päällä USAssa seuraamani sukkulalento. STS-61 laukaistiin matkaan 2. joulukuuta, ja lentoon käytetty sukkula oli Endeavour. Laukaisun jälkeen pääsin tutustumaan lennon jatkumiseen Houstonissa lennonjohdossa, ja tein tästä aikanaan montakin ohjelmaa Yleisradion tiedeohjelmille nuoren miehen innokkuudella. Toivottavasti ne ovat jossain tallessa (itselläni ei ole valitettavasti noilta ajoilta muutamia valokuvia lukuun ottamatta mitään arkistossa).

Seuraavat huoltolennot tehtiin helmikuussa 1997, joulukuussa 1999, maaliskuussa 2002 ja toukokuu 2009. Viimeinen oli hyvin erikoinen, koska se tehtiin avaruussukkula Columbian onnettomuuden jälkeen ja silloin toinen sukkula oli samaan aikaan lähtövalmiina siltä varalta, että lennolla olleelle sukkula Atlantikselle olisi tapahtunut laukaisun aikaan jotain vastaavaa kuin Columbialle.

Lennoilla teleskooppia huollettiin, sen osia vaihdettiin uusiin, sen havaintolaitteita korvattiin paremmilla ja myös sen aurinkopaneelit vaihdettiin pariinkin kertaa uusiin. 

Nyt avaruudessa oleva Hubble ei siis ole sama kuin se Hubble, joka laukaistiin kiertoradalle 30 vuotta sitten.

 

Hubble vapautetaan sukkulasta huollon jälkeen

Hubble kuvattuna viimeisen huoltolennon päätteeksi.

 

Säästäminen kävi kalliiksi

Periaatteessa avaruusteleskoopin huollettavuus avaruudessa oli erinomainen ajatus. Se, että astronautit saattoivat käydä sitä korjailemassa ja parantamassa oli eräs avaruussukkulan kehittämisen perusajatuksista, mutta valitettavasti se ei toiminut ihan kuten oli tarkoitus.

Avaruussukkuloiden lennättäminen oli kalliimpaa ja hankalampaa kuin 1970-luvulla toivottiin. Utopistisimmissa ajatuksissa sukkulat olisivat lentäneet jopa pari kertaa viikossa, ja silloin tällaiset huollot olisivat olleet rutiinihommia muiden tehtävien seassa. 

Lopulta oli niin, että yhden huoltolennon hinnalla olisi saanut laukaisua avaruuteen kokonaan uuden avaruusteleskoopin perinteisellä raketilla. 

Tästä voi repiä tietysti pelihousunsa ja harmitella hukkaan menneitä mahdollisuuksia sekä kaikkea rahaa, jonka Nasa ja ESA olisi voineet säästää, mutta kolikolla on myös toinen puolensa: tulevaisuudessa tällaiset huollot ovat varmasti rutiinia ja silloin Hubblea sekä sen huoltolentoja kiitellään. Niillä saatiin paljon kokemusta avaruudessa toimimisesta.

Hubblen seuraajan tekeminen ei sekään ole tullut halvaksi, sillä James Webb Space Telescope (JWST) on hurjasti myöhässä aikataulustaan ja ylittänyt suuresti budjettinsa. Kyseessä on ”huoltovapaa” kaukoputki, jonka sijoituspaikaksi tulee Lagrangen piste noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta.

Sen peili on yli tuplasti Hubblen peiliä suurempi halkaisijaltaan ja sen hartioilla on suuria odotuksia kosmologian suurten kysymysten ratkaisemisesta eksoplaneettojen havaitsemiseen.

 

JWST:n mallikappale avaruusnäyttelyssä kuvattuna

JWST:n mallikappale avaruusnäyttelyssä kuvattuna.

 

Jos se saadaan avaruuteen lopulta noin vuoden päästä ja se toimii odotetusti, on se aivan ällistyttävän hieno havaintolaite. Juuri nyt työt teleskoopin kanssa ovat kuitenkin keskeytyksissä koronaepidemian vuoksi; nähtäväksi jää, kuinka paljon tämä vaikuttaa aikatauluun.

Itse Hubble on toiminnassa edelleen avaruudessa, mutta jokin sen tärkeistä systeemeistä saattaa rikkoontua koska tahansa. Tähän saakka lennonjohto on saanut joko ongelmat ratkaistua tai keksinyt temppuja, joilla havaintojen tekoa on voitu jatkaa. 

Nykyinen rahoitus teleskoopin toiminnalle päättyy ensi vuonna, ja sitä seuraava määräaika on 2030-luvun puolivälissä. Jos Hubblea ei voida hivuttaa sitä ennen korkeammalle kiertoradalle, se syöksyy silloin ilmakehään ja tuhoutuu.

Toivottavasti JWST on silloin jo taivalla, ja voimme sanoa valtavan suuren kiitoksen Hubblelle.

---

Tiedetuubi kokosi viisi vuotta sitten Hubblen 25-juhlan kunniaksi juttusarjan avaruusteleskoopin historiasta ja olemuksesta. Niiden avulla voi juhlistaa edelleen tätä tähtitieteen mullistajaa.

Hyvää hubbleilua!

25 kosmista kynttilää Hubblelle


Hubblen huippuhavainnot


Avaruusteleskoopin anatomiaa


Hubblen huoltolennot


Hubblen muodonmuutos


Hubblen seuraaja JWST

Juttu on julkaistu myös Ursan blogina.

-->