R, 9.12.2022

Hubble'i kosmoseteleskoop 30: kuidas hullumeelsest unistusest sai inimkonna üks olulisim teadusinstrument

Taavi Niittee
, Tõrva Astronoomiaklubi liige
Hubble'i kosmoseteleskoop 30: kuidas hullumeelsest unistusest sai inimkonna üks olulisim teadusinstrument
Facebook Messenger LinkedIn Twitter
Comments 2
Hubble’i kosmoseteleskoobi sõna otses mõttes asetamine orbiidile kosmosesüstik Discovery robotkäe abil. Aasta oli siis 1990. Esiplaanil süstiku lastiruum. 
Hubble’i kosmoseteleskoobi sõna otses mõttes asetamine orbiidile kosmosesüstik Discovery robotkäe abil. Aasta oli siis 1990. Esiplaanil süstiku lastiruum. Foto: NASA

Täna tähistab 30 aasta juubelit üks maailma tuntum ja armastatum teadusinstrument, Hubble’i kosmoseteleskoop. Orbiidil veedetud aastakümnetega on see lisaks hingematvatele kaadritele muutnud meie fundamentaalseid arusaamu universumi ehitusest.

Hubble’i sünnilugu on täis viivitusi, lõhkipuhutud eelarveid ja peaaegu andestamatuid möödalaske. Ometi on see läinud ajalukku NASA eduloona ning praeguse seisuga võib legendaarne teleskoop töökorras püsida veel kuni 20 aastat. SpaceX-i sarnaste kosmoseettevõtete arenguid vaadates võib-olla isegi kauem.

Enne kui üles saadetakse Hubble’i võimas mantlipärija – James Webbi kosmoseteleskoop –, tasub heita pilk tagasi aega, mil maailma parimad teleskoobid olid kindlalt maapinnale aheldatud ning unelm kosmoses asuvast teleskoobist eksisteeris vaid paberil.

Unistusest reaalsuseks

Esimese idee teleskoobist Maa orbiidil käis välja saksa raketipioneer Hermann Oberth juba 1923. aastal. Hubble’i saaga alguseks võib aga lugeda USA astronoomi Lyman Spitzeri 1946. aasta teadustööd, kus ta põhjendas toona veel teoreetilise kosmoseteleskoobi kaht olulist eelist. Esiteks oleks segava atmosfääri kohal asuva teleskoobi lahutusvõime Maa peal paiknevast vähemalt kümme korda teravam. Teiseks saaks selline teleskoop vaadelda nähtavast valgusest väljapoole jäävaid infrapuna- ja UV-kiirguse lainealasid, mida Maa atmosfäär suuremas osas neelab.

Spitzer pühendas suurema osa oma karjäärist, põhjendades selle vajalikkust kõigile, kel raha ja raketid. Kuid alles siis, kui NASA katsetused algeliste orbiidile saadetud infrapuna- ja röntgenobservatooriumitega idee põhimõtet tõestasid, määrati Spitzer 60ndate keskel kosmoseteleskoobi arendamise etteotsa. Mõni aasta hiljem, kui Apollo Kuu-lennud olid sealse kosmosetööstuse täistuuridele lükanud, otsustati see ka valmis ehitada.

Paraku sama kiiresti kui inimese esimesed sammud kuutolmus olid Ühendriikide üldsuse huvi kosmosevallutamise vastu sütitanud, kustus see hirmkallite missioonide jätkumisel ning 70ndate keskel loobus Kongress muuhulgas kosmoseteleskoobi rahastamisest. Pärast teadlaste meeleheitlikku lobitööd otsustati see 1978. aastal siiski kaks korda väiksemana (39 miljonit dollarit) ennistada. Algupärastest plaanidest tagasihoidlikum teleskoop loodeti orbiidile saata viis aastat hiljem.

Kivid, kännud ja miljardid

Nagu NASA-le suurte projektide puhul kombeks, jagati teleskoobi konstrueerimine ära mitme organisatsiooni ja nende alltöövõtjate vahel. Nii vastutasid teleskoobi kere ja juhtimissüsteemide eest lennukitootja Lockheed, teadusliku aparatuuri ja maapealse juhtimise eest Goddardi kosmoselennukeskus ning teleskoobi ehitajaks sai suhteliselt vähetuntud optikaga tegelev Perkin-Elmer. Viimase suurim väljakutse oli teleskoobi 2,4-meetrise peapeegli valmistamine, mis tuli lihvida keeruka kujuga täpsuseni 10 nanomeetrit. Võrdluseks, keskmise inimese juuksekarva paksus on 75 000 nanomeetrit.

Pärast viivitusi, mille peamise põhjustajana nähti Perkin-Elmeri juhtide isepäisust ning projekti tohutut kallinemist, määrati valminud ja nüüd Hubble’i nime kandva kosmoseteleskoobi stardiajaks 1986. aasta oktoober – üle kahe aasta loodetust hiljem. Plaani järgi oleks see orbiidile viidud kosmosesüstiku lastiruumis, kuid pärast sama aasta alguses aset leidnud Challengeri katastroofi, kus süstik plahvatas vaid mõned sekundid pärast starti, otsustati kõik lennud vähemalt kolmeks aastaks peatada.

Järgmist ja võib-olla mitte kunagi saabuvat võimalust ootavat Hubble’i tuli samal ajal säilitada sisselülituna puhtas lämmastikkeskkonnas, millele kulus hinnanguliselt kuus miljonit dollarit kuus. Lõpuks, kui Hubble 1990. aasta aprillis süstik Discoveryga edukalt ligi 550 kilomeetri kõrgusele orbiidile toimetati, oli selle hinnaks kujunenud 4,7 miljardit dollarit. Otsusest see ehitada oli möödunud 22 aastat ning ettevõtmist alustanud Spitzer aasta varem elavate kirjast lahkunud.

Hubble’i start süstik Discovery lastiruumis 24. aprillil 1990. aastal. 
Hubble’i start süstik Discovery lastiruumis 24. aprillil 1990. aastal. Foto: Nasa

Peeglike, peeglike

Juba teleskoobi esimeste proovide käigus saadi aru, et teleskoop ei tööta nii, nagu peaks, sest loodetud kõigi aegade teravaimad astrofotod olid fookusest väljas ja udused. Ei läinud kaua, kui mõisteti, et teleskoobi peapeegliga on midagi väga valesti, ning kõik sõrmed osutasid Perkin-Elmerile. Põhjalik uurimine selgitas, et ettevõtte valmistatud spetsiaalne mõõteriist, millega lihvitava peegli kuju kontrolliti, asus sellest 1,3 millimeetrit liiga kaugel. Tulemuseks maailma kõige siledam teleskoobipeegel, millel oli paraku vale kuju. Vea suurus oli kõigest 1/50 juuksekarva paksusest, kuid sellest piisas, et muuta vaatleva astronoomia suurim triumf NASA kibedaimaks häbiplekiks.

Kulus veel kolm aastat, enne kui leiti lahendus. Kuna lihvimisel tehtud viga oli väga täpselt teada, valmistati teleskoobile kahest pisemast peeglist koosnev korrektor, mis taastaks selle «nägemise» peaaegu algselt kavandatud tasemele. Alles pärast 1993. aasta detsembris aset leidnud suurejoonelist parandusmissiooni, mille käigus süstik Endeavouri meeskond tegi 11 päeva jooksul viis kosmosekõndi, saadi Hubble töökorda.

Kosmosesüstiku Endeavour meeskond töötamas 1993. aastal Hubble’i kallal eesmärgiga parandada teleskoobi vigasest peapeeglist tulevaid moonutusi. Kokku kulus neil selleks 11 päeva, mille käigus sooritati viis kosmosekõndi ning kasutati üle saja spetsiaalse tööriista. 
Kosmosesüstiku Endeavour meeskond töötamas 1993. aastal Hubble’i kallal eesmärgiga parandada teleskoobi vigasest peapeeglist tulevaid moonutusi. Kokku kulus neil selleks 11 päeva, mille käigus sooritati viis kosmosekõndi ning kasutati üle saja spetsiaalse tööriista. Foto: Nasa

Järgneva 16 aasta jooksul külastas Hubble’i veel neli süstikumissiooni, mille käigus vahetati välja selle suunamiseks vajalikud güroskoobid, vananevad akud, iganenud kaamerad, arvutid ning lisati terve ports uusi ja tundlikumaid instrumente. Siinjuures tasub märkida, et kuigi Hubble startis 90ndate alguses, pärines selle valmistamiseks kasutatud tehnoloogia aastakümnete-eelsest ajast.

Vaata Hubble'i pilte läbi aegade:

Paisumisest kiirenevaks

Universumi paisumise avastanud astronoomi Edwin Hubble’i järgi nime saanud teleskoobi teaduslikku pärandit on raske üle hinnata. Tegevusaastate jooksul on see teinud kindlaks nii universumi täpse vanuse kui ka selle veel kehvasti mõistetud kiireneva paisumise, jäädvustanud üle 13 miljardi aasta vanust valgust ning täpsustanud universumi varajast struktuuri. Lisaks saab tema nimele kirjutada lugematuid avastusi meie Päikesesüsteemis, Linnutees ja naabergalaktikates. Ainuüksi Hubble’i andmete põhjal kirjutatud teadustööde arv küündib üle 17 000.

Kuid sellest kõigest veelgi hinnalisem võib olla Hubble’i hämmastav pildimaterjal, millele ei suuda maapealsed teleskoobid endiselt vastast pakkuda. Tema nähtavas valguses tehtud fotode teaduslik väärtus võib küll olla suhteliselt väike, kuid kohandades üht vana kõnekäändu, üks astrofoto ütleb rohkem kui tuhat füüsika valemit. Visuaalsete olenditena soovime universumit eelkõige näha ning sama kehtib kosmoloogidest tavainimesteni.

Ehkki NASA kosmosesüstikud on stardiplatvormidelt kadunud ning Hubble on viimased 11 aastat omapäi vastu pidanud, ei kesta miski igavesti. Näiteks kolm selle kuuest güroskoobist on praeguse seisuga purunenud (halvimal juhul saab ühega hakkama) ning kusagil 8–20 aasta pärast peaks Hubble üha madalamale langev orbiit selle tulekerana atmosfääri tooma. Ainus lootus selle päästmiseks oleks võimekus seda kohapeal parandada ja kõrgemale orbiidile lükata. Paraku hetkel see (veel) inimkonnal puudub.

Veidral kombel võib Hubble’i edasise saatuse otsustada selle mantlipärija James Webbi teleskoop, mis loodetakse pärast 13 aastat kestnud viivitamist üles saata järgmise aasta märtsis. Kui selle nüüdseks 10 miljardi dollariliseks paisunud investeeringuga peaks midagi juhtuma, saaks Hubble’ist taas kord meie ainus ja kõige väärtuslikum silm taevas.

Pikka iga ja arvukaid orbiite!

Märksõnad
Tagasi üles