NASA twierdzi, że Kosmiczny Teleskop Hubble’a stoi w obliczu niepowodzeń, ale powinien nadal działać przez lata

Problem z jednym z trzech pozostałych żyroskopów Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, które są niezbędne do namierzania i stabilizowania celów, skłonił kierowników misji do przejścia na zapasowy tryb kontroli, który ograniczy niektóre obserwacje, ale sprawi, że słynne obserwatorium będzie działać aż do lat 30. XXI wieku, urzędnicy powiedzieli. Wtorek.

„Nadal wierzymy, że istnieje bardzo duża niezawodność i prawdopodobieństwo, że będziemy w stanie z powodzeniem obsługiwać Hubble’a i prowadzić przełomowe badania naukowe przez pozostałą część lat 20. i 30. XXI wieku” – powiedział dziennikarzom kierownik projektu Hubble’a Patrick Cross podczas popołudniową telekonferencję.

Tymczasem Mark Clampin, dyrektor astrofizyki w siedzibie NASA, powiedział, że agencja przynajmniej na razie wykluczyła proponowaną misję komercyjną. Aby wynieść Hubble’a na większą wysokość Korzystanie ze statku kosmicznego SpaceX Crew Dragon. Lot został zaproponowany przez weterana SpaceX i Crew Dragon, Jareda Isaacmana, jako sposób na przedłużenie życia Hubble’a.

Przez wzmocnienie Teleskop Na większej wysokości można zmniejszyć subtelny efekt „oporu” w intensywnej atmosferze zewnętrznej, który powoli, ale pewnie przyciąga statek kosmiczny z powrotem na Ziemię. Isaacman, miliarder, który wyczarterował pierwszy w pełni komercyjny lot na niską orbitę okołoziemską w 2021 r., szkoli się, aby poprowadzić trzy kolejne misje SpaceX „Polaris”, w tym jedną tego lata, w której planuje zostać pierwszym prywatnym obywatelem, na którym stanie. Właz otwiera się i unosisz się, jeśli nie chodzisz, w przestrzeni.

Jednak kierownicy projektu powiedzieli we wtorek, że Hubble’owi nie grozi powrót na Ziemię w najbliższym czasie. Najnowsze obliczenia pokazują, że obserwatorium pozostanie na orbicie co najmniej do 2035 roku, co da czas na rozważenie ewentualnych opcji w przyszłości.

„Po zbadaniu istniejących możliwości komercyjnych nie będziemy teraz kontynuować procesu konsolidacji” – powiedział Clampin. „Bardzo doceniamy dogłębną analizę przeprowadzoną przez NASA, SpaceX-Isaacman i innych naszych potencjalnych partnerów, która z pewnością pozwoliła nam lepiej przyjrzeć się rozważaniom dotyczącym opracowania przyszłej misji o ponownym wystrzeleniu komercyjnym.

„Ale w naszej ocenie wzięto również pod uwagę szereg czynników, w tym potencjalne ryzyko, takie jak przedwczesna utrata nauki i pewne wyzwania technologiczne. Zatem chociaż ponowne uruchomienie jest opcją na przyszłość, uważamy, że musimy wykonać dodatkową pracę, aby określić, czy będzie to trwało długoterminowo będzie kontynuowane.”, czy nie”. – Długoterminowy zysk naukowy przeważy krótkoterminowe ryzyko naukowe.

Dziesięciolecia służby Hubble’a w kosmosie

Kosmiczny Teleskop Hubble’a został wystrzelony na pokładzie promu Discovery 24 kwietnia 1990 roku ze słynnym wadliwym lustrem, co stanowi pierwszy rozdział nieprawdopodobnej opowieści, w której ekipy naprawiające spacer kosmiczny zamieniły narodowy wstyd w globalny symbol nauki.

Hubble początkowo działał nieprawidłowo z powodu błędu podczas produkcji 94,5-calowego zwierciadła głównego, co spowodowało defekt optyczny zwany aberracją sferyczną, który uniemożliwiał teleskopowi skupienie światła gwiazd.

Jednak inżynierowie szybko odkryli sposób na skorygowanie niewyraźnego widzenia Hubble’a. Zaprojektowali nowy aparat z korekcyjnymi zwierciadłami przekaźnikowymi naziemnymi, które całkowicie przeciwdziałałyby aberracji zwierciadła głównego. Inne urządzenie, znane jako COSTAR, służy do kierowania skorygowanego światła do innych instrumentów Hubble’a.

Podczas misji serwisowej wahadłowca w grudniu 1993 r. astronauci zainstalowali nową kamerę planetarną o szerokim polu widzenia 2 i COSTAR. Wymienili także panele słoneczne Hubble’a i inne ważne komponenty.

NASA będzie kontynuować cztery kolejne misje serwisowe, instalując nowe, najnowocześniejsze instrumenty i wymieniając starzejące się komponenty, takie jak precyzyjne czujniki naprowadzania i krytyczne żyroskopy, które przemieszczają teleskop od celu do celu, a następnie mocują go do skał. Wysoka stabilność dla szczegółowych notatek.

Żyroskopy są niezbędne dla długowieczności Hubble’a. Teleskop został wprowadzony na rynek wyposażony w sześć ultrastabilnych żyroskopów, ale do normalnej pracy potrzebne są tylko trzy na raz. Podczas ostatniej misji serwisowej w 2009 roku wymieniono wszystkie sześć. Trzy z nowych jednostek zawierały elementy podatne na jakąś formę korozji, natomiast pozostałe trzy jednostki charakteryzowały się ulepszoną konstrukcją, która znacznie zmniejszyła lub wyeliminowała to ryzyko.

Jednak przed 30. rocznicą Hubble’a w 2020 roku wszystkie trzy z sześciu starszych modeli zawiodły.

Jedna z pozostałych trzech jednostek, Żyroskop nr 3, zaczęła działać z przerwami wcześniej, a jej wydajność stopniowo się pogarszała. 24 maja wyłączono żyroskop, wprowadzając obserwatorium w ochronny „tryb bezpieczny”, wstrzymując prace naukowe do czasu omówienia przez inżynierów dostępnych opcji.

Ponieważ awaria żyroskopu jest nieunikniona, inżynierowie opracowali wcześniej oprogramowanie, które umożliwiło Hubble’owi obsługę tylko dwóch, a nawet jednego żyroskopu. Wadą jest to, że teleskop może w danym momencie dotrzeć tylko do celów znajdujących się na mniej więcej połowie nieba, zamiast 85% lub więcej w przypadku trzech żyroskopów.

Chociaż teleskop mógłby być obsługiwany wydajniej przy użyciu dwóch żyroskopów, inżynierowie doszli do wniosku, że sensownym byłoby przełączenie jednego z dwóch pozostałych nienaruszonych jednostek w tryb gotowości i sterowanie Hubble’em tylko jednym żyroskopem, pozostawiając drugi w rezerwie do użytku. tak jak jest to wymagane.

„Nasz zespół po raz pierwszy opracował plan operacji na pojedynczym żyroskopie ponad 20 lat temu i jest to najlepsza pozycja, która w przyszłości umożliwi przedłużenie życia Hubble’a” – powiedział Cross. „Istnieją pewne ograniczenia. Przejście od jednej docelowej sytuacji do drugiej i trzymanie się wyznaczonego celu naukowego zajmie nam więcej czasu.

„Spowoduje to zmniejszenie efektywności planowania obserwacji naukowych. Obecnie planujemy około 85 orbit tygodniowo i spodziewamy się, że będziemy w stanie zaplanować około 74 godzin tygodniowo, co oznacza około 12% zmniejszenie efektywności planowania”.

Dodatkowo, ponieważ ruch teleskopu w trybie pojedynczego żyroskopu jest mniej precyzyjny i podatny na błędy, „nie będziemy mieli tak dużej elastyczności w zakresie tego, gdzie na niebie możemy w danym momencie obserwować. Jednak z biegiem czasu, w przyszłym roku całe niebo będzie dla nas dostępne.”

Kolejnym ograniczeniem jest to, że teleskop nie byłby w stanie zidentyfikować i śledzić celów znajdujących się bliżej orbity Marsa, chociaż takie obserwacje były rzadkie nawet w trybie trzech żyroskopów.

Tymczasem inżynierowie planują wdrożyć w nadchodzących dniach tryb sterowania za pomocą jednego żyroskopu i około połowy miesiąca przywrócić Hubble’a do działań naukowych.

„Zaktualizowaliśmy ocenę niezawodności żyroskopów… i nadal dochodzimy do wniosku, że (mamy) ponad 70% prawdopodobieństwa, że ​​co najmniej jeden żyroskop będzie działał do 2035 r.” – powiedział Cross.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba czerpie z dziedzictwa Hubble’a, zagłębiając się w przestrzeń i czas oraz dokonując stałego strumienia odkryć, w miarę jak wysuwa się na czoło astronomii kosmicznej. Jednak Hubble nadal dokonuje obserwacji na światowym poziomie, a astronomowie chcą, aby jego działanie trwało jak najdłużej.