Hubblov vesmírny ďalekohľad: Rozdiel medzi revíziami

Misie OAO ukázali, akú dôležitú úlohu v astronómii by mohli zohrávať pozorovania z vesmíru. V roku [[1968]] sa zrodili smelé plány NASA pre vývoj zrkadlového ďalekohľadu, tzv. [[reflektor (astronómia)|reflektora]] s {{m|3|m}} v priemere, známom ako ''Veľký obiehajúci ďalekohľad'' alebo ''Veľký vesmírny ďalekohľad''. Dátum jeho štartu bol navrhnutý na rok [[1979]]. Tieto plány zdôrazňovali potrebu servisných misií s ľudskou posádkou k teleskopu, aby bolo zaručené, že taký na financie náročný projekt, bude mať príslušne dlhú životnosť. Paralelne vyvíjané plány pre znovupoužiteľné [[kozmický raketoplán|kozmické raketoplány]] naznačovali, že technológia, ktorá umožní servisné lety k ďalekohľadu, bude čoskoro dostupná.<ref>{{Citácia Harvard
| Priezvisko = Spitzer,
| LymanMeno S= (1979),Lyman
| [http://adsabs.harvard.edu/abs/1979QJRAS..20...29STitul = History of the Space Telescope],
| Vydavateľ =
| Miesto =
| Časopis = ''Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society'',
| v.Číslo 20, p. 29. PDF version [http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1979QJRAS..20...29S&amp;data_type=PDF_HIGH&amp;whole_paper=YES&amp;type=PRINTER&amp;filetype=.pdf here].</ref>20

Pokračujúci úspech programu OAO podporil zväčšujúci sa [[konsenzus]] medzi astronomickou komunitou, že Veľký vesmírny ďalekohľad (skratka LST – z anglického originálneho názvu Large Space Telescope) by mal byť hlavným cieľom. V roku [[1970]] NASA vytvorila dve komisie: Jednu pre konštrukčnú časť projektu vesmírneho teleskopu, a druhú pre stanovenie vedeckých cieľov projektu. Po ustanovení komisií, sa NASA stretla s ďalšou prekážkou: Zohnať [[financie]] pre ďalekohľad, ktorý mal byť oveľa drahší ako ktorýkoľvek teleskop na zemskom povrchu. [[Kongres]] [[Spojené štáty|Spojených štátov]] sa pýtal na mnohé aspekty navrhovaného rozpočtu pre teleskop a vynútil si škrty v rozpočte pre plánovacie fázy, ktoré sa v tom čase skladali z veľmi detailných štúdií potenciálnych nástrojov a technického vybavenia pre ďalekohľad. V roku [[1974]] škrty vo [[verejné výdavky|verejných výdavkoch]] podnietené prezidentom [[Gerald Ford|Geraldom Fordom]] viedli Kongres k zrušeniu celého financovania projektu vesmírneho teleskopu.<ref>{{Harvbz|Spitzer, ''History of the Space Telescope'', pp. |1979|Pr=|St=33 – 34.}}</ref>

Problémy s financovaním viedli k redukciám v projekte. Pôvodne navrhovaný priemer zrkadla sa znížil z {{m|3|m}} na {{m|2.4|m}}. Táto redukcia sa však neuskutočnila len z dôvodu ušetrenia nákladov, ale aj preto, aby sa umožnila kompaktnejšia a efektívnejšia konfigurácia pre technické vybavenie ďalekohľadu. Navrhnutý {{m|0.5|m}} predchodca teleskopu, ktorý mal slúžiť na otestovanie systémov použitých na hlavnom teleskope, bol zrušený. Rozpočtové záležitosti tiež naznačili nutnosť spolupráce s [[Európska vesmírna agentúra|Európskou vesmírnou agentúrou]]. ESA súhlasila s dodávkou niekoľkých prístrojov pre teleskop, medzi inými aj [[solárny panel|solárnych panelov]]. ESA tiež uhradila približne 15 % nákladov za to, že [[Európa|európskym]] astronómom bude garantovaný aspoň 15 % pozorovací čas na teleskope. Kongres napokon schválil financovanie 36 000 000 [[USD]] na rok [[1978]] a konečne sa mohlo vážne začať s návrhom LST, pričom sa počítalo so štartom v roku [[1983]].<ref>{{Harvbz|Spitzer, ''History of the Space Telescope'', p. |1979|Pr=|St=34.}}</ref> Začiatkom [[80. roky 20. storočia|80. rokov]] bol teleskop pomenovaný po [[Edwin Powell Hubble|Edwinovi Hubblovi]], objaviteľovi [[Rozpínanie vesmíru|rozpínania vesmíru]].<ref>{{cite web |url=http://hubble.nasa.gov/overview/conception-part3.php |title=The path to the Hubble Space Telescope |publisher=NASA}}</ref>

Len čo dostal program zelenú, rozdelili sa úlohy a práca na projekte. Zodpovednosť za dizajn, vývoj a výstavbu malo [[The George C. Marshall Space Flight Center]]. [[Goddard Space Flight Center|Goddardovo centrum pre vesmírne lety]] dostalo na starosť celkový dozor nad vedeckými prístrojmi a [[Stredisko riadenia vesmírnych letov|pozemným riadiacim centrom]], ktoré malo v budúcnosti riadiť misiu. Marshallovo centrum poverilo spoločnosť [[Perkin-Elmer]] výrobou optickej súpravy (Optical Telescope Assembly – OTA) a senzorov pre jemné navádzanie (Fine guidance sensors). Korpus ďalekohľadu mala zhotoviť spoločnosť [[Lockheed]].<ref name="dunar"DW>{{Citácia Harvard
| Priezvisko = Dunar A.
| Meno = Andrew J.,
| Priezvisko2 = Waring S.
| Meno2 = Stephen P.
| Titul (1999),= ''Power Toto Explore --: History of Marshall Space Flight Center 19601960–1990
| –Kapitola 1990'',= US Government Printing Office, ISBN 0-16-058992-4 (Chapter 12,The Hubble Space telescope: [http://history.msfc.nasa.gov/book/chpttwelve.pdf])</ref>Telescope

Prehlbovali sa pochybnosti o schopnosti účasti Perkin Elmer na projekte tejto dôležitosti. NASA odložila dátum štartu ďalekohľadu až na apríl [[1985]]. Sklz v projekte sa zväčšoval rýchlosťou asi o štvrtinu za mesiac a niekedy oneskorenie dosiahlo hodnoty 1:1. NASA bola nútená odložiť dátum štartu až na 1. marca a potom na august 1986. Do tohto okamihu sa úplný rozpočet projektu zvýšil na 1,175 miliardy dolárov.<ref name="dunarDW" />

Kým konštruovanie obalu, v ktorom je zamontovaný ďalekohľad spolu s ostatnými nástrojmi postupovalo hladšie než stavba OTA, spoločnosť Lockheed mala neustále problémy so sklzom v rozpočte a v časovom pláne. V lete [[1985]] prekročila výstavba ďalekohľadu rozpočet o 30 % a časový plán bol prekročený o tri mesiace. Správa MSFC hovorila, že spoločnosť Lockheed sa skôr spoliehala na príkazy od NASA, než aby prevzala vlastnú iniciatívu pri budovaní ďalekohľadu.<ref>{{Harvbz|Dunar, p. |Waring|1999|Pr=508.}}</ref>

[[Vedecký inštitút Vesmírneho ďalekohľadu]] (STScI) je zodpovedný za vedeckú prevádzku ďalekohľadu a doručovanie dátových produktov astronómom. STScI riadi [[Asociácia univerzít pre výskum v astronómii]] (AURA) a samotný inštitút sa nachádza v areáli [[Univerzita Johna Hopkinsa|Univerzity Johna Hopkinsa]] v [[Baltimore]], v štáte [[Maryland]], ktorá spolu s ostatnými tridsiatimi dvoma univerzitami a siedmimi medzinárodnými pobočkami tvorí konzorcium AURA. STScI bol založený v roku [[1983]] po boji medzi NASA a vedeckou komunitou. NASA sa snažila udržiavať túto činnosť v rámci svojich štruktúr, ale vedecká obec chcela činnosť vykonávať na akademickej pôde.<ref>{{Harvbz|Dunar, pp. |Waring|1999|Pr=486 – 487.}}</ref><ref>Nancy Grace Roman, "Exploring the Universe: Space-Based Astronomy and Astrophysics", in ''NASA SP-2001-4407: Exploring the Unknown'' Chapter 3, p. 536.</ref> [[Space Telescope European Coordinating Facility]] (ST-ECF), založená v [[Garching bei München|Garchingu pri Mníchove]] v roku [[1984]] poskytuje podobnú službu pre európskych astronómov.

Na začiatku roku [[1986]] vyzeral plánovaný októbrový štart ďalekohľadu už celkom reálny, ale nečakaná [[havária raketoplánu Challenger]] koncom januára pozastavila americký [[program Space Shuttle|program raketoplánov]]. Flotila zvyšných raketoplánov ostala v hangároch a štart Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu bol odsunutý o štyri roky. Teleskop musel byť umiestnený v čistej miestnosti, musel byť v prevádzke a pravidelne bol čistený [[dusík]]om, až kým sa znovu nenaplánoval jeho štart. Táto situácia zvyšovala celkovú cenu projektu, mesačne totiž stálo len udržiavanie ďalekohľadu asi 6 miliónov dolárov. Na druhej strane, inžinieri využívali tento čas na vykonávanie viacerých rozsiahlych testov a rôznych vylepšení.<ref>{{Harvbz|Tatarewicz, SP-4219, p. |1998|Pr=|St=371.}}</ref>

Analýza obrázkov ukázala, že príčinou problému je chybne vybrúsené primárne zrkadlo. Napriek tomu, že išlo pravdepodobne o dovtedy najlepšie vytvarované zrkadlo a jeho odchýlka od ideálneho tvaru nepresahovala predpísanú odchýlku jednej šesťdesiatpätiny [[vlnová dĺžka svetla|vlnovej dĺžky svetla]], bolo na svojich okrajoch príliš ploché a odchyľovalo sa až o 2,3 [[mikrometer|mikrometra]] od požadovaného tvaru. Výsledkom bola vážna [[Optická chyba|sférická aberácia]], chyba, pri ktorej sa svetlo odrazené z okrajov zrkadla sústreďuje v inom bode ako svetlo odrazené od stredu zrkadla.<ref>{{Harvbz|Tatarewicz, SP-4219, p. |1998|Pr=|St=375.}}</ref>

Závažnosť chyby zrkadla závisela na druhu pozorovaní, ktoré ďalekohľad vykonával. Obrázky jasných objektov a [[spektroskopia|spektroskopické pozorovania]] neboli chybou takmer vôbec ovplyvnené, pretože stredná časť zrkadla bola vybrúsená v požadovanom tvare. Ďalekohľad sa však nedal použiť pri snímaní matnejších a slabších objektov alebo pri snímaní obrázkov s vysokým kontrastom. Znamenalo to, že nebolo možné rozbehnúť takmer žiadny [[kozmológia|kozmologický]] program, pretože práve takýto program si vyžaduje snímkovanie matných objektov. Napriek tomu aj počas prvých troch rokov misie bol Hubblov vesmírny ďalekohľad schopný vykonať množstvo produktívnych pozorovaní. Astronómovia používali na optimalizovanie výsledkov pozorovaní dômyselnú techniku spracovávania obrázkov (napr. [[dekonvolúcia|dekonvolúciu]]), pretože sa pomerne rýchlo podarilo chybu identifikovať a zmenšiť tak jej dopad na kvalitu snímok.<ref>{{Harvbz|Dunar, pp. |Waring|1999|Pr=514 – 515.}}</ref>

Komisia vedená Lew Allenom, riaditeľom Laboratória tryskového pohonu, mala za úlohu preskúmať, ako mohla chyba vzniknúť. Zistila, že zariadenie na zmeranie presného tvaru zrkadla <!--nullcorrector/nulový korektor??--> nebolo správne zostrojené – jedna [[šošovka]] bola umiestnená s {{mm|1.3|m}} odchýlkou od jej správneho miesta.
<ref>{{Harvbz|Allen, ''The Hubble Space Telescope Optical Systems Failure Report'', |1990|Pr=chapter VII.|St=}}</ref> Primárne a sekundárne zrkadlo ďalekohľadu totiž nikdy neboli testované spoločne, ale každé osobitne. Každé zrkadlo malo preto trošku iné parametre, ktoré im spoločne nedovolili presne zaostriť. USAF síce ponúklo NASA možnosť testovať optiku HST v svojom laboratóriu, ale NASA skúšky napokon nevykonala.<ref>{{Cite book

}}</ref> Počas leštenia zrkadla analyzovala spoločnosť Perkin-Elmer jeho povrch dvomi ďalšími zariadeniami na zmeranie presného tvaru zrkadla a obe zhodne naznačovali, že zrkadlo má sférickú aberáciu. Spoločnosť však ignorovala výsledky testov, pretože sa domnievala, že prvý test, uskutočnený primárnym prístrojom hlásiacim správny tvar zrkadla, bol presnejší než druhý.<ref>{{Harvbz|Dunar, p. |Waring|1999|Pr=512.}}</ref>

Komisia obvinila v prvom rade spoločnosť Perkin-Elmer. Vzťahy medzi NASA a Perkin-Elmer boli veľmi napäté už počas konštruovania celého komplexu ďalekohľadu kvôli časovému sklzu v pláne práce a predražovaniu výstavby. NASA zistila, že Perkin-Elmer nepovažuje výrobu zrkadla za svoju kľúčovú úlohu a spoločnosť si navyše bola istá tým, že NASA nezverí túto úlohu inej spoločnosti, keď sa už začalo leštenie zrkadla. Kým komisia ostro kritizovala spoločnosť Perkin-Elmer za takéto prešľapy, NASA si vyslúžila kritiku za to, že sa spoľahla na výsledky testu kontroly kvality len z jedného prístroja.<ref>{{Harvbz|Allen report, strana |1990|Pr=|St=9 – 3.}}</ref>

Ako prvý krok bolo treba zistiť presnú hodnotu chyby hlavného zrkadla. Analýzou obrázkov bodových zdrojov dospeli astronómovia k záveru, že hodnota [[kónická konštanta|kónickej konštanty]] zrkadla bola −1,01324, namiesto predpokladanej −1,00230.<ref>{{Harvbz|Allen, ''The Hubble Space Telescope Optical Systems Failure Report'', |1990|Pr=appendix E.|St=}}</ref> Rovnaká hodnota vyšla aj z výsledkov analýzy zariadenia na leštenie zrkadla, ktoré používala spoločnosť Perkin-Elmer a taktiež aj z výsledkov analýzy [[interferogram]]ov, ktoré technici získali pri pozemných skúškach.

Kvôli dizajnu zariadení umiestnených v tele ďalekohľadu, boli potrebné dva druhy korekcie. Wide Field and Planetary Camera 2 s novými zrkadlami, ktoré upriamovali lúče na 8 navzájom oddelených [[CCD čip]]ov tvoriacich obe kamery, mala nahradiť pôvodnú Wide Field Planetary Camera. Inverzná optická chyba zabudovaná na povrch zrkadiel mala úplne odstrániť aberáciu hlavného zrkadla. Ďalšie prístroje však žiadne podobné vylepšenie nedostali a preto si vyžadovali externé korekčné zariadenie.<ref name=T376>{{Harvbz|Tatarewicz, SP-4219, p. |1998|Pr=|St=376.}}</ref>

Ďalekohľad bol od prvopočiatku skonštruovaný tak, aby mohol byť pravidelne udržiavaný. Ale potom, čo sa objavili problémy so zrkadlom, ukázala prvá servisná misia, že astronauti budú nútení vykonať sériu dodatočných úprav a inštaláciu korekčnej optiky. Sedem astronautov vybraných pre prvú servisnú misiu absolvovalo tréning v používaní veľkého množstva špeciálneho náradia potrebného na opravu Hubblovho teleskopu.<ref>{{Harvbz|Tatarewicz, SP-4219, str. |1998|Pr=|St=384 – 387.}}</ref> Misia [[STS-61]] ([[Endeavour (raketoplán)|raketoplánu Endeavour]]) sa uskutočnila v decembri [[1993]] a zahŕňala inštaláciu niekoľkých zariadení a rôzneho vybavenia.