Запуск и изначальный срок службы
Космический телескоп «Хаббл» (Hubble Space Telescope, HST) запустили 24 апреля 1990 года на борту шаттла Discovery. Это первый крупный оптический телескоп, выведенный в космос. За пределы нашей планеты его отправили, чтобы избежать искажений, вызванных атмосферой Земли. Наземные обсерватории постоянно сталкиваются с проблемами вроде турбулентности воздуха и поглощения ультрафиолетового и инфракрасного излучения.
Проект разработали в NASA совместно с Европейским космическим агентством (ESA). Концепция телескопа возникла еще в 1946 году — ее предложил американский астрофизик Лайман Спитцер. Реализовали проект только в 1970-х после долгой борьбы за финансирование. Изначально телескоп планировали запустить в 1983 году, но из-за технических проблем и катастрофы «Челленджера» в 1986-м запуск отложили. Стоимость «Хаббла» к моменту запуска составила около $1,5 млрд. В пересчете на 2020-е — примерно $4,7 млрд.
Главный элемент телескопа — 2,4-метровое зеркало. Оно работает в системе Ричи-Кретьена — усовершенствованном типе телескопов Кассегрена, который минимизирует оптические искажения.
«Хаббл» создавали с расчетом на 15-летний срок службы, но ученые понимали, что в реальности он проработает дольше при своевременном обслуживании. В отличие от большинства космических аппаратов, «Хаббл» проектировали модульным. Так проще заменить основные компоненты — оптические приборы, системы ориентации, части энергетической системы и бортовой электроники. Для обслуживания же планировали миссии с участием астронавтов.
Неожиданные проблемы и спасательные миссии
Через несколько недель после запуска оказалось, что главное зеркало имеет сферическую аберрацию — отклонение формы в 2,2 микрона (меньше толщины человеческого волоса). Из-за этого изображение становилось размытым.
Причина неполадки — неверная настройка оборудования при полировке зеркала. Завод-изготовитель Perkin-Elmer использовал дефектный оптический тестер, который дал неправильные данные. В результате края зеркала оказались чуть более плоскими, чем нужно.
В 1993 году NASA организовала первую ремонтную миссию — STS-61 на шаттле Endeavour. Это была одна из самых сложных миссий в истории пилотируемых полетов. Астронавты установили систему COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) — набор линз, компенсирующих аберрацию. А также заменили основную камеру на новую — WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2), уже оборудованную встроенной коррекцией. Так «Хаббл», наконец, стал выдавать четкие снимки.
После успеха первой миссии NASA провело еще четыре ремонтные экспедиции. В ходе каждой не только устраняли поломки, но и модернизировали телескоп:
- в 1997 году заменили спектрограф GHRS на более мощный STIS — спектрограф с высокой чувствительностью. Также добавили NICMOS — камеру для инфракрасных наблюдений, охлаждаемую жидким азотом;
- в 1999-м заменили все шесть гироскопов — без них телескоп не мог бы стабильно фиксировать объекты. Еще обновили основной бортовой компьютер — это ускорило обработку данных в 20 раз;
- в 2002 году установили камеру ACS (Advanced Camera for Surveys), которая снимает в лучшем разрешении. Также заменили солнечные батареи на новые, сделанные на основе технологии, применяемой в МКС. Они увеличили энергопитание на 20%;
- в 2009-м установили камеру WFC3 (Wide Field Camera 3), что расширило диапазон наблюдений. Также заменили все гироскопы и блоки электроники. А еще починили спектрограф STIS, который вышел из строя в 2004 году.
Современное состояние и будущее космического пенсионера
Телескопу прогнозировали выход из строя к 2020 году. Но сегодня старичок «Хаббл» чувствует себя бодро, хотя его системы постепенно выходят из строя. Сейчас он находится на расстоянии около 530 км над Землей и движется со скоростью 7,5 км/с. Так он совершает 1 оборот вокруг планеты за 95 минут. А за все время работы он собрал около 170 терабайт данных — архив открыт для ученых по всему миру.
С 2009 года телескоп не обслуживали, что весьма затрудняет его деятельность. В последние годы начали выходить из строя гироскопы, отвечающие за точное наведение на объекты. В мае 2023 года NASA перевело телескоп в режим работы с 1 гироскопом из 6. Это снижает его маневренность, но продлевает срок службы.
NASA рассчитывает, что «Хаббл» проработает до 2030 года в режиме сокращенных наблюдений. Однако точные сроки зависят от жизнеспособности систем.
Ремонтов телескопа больше не планируется. С 2011 года программы шаттлов закрыты, и пилотируемая модернизация на орбите невозможна. Однако в 2022 году NASA и SpaceX начали изучать возможность роботизированной миссии с использованием корабля Crew Dragon.
Когда «Хаббл» перестанет работать, NASA планирует управляемый сход с орбиты с помощью специального буксира. Заслуженный телескоп сгорит в атмосфере. Это нужно, чтобы избежать его неконтролируемого падения на Землю.
На смену «Хаббл» пришел телескоп Джеймс Уэбб, запущенный в 2021 году. Он работает в инфракрасном диапазоне и «видит» гораздо дальше. Однако Джеймс Уэбб не заменяет «Хаббл», а дополняет его — они работают в разных спектрах.
Так, несмотря на преклонный возраст, «Хаббл» остается значимым научным инструментом. И ученые надеются, что он сможет проработать еще несколько лет.
