Поточна вартість роботи Хаббла становить близько $11,3 мільярда в доларах 2015 року, якщо врахувати кожну сервісну поїздку, що робить його найдорожчою науковою місією, яку коли-либо запускала NASA. Ця ціна купила десятиліття роботи: обсерваторія перевищила 30 років на орбіті в квітні 2020 року, і інженери тепер очікують, що вона продовжить функціонувати у 2030-х або навіть 2040-х роках.
Нічого з цього не було гарантовано. Хаббл покинув Землю з виробничим дефектом, який майже його знищив, і вижив лише тому, що його дизайн дозволяв астронавтам залізти всередину і перебудувати його на орбіті, не один раз. Те, що слідує, — це історія про те, як дефектне дзеркало стало одним із найпродуктивніших наукових приладів, коли-либо побудованих.
Телескоп, названий на честь людини, яка переписала космос
Обсерваторія не завжди носила ім'я Едвіна Хаббла. Лише в 1983 році посадовці додали його, честуючи астронома, який довів, що сам Всесвіт розширюється назовні, спираючись на роботу, яку провів Жорж Лемейтр. Назвати телескоп на честь людини, яка довела, що космос продовжує розширюватися, виявилося доречним, оскільки прилад продовжував уточнювати це саме вимірювання протягом наступних чотирьох десятиліть.
Вивести обладнання у космос зайняло більше часу, ніж планувалось. Космічний шатл Discovery нарешті підняв його 24 квітня 1990 року, летючи як місія STS-31, після років затримок після припинення флоту шатлів. Після вихода на орбіту місія все ще повинна була довести, що машина працює як задумано.
Виробничий дефект, який ніхто не помітив вчасно
Цей доказ прибув не одразу. Інженери відшліфували первинне дзеркало Хаббла до гладкості приблизно 10 нанометрів, майже невірогідного рівня точності, однак вони пропустили щось більше: край того ж дзеркала був занадто плоский приблизно на 2200 нанометрів. Дефект, виміряний у частинах людського волосся, достатньо, щоб розмити кожне зображення, яке телескоп надіслав додому.
Ремонт дзеркала, яке вже обертається навколо планети, ніколи не був частиною первісного плану, але космічний корабель був побудований з самого початку з метою майбутніх ремонтних команд. Це один вибір дизайну змінив сором'язливу помилку на коригуєму.
Астронавти перебудовують обсерваторію на орбіті
З грудня 1993 по травень 2009 NASA відправила п'ять окремих команд для роботи на Хаббл, кожна на борту космічного шатла. Перший з цих візитів замінив фотометр високої швидкості коригуючим пакетом під назвою COSTAR і замінив оригінальну камеру поліпшеною камерою широкого поля та планетарною камерою 2, яка внутрішньо компенсувала зігнуте дзеркало. Раптом телескоп міг бачити те, що він завжди мав бачити.
Остаточний сервісний виклик, здійснений Atlantis у 2009 році, виявився віхою сам по собі: це був 30-й політ шатла в цілому, і примітно його перший політ протягом понад 14 років, який не направлявся на космічну станцію. Це також був єдиний раз, коли Atlantis коли-либо відвідував Хаббл — Discovery вже здійснив два сервісні політи, тоді як Columbia та Endeavour кожна взяли по одному.
Поштовий штампок неба, заповнений галактиками
Наприкінці 1995 року протягом десяти послідовних ночей з 18 по 28 грудня Хаббл дивився на невелику, мабуть, порожню ділянку неба і комбінував 342 окремих експозиції в одне зображення. Цільова область охоплювала лише близько 2,6 дугових хвилин, кут такий малий, що його можна порівняти з утриманням тенісного м'яча на 100 метрів і спробою оцінити його ширину.
Майже нічого в тій ділянці не виявилось пустим. Отримане зображення, відоме як Hubble Deep Field, показало, що навіть найпустіші кути неба перевантажені віддаленими галактиками, коли ви дивитесь досить довго і збираєте достатньо світла.
Глибше і глибше в минуле
Deep Field був лише першою спробою. Пізніша, більш тривала експозиція, називається Hubble Ultra-Deep Field, утримувала титул найчутливішого видимого світлового астрономічного зображення, коли-либо створеного, рекорд, який вона утримувала, поки Hubble eXtreme Deep Field не взяла його в 2012 році. Кожне наступне зображення розширювало діапазон телескопа далі у космічний час, витискуючи більше зібраного світла з тієї ж ділянки темряви.
Сам Ultra-Deep Field цільовий невеликий шматок південного сузір'я Fornax, і дослідники нараховують близько 10 000 галактик, впакованих в цей один кадр. Extreme Deep Field пішов ще далі, захопивши галактики такими, якими вони виглядали 13,2 мільярда років тому — одну з них, вважають дослідники, вже сформувалася лише 450 мільйонів років після Великого вибуху.
Астроном, на честь якого названий телескоп
Едвін Хаббл народився 20 листопада 1889 року і помер 28 вересня 1953 року, десятиліття перед тим, як будь-який космічний корабель нестиме його ім'я у космос. Його найважливіше відкриття прийшло в 1929 році, коли він підтвердив, що галактики, більш віддалені від Землі, відступають швидше, ніж близькі — закономірність, яку поле тепер називає законом Хаббла, хоча Лемейтр висунув ту ж ідею двома роками раніше за нього.
Кредитування одного вченого законом, який інший запропонував раніше, — це стара звичка в астрономії, і це говорить про те, наскільки співпрацею — і іноді безладною — може бути історія «названого» відкриття.
Архів, який продовжує зростати
Власний приладний відлік Хаббла циклічно розширив обладнання за десятиліття, але його вихід продовжує накопичуватися: архів тепер утримує добре понад 3 мільйони експозицій, зібраних серед 10 різних наукових приладів, які літали на космічному кораблі в різні моменти. Незважаючи на новіші обсерваторії, запущені з тих пір, вона залишається провідним телескопом, що працює в ультрафіолетовому та видимому світлі з орбіти.
Ця комбінація довголіття та обсягу — причина того, що Хаббл все ще генерує свіжі відкриття три десятиліття пізніше. Кожен додатковий рік експлуатації додає до набору даних, який можуть дорівнювати кілька інших приладів, перетворюючи звичайний час спостереження на зростаючий науковий ресурс.