A Hubble hattyúdala

Nem valószíní, hogy valaha is világméretí felmérést készítsenek arról, melyik a világ legsikeresebb, vagy legnépszeríbb íreszköze. Nem is biztos, hogy volna értelme ilyen szavazásnak. Azonban mégis vannak olyan írszondák, írhajók, melyek ismertebbek, legfőképpen annak okán, hogy sokat tettek a tudomány előrehaladásért. Ezen a ranglistán vitathatatlanul az élbolyban van, sőt talán az élen is áll egy busznyi méretí míhold, a Hubble &#368rtávcső. A Naprendszer és a kozmosz távolabbi vidékeinek felfedezésében és – ami talán legalább olyan fontos – a csillagászat eredményeinek a hétköznapi emberekkel való megismertetésében jeleskedő eszköznek páratlan sikereken és fájó kudarcokon át ívelt a pályája. És bár ma már minden csillagász nélkülözhetetlennek gondolja, mégis reménytelen a helyzete. A Hubble éppen hattyúdalát éli fölöttünk és egyelőre nincs remény a pótlására. Manapság, ha a városlakó ember felnéz az éjszakai égre, jóformán nem lát semmit, talán 10 fényes csillag (amelyből kettő-három igazából nem is csillag, hanem valamelyik bolygó) tör át a magunk fölé vont fénybúrán. Fényszennyezés – mondja ki minden csillagász gyílölködve a szót. Városaink előkelő sugár- és körútjai, a hatalmas bevásárlóközpontok parkolói fényözönnel árasztják el a környezetet, szemünknek nappali világosságot hazudva, és nem mellesleg zabálva az energiát, valódi környezetszennyezést is okozva. Ez a mífény elhomályosítja a valódi fényt, a csillagok pislákolását.   

Városa válogatja, de lassan alig lehet kiszökni ezek alól a terjeszkedő, egymásba olvadó fénybúrák alól, egyre kevesebb a sötét sziget és egyre távolibb. Nem véletlen, hogy Magyarország egyetlen valamirevaló csillagászati obszervatóriuma a Mátrában, Piszkéstetőn található. A nagy hegyek lakhatatlan, beépíthetetlen tömbjei taszítják a fényt.

De amint sikerül egy csillagásznak kiszabadulnia a civilizáció fénybörtönéből, máris szívhatja magába a vidéki égbolt lélegzetelállító látványát. A 10-20 csillag helyett ezernyi sziporkázik a levegőég fekete kárpitján, a nagyon fényesektől az éppen csak láthatókig. A Tejút tényleg kiömlött tejként csorog végig az égbolton, sötétlő foltok és kavargó csillagmezők váltják egymást. De mindez a látvány semmi ahhoz az élményhez képest, ha az ember belepillanthat egy távcsőbe. Legyen az akár egy kis amatőr távcső is, a legtöbb ember számára lelket gyönyörködtető élményt jelent megnézni a hold krátereit vagy a hegyláncait, de nem kisebb pillanat, amikor fényes csillagból potrohos bolygóvá gömbölyödik a Jupiter, vagy meglibbenti gyíríszoknyáját a Szaturnusz.

A gyönyörködésen kívül a valaha volt legnagyobb szükség lenne az égbolt minél tisztább látására. Az elmúlt szík évszázad csillagászati felismerései tudniillik arra is rávilágítottak, hogy az emberi faj hosszú távú túlélésének kulcsát legalább annyira odafenn az égen kell keresnünk, mint idelenn a Földön. A csillagásztársadalom azonban még a legtökéletesebb égbolttal sem elégedett. Azt mondják, hogy a látvány mind semmi az igazihoz képest, olyan mintha tejüvegen át próbálnánk megpillantani a csillagokat… Másfél évtizede már tudjuk, hogy bármily` hihetetlen, igazuk van, az Univerzum igazi fizimiskája minden képzeletet felülmúl. Ennek bizonyítására elég volt egyetlen eszközt e társaság kezébe adni: egy távcsövet, pontosabban a Távcsövet, a Hubble írtávcsövet.

A tudományos világ még a Szputnyikról is csak álmodozott, úgy ötven-hatvan évvel ezelőtt, amikor már komolyan felvetődött olyan íreszközök megépítésének terve, amelyek a légkör fölé emelve végeznének megfigyeléseket a kozmosz megismerésére. Ezek között nagyon előkelő helyen szerepelt egy írtávcső is. A NASA az ESA, vagyis az Európai &#368rügynökség irányítóival összefogva, közös erővel látott neki a politikusok meggyőzésének, hogy adjanak pénzt egy írtávcső fejlesztésére. Méghozzá nem is kevés pénzt. Igaz, ez a meggyőzés majd három évtizedig tartott…
Lyman Spitzer, a Princeton Egyetem csillagászat professzora volt a leghangosabb, aki a leginkább döngette a NASA kapuját és már a hatvanas évek közepén felvetette egy távcsövet hordozó míhold ötletét. Hamar – még az évtized végére – el is készült egy kis szonda, az OAO–2, a világ első írtávcsöve. Jelentős nyomot nem hagyott ugyan a tudomány nagykönyvében, ám a vele szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy az irány jó, kell egy ilyen távcső a tudósoknak. Elkezdődött tehát a nagy távcső megálmodásának első, talán leghosszabb fázisa. Ennek során ki kellett találni, milyen távcsövet, milyen üzemeltetési feltételekkel akarnak pályára állítani a szakemberek, és a legfontosabb kérdés is válaszra várt: mindez mennyibe kerül. Több mint egymilliárd – húsz évvel ezelőtti – dollár jött ki az előzetes számításokban. Európa ebből 15 százalékot vállalt a távcső leendő üzemidejének 15 százalékáért cserébe. 1977-et írtak ekkor, jöhetett a megvalósítás.

A technikai alapok már készen voltak. A leendő írtávcsőnek két fő alkotóelemből kellett összeállnia: az optikai részből és a távcső mozgatását, pályán tartását végző navigációs rendszerből. Az optikai rész alapelve 1672 óta ismert volt, de a manőverező egységé is biztos alapokon és tapasztalatokon nyugodott, hiszen az 1670-es évekre már míhold ügyben magabiztos tudás volt a NASA tarsolyában. De az igazi nehézségnek mégis a két technika összeházasítása látszott. A probléma gyökere a távcsövek míködésében keresendő.
 
Tükör által homályosan
A távcsöveknek sok típusa létezik, a NASA azonban visszanyúlt az egyik legalapvetőbb – az egyébként napjainkban még mindig széles körben alkalmazott –, a még Sir Isaac Newton tervezte Newton-rendszerhez, pontosabban annak egy korszerísített változatához, a Ritchey-Chrétien-rendszerhez. (A távcső itt egy viszonylag nagy, homorú tükör köré épül, amely összegyíjti a beérkező fényt és a fókuszba helyezett segédtükörre vetíti, ahonnan a fény a főtükör közepén fúrt kisebb lyukon keresztülhalad és itt alkot képet a megfigyelő vagy a megfigyelőt helyettesítő érzékelő rendszer, mondjuk kamera számára) Ez a rendszer az egyszeríségével és az ebből adódó kis tömegével csábította el a kutatókat, hiszen minél nehezebb egy írbe juttatni kívánt tárgy, annál drágább a feljuttatása. Igen ám, csakhogy a távcsöveket nem arra tervezték, hogy mindenféle erők csavargassák, rázzák őket, ezek az eszközök gazdáik féltett kincse és csak kesztyís kézzel szabad velük bánni. Egy írstartra sok minden jellemző, csak nem a szelídség. A rakéta összevissza rázza a terhét, ahogy áttör a levegő turbulenciáin – az írhajósok a vadló hánykolódásától egy öreg vonat ócska síneken való zakatolásáig sokféle képpel illették a felbocsátás menetét . Az első pillanatokban a hímes tojásos bánásmód iránti igény összeegyeztethetetlen volt a betonkeverő üzemmódban dolgozó írtechnikával.

Volt még másik probléma is. A földi távcsövek másik nagy igénye a stabilitás. Nagyon kell vigyázni rájuk, mert észlelés közben a legkisebb rezdülés, szélfuvallat tönkreteszi a távcső képét, ezért muszáj nekik biztos alapot, állványzatot készíteni. Mivel a világírben nincsenek biztos pontok, valamivel helyettesíteniük kellett: egy szuperérzékeny – különböző giroszkópokra és csillagérzékelő optikai rendszerre támaszkodó – helyzetérzékelő rendszert építettek, hogy a míhold mindig tudja hol áll a feje, majd erre alapozva fejlesztettek hozzá egy apró rakétahajtómívekből álló rendszert, amely finom míködésével mindenkor a kellő irányba fordítja majd, illetve megfigyelés közben rajta is tartja a célon a távcső tekintetét. Akár napokig is. Ez volt az igazi kihívás. Az építés első fázisa 1977-ig tartott.
 
Maga az írszonda 1986-ban állt készen a felbocsátásra. A végső forma kompromisszumosra sikeredett. A kezdetekkor pedig még azt gondolták a tudósok, hogy minden tekintetben a legek távcsöve épül. Megcélozták a tekintélyes 3 méteres tükörátmérőt. Egy hatalmas gömbfelület 3 méteres fesztávú darabját kellett megalkotni egy darabból, olyan pontossággal, amelynél a hajszál már durva hajókötélnek számít. Az egy darabból álló forma hatalmas gyártási kihívást jelentett, no és elviselhetetlenül nagy gyártási költségeket. A NASA ezért lejjebb adta az igényeket, megelégedett egy 2,4 méteres tükörrel (a 60 centiméter elég nagy áldozat volt az eszköz várható tudása szempontjából, de a tükör költségei jótékonyan csökkentek, hiszen a gyártáskor az átmérő növekedése nem egyenes arányban, hanem exponenciálisan apasztja a megrendelő pénztárcáját). Viszont érzékelők tekintetében az akkori idők lehető legkorszeríbb technikáját vonultatták fel a távcső azon végén, ahol a csillagok fénye képet alkotott.   

De hiába állt készen az eszköz, még három évig kellett egy raktárban várakoznia. A késlekedésnek egy tragédia volt az oka: a pályára állítását a Challenger írrepülőgéppel tervezték, ám a hordozóeszköz 1986 januárjában megsemmisült. A távcsőnek – és a tudósoknak – meg kellett várni, míg a Space Shuttle rendszer ismét visszakapja az írjártassági engedélyét.

Harminc évnyi álmodozás és évtizedesre nyúlt előkészületek után 1993. április 10-re tízték ki a csillagászálmok beteljesülésének pillanatát, a Discovery írrepülőgépnek ekkor kellett volna a magasba emelnie a távcsövet. De a kitízött napon a visszaszámlálást mindössze 4 perccel az indítás előtt megszakította az automatika egy kisebb hiba miatt. A 13 méter hosszú, 4,3 méter átmérőjí, 12,5 tonnás – busznyi méretí – míholdnak még két hetet kellett az írrepülőgép rakterében tétlenül pihennie, hogy eljöjjön a várva várt premierjének ideje. &Aacuteprilis 24-én már minden úgy ment, mint a karikacsapás, az írrepülőgép rendeltetési helyére szállította a Hubble &#368rtávcsövet. Igaz, a karikacsapás újra szünetelni volt kénytelen egy kicsit… A pályára bocsátás gyakorlatilag abból állt, hogy a Discovery templomkapunyi raktérajtóinak kinyitásával a napvilágra került míszert egy hatalmas robotkarral és távirányítással megragadták, és kidaruzták a raktérből. Aztán a komputer szép lassan életre keltette a szerkezetet… &Aacutem rögtön az első lépésnél elakadt. Az energiaellátáshoz szükséges napelemtáblák az írsikló rakterében összehajtogatva tették meg az utat és az írben önmíködően kellett volna széthajtogatniuk magukat. Az egyik ezt meg is tette, a másik makacskodott. Ez a makacsság akár az egész küldetést dugába dönthette volna. Két írhajós ezért írruhát öltött és indultak a zsilipbe, hogy egy rendkívüli írsétán kinyissák a makacskodó szárnyat. Valami fura véletlen folytán a napelemtábla hirtelen meggondolta magát, s így végül nem volt szükség a már felkészült írhajósokra, hanem kinyílt magától. Záróakkordként pedig az írrepülőgép egyszeríen elmanőverezett az immár szabadon repülő távcső mellől, az írtávcső pedig készen állt a munkára.

A tudósoknak azonban még várniuk kellett, közel egy hónap telt el rendszertesztekkel. Aztán 1990. május 20-án eljött az idő, az első fény  pillanata. Elégedett, mosolygó arcok nyugtázták, amikor egy csillaghalmaz képe tínt fel az irányítóközpont központi monitorán. A program kutatóinak arca azonban nem volt ilyen mosolygós, a kép elmosódott volt, ugyanolyan „tejüveges”, mint egy átlagos földi távcső képe. A Hubble rosszul látott, optikája hibás volt. Egy másfél milliárd dolláros csődtömeg keringett odafenn…

Mivel a képhiba ismerős volt a szakemberek számára, hamar megszületett a diagnózis: a távcsőtükör szférikus aberrációtól szenvedett, egyszeríbben szólva félrecsiszolták. A Newton típusú távcsöveknél – amilyen az írtávcső is – a fényt egy homorú tükörrel fókuszálják egy pontba. Ennek a tükörnek minél tökéletesebben kell közelítenie a gömbfelülethez, minél nagyobb az eltérés, annál rosszabb a távcsövünk. Hogy milyen fontos a pontosság, pont a Hubble az egyik példa: az írtávcső tükre a 2,4 méteres „fesztávon” mindössze két mikrométerrel, egy emberi hajszál vastagságának ötvened részével tért el a tökéletes gömbfelülettől és máris használhatatlannak minősült.

Mit tehet az ember egy méregdrága eszközzel, amiben mégis csalódnia kellett? Költsünk még rá! – szólt a logikusnak egyáltalán nem tínő válasz. De követve a HST (Hubble Space Telescope) alapelvét, a röptében történő szervizelhetőséget, mégis ez tínt az egyik legjobb megoldásnak. Visszahozni, majd újra pályára állítani kétszer annyiba került volna, egyszeríen belelökni az óceánba, olcsóbb, csak értelmetlen. Mivel a hiba ismert volt és egy egyszerí „optikai tuning” könnyen segített a dolgon, eldöntött tény lett egy szervizút beiktatása az írrepülőgép-flotta menetrendjébe. De a másfél milliárd dolláros szondát addig sem akarták kihasználatlanul hagyni. Egy földi távcső teljesítményére így is képes volt. Rosszat nem tettek akkor sem, ha dolgoztatták. Ráadásul időközben néhány zseniális komputermérnök kimódolta, hogyan lehet a távcső digitális fényképeit számítógépesen úgy feljavítani, hogy azok jobbak legyenek.

Három év telt el, míg elkészült a Costar. Ez a csoda, egy tíz tükörből álló optikai korrektor volt, amely ide-oda mandínerezve a fényt végül lecsalta azt az ötvened hajszálnyi hibát… 1993 decemberében az Endeavour írhajó vitte fel a Costart, amivel tökéletesre javította a HST-t – és nem mellesleg írhajósai öt írséta 35 órás munkaideje alatt lefektették az írbéli távcsőszervizelés alapjait. Az írtávcső, mint elgondolás diadalt aratott és elkezdte rendkívüli megfigyeléseit ontani a tudóstársadalom számára.

Ha valami új ötlete támadt egy-egy csillagászcsapatnak vagy csak egy földi távcső valamely megfigyelését kellett megerősíteni, rögtön megindult az e-mail forgalom az értékes távcsőidő elnyeréséért – a Hubble távcsőidejét általában pályázatok útján lehet elnyerni. A HST etalon lett, név a szakmában. Teljesítményét manapság kezdi megközelíteni néhány újabban épült földi szupertávcső, ám ezek háromszor-négyszer nagyobbak. De a sztár , a csillagászok álma még mindig vitathatatlanul az írtávcső és még mindig nem csak az egzotikuma okán.

Kívánatossá tett univerzum
Valószíníleg a nagyközönség soha nem tudott volna többet a Hubble munkájáról, ha az egyik csillagász nem veszi észre, hogy amit az előző napokban készítettek, az szép. A csillagászok éppen egy úgynevezett planetáris ködöt – egy haldokló csillag haláltusája során keletkezett, a csillag önnön gázanyagából fújt kozmikus lufit – állítottak a szupertávcső célkeresztjébe, amikor valaki rájött, hogy nem csak tudományosan érdekes az objektum. Bár az alkalmazott nagyítás miatt az egész Gyírís-köd nem is fért bele a képmezőbe, a gyönyörí színek és a gázanyag örvénylésének formái mégis igézőleg hatottak a tudósra. Szinte önkéntelenül adta magát az ötlet: ezt meg kell mutatni a világnak Az nem lehet, hogy a milliárd dollárnál is drágább masina lélegzetelállító fotóit csak egy szík szakmai kör láthassa – az is csak azért, hogy méricskéljen rajta –, ezt a szépséget a sarki pékinasnak is látnia kell! Ebből az ötletből született a Hubble Heritage, egy internetgaléria, amely az írtávcső képein keresztül próbálja az Univerzumot propagálni a pékinasoknak, a taxisofőröknek, a világnak…

A Hubble Heritage azóta hatalmas karriert futott be. Gigantikus méretí digitális fotóiból szinte minden valamirevaló magazin közölt már le és így az elmúlt évtizedben több ember találkozott csillagászati fotókkal, és ezáltal a Világegyetemmel mint az azt megelőző korban összesen. A híres Teremtés Oszlopai címí képen például a hétköznapi ember is megpillanthatta: hol és hogyan születnek a csillagok. A Sombrero-galaxis vagy az &Oumlrvény-galaxis portréin különböző szögekből csodálhatták meg, hogyan is nézhetnek ki a csillagvárosok, amelyek egyike ad otthont a Naprendszerünknek is. De még a vörösen mosolygó Mars is megmutatja helyre kis sarki jégsapkáit, analógiát mutatva a Földdel, szinte kézzelfoghatóvá téve, hogy megannyi olyan golyóbis létezhet, mint az időtlen időkig páratlannak gondolt lakhelyünk. Az írtávcső képei reális, elképzelhető valósággá teszik, sőt megszelídítik, kívánatossá teszik az Univerzumot.

A Hubble nem csak a Földön lett sztár, odafenn is kiteljesedett a sikere. 1997-ben újra meglátogatták az írhajósok, s a modulrendszernek köszönhetően több míszerét újra, korszeríbbre cserélték. Leváltották az egész míhold legérzékenyebb pontjának számító giroszkópokat is – ezek a berendezések érzékelik a szerkezet térbeli helyzetét és erre támaszkodva dolgozhatók ki a pályakorrekciók. &Oumlt írséta árán a HST tényleg jobb lett, mint új korában.

A második szerviz után kiderült, a vártnál hamarabb mentek tönkre a giroszkópok. A helyzet odáig fajult, hogy 1999 novemberében a hat alkatrész közül csak kettő míködött már. A minimális míködéshez  három giroszkópra lett volna szükség. Az vezérlés kénytelen-kelletlen a távcső hibernálása mellett döntött. A Hubble-t lekapcsolták, s úgy döntöttek, két szervizrepülést szerveznek a távcsőhöz. Először az égető gondokat oldották meg, majd a már elmaradhatatlan míszerkorszerísítéseket. Az extra útra kis késéssel, 2002 márciusában került sor, ez volt a Columbia írrepülőgép utolsó sikeres útja.

A Hubble mégis kegyvesztett lett. Lassan eléri a végzet: írszemétté válik. Minden íreszköz alapelve a hibátlan míködés. Az írtávcső sikerei is azon múltak, hogy meddig voltak hibátlanok az alkatrészei. A Hubble-nek különleges szerencséje volt: a Space Shuttle, az írrepülőgép-hordozó éppen arra született, hogy bizonyos fontosnak ítélt íreszközök esetében biztosítsa a hibátlanság alapelvének érvényesülését. Egyszeríbben szólva, egyik fő feladatának a meghibásodott míholdak írbéli javítását szánták és történetesen – míveleti szempontból – a Hubble &#368rtávcső is egy periodikusan meghibásodó míhold. Ezek az időszakos szervizek rendben le is zajlottak 2-3 évenként, időnként világraszóló technikai ugrást jelentő korszerísítésekkel és ehhez illő tudományos eredményekkel. De 2003. február 1. mindent megváltoztatott.

Halálos ítélet haladékkal
Három és fél éve hét írhajós tért vissza egy rutinszerí tudományos expedícióról a Columbia írrepülőgép fedélzetén. A természet erői ezen a napon túljártak a világírt ostromló mérnöksereg eszén és elvették a hét írhajós életét. De még valami mást is elvettek. Az írrepülőgépekbe vetett hitet. A kudarc bebizonyította, hogy a Space Shuttle-rendszer nem a legmegfelelőbb eszköz a világír felfedezésére, és a feljuttatandó írhajósok életét túlzottan is kockára teszi. A balesetet vizsgáló bizottság elfogadott ajánlása ki is mondta a halálos ítéletet a rendszer felett – némi haladékot adva az évtized végéig. Ezzel kimondta a halálos ítéletet számos más, az írrepülőgéptől függő íreszköz felett is. A legnagyobb vesztes a Nemzetközi &#368rállomás, de talán rögtön a második a sorban a Hubble &#368rtávcső. A NASA szinte már a tragédia másnapján túl kockázatosnak ítélte azt, amit korábban már számtalanszor megtett, a Hubble szervizelését. Az még nem fájna a tudósoknak, hogy nem kerülnek fel az írbe újabb és újabb technikák, hogy nem korszerísödnek a megfigyelő míszerek, hiszen most is és így is meghökkentő tudományos áttörések részesei lehetnek. De a távcső szervizelés nélkül előbb-utóbb hasznavehetetlenné válik.

A Space Shuttle éra dicsőségének csúcsán még úgy képzelte a NASA, hogy majd felmegy egy írrepülőgép, visszadaruzzák a rakterébe a távcsövet – mint a pályára bocsátásakor tették – és szépen visszahozzák a szerkezetet, hogy végül egy repülési múzeum becses darabjává váljon. Ezt a tervet az elsők között vetették el. Túl kockázatosnak – és nem mellesleg túl drágának – látszott egy ilyen szentimentális mívelet. A szentimentalizmus a kockázat hatására drasztikusan csökkent a mérnökökben, végül odáig jutottak: a Hubble-t egyszeríen beletaszítják az óceánba. Hasznavehetetlenné válásának pillanatában az irányítás kiadna egy végső parancsot, egy végső fékezést, amelynek hatására a távcső lassan belemerülne a légkörbe, ahol elégne, végül a nagyobb darabjai belezuhannának az óceán vizébe. Mint írszemét ugyanis veszélyeztetné a többi, míködőképes vagy még ezután feljuttatandó íreszközt. Egy busznyi méretí míhold jobb, ha a tenger mélyén pihen, mintha eltalál egy írhajót…

A Columbia-katasztrófa hatása alól felocsúdva azonban harc indult a Hubble megmentéséért, egy utolsó szervizútért. Mert a Hubble utódának szánt, most készülő új – és nagyobb – írtávcső nem fogja pótolni elődjét – a tervezett James Webb &#368rtávcső ugyanis nem a látható fény tartományában, hanem infravörös tartományban pásztázza majd az égboltot. Mert a NASA-ban egyre többen hajlanak a kockázat elfogadására, s mert ott van a félig kész Nemzetközi &#368rállomás, aminek felépítésére nemzetközi egyezmények vonatkoznak. De jóvátehetetlenül fogy az idő. Már csak négy év van az írrepülőgép-flotta biztos leállításáig (ráadásul a kiesett Columbia még csökkenti is a lehetséges felszállások számát). A világ legsikeresebb míholdja haldoklik. Ha az óceánba vész, vele a csillagászközösség megint visszaesik a Földre. A csillagászat iránt érdeklődő közönség pedig kénytelen lesz beérni az elmúlt évtized több száz szenzációs fényképfelvételével. Archívumával.§

  • Az eszköz névadójául Edwin Hubble csillagászt választották, aki egykor felfedezte, hogy a világegyetem nem korlátozódik a Tejútrendszerre, csillagvárosunk csak egy a sok közül, valamint rájött a mai kozmosz-elméletek legalapvetőbb tézisére is: az univerzum tágul.