NASA-SpaceX-studie opent laatste hoofdstuk van de Hubble-ruimtetelescoop

De Hubble-ruimtetelescoop na zijn lancering op de laatste shuttle-servicemissie in 2009. NASA en SpaceX bestuderen de haalbaarheid van het sturen van de Crew Dragon-missie om de telescoop nieuw leven in te blazen. (credit: NASA)

.

door Christopher Gaynor
maandag 3 oktober 2022

Dit jaar domineerde de James Webb Space Telescope (JWST) het astronomische nieuws tijdens het inbedrijfstellingsproces en begon toen met het produceren van zijn eerste afbeeldingen en andere gegevens uit het hele universum. In de ogen van velen is de Hubble-ruimtetelescoop (HST), die nu in zijn 33e jaar van operaties is, in de schaduw van de Hubble-ruimtetelescoop bewogen.

De twee ruimtetelescopen verschillen echter van elkaar in meer dan één tijdperk. JWST werkt op infrarode golflengten, terwijl HST gegevens verzamelt op ultraviolette, zichtbare en nabij-infrarode golflengten. Omdat ze elkaar aanvullen, hebben veel wetenschappers uitgekeken naar gezamenlijke processen waarbij Webb en Hubble betrokken zijn, samen met voortdurende observaties door HST en nieuwe gegevens van JWST.

Op 29 september hebben de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA en de European Space Agency beelden vrijgegeven die door beide ruimtetelescopen zijn gemaakt van de ruimtesonde-impact van de Double Asteroid Redirection Test (DART) op de asteroïde Demorphos drie dagen eerder. Later die dag ontving NASA belangrijk nieuws over de toekomst van Hubble in een telefonische vergadering die binnenkort werd gehouden.

NASA en SpaceX hebben aangekondigd dat ze een week geleden een Space Act-overeenkomst hebben ondertekend om de haalbaarheid te bestuderen van een idee van SpaceX en het Polaris-programma, een privé-initiatief dat privéruimtevluchten promoot, om Hubble in een hogere baan om de aarde te brengen met het Dragon-ruimtevaartuig van SpaceX. Er zijn voor de Amerikaanse overheid geen kosten verbonden aan dit zes maanden durende onderzoek en er zijn geen verplichtingen met betrekking tot eventuele vervolgacties op dat onderzoek.

Sinds de laatste van de vijf shuttleservicemissies 13 jaar geleden in 2009 de Hubble-telescoop bezochten en zijn baan opvoerden tot een hoogte van 565 kilometer, is de baan van HST afgenomen tot 535 kilometer. Zonder nog een boost zal de Hubble-telescoop blijven dalen, en naar verwachting zal de terugkeer in de atmosfeer van de aarde rond 2037 plaatsvinden, over 15 jaar.

Vóór de aankondiging van 29 september was het uiteindelijke lot van de Hubble-telescoop een mysterie. Telkens wanneer er vragen werden gesteld over de uiteindelijke verwijdering van de 11.000 kilogram zware HST, antwoordden NASA-functionarissen dat het het beleid van de Amerikaanse regering was dat Hubble niet ongecontroleerd terugkeerde in de atmosfeer van de aarde. Maar ze hebben nooit uitgelegd hoe dit beleid zou worden uitgevoerd.

Tijdens de laatste dienstmissie van Hubble in 2009 installeerde de Atlantis-bemanning een armatuur aan de onderkant van een HST ter grootte van een schoolbus. Er werd algemeen aangenomen dat de robotaandrijfmodule zich uiteindelijk aan de grijper zou hechten en Hubble vervolgens naar een gecontroleerd terugkeerpunt zou sturen dat eindigde in een verlaten deel van de Stille Zuidzee, of misschien naar een veel hogere baan om de begraafplaats. Tot op heden is er geen geschikte aandrijfeenheid.

Een teken dat deze veronderstelling niet universeel werd gedeeld, kwam naar voren in 2020, toen astronoom en voormalig astronaut John Grunsfeld opriep om een ​​dienstmissie naar HST te overwegen met behulp van een bemand Orion-ruimtevaartuig (zie ‘Hugging Hubble for Longer’, The Space Review, 15 juni) ., 2020).

NASA en SpaceX zullen nu het idee bestuderen om het Dragon-ruimtevaartuig, niet noodzakelijkerwijs zijn bemanning, te gebruiken om de baan van HST te verhogen en niets meer. De derde partner in dit project is het Polaris-programma, een serie van drie door technologie bemande experimentele ruimtevluchten, gefinancierd door miljardair Jared Isakman, die in september 2021 al naar de ruimte is gereisd aan boord van de speciale ruimtemissie Inspiration4 aan boord van de Dragon. Polaris’ eerste missie, Polaris Dawn, is gepland om aan boord van de Dragon te vliegen tijdens een missie in 2023 die ruimtewandelingen en banen omvat die grotere hoogten bereiken dan eerdere bemande ruimtevaartuigen die niet naar de maan gingen.

De tweede Polaris-missie moet een andere bemanning aan boord van de Dragon vliegen en voortbouwen op de Polaris Dawn. Een derde Polaris-missie is gepland om aan boord van het SpaceX Starship te vliegen, dat belooft enorme vooruitgang te boeken in ruimtevluchtmogelijkheden op bestaande ruimtevaartuigen. Terwijl de NASA-SpaceX-studie zich richt op de Dragon’s vlucht naar HST, mogelijk op de tweede Polaris-missie, is er een mogelijkheid dat de studie zal overwegen om het Starship te gebruiken om Hubble te bezoeken.

Een NASA-persbericht over deze studie verklaarde: “Er zijn geen plannen voor NASA om een ​​onderhoudsmissie uit te voeren of te financieren of om aan deze kans deel te nemen. De studie is bedoeld om het bureau te helpen de commerciële mogelijkheden te begrijpen.”

Ondanks deze voorwaarde roept elke missie die is ontworpen om Hubble in een hogere baan om de aarde te stuwen onvermijdelijk de vraag op van Hubble’s service en update, samen met de vraag naar de wetenschappelijke waarde van de uitgebreide HST-missie, met of zonder service.

Het lijdt geen twijfel dat HST kan profiteren van de servicemissie. Drie van de zes gyroscopen faalden, een van de vijf was niet meer in gebruik en twee andere hadden problemen. De detectoren op de instrumenten van Hubble verliezen na verloop van tijd hun effectiviteit, en andere componenten in de telescoop verslechteren als gevolg van blootstelling aan straling en van Hubble’s paden tussen daglicht en nacht in elke baan. In 2021 verloor Hubble een maand aan wetenschappelijke operaties door een probleem met zijn computer. Geen enkel instrument op HST is nieuwer dan 13 jaar en sommige apparatuur werkt al meer dan 32 jaar in de barre lucht- en ruimtevaartomgeving.

Aangezien NASA jaarlijks ongeveer $ 100 miljoen uitgeeft om Hubble te exploiteren, vereist het bureau regelmatige beoordelingen van de wetenschappelijke waarde van Hubble. Eerder dit jaar heeft de Senior Review Subcommittee on Astrophysics van de NASA Astrophysics Division een onafhankelijke beoordeling uitgevoerd van negen missies, waaronder Hubble. Hubble en Chandra zijn nummer één [ranking] “Gezien de enorme en brede impact op de astronomie”, aldus het rapport van de subcommissie. “Beide missies werken zeer efficiënt, en hoewel ze steeds meer tekenen van ouderdom vertonen, zullen beide missies waarschijnlijk het komende half decennium wetenschap van wereldklasse blijven genereren, in samenwerking met JWST terwijl ze hun leidende rol beginnen.”

In de 2020 Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics van de National Academies stond Hubble bovenaan de lijst van astronomische faciliteiten die “de nieuwste wetenschap beheren en bevorderen”, die “buitengewoon productief en kosteneffectief zijn geweest bij het zaaien van een gestage stroom van grote wetenschappelijke ontdekkingen met gebruikmaking van de mogelijkheden van alomvattende wetenschap die fundamenteel is voor de ontwikkeling van haar brede tienjarige wetenschappelijke prioriteiten. Zoals eerder vermeld, willen astronomen de komende jaren samen met Webb en Hubble waarnemingen doen. De unieke mogelijkheden van Hubble worden door veel astronomen gewaardeerd, met name voor waarnemingen bij ultraviolette golflengten. De vraag naar tijdbewaking op HST blijft de beschikbaarheid overtreffen.

Hoewel er onder astronomen consensus bestaat over de voortzetting van het HST-proces, blijven er verschillende argumenten over tegen alles wat ambitieuzer is dan de HST-reboost-missie. Het overdragen van NASA’s astrofysicageld naar een Hubble-servicemissie zou controversieel zijn.

De Hubble-servicemissies waren gedeeltelijk succesvol vanwege de enorme laadcapaciteit van de spaceshuttle, die werd gebruikt om de nieuwe instrumenten en andere apparatuur te vervoeren die de astronauten op de HST hadden geïnstalleerd, samen met veel van de gereedschappen die ze nodig hadden. Het externe manipulatorsysteem van de Space Shuttle speelde een belangrijke rol om astronauten op de juiste plaatsen op Hubble te krijgen. Het laadvermogen van de Dragon is slechts een klein deel van de laadruimte van de shuttle en er zijn momenteel geen robotarmen voor de Dragon. Dus elke onderhoudsmissie van de Dragon zou naar Shuttle-normen zeer bescheiden zijn. Een onderhoudsmissie waarbij het Starship betrokken is, kan een heel andere zaak zijn, maar dat blijft een kwestie van giswerk, tenminste totdat het Starship zich tijdens de vlucht vestigt.

Zelfs als Isaacman van SpaceX en Polaris een deel van de rekening zou oppikken, zou elk serviceonderdeel op een missie naar Hubble NASA tientallen en mogelijk honderden miljoenen dollars kosten. Het astrofysicabudget van NASA moet niet alleen lopende missies ondersteunen, het moet ook toekomstige missies ondersteunen, zoals de Roman Nancy Grace Space Telescope, die te maken heeft gehad met budgetproblemen en ook met vertragingen veroorzaakt door de pandemie. Het overdragen van NASA’s astrofysicageld naar een Hubble-servicemissie zou controversieel zijn.

Patrick Cruz, de projectmanager van Hubble, die het team van ingenieurs leidde dat HST meer dan tien jaar in bedrijf hield, bevestigde dat Hubble het ondanks zijn leeftijd goed doet.

NASA zei dat andere bedrijven soortgelijke studies met andere ruimtevaartuigen dan Hubble en Dragon kunnen voorstellen. Deze studie kan obstakels identificeren voor de Dragon-missie naar Hubble. Hoewel deze studie kan leiden tot nieuwe ideeën voor commerciële ruimteverkenning, is het van het grootste belang van deze studie dat NASA na jaren van onzekerheid een duidelijk plan zal gaan opstellen voor de laatste jaren van HST.

Christopher Gaynor ([email protected]) is de auteur van: We hadden het ons nog niet voorgesteld: het bestuderen van de werking van de Hubble-ruimtetelescoop Hij is een redacteur Quest: een geschiedenis van de ruimtevlucht Quarterly.

Opmerking: we gebruiken een nieuw reactiesysteem, waarvoor u mogelijk een nieuw account moet maken.