Η ιστορία των διάσημων εικόνων του διαστημικού παρατηρητηρίου Hubble

Άρθρο, Μάιος 2005

Το τηλεσκόπιο αυτό πέτυχε να κατακτήσει το ευρύ κοινό προκαλώντας ένα πάθος το οποίο κανένα άλλο όργανο εξερεύνησης δεν είχε προκαλέσει πριν από αυτό. Οι υπέροχες εικόνες του αναπαράγονται στις ΗΠΑ σε γραμματόσημα και κοσμούν εξώφυλλα δίσκων ροκ συγκροτημάτων. Μοιραία η εξαγγελία του προσεχούς τέλους του προκάλεσε θύελλα διαμαρτυριών και αντιδράσεων που ξεπερνούν κατά πολύ τον στενό κύκλο της επιστημονικής κοινότητας.

Η ιστορία του

Τον Απρίλιο του 1990 το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μεταφέρθηκε από το διαστημικό λεωφορείο «Ντισκάβερι» και τοποθετήθηκε σε τροχιά γύρω από τη Γη, σε ύψος περίπου 600 χιλιομέτρων. Με το τηλεσκόπιο σε τροχιά όλα τα μηχανικά συστήματα έπρεπε να δοκιμαστούν και να γίνουν οι τελικές προσαρμογές των φακών. Και όπως ήταν φυσικό, δεν αναμενόταν κάποιο μεγάλο πρόβλημα. Οι ιστορικές πρώτες φωτογραφίες που μας έστειλε έμοιαζαν να επιβεβαιώνουν ότι το Hubble λειτουργούσε κανονικά. Εκεί όπου οι φωτογραφίες από το έδαφος μας έδειχναν ορισμένα θολά φωτεινά σημάδια, οι κάμερες του Hubble έπιασαν πεντακάθαρες εικόνες ουράνιων αντικειμένων που βρίσκονται χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τη Γη μας.

Ο συνεχής  όμως  έλεγχος των κατόπτρων παρουσίασε την ύπαρξη και ορισμένων άλυτων προβλημάτων. Το μεγαλύτερο, φυσικά, πρόβλημα ήταν η προβληματική εστίαση των φωτογραφιών, αφού το κύριο κάτοπτρο των 2,4 μέτρων, που ήταν και η καρδιά του τηλεσκοπίου, αποδείχθηκε ότι ήταν ελαττωματικό γιατί είχε τοποθετηθεί σε λάθος συντεταγμένες. Το συνολικό σφάλμα του κατόπτρου δεν υπερέβαινε τα δυο εκατομμυριοστά του μέτρου ή περίπου το 1/50 του πάχους που έχει μία ανθρώπινη τρίχα Αυτό όμως ήταν αρκετό για να κάνει το Hubble να έχει «μυωπία». Παρ' όλα όμως  τα προβλήματα του, το Hubble αποδείχθηκε ότι είχε τη δυνατότητα να καταγράφει εικόνες  απόμακρων αντικειμένων που ήταν καλύτερες από αυτές  των καλυτέρων αστεροσκοπείων της Γης.

Στα χρόνια που ακολούθησαν, επιστήμονες και μηχανικοί της NASA και της ESA συνεργάστηκαν στην κατασκευή μιας διορθωτικής  οπτικής διάταξης με το όνομα COSTAR, που σημαίνει Διορθωτική Διάταξη Οπτικών Αξοντκής Αντικατάστασης. Οι υπεύθυνοι του Hubble βρέθηκαν μπροστά σε μια δύσκολη απόφαση: ποιο όργανο θα έδινε τη θέση του στο COSTAR; Τελικά επέλεξαν ένα το οποίο επηρεαζόταν λιγότερο από το οπτικό πρόβλημα του Hubble, το Φωτόμετρο Υψηλής Ταχύτητας το οποίο μετρούσε την ολική λαμπρότητα και δεν λάμβανε εικόνες και έτσι είχε λειτουργήσει κανονικά μέχρι να παραχωρήσει τη θέση του στο COSTAR.

Και πράγματι, το Δεκέμβριο του 1993 το διαστημικό λεωφορείο «Εντίβορ» ξεκίνησε για την αποστολή επιδιόρθωσης του Hubble. Δυο μέρες μετά την εκτόξευση οι αστροναύτες εντόπισαν το Hubble, που φαινόταν σαν ένα λαμπρό άστρο στο Διάστημα. Όταν το τηλεσκόπιο πλησίασε κοντά στο διαστημόπλοιο ένας από τους αστροναύτες το συνέλαβε με τη βοήθεια ενός ειδικού γερανού. Ο πρώτος στόχος τους ήταν να αντικαταστήσουν τα ηλιακά πτερύγια του τηλεσκοπίου, τα οποία του παρέχουν την απαιτουμένη ενέργεια για τη λειτουργία του. Στη συνέχεια εγκατέστησαν μία νέα φωτογραφική μηχανή και ένα σύστημα διορθωτικών φακών, που βοήθησαν στη σωστή εστίαση του τηλεσκοπίου.

Η πρώτη αποστολή επισκευής του Hubble πέρασε στην ιστορία των διαστημικών πτήσεων ως σταθμός. Τράβηξε την προσοχή τόσο των αστρονόμων όσο και του ευρύτερου κοινού όσο καμιά αποστολή διαστημικού λεωφορείου έκτοτε. Προσεκτικά σχεδιασμένη και εξαιρετικά εκτελεσμένη, η αποστολή στέφθηκε από πλήρη επιτυχία. Το COSTAR διόρθωσε το οπτικό πρόβλημα του Hubble πέρα από κάθε προσδοκία. Όταν οι πρώτες εικόνες μετά την επισκευή εμφανίστηκαν στις οθόνες των υπολογιστών, έγινε αμέσως σαφές ότι τα οπτικά που τοποθέτησαν οι αστροναύτες διόρθωσαν πλήρως το πρόβλημα κι έτσι το Hubble ήταν επιτέλους έτοιμο!

Μέχρι σήμερα έχουν γίνει τέσσερις επισκευαστικές αποστολές όλες από αστροναύτες του διαστημικού λεωφορείου της NASA. Οι αποστολές αυτές βοήθησαν το Hubble να γίνει όλο και πιο ισχυρό στην προσπάθεια του να μας αποκαλύψει τα μυστικά του Σύμπαντος.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο εξακολουθεί να δίνει στους αστρονόμους τα πιο εντυπωσιακά στοιχεία, αλλά σύντομα θα χρειαστεί ακόμη μια αποστολή συντήρησης. Γι' αυτό η επόμενη επίσκεψη στο Hubble είχε προγραμματιστεί να γίνει φέτος, το 2005, για την εγκατάσταση ενός νέου φασματογράφου και μιας νέας φωτογραφικής μηχανής που θα έκαναν το τηλεσκόπιο ακόμη πιο αποτελεσματικό ώστε να παραμείνει ενεργό μέχρι το 2010. Δυστυχώς όμως το δυστύχημα που κατέστρεψε το διαστημικό λεωφορείο «Κολούμπια» και η μετέπειτα διακοπή των πτήσεων δεν επέτρεψαν την πραγματοποίηση του.

Το καλοκαίρι του 2004 είχε σχεδιαστεί μία ρομποτική αποστολή συντήρησης για το 2007 ή το 2008. Ένα μη επανδρωμένο σκάφος θα συναντούσε το Hubble σε τροχιά, θα άλλαζε τις μπαταρίες και θα αναβάθμιζε τα όργανα με ένα επιδέξιο ζεύγος ρομποτικών χεριών. Ενώ όταν θα έφευγε από το Hubble, το ρομπότ θ' άφηνε πίσω του ένα πυραυλικό σύστημα, ώστε έπειτα από μερικά παραγωγικά χρόνια παρατηρήσεων οι μηχανικοί εδάφους να ελέγξουν την τελική κάθοδο του Hubble στην ατμόσφαιρα, οδηγώντας το σε έναν ήρεμο τόπο απόσυρσης στον ωκεανό. Πριν από μερικές εβδομάδες όμως αποφασίστηκε η ματαίωση και της αποστολής αυτής οπότε το Hubble έχει πλέον καταδικαστεί να καταστραφεί στα επόμενα μερικά χρόνια.

Η κατασκευή του

Ονομάστηκε Hubble προς τιμήν του αστρονόμου Έντουιν Χάμπλ (1889-1953). Το διαστημικό τηλεσκόπιο ευθύς εξαρχής είχε κύριο στόχο να επεκτείνει στο έπακρο την έρευνα που χει ήδη είχε αρχίσει ο μεγάλος αυτός αστρονόμος στη δεκαετία του 1920. Συνολικού κόστους τριών δισεκατομμυρίων δολαρίων, αποτελεί για τους αστρονόμους μια αναντικατάστατη ευκαιρία δώσουν απαντήσεις σε βασικά ερωτήματα για την προέλευση και την εξέλιξη του Σύμπαντος.

Σε ύψος 600 χιλιομέτρων, το διαστημικό τηλεσκόπιο περιφέρεται γύρω από τη Γη με ταχύτητα 27.200 χιλιομέτρων την ώρα, συμπληρώνοντας  έτσι μία πλήρη περιφορά σε 96 λεπτά. Το τεχνολογικό αυτό θαύμα είναι ένα πλήρες αστεροσκοπείο πάνω από την ενοχλητική ατμόσφαιρα, η οποία εμποδίζει τα επίγεια όργανα να διαπεράσουν τα περισσότερα μυστικά του Σύμπαντος. Έχει μήκος 13,2 μέτρα και μέγιστη διάμετρο 4,2 μέτρα, ενώ το συνολικό βάρος του φτάνει περίπου τους  12 τόνους  και για την ακρίβεια τα 11.864 κιλά. Διαθέτει πάνω από 3.000 αισθητήρες που καταγράφουν συνεχώς διάφορες παραμέτρους, όπως θερμοκρασία και ρεύμα, ώστε οι τεχνικοί εδάφους να έχουν μια πλήρη εικόνα για όλα.

Στην καρδιά αυτού του συμπλέγματος βρίσκεται το κύριο κάτοπτρο του με διάμετρο 2 μέτρα και 40 εκατοστά. Παρά το σχετικά μέτρια5 διαμέτρου κάτοπτρο του, συλλέγει περισσότερο (φως από επίγεια τηλεσκόπια με 10 ή 20 φορές μεγαλύτερη διάμετρο. Πρόκειται για τον πιο λείο καθρέφτη που έχει κατασκευαστεί ποτέ. Η κατασκευή του απαίτησε 4.000.000 ανθρωποώρες και είναι τόσο λείος ώστε αν η επιφάνεια της Ευρώπης ήταν το ίδιο λεία, οι Άλπεις θα είχαν ύψος 6 εκατοστών του μέτρου. Η επίστρωση αλουμινίου που καλύπτει τις επιφάνειες των κατόπτρων του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble είναι 1.200 φορές λεπτότερη από μία ανθρώπινη τρίχα, ενώ η διακριτική του ικανότητα είναι τόσο μεγάλη ώστε μπορεί να διακρίνει μία πυγολαμπίδα σε απόσταση 16.000 χιλιομέτρων.

Το κύριο αυτό κάτοπτρο συλλέγει το αστρικό φως και το κατευθύνει σ' ένα μικρότερο κάτοπτρο, το οποίο εστιάζει τη φωτεινή δέσμη προς τα διάφορα επιστημονικά όργανα που το φωτογραφίζουν και το αναλύουν. Ένα άλλο από τα βασικά πακέτα οργάνων του διαστημικού τηλεσκοπίου είναι το σύμπλεγμα τριών αισθητήρων που συγκρατούν και κατευθύνουν επακριβώς τη σκόπευση του τηλεσκοπίου στο αντικείμενο που μελετά. Γιατί η σταθερότητα σκόπευσα που χρειάζεται το διαστημικό τηλεσκόπιο είναι πολύ μεγάλη. Μπορεί να παρομοιαστεί μόνο με τη σταθερότητα που χρειάζεται μία συσκευή λέιζερ στην Αθήνα, πάνω σ' ένα αυτοκίνητο που τρέχει με 100 χιλιόμετρα την ώρα, και εκτοξεύει σταθερά, επί 24 ώρες, μία ακτίνα λέιζερ πάνω σε ένα νόμισμα 10 λεπτών που βρίσκεται στο Ηράκλειο της Κρήτης!

Η λειτουργία του

Ο χρόνος στο Hubble είναι πολύτιμο αγαθό. Αστρονόμοι απ' όλο τον κόσμο διαρκώς  ζητούν να τους  διατεθεί χρόνος που υπερκαλύπτει το διαθέσιμο. Η απρόσκοπτη λειτουργία του Hubble δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ούτε ένα δευτερόλεπτο δεν πρέπει να χάνεται και όλες οι εργασίες είτε παρατηρήσεων είτε «νοικοκυριού», όπως ονομάζονται ο προσανατολισμός και η εισαγωγή νέων προγραμμάτων παρατήρησης, σχεδιάζονται σχολαστικά.

Η λειτουργία του Hubble βασίζεται σε διάφορα μηχανικά και ηλεκτρικά στοιχεία Η ενέργεια του Hubble προέρχεται από ηλιακά στοιχεία στις πλευρές του, που μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρικό ρεύμα. Γυροσκόπια, αστρικές κάμερες και τροχοί ανάδρασης κρατούν το Hubble σταθερό, στραμμένο στη σωστή κατεύθυνση, όχι πολύ κοντά στον Ήλιο, τη Σελήνη ή τη Γη, το φως των οποίων θα κατέστρεφε τα φωτοευαίσθητα όργανα του, και με στόχευση ακριβείας προς το παρατηρούμενο αντικείμενο για ώρες κάθε φορά. Για τους αστρονόμους όμως το πιο πολύτιμο στοιχείο του Hubble είναι τα επιστημονικά του όργανα. Υπάρχουν δυο ομάδες οργάνων στο Hubble. Τα διαφορετικά όργανα εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς: μερικά συλλέγουν εικόνες μερικά αναλύουν το φως των άστρων και των γαλαξιών απλώνοντάς το σε ένα φάσμα σαν ουράνιο τόξο. Η   προνομιούχος θέση του Hubble στο Διάστημα του επιτρέπει την παρατήρηση στο υπέρυθρο και το υπεριώδες φως, το οποίο δεν διαπερνά την ατμόσφαιρα για να φτάσει στα επίγεια τηλεσκόπια. Αυτές οι μορφές φωτός αποκαλύπτουν ιδιότητες των ουρανίων σωμάτων οι οποίες αλλιώς δεν θα γίνονταν αντιληπτές.

Το Hubble διαθέτει κεραίες επικοινωνίας στις πλευρές του, απαραίτητες για την αποστολή των παρατηρήσεων του και άλλων δεδομένων στη Γη. Τα δεδομένα στέλνονται αρχικά σε ένα δορυφόρο, το Δορυφορικό Σύστημα Εντοπισμού και Διαμεταγωγής Δεδομένων, ο οποίος τα διαβιβάζει στο White Sands του Νέου Μεξικού. Η NASA στέλνει τις παρατηρήσεις στην Ευρώπη, όπου αποθηκεύονται σε ένα τεράστιο αρχείο δεδομένων στο Μόναχο. Κανένα κράτος μόνο του δεν θα μπορούσε να αντεπεξέλθει σε ένα τέτοιο τεράστιο έργο.

Το Hubble αποτελεί συνεργασία τεράστιας κλίμακας μεταξύ της NASA και της ESA, του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος από τα πρώτα στάδια της ζωής  του. Το Hubble έχει άλλωστε τεράστια σημασία για την ευρωπαϊκή αστρονομία. Οι Ευρωπαίοι αστρονόμοι έχουν εγγυημένο 15% του χρόνου παρατήρησης με το Hubble, με αποτέλεσμα τη δημοσίευση χιλιάδων επιστημονικών εργασιών στην πάροδο των ετών. Δυο ομάδες Ευρωπαίων ειδικών ασχολούνται με το Hubble, εκ των οποίων οι 15 εργάζονται στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στις ΗΠΑ και άλλοι 20 αποτελούν την Ευρωπαϊκή Εγκατάσταση Συντονισμού Διαστημικού Τηλεσκοπίου στο Μόναχο.

Η επεξεργασία των εικόνων

Η NASA είχε αποφασίσει την ανάδειξη του ως μορφωτικού και πολιτιστικού αντικειμένου και την είχε ενισχύσει με μια επικοινωνιακή πολιτική που δεν είχε αφιερωθεί ποτέ σε κανένα άλλο τηλεσκόπιο. Στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) της Βαλτιμόρης, το οποίο έχει ιδρυθεί από τα μεγάλα αμερικανικά πανεπιστήμια που έχουν αναλάβει τη διαχείριση του Hubble, η πολιτική αυτή ενσαρκώθηκε σε μια υπηρεσία η οποία συγκεντρώνει περίπου 40 άτομα: φωτογράφους, γραφίστες, ειδικούς του διαδικτύου δημοσιογράφους, επιστήμονες και εκπαιδευτικούς. Είναι το λεγόμενο Γραφείο για την Προσέγγιση του Κοινού (Office for Public Outreach -ΟΡΟ), το οποίο επεξεργάζεται τις ανακοινώσεις που κάθε μήνα πρέπει να προσελκύουν την προσοχή του Τύπου στις φωτογραφίες του Hubble. Εκεί γίνεται η σύνθεση των "παράγωγων προϊόντων" του διαστημικού τηλεσκοπίου και η επεξεργασία των εντυπωσιακών στοιχείων του. Κυρίως από τα δεδομένα που στέλνει από το Διάστημα επιλέγονται και κατασκευάζονται οι "εικόνες Hubble" με στόχο "να ενημερώσουν και να εμπνεύσουν", όπως λέει ο χάρτης του ΟΡΟ, διατηρώντας μια ισορροπία ανάμεσα στην αξιοποίηση του επιστημονικού ενδιαφέροντος υλικού και στη γοητεία που μπορούν να ασκήσουν στον απλό θεατή.

Για να δοθούν στη δημοσιότητα οι εικόνες του Hubble πρέπει στην ουσία να ανασυντεθούν. Το τηλεσκόπιο στέλνει ασπρόμαυρες λήψεις των αντικειμένων που φωτογραφίζει συνοδευόμενες από φάσματα φωτός τα οποία συλλέγει μέσα από έγχρωμα φίλτρα και αντιστοιχούν στα μήκη κύματος των διαφόρων στοιχείων του φωτογραφιζόμενου αντικειμένου. Στο ΟΡΟ μια ομάδα γραφίστες έχουν ειδικευτεί σε αυτή την ανασύνθεση δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στο παιχνίδι με τα χρώματα προκειμένου να ενισχύσουν διαφοροποιήσεις λεπτομερειών τις οποίες το ανθρώπινο μάτι δεν θα μπορούσε να ξεχωρίσει ακόμη και αν βρίσκονταν πολύ κοντά.

Το ΟΡΟ υπόκειται στην επιστημονική δεοντολογία και τηρεί την υποχρέωση του να μην παρεμβαίνει και να μην αλλοιώνει τα στοιχεία των εικόνων. Ωστόσο το εύρος της ερμηνείας που προσφέρεται στους τεχνικούς που επεξεργάζονται τη φωτογραφία είναι τεράστιο. Η Ελίζαμπεθ Κέσλερ, ιστορικός τέχνης, διαπίστωσε ότι αυτή η ανακατασκευή των επιστημονικών εικόνων μέσω των αισθητικών επιλογών της προσδίδει στην εικονογραφία του Hubble εκπληκτικές ομοιότητες με τα ρομαντικά τοπία της αμερικανικής Δύσης του 19ου αιώνα.

"Η επιλογή της ανάδειξης της μεγαλοπρέπειας της φύσης και των πιο θεματικών πλευρών της κάνει τα δύο στυλ να μοιάζουν ιδιαίτερα μεταξύ τους", λέει η κυρία Κέσλερ. Από επιστημονικό εργαλείο το Hubble, χάρη στην αποφασιστική δράση του ΟΡΟ, έγινε όργανο για την εκπαίδευση όλου του πλανήτη στο μεγαλείο του Σύμπαντος.

Πηγές: NASA, Γεωτρόπιο, Βήμα.