A Hubble javítása mint „műtét”
(Rovat: Amerika és az űrcsillagászat - 2008.09.04 05:00.)

Amikor októberben az űrrepülőgép utasai meglátogatják a Hubble-űrtávcsövet, hogy végrehajtsák az utolsó helyszíni nagyjavítást, olyan munkákat is végeznek majd, amilyeneket eddig még senki az űrben.

Néhány a Föld körüli pályán tervezett javítási feladat inkább a sebészeti beavatkozásokhoz hasonlítható. Magát a Hubble-űrtávcsövet természetesen úgy tervezték, hogy alkalmas legyen a javításokra, egyes részegységek és műszerek cseréjére. Az űrhajósok tehát viszonylag könnyen ki tudják nyitni az ezeket takaró burkolatot. Arról viszont sosem volt szó, hogy egyes, a teleszkóp belsejében elhelyezett egyedi műszereket a helyszínen megjavítsanak. Márpedig most két régi detektor – a képalkotó spektrográf (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS) és a térképező kamera (Advanced Camera for Surveys, ACS) – esetében is ezt tervezik.

Az STIS és főleg az ACS javítása olyan műveletekből áll, amilyeneket űrhajósok még soha nem csináltak Föld körüli pályán. Olyan egységeket kell kinyitniuk, amelyeket nem erre terveztek, és ott például integrált áramköri lapokat kell kicserélniük. Minderre igen alaposan fel kell készülni még a Földön, speciális szerszámokkal, az eljárások minden részletre terjedő kidolgozásával és begyakorlásával.

Az STIS 1997-ben, a 2. számú javítási küldetés során került a Hubble-űrtávcsőre. Fő feladata a színképelemzés, vagyis a bejövő fény hullámhosszak szerinti felbontása. A színképek az asztrofizika fő információforrásai: árulkodnak például a fényt kibocsátó égitest anyagi összetételétől, hőmérsékletéről, a látóirányba eső mozgási sebességéről. Az STIS többek közt vizsgálta a szupernagy tömegű fekete lyukak környezetét, és elsőként ezzel a műszerrel elemezték egy idegen csillag körül keringő óriásbolygó légkörének összetételét. A 2004 augusztusában – azóta a mérnökök által pontosan azonosított – elektromos hiba miatt leállt STIS a kutatók számára nagyon fontos műszer. Mivel a Hubble híres és látványos felvételei nem ezzel készülnek, a nagyközönség mégis kevésbé ismeri.

John Grunsfeld (balra) és Mike Massimino űrhajósok, valamint a Hubble mérnökeinek egy csoportja az STIS műszerbe szánt nyomtatott áramköri lemezt tanulmányozza. (Kép: NASA)

Nem így az ACS-t, amelyet 2002-ben, a 3B jelű küldetéskor építettek be. A szolgálatot többszöri „rendetlenkedés” után végül 2007 januárjában felmondó detektor hamar a Hubble kedvenc műszere lett. Látómezeje kétszer nagyobb, és felbontása is jobb, mint elődjéé, a WFPC-2 (Wide Field Planetary Camera-2) műszeré. Az űrtávcső legnépszerűbb képei közül sok az ACS segítségével készült. Az ACS-nél is az elektromos energiával való ellátás hiúsult meg. A két probléma hasonlósága miatt szerencsére az STIS javítására kidolgozott eljárások alapul vételével viszonylag gyorsan fel lehetett készülni e másik berendezés kijavítására is.

A javítási folyamatban három alapvető problémát kell megoldani: biztonságosan hozzáférni az elromlott áramköri lapokhoz, kiemelni azokat az űrruha nyomás alatt levő kesztyűjét viselve, és a javítás végeztével újra lezárni az egységeket. Vagyis annak ismerete, hogy valójában mi is romlott el, még távolról sem elegendő a munka sikeréhez. Egyetlen példa: az STIS esetében 111, az ACS esetében 32 csavart kell kicsavarozniuk az űrhajósoknak, hogy hozzáférjenek a kicserélendő panelekhez. Ez sok időbe telik olyan körülmények közt, amikor az időből kevés van...

A NASA Goddard Űrközpontjának mérnökei a célra speciális csavarhúzót fejlesztettek ki. Ez nagy forgási sebességgel, de viszonylag kis forgatónyomatékkal dolgozik. A cél a gyors munka, anélkül, hogy a csavarok esetleg eltörnének. Egy másik gond a Hubble műszereinek érzékenysége: egy-egy elszabaduló alkatrész könnyen tönkreteheti őket. Ezért különös odafigyelést kíván, hogy egyetlen kis fémforgács se szabaduljon el. A probléma megoldására egy külön átlátszó lemezt alakítottak ki, amelyben feliratozott helye van minden kis csavarnak. Így a borítólemez és a hozzáerősített, a belőle kivett csavarokat tartalmazó lemez együtt, egy darabban eltávolítható.

Andrew Feustel űrhajós Houstonban, a víz alatt az ACS makettjén gyakorolja a csavarokat tartó lap felszerelését. (Kép: NASA)

Ha nyitva a műszer, a következő lépés a cserére szoruló áramköri lapok eltávolítása. A panelek vékonyak, az űrhajósok kesztyűje viszont hozzájuk képest ormótlan. Az űrhajósok ezért egy olyan speciális szerszámot kapnak, amellyel könnyen megfoghatják a lapkákat, s a fogó szárait a kesztyűjük méretéhez igazították.

A javítás végeztével a műszereket vissza is kell csukni. Az időtakarékosság jegyében a földi szakemberek elkészítették az eredeti burkolati elemek egyszerűsített változatát. Az STIS esetében mindössze két kapcsot kell bezárniuk. Az ACS esetében még erre sincs szükség, mert a beépítendő elektronikus alkatrészek egy külön dobozba kerültek, amelynek az egyik oldala pontosan illeszkedik majd az oldalt tátongó nyíláshoz.

Mivel a mostani javító küldetés (Service Mission 4, SM4) során a NASA új detektorokat is küld a Hubble fedélzetére, felmerülhet a kérdés, hogy miért kell bonyolult módon javítgatni régieket. Az ok, hogy a régi és az új műszerek képességei jól kiegészítik egymást. Az új WFC-3 (Wide Field Camera-3) a Hubble-lel elérhető nagy szögfelbontást és nagy látómezőt a közeli ultraibolya és a közeli infravörös tartományban használja ki, míg az ACS a két tartomány közt, a látható fényben a legérzékenyebb. A régi STIS egy kétdimenziós (képalkotó) spektrográf, míg az ultraibolya tartományban működő új COS (Cosmic Origins Spectrograph) pontforrások színképét tudja felvenni.

A fejlesztések révén évekkel meghosszabbodik a Hubble működési ideje. Vitathatatlanul ez az űrtörténelem legismertebb űrtávcsöve. Ugyanakkor nem csak a csillagászat területén járult hozzá korszakalkotó felfedezésekhez, de a javítására küldött expedíciók előkészítése is mindig innovatív mérnöki munkát igényelt. A Hubble előtt egyetlen űreszközt sem terveztek úgy, hogy az a Föld körüli pályán javítható és bővíthető legyen. Ha az SM4 sikerrel jár, akkor az űrhajósok egy olyan obszervatóriumot hagynak maguk után, amely több mint 18 éves kora ellenére most ér teljesítőképességének csúcsára!