Quando il telescopio spaziale Hubble è stato lanciato nell'aprile 1990, era uno strumento in divenire da decenni. Originariamente chiamato Large Space Telescope, Hubble era il telescopio più avanzato mai schierato all'epoca e prometteva di darci una visione dell'universo senza precedenti.
Tuttavia, quasi non appena abbiamo iniziato a scattare foto con Hubble, è diventato dolorosamente chiaro che qualcosa non andava. "Aberrazione sferica" immagini sfocate, dettagli distorti e reso difficile rilevare strutture deboli nell'universo.
È stato riscontrato che un piccolo difetto nel processo di lavorazione dello specchio primario di Hubble produceva un errore grande un cinquantesimo di un capello umano, ma era sufficiente per ridurre drasticamente la qualità delle foto.
L'ottica correttiva è stata montata su Hubble durante una missione di manutenzione nel 1993 che ha agito come un paio di occhiali correttivi per contrastare l'effetto dell'aberrazione e Hubble ha continuato a fornire immagini davvero impressionanti per quasi tre decenni da allora in poi, ma è stata una lezione difficile da imparare che era finisce quasi in un disastro.
Ma la NASA era determinata a scoprirlo prima di lanciare il James Webb Space Telescope, uno dei più grandi dispiegamenti mai realizzati dalla NASA.
Comunque cosa è successo a Hubble?
Lo specchio primario di Hubble è stato prodotto da una società chiamata Perkin-Elmer Corporation a partire dal 1979. La superficie di 7,9 metri è stata rettificata con incredibile precisione, ma quando si tratta di luce incredibilmente fioca proveniente da stelle, nebulose e galassie lontane, incredibilmente accurato a volte non è abbastanza.
Durante il processo di macinazione, apparecchiature mal calibrate hanno introdotto un difetto nella curvatura dello specchio di appena due micron, sufficiente per sfocare le immagini scattate da Hubble.
Il direttore del laboratorio di propulsione del jet della NASA Lew Allen ha condotto l'indagine sul difetto e ha scoperto che un correttore nullo riflettente non era stato misurato correttamente e ha azionato una macchina lucidatrice per modellare la curvatura errata della superficie, che altrimenti sarebbe perfettamente liscia.
In effetti, il glitch risultante corrispondeva esattamente al glitch del controllo null offensivo e un secondo controllo null riflettente aveva identificato il bug. Tuttavia, i tecnici hanno respinto i risultati del test che mostravano l'errore e presumevano che un test che mostrava che lo specchio fosse formato correttamente fosse corretto.
Allen ha criticato sia l'appaltatore per la sua mancanza di garanzie di controllo della qualità che la NASA per non aver colto l'errore prima del lancio di Hubble. Entrambi questi risultati hanno lasciato un'impressione duratura sull'agenzia e quando i lavori sul telescopio spaziale James Webb sono iniziati poco più di un decennio dopo, i risultati del rapporto Allen non sarebbero stati dimenticati.
Evitare un'altra debacle di Hubble
La sfocatura iniziale delle foto di Hubble si è rivelata un grande imbarazzo per l'agenzia, Conrad Wells, ingegnere capo dei sistemi ottici presso L3Harris e ingegnere capo per l'elemento del telescopio ottico di Webb, ha detto a TechRadar. Di conseguenza, questa volta l'agenzia ha preso molto sul serio la questione del controllo di qualità.
"Quando è arrivato il telescopio spaziale Hubble, c'è stato un piccolo problema tecnico", ha detto Wells. "Si scopre che non hanno eseguito questo test completo a livello di sistema sul telescopio spaziale Hubble. Hanno testato lo specchio primario, hanno testato lo specchio secondario, hanno testato tutti i sistemi lì, ma non hanno mai preso la luce da un lato del tutto questo all'altro".
Questo tipo di test dell'intero sistema è importante perché riproduce più fedelmente l'effettivo funzionamento del telescopio nella pratica. Fortunatamente, Hubble è stato in grado di essere corretto e il difetto corretto, e quelle correzioni e ciò che gli ingegneri hanno imparato da quel processo vivono in Webb in vari modi.
Primo: prova, prova, prova. Per eseguire il tipo di test che ispirerebbe fiducia nel telescopio spaziale James Webb, gli ingegneri di L3Harris hanno preso la seconda camera a vuoto più grande del mondo e l'hanno ridotta a meno di 25 gradi Kelvin utilizzando elio liquido compresso per riprodurre le condizioni operative. Webb funzionerà in L2.
Hanno quindi eseguito ogni fase del processo, dall'allineamento dei 18 pannelli che compongono lo specchio principale del telescopio, come dovrebbero fare gli ingegneri nelle prossime due settimane, alla simulazione della luce stellare con la fibra ottica e all'assicurarsi che la luce colpisse accuratamente i quattro . strumenti principali.
Si sono anche assicurati che questi strumenti fossero tutti confocali, in modo che potessero mettere a fuoco tutti correttamente sullo stesso oggetto. Durante il funzionamento dell'ottica a temperature vicine a -400 gradi Fahrenheit nel vuoto.
"Abbiamo tutti un alto grado di fiducia che il sistema ottico funzioni correttamente", ha detto Wells. "Questa è la seconda volta che lo facciamo, non la prima volta. Funzionerà. L'insistenza della NASA e la nostra esecuzione di questo test a livello di sistema renderanno questa missione un successo."
Un'altra importante eredità di questa aberrazione iniziale di Hubble è l'allineamento e la messa a fuoco dello specchio primario di Webb, che deriva direttamente dalla tecnologia e dalle tecniche utilizzate per correggere il problema tecnico originale di Hubble.
"La tecnologia che hanno usato per testare nello spazio", ha spiegato Wells, "immaginando la luce delle stelle attraverso di essa e guardando quell'immagine sfocata mentre ti concentri, è così che il James Webb Space Telescope si allineerà con l'orbita".
Questo processo è già in corso e richiederà almeno diverse settimane, ma Wells non è preoccupato di come si riveleranno le prime brillanti immagini di Webb. Dopotutto, lui stesso ha testato l'allineamento degli specchi.
"Funzionerà."