Ärger mit Hubble — Wie ist es ausgegangen?

Ärger mit Hubble? Wer oder was ist Hubble? Es geht um das HST (Hubble Space Telescope oder Hubble-​Weltraumteleskop) — das über 1,6 Milliarden Dollar teure, hochentwickelte Weltraumauge, das 1990 einigen Ärger machte, weil es nicht scharf sehen konnte.

DAS HST ist „wahrscheinlich der hochentwickeltste wissenschaftliche Satellit, der jemals gebaut wurde“, sagte Dr. R. W. Smith von der Johns Hopkins University (Baltimore) gemäß der International Encyclopedia of Astronomy.a Eric Chaisson bezeichnet es in seinem Buch The Hubble Wars als „das größte, komplizierteste und leistungsfähigste Observatorium, das je im All ausgesetzt wurde“. In der Zeitschrift Astronomy schrieb Chaisson: „Der hohe Grad der Komplexität von Hubble zeigt sich darin, daß man für die tägliche Bedienung und Steuerung vier Millionen Zeilen Computercode und damit eines der größten zivil genutzten Programme der Welt benötigt.“ Das Observatorium umkreist die Erde in ungefähr 615 Kilometer Höhe und befindet sich damit weit außerhalb der Erdatmosphäre, die das einfallende Licht behindern würde.

Vor dem Start ins All sagte Dr. Smith, daß „die Güte der Bilder ... lediglich von den Gesetzen der Optik, von der Qualität der Spiegel sowie davon bestimmt wird, wie genau man das HST auf ein Zielobjekt ausrichten und dann darauf ausgerichtet halten kann“. Damals ahnte Dr. Smith nicht, welche Bedeutung seine Worte bekommen sollten.

Der Start — erst Begeisterung, dann Enttäuschung

Im April 1990 war der große Tag gekommen. Hubble wurde mit der Raumfähre Discovery ins All geschossen. Die Ingenieure der Flugüberwachung waren mit dem Ablauf zufrieden. John Noble Wilford berichtete in der New York Times, daß gemäß den technischen Daten „das Teleskop den Start unbeschadet überstanden hat und anscheinend bereit ist für seine Erkundungsmission im Kosmos, die über 15 Jahre dauern könnte“. Von dem Teleskop würden Bilder von fernen Sternen und Galaxien erwartet, die zehnmal schärfer seien als alle zuvor gemachten Aufnahmen, fügte er hinzu. Eine Schlagzeile in der Zeitschrift Time lautete optimistisch: „Neues Fenster zum Universum“. Darunter hieß es: „Das scharfsichtige Hubble-Teleskop mit seiner ungetrübten Sicht auf die entferntesten Sterne wird tief in die Vergangenheit blicken können.“ Die Spannung stieg, als die Astronomen und Konstrukteure auf die ersten Aufnahmen warteten, die das Teleskop zur Erde funken sollte. Was ereignete sich aber?

Es stellte sich heraus, daß man sozusagen den Pelz verkauft hatte, ehe der Bär erlegt war. Die ersten Bilder wurden im Mai 1990 übermittelt. Doch statt der erwarteten gestochen scharfen Bilder erhielten die gespannten Astronomen nur verschwommene Aufnahmen. Eric Chaisson schreibt: „Diese Aufnahmen bestätigten den schrecklichen Verdacht, daß die Optik des Observatoriums dort im Orbit einen gravierenden Fehler aufwies.“ Das Teleskop war mit einem Fehler behaftet, mit dem keiner gerechnet hatte — ein winziger Fehler in einem der beiden Spiegel. Der Fehler war viel feiner als ein menschliches Haar, doch er reichte aus, um Hubbles Bilder unscharf werden zu lassen. Die Enttäuschung war groß.

Wer war für den Schnitzer verantwortlich?

Wie war es zu den kostspieligen Problemen gekommen? Eric Chaisson, der an dem Hubble-Projekt beteiligt war, führt in seinem Buch The Hubble Wars eine ganze Reihe von Ursachen auf. Er schreibt: „Die eklatanten Fehler am Gerät sind auf die Kurzsichtigkeit der Ingenieure zurückzuführen, auf die eindeutige und anhaltende Fehleinschätzung des Gesamtbildes. Das zeigen folgende Beispiele: eine nachlässig gefertigte und von allzu selbstsicheren Ingenieuren unzureichend getestete Optik, in deren Produktion keine nennenswerten technischen oder wissenschaftlichen Anstöße von außerhalb der heimlichtuenden Lieferanten eingeflossen waren; ... [sowie] der Einbau von gebrauchten Teilen wie jahrzehntealten Kreiseln [Kreisel, die bis zum Einbau in das Teleskop bereits etwa 70 000 Stunden geprüft worden waren — ‚zu Tode geprüft‘, wie sich ein Ingenieur ausdrückte] und der Einbau von Speicherkarten, die für inzwischen veraltete Raumfahrzeuge gedacht waren.“

Als der im Durchmesser 2,4 Meter große Hauptspiegel fertiggestellt war, sollte ein abschließender Test stattfinden. Der New York Times zufolge wurde dieser allerdings aus Zeitgründen und aus finanziellen Erwägungen fallengelassen. Dr. Roderic Scott, der inzwischen verstorbene wissenschaftliche Leiter des Optikforschungsunternehmens, das den Spiegel herstellte, forderte mehr Tests. Seine Warnungen wurden in den Wind geschlagen. Die Folge davon war, daß das HST nur mangelhafte Aufnahmen aus dem Weltraum übermittelte.

Eric Chaisson sieht die Sache folgendermaßen: „Vielleicht ist das Raumfahrzeug mit seinen Myriaden von Einzelteilen [über 400 000 Bauteile und 42 000 Kilometer Draht] sowie die umfangreiche Betreuung durch die Bodenstation zu komplex für unsere relativ junge technologische Zivilisation. Als die Nachkommen Noahs in der alten Stadt Babel einen Turm bauen wollten, der so hoch sein sollte, daß er in den Himmel reichte, bestrafte Gott sie gemäß dem Bericht der Genesis für ihre Dreistigkeit. Womöglich wäre es bei einem weit weniger komplizierten Weltraumteleskop — einem leistungsfähigeren, weiterentwickelten Gerät — nicht zu einer so empfindlichen Schlappe gekommen.“ Chaisson schreibt weiter: „Die gängige Vorstellung, daß die wissenschaftliche Arbeitsweise unvoreingenommen und objektiv ist und daß Wissenschaftler bei ihrer Arbeit schon immer frei von Gefühlen gewesen sind, ist lächerlich. Bei den Bestrebungen der Wissenschaft spielen subjektive Werte heute eine genauso große Rolle wie in den meisten anderen Lebensbereichen.“ Nach Chaissons Ansicht haben Ehrgeiz und Eifersucht zu Hubbles Not beigetragen.

Hoffnungen zunichte gemacht

Ein Blick auf die damaligen Schlagzeilen vermittelt eine Vorstellung von den Ereignissen, die mit dem Hubble-Drama zusammenhingen. „Raumfähre steigt 615 Kilometer hoch, mit Teleskop und Traum an Bord“, hieß es in einer Zeitung. In Scientific American war zu lesen: „Hubbles Vermächtnis — Das Weltraumteleskop läutet eine neue Ära in der Astronomie ein“. Im Juli mußte die Zeitschrift Time ihre Beurteilung korrigieren: „Getrübte Sicht für hohe Wissenschaft — Hoffnungen der NASA [Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde] zerrinnen, und Hubble sieht schlecht“. Die Zeitschrift Science berichtete sachlicher von dem Problem: „Astronomen begutachten Hubble-Schaden — Selten hat ein so winziger Fehler so große Unruhe gestiftet — Doch bei einem 1,6 Milliarden Dollar teuren Teleskop spielen Mikrometer eine große Rolle“. Im Dezember 1990 meldete die gleiche Zeitschrift: „Hubble-Hochmut: ein Fall von ‚bescheinigter‘ Blindheit“. Weiter hieß es: „Gemäß dem Schlußbericht der offiziellen NASA-Untersuchungskommission ist der verheerende optische Fehler von Hubble eine Folge der Schludrigkeit aller Beteiligten.“

Dennoch war nicht alles umsonst. Im März 1992 meldete die Zeitschrift Smithsonian: „Erstaunliche Bilder von einem kränkelnden Weltraumteleskop“. Darunter hieß es: „Obwohl viele Funktionen des Teleskops auch weiterhin stark beeinträchtigt sind, überschüttet es die Astronomen mit wertvollen Daten. ... Es hat überraschende Bilder übermittelt, zum Beispiel von Kugelsternhaufen (die im allgemeinen zu den ältesten Strukturen des Universums gerechnet werden) in ihrer Jugendblüte; das Teleskop hat das Zentrum einer entfernten Galaxie untersucht, um die Theorie zu bestätigen, daß es dort ein Sterne verschlingendes schwarzes Loch gibt.“b

Die „Alles-oder-nichts-Mission der NASA“

Im November 1993 trug die Zeitschrift Science News die Schlagzeile, auf die Wissenschaftler und Astronomen gewartet hatten: „Die große Reparatur — NASA will das Hubble-Weltraumteleskop instand setzen lassen“. Gemäß dem New Scientist würde es sich um „das ehrgeizigste Reparaturunternehmen in der Geschichte der Raumfahrt“ handeln. Ein Team von sieben Astronauten mußte das HST bergen und es dort oben im All in der Ladebucht reparieren. Man sprach von der „Alles-oder-nichts-Mission der NASA“ und dem „Rendezvous mit dem Schicksal“. War es ein Erfolg?

Die astronautischen Augenärzte landeten einen wissenschaftlichen Coup — auf fünf Weltraumspaziergängen wurde die Hubble-Optik instand gesetzt und eine neue Kamera, so groß wie ein Klavier, installiert. Drei Jahre waren vergangen, dann erst konnten dort oben die defekten Bauteile ausgetauscht und die Korrekturvorrichtungen eingebaut werden. Der Besuch beim Augenarzt war allerdings nicht ganz billig. Einem Bericht zufolge hat die Reparatur der Optik 263 Millionen Dollar gekostet!

Im Januar 1994 erreichte das Drama seinen Höhepunkt, als Schlagzeilen zu lesen waren wie „Hubble-Teleskop nicht mehr kurzsichtig“ und „Endlich hat Hubble eine himmlische Aussicht“. Die Zeitschrift Astronomy verkündete: „Hubble — besser als neu“. Sie berichtete von den Reaktionen der Astronomen im Space Telescope Science Institute, als die ersten Bilder eintrafen; Äußerungen wie: „Einfach unglaublich!“ und: „Die ersten Aufnahmen jagten uns einen Schauder über den Rücken“ waren zu hören. „Die Reparatur von Hubble hat weit besser geklappt, als wir jemals zu träumen gewagt hätten“, jubelte Dr. Edward J. Weiler, Chefwissenschaftler des Projekts.

Der Nutzen

Es zahlte sich bald aus, daß die Optik korrigiert worden war. Im Juni 1994 berichtete die Zeitschrift Time, das HST habe schlagkräftige Beweise für die Existenz schwarzer Löcher geliefert. Die NASA gab bekannt, das Teleskop habe eine „scheibenförmige Gaswolke“ entdeckt, die „mit einer schwindelerregenden Geschwindigkeit von 1,9 Millionen Stundenkilometern“ rotiere. Das Gebilde ist etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich in der Nähe des Zentrums der Galaxie M87. Es soll die Masse von zwei bis drei Milliarden Sternen von der Größe unserer Sonne haben, doch komprimiert auf die Größe unseres Sonnensystems! Nach Berechnungen der Wissenschaftler hat die Gasscheibe eine Temperatur von 10 000 °C. Die einzige momentane Erklärung für dieses Phänomen ist, daß die Scheibe um ein riesiges schwarzes Loch wirbelt, von dem eine unglaublich starke Gravitationskraft ausgeht.

Hubble lieferte auch hervorragende Bilder des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf seinem selbstzerstörerischen Kurs Richtung Jupiter, wo er sich im Juli 1994 auflöste. Die Aufnahmen, die Hubble von Galaxien übermittelt, sind so scharf, daß ein Wissenschaftler über die Reparaturarbeiten sagte: „Für den Spiegel eine kleine Änderung, für die Astronomie ein großer Sprung.“ Zufolge der Zeitschrift Scientific American hat Hubble heute „eine mindestens zehnmal bessere Auflösung als irgendein erdgestütztes Instrument; somit ist der Raum, der damit deutlich gesehen werden kann, tausendmal größer [als mit anderen Teleskopen]“.

Hubble hat die Theoretiker dazu veranlaßt, einige ihrer Ansichten über das Alter des Universums zu ändern. In Anbetracht des gegenwärtigen Wissensstands sind sie sogar auf ein Paradox gestoßen. Das neuste von Hubble gelieferte Material liefere eindeutige Beweise dafür, daß das Universum wohl wesentlich jünger sei, als Wissenschaftler bisher annahmen, meinte Wilford, Wissenschaftsjournalist bei der New York Times. Es sei wahrscheinlich nicht älter als 8 Milliarden Jahre — bisherigen Schätzungen zufolge wurde sein Alter mit bis zu 20 Milliarden Jahren angegeben. Das Problem bestehe darin, daß „einige Sterne nach zuverlässigen Schätzungen 16 Milliarden Jahre alt sind“. Kein Wunder, so Wilford, daß „es den Anschein hat, als warte das Universum ständig mit unliebsamen Überraschungen auf, die den Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Kosmologie die Grenzen ihres Wissens schmerzhaft bewußtmachen“. Er fügte hinzu: „Diejenigen, die sich das Universum als Studiengebiet erwählen, müssen akzeptieren, daß trotz ihres brillanten Verstandes und ihrer Genialität viele der grundlegenden Fragen wahrscheinlich unbeantwortet bleiben.“

Der Mensch heute muß Demut lernen, genau wie Hiob damals, der von Jehova aus dem Windsturm gefragt wurde: „Verknüpftest du die Bande der Plejaden? Hast du gelockert des Orion Fesseln? Bestimmst du denn dem Morgenstern den Aufgang, und leitest du den Bär samt seinen Jungen? Weißt du denn um die Satzungen des Himmels?“ (Hiob 38:31-33, Jerusalemer Bibel).

Was bringt die Zukunft?

Das Hubble-Teleskop verspricht noch sensationellere Enthüllungen für die nächste Zukunft. Ein Astronom schrieb: „Mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops werden wir die Form vieler Galaxien erkennen, die sich in der Nähe von Quasaren [quasistellare Radioquellen, kosmische Objekte mit der größten Leuchtkraft] befinden.“ Was das Wissen über den Ursprung der Galaxien betrifft, sagte Richard Ellis von der Universität Cambridge (England): „Uns steht eine spannende Zeit bevor.“

Die Neugier des Menschen wird ihn weiterhin antreiben, mehr über das Universum in Erfahrung zu bringen sowie darüber, wann und warum es entstand. Dieses Wissen sollte in uns Ehrfurcht vor dem Schöpfer des riesigen Universums, Jehova Gott, wecken, der sagte: „Hebt eure Augen in die Höhe und seht. Wer hat diese Dinge erschaffen? Er ist es, der ihr Heer selbst der Zahl nach herausführt, der sie alle sogar mit Namen ruft. Wegen der Fülle dynamischer Kraft, da er an Macht auch kraftvoll ist, fehlt nicht eines davon“ (Jesaja 40:26; Psalm 147:4).

[Fußnoten]

[Diagramm/Bild auf Seite 16, 17]

(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)

A Primärspiegel

B Sekundärspiegel

C Vier Kreisel, die der Steuerung des Teleskops dienen, wurden ausgetauscht

D Ein defekter Solarflügel wurde ersetzt

E Eine neue Weitwinkel-Planetenkamera wurde installiert

F Die Korrektur-Optik (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) gleicht den Fehler im Spiegel aus

G Die Elektronik zur Steuerung der Solarflügel wurde ersetzt

[Bild auf Seite 16]

Oben links: HST-Bild der Galaxie M100 (vor der Reparatur)

[Bildnachweis]

Foto: NASA

[Bild auf Seite 17]

Oben Mitte: Das Installieren der neuen Planetenkamera

[Bildnachweis]

Foto: NASA

[Bild auf Seite 17]

Oben rechts: HST-Bild der Galaxie M100 (nach der Reparatur)

[Bildnachweis]

Foto: NASA

[Bildnachweis auf Seite 15]

Foto: NASA