Hubble-trubbel — Hoe staat het er nu mee?

’Wat voor trubbel, en met welke Hubble?’, vraagt u misschien. Wij hebben het over de narigheid met de HST (Hubble Space Telescope, Hubble-ruimtetelescoop) — het prijzige (meer dan $1,6 miljard), zeer geavanceerde oog op het heelal waarbij zich destijds in 1990 plotseling problemen met het gezichtsvermogen openbaarden.

DE Hubble-ruimtetelescoop is „waarschijnlijk de meest geavanceerde wetenschappelijke satelliet die ooit is gebouwd”, zegt dr. R. W. Smith van de Johns Hopkins University (Baltimore) in The International Encyclopedia of Astronomy.a „De grootste, meest complexe en krachtigste sterrenwacht die ooit in de ruimte is opgesteld”, is de omschrijving van Eric Chaisson in zijn boek The Hubble Wars. Hij verklaart ook in het tijdschrift Astronomy: „De vier miljoen regels computeropdrachten die nodig zijn voor de dagelijkse besturing en beheersing — een van de grootste programma’s in de civiele wereld — getuigen van de hoge mate van complexiteit van Hubble.” Dit observatorium beweegt zich in een baan zo’n 615 kilometer boven de aarde, en dus ruim buiten de lichtverstrooiende dampkring van de aarde.

Voorafgaande aan de lancering verklaarde dr. Smith dat ’de uitnemendheid van de beelden alleen begrensd zal worden door de wetten van de optica, de kwaliteit van de spiegels en de mate van nauwkeurigheid en stabiliteit waarmee de HST op zijn doelen gericht kan worden’. Hij besefte niet hoe betekenisvol zijn woorden zouden blijken te zijn!

Lancering — Opgetogenheid en teleurstelling

De grote dag van de lancering was in april 1990 aangebroken. De HST werd in zijn baan gebracht door het ruimteveer Discovery. De ingenieurs van Flight Control waren verrukt over de resultaten. John Noble Wilford berichtte in The New York Times dat de technische gegevens „toonden dat de telescoop de lancering onbeschadigd had doorstaan en klaar scheen om te beginnen aan een missie van kosmische verkenning die meer dan vijftien jaar kon duren”. Hij voegde eraan toe dat van de telescoop „verwacht werd dat hij ver verwijderde sterren en sterrenstelsels zou gaan waarnemen met een tienmaal zo grote helderheid als ooit eerder gerealiseerd was”. Een kop in het tijdschrift Time kondigde optimistisch aan: „Nieuw venster op het heelal”, en voegde eraan toe: „Met onbewolkt uitzicht op de meest afgelegen sterren zal de scherpziende Hubble-telescoop in staat zijn ver terug te kijken in de tijd.” Met stijgende opwinding wachtten astronomen en ontwerpers tot de eerste beelden naar de aarde terugkeerden. En hoe pakte het uit?

Het bleek dat men, zoals het gezegde luidt, de huid had verkocht voordat de beer geschoten was! De eerste beelden begonnen in mei 1990 binnen te komen. In plaats van de superscherpe beelden die verwacht werden, zagen de gespannen astronomen wazige lichtvlekjes. Eric Chaisson schreef: „Deze waarnemingen gaven voedsel aan de werkelijk afschuwelijke gedachte dat het rondcirkelende observatorium te lijden had van een ernstig optisch gebrek.” De telescoop vertoonde een onverwachte fout — een minuscule afwijking in een van de twee spiegels! De afwijking was veel geringer dan de dikte van een mensenhaar, maar het was genoeg om het zicht wazig te maken. Het was een geweldige teleurstelling.

Wie had een fout gemaakt?

Wat had geleid tot de kostbare problemen met Hubble? Eric Chaisson, die aan het Hubble-project heeft gewerkt, somt in zijn boek The Hubble Wars heel wat oorzaken op. Hij zegt: „De flagrante apparatuurfouten bij Hubble komen voort uit een toestand van bouwtechnische bijziendheid, een duidelijk en constant nalaten het totaalbeeld in het oog te houden. Bijvoorbeeld: optische delen van de telescoop die niet goed waren vervaardigd en onvoldoende waren getest door ingenieurs met te veel zelfvertrouwen, zonder betekenisvolle technische of wetenschappelijke input van buiten het alles geheim houdende toeleveringsbedrijf . . . [en] het inbouwen in Hubble van tweedehands spul zoals tientallen jaren oude gyroscopen [gyro’s die voorafgaande aan hun gebruik in de telescoop zo’n 70.000 uur waren getest — ’doodgetest’, zoals één ingenieur verklaarde] en geheugenkaarten die bedoeld waren voor antieke ruimtevaartuigen.”

Toen Hubbles 94,5-inch-hoofdspiegel klaar was, had die nog een laatste test moeten krijgen. Volgens The New York Times heeft men deze plannen echter laten varen vanwege tijdslimieten en uit financiële overwegingen. Wijlen dr. Roderic Scott, toen de belangrijkste wetenschapper bij de firma die de spiegel vervaardigde, vroeg om meer tests. Zijn waarschuwingen werden genegeerd. Zo kwam het dat de HST in de ruimte alleen maar gebrekkige beelden kon doorgeven.

Chaissons mening was: „Misschien zijn het ruimtevaartuig en de myriaden onderdelen aan boord [onder andere meer dan 400.000 onderdelen en 42.000 kilometer bedrading] en de enorme ondersteunende faciliteiten op de grond te gecompliceerd voor onze relatief jonge technologische beschaving. Toen de afstammelingen van Noach in de oude stad Babel een toren probeerden te bouwen die zo hoog was dat hij tot in de hemel zou reiken, strafte God hen voor hun stoutmoedigheid, zoals het boek Genesis ons vertelt. Misschien zou een veel minder complexe ruimtetelescoop — een efficiënter, minder revolutionair vaartuig — een minder vernietigende schrobbering hebben uitgelokt.” Chaisson zei verder: „De algemeen verbreide notie dat de wetenschappelijke methode onbevooroordeeld en objectief is, dat wetenschappers bij hun werk de menselijke emoties er altijd buiten laten en hebben gelaten, is een klucht. De huidige wetenschappelijke inspanningen zijn net zo weinig waardenvrij als de meeste dingen in het leven.” Volgens Chaisson zijn ambitie en jaloezie factoren geweest die een rol hebben gespeeld in Hubbles moeilijkheden.

Verwachtingen de grond in geboord

Een overzichtje van enkele koppen in de media geeft een beeld van de dramatische gebeurtenissen rond dit lange verhaal van de Hubble-trubbel. „Ruimteveer naar 615 kilometer hoogte, met telescoop en een droom”, kopte een krant. Scientific American verklaarde: „Hubbles nalatenschap — De ruimtetelescoop luidt een nieuw tijdperk in de astronomie in”. In juli 1990 moest Time zich in zijn beoordeling aanpassen met: „Bewolkte perspectieven voor grote wetenschapsprojecten — NASA’s op ruimteveer gebaseerde hoop is uiteengespat en Hubble heeft oogtrubbel”. Het tijdschrift Science legde het probleem in wat objectievere taal uit: „Astronomen nemen schade aan Hubble op — Zelden heeft zo’n kleine fout zoveel opschudding veroorzaakt — Maar in een telescoop van $1,6 miljard kunnen micrometers grote consequenties hebben”. Hetzelfde tijdschrift berichtte in december 1990: „Hubble-hoogmoed: een geval van ’officieel geattesteerde’ blindheid”. Het blad verklaarde: „De fatale optische fout in de Hubble-ruimtetelescoop was het gevolg van algemene slonzigheid, concludeert het eindrapport van NASA’s officiële onderzoekscommissie.”

Niet alles was echter verloren. In maart 1992 berichtte het tijdschrift Smithsonian: „Verbijsterende beelden van een gebrekkige ruimtetelescoop”. Er werd gezegd: „Hoewel veel functies ernstig belemmerd blijven, overstelpt de telescoop de astronomen toch met waardevolle gegevens. . . . Hij heeft voor verrassingen gezorgd, zoals bolvormige sterrenhopen (traditioneel ingedeeld onder de oudste structuren in het heelal) in de bloem der jeugd; hij is doorgedrongen in het hart van een ver sterrenstelsel en heeft er bevestiging gevonden voor de theorie dat er zich een sterrenverslindend zwart gat in het centrum van dat sterrenstelsel bevindt.”b

„NASA’s ’nu-of-nooit-missie’”

Toen kwam in november 1993 de kop in Science News waarop wetenschappers en astronomen hadden gewacht: „De grote reparatieklus — NASA probeert Hubble-ruimtetelescoop te herstellen”. Volgens New Scientist ging het om „de meest ambitieuze reparatiemissie in de geschiedenis van de ruimtevaart”. Het team van zeven astronauten zou in de ruimte de HST moeten binnenhalen en repareren in hun laadruim. Het werd NASA’s ’nu-of-nooit-missie’ genoemd en een ’rendez-vous met het ongewisse’. Was het een succes?

Basketbal-taal gebruikend vertelde vluchtleider Milt Heflin aan Newsweek: „Het was ’slam-dunken’: hoog springen en dan de bal met kracht van bovenaf de basket in.” De astronomische oogartsen hadden een wetenschappelijke topprestatie geleverd — in vijf ruimtewandelingen hadden zij het optische gedeelte van de HST gerepareerd en een nieuwe camera zo groot als een piano geïnstalleerd! Het had drie jaar geduurd voordat zij erbij konden om de defecte onderdelen te vervangen en corrigerende te installeren. Maar het was een duur doktersbezoek geweest. Volgens één bron kostte deze reparatie-operatie om de lens te herstellen $263 miljoen!

Het drama bereikte zijn climax in januari 1994 met koppen als „Hubble-telescoop niet langer bijziend” en „Hubble krijgt eindelijk een hemels uitzicht”. Het tijdschrift Astronomy maakte bekend: „Hubble — Beter dan nieuw”. Het blad vermeldde de reacties van astronomen in het Space Telescope Science Institute toen de eerste beelden binnenkwamen: „Werkelijk ongelofelijk.” „De eerste beelden bezorgden ons huiveringen van opwinding.” „Hubble blijkt opgeknapt in een mate die onze stoutste verwachtingen overtreft”, jubelde dr. Edward J. Weiler, hoofdwetenschapper van het project.

Wat levert het verder op?

De optische correcties brachten al gauw hun geld op. In juni 1994 berichtte Time dat de HST harde bewijzen had gevonden voor het bestaan van zwarte gaten. De NASA maakte de ontdekking bekend van een „schijfvormige gaswolk die roteerde met een duizelingwekkende snelheid van 1,9 miljoen kilometer per uur”. Ze bevindt zich op een afstand van ongeveer vijftig miljoen lichtjaren, in het centrum van het sterrenstelsel M87. Naar men zegt gaat het om een massa van twee tot drie miljard sterren van de grootte van onze zon maar gecomprimeerd binnen afmetingen als die van ons zonnestelsel! Geleerden becijferen dat de gasschijf een temperatuur heeft van 10.000 graden Celsius. De enige voorhanden zijnde verklaring voor dit fenomeen is de ongelofelijke gravitatiekracht die wordt uitgeoefend door een monsterlijk zwart gat waaromheen de schijf wervelt.

Hubble bood ook uitstekende beelden van de komeet Shoemaker-Levy 9 op zijn zelfvernietigende koers naar Jupiter, waar hij in juli 1994 uiteenspatte. De beelden die de HST terugzendt van sterrenstelsels zijn zo scherp dat een geleerde over de reparatie zei: „Een kleine verandering voor een spiegel, een gigantische sprong voor de astronomie.” Nu, zo schrijft Scientific American, „heeft Hubble een oplossend vermogen dat minstens tienmaal zo goed is als dat van welk op aarde geplaatst instrument maar ook, zodat hij helder kan zien in een ruimtevolume dat 1000 keer zo groot is [als bij andere telescopen]”.

Hubble zorgt ervoor dat theoretici enkele ideeën over de ouderdom van het heelal herzien. In feite staan zij, naar de zaken momenteel begrepen worden, voor een paradox. Het meest recente materiaal dat door de HST is aangedragen, biedt, aldus wetenschapsjournalist Wilford van The New York Times, „sterke aanwijzingen dat het heelal wellicht veel jonger is dan wetenschappers voorheen schatten. Het zou wel eens niet ouder dan acht miljard jaar kunnen zijn”, terwijl vorige schattingen tot wel twintig miljard gingen. Het probleem is dat „sommige sterren een betrouwbare geschatte ouderdom hebben van zestien miljard jaar”. Geen wonder dus dat, zoals hij zegt, „het heelal de kosmologen gemene ballen schijnt toe te werpen die moeilijk te slaan zijn, zodat pijnlijk aan het licht treedt hoe beperkt hun kennis nog is”. Hij voegt eraan toe: „Degenen die het heelal als studiegebied kiezen, moeten er rekening mee houden dat in weerwil van al hun genialiteit een heleboel definitieve antwoorden naar alle waarschijnlijkheid buiten hun bereik blijven.”

De mens moet de nederigheid leren die Job onderwezen kreeg toen Jehovah hem uit een storm vroeg: „Kunt gij de Plejaden in hun tuig binden, of de banden van Orion losmaken? Kunt gij de morgenster seizoen na seizoen leiden en de Beer en haar jongen tonen waarheen te gaan? Hebt gij de hemelwetten kunnen bevatten?” — Job 38:31-33, The Jerusalem Bible.

Wat brengt de toekomst nog?

De Hubble-telescoop belooft grotere onthullingen voor de nabije toekomst. Een astronoom schreef: „Met de Hubble-ruimtetelescoop zullen wij de vorm zien van veel sterrenstelsels in de buurt van quasars [op een ster gelijkende radiobronnen, de helderste objecten in het heelal].” Ten aanzien van het begrijpen van de oorsprong van sterrenstelsels zegt Richard Ellis van de Universiteit van Cambridge (Engeland): „Wij staan op het punt een zeer opwindend tijdperk binnen te gaan.”

Menselijke nieuwsgierigheid zal de aanzet blijven geven tot het zoeken naar kennis over het heelal, het begin ervan en de bedoeling ervan. Zulke kennis moet in ons hart eerbied doen ontwaken voor de Schepper van het enorme heelal, Jehovah God, die gezegd heeft: „Heft uw ogen naar omhoog en ziet. Wie heeft deze dingen geschapen? Het is Degene die het heerleger daarvan zelfs naar het getal uitleidt, ze alle zelfs bij name roept. Vanwege de overvloed van dynamische energie, en omdat hij sterk is in kracht, ontbreekt er niet één aan.” — Jesaja 40:26; Psalm 147:4.

[Voetnoten]

[Diagram/Illustratie op blz. 16, 17]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

A: Hoofdspiegel

B: Secundaire spiegel

C: Vier gyroscopen, gebruikt om de telescoop te richten, zijn vervangen

D: Beschadigd zonnepaneel is vervangen

E: Nieuwe wijdhoek- annex planeetcamera geïnstalleerd

F: COSTAR-correctiesysteem compenseert gebreken in spiegel

G: Elektronica voor positioneren van zonnepanelen vervangen

[Illustratie op blz. 16]

Links boven: HST-beeld van het sterrenstelsel M100 voor de reparatie

[Verantwoording]

NASA-foto

[Illustratie op blz. 16, 17]

Midden boven: Installatie van de nieuwe planeetcamera

[Verantwoording]

NASA-foto

[Illustratie op blz. 17]

Rechts boven: HST-beeld van sterrenstelsel M100 na reparatie

[Verantwoording]

NASA-foto

[Illustratieverantwoording op blz. 15]

NASA-foto