Η NASA μελετά μια ιδιωτική αποστολή για την ενίσχυση της τροχιάς του Hubble. Αξίζει τον κίνδυνο;

Για περισσότερες από τρεις δεκαετίες, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ανοίγει νέους δρόμους στην αστρονομία, την κοσμολογία και την πλανητική επιστήμη, παρέχοντας αποτελέσματα που ελάχιστες αν υπάρχουν άλλες εγκαταστάσεις μπορούν να ταιριάξουν - πόσο μάλλον να ξεπεράσουν. Κανένα άλλο τροχιακό παρατηρητήριο δεν έχει επιτύχει τόσο σταθερή υψηλή απόδοση για τόσα πολλά χρόνια, χάρη σε μια σειρά αποστολών επισκευής και συντήρησης από αστροναύτες της NASA.

Η NASA πραγματοποίησε πέντε αποστολές διαστημικού λεωφορείου στο Χαμπλ σε τροχιά χαμηλής Γης μεταξύ 1993 και 2009 για να αναβαθμίσει τα επιστημονικά όργανα, να αντικαταστήσει τα αποτυχημένα συστήματα και να ενισχύσει την τροχιά του Χαμπλ, η οποία φυσικά φθείρεται με την πάροδο του χρόνου λόγω της τριβής ενάντια στις ισχνές εξωτερικές περιοχές της ατμόσφαιρας της Γης. Οι αποστολές εξυπηρέτησης σταμάτησαν με το τέλος του προγράμματος του διαστημικού λεωφορείου, αφήνοντας το Hubble σε μια αργή αλλά σταθερή κάθοδο προς τη Γη. Χωρίς περαιτέρω παρέμβαση, οι αξιωματούχοι της NASA λένε ότι το τηλεσκόπιο έχει 50 τοις εκατό πιθανότητες να ξαναπέσει στην ατμόσφαιρα το 2037.

Τώρα, ωστόσο, μια νέα ελπίδα για το Hubble αναδύεται από τη σφαίρα των εμπορικών διαστημικών πτήσεων. Ο επιχειρηματίας και ιδιωτικός αστροναύτης Jared Isaacman, ο οποίος προετοιμάζεται για τη δεύτερη από τις τέσσερις πτήσεις του που αγόρασε από τη SpaceX, θέλει να πιλοτάρει μια από τις κάψουλες Dragon της εταιρείας στο Hubble για να ενισχύσει την τροχιά του - με ελάχιστο κόστος για τους φορολογούμενους. "Πιστεύω ότι θα ήταν υπέροχο να κάνουμε για την επιστήμη και την έρευνα σε όλο τον κόσμο", λέει ο Isaacman στο Scientific American .

Το προτεινόμενο ραντεβού θα είναι μέρος του προγράμματος Polaris που χρηματοδοτείται από τον Isaacman, το οποίο αναμένεται να κορυφωθεί με το πρώτο ταξίδι με πλήρωμα στο Starship, ένα γιγάντιο πολλαπλών χρήσεων και επαναχρησιμοποιήσιμο σύστημα διαστημικών μεταφορών που αναπτύσσεται τώρα από τη SpaceX. Για την αποστολή Polaris kickoff, που προγραμματίζεται να εκτοξευθεί τον Μάρτιο του 2023 με ένα διαστημόπλοιο Dragon, ο Isaacman και τρεις συνάδελφοι του πληρώματος σχεδιάζουν να πραγματοποιήσουν έναν διαστημικό περίπατο - τον πρώτο από ιδιωτικούς αστροναύτες - και να σπάσουν το ρεκόρ μεγάλου υψόμετρου για ένα πλήρωμα διαστημικού σκάφους σε τροχιά της Γης. που διαδραματίζεται το 1966 από τον Gemini 11 .

Η NASA έχει ήδη επενδύσει βαθιά στη SpaceX, μια εταιρεία που έχει καταφέρει να κυριαρχήσει γρήγορα στην παγκόσμια βιομηχανία διαστημικών πτήσεων. Όταν ο οργανισμός πραγματοποίησε την πέμπτη και τελευταία κλήση εξυπηρέτησης του διαστημικού λεωφορείου στο Hubble τον Μάιο του 2009, το SpaceX απείχε ακόμη έναν χρόνο από την πρώτη πτήση του πυραύλου Falcon 9 και τρία χρόνια από την πρώτη προσάρτηση μιας κάψουλας Dragon στο Διεθνές Διαστημικός σταθμός. Σήμερα, το SpaceX πλησιάζει την 200ή εκτόξευση — το 70 τοις εκατό της οποίας ήταν σε πυραύλους που είχαν ανακτηθεί και επαναπεταχτεί. Κάψουλες Dragon έχουν ελλιμενιστεί στο σταθμό 33 φορές με φορτίο και πληρώματα, συμπεριλαμβανομένης μιας ιδιωτικής ναύλωσης για το Axiom Space με έδρα το Χιούστον. Και το 2021, η SpaceX ολοκλήρωσε επίσης μια αποστολή ελεύθερης πτήσης με πλήρωμα Dragon — την πρώτη διαστημική πτήση του Isaacman, που ονομάζεται Inspiration4 .

Μετά το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, το οποίο λειτουργεί το Εργαστήριο Αεριωθούμενης Προώθησης για τη NASA, η διαστημική υπηρεσία των ΗΠΑ ξοδεύει τώρα περισσότερα χρήματα με τη SpaceX - πάνω από 2 δισεκατομμύρια δολάρια μόνο για το οικονομικό 2022 - από οποιονδήποτε άλλο οργανισμό. Εκτός από τις πτήσεις φορτίου σταθμού και τις πτήσεις με πλοία πληρώματος, η SpaceX, της οποίας ηγείται ο επιχειρηματίας τεχνολογίας Elon Musk, έχει συμβάσεις με τη NASA για την έναρξη επιστημονικών έργων υψηλής προτεραιότητας, συμπεριλαμβανομένης της αποστολής Europa Clipper πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων. πτήσεις εμπορευμάτων προς το σεληνιακό διάστημα. και μια επίδειξη υπηρεσιών μεταφοράς που βασίζονται σε Starship για την προσγείωση αστροναυτών στην επιφάνεια του φεγγαριού ως μέρος του προγράμματος Artemis του οργανισμού.

Πέρα από τη NASA, η SpaceX παρέχει υπηρεσίες εκτόξευσης στον στρατό των ΗΠΑ, στους εμπορικούς πελάτες και στις ξένες κυβερνήσεις. Η εταιρεία επίσης κατασκευάζει, εκτοξεύει και λειτουργεί τη δική της ευρυζωνική υπηρεσία που βασίζεται στο διάστημα, το Starlink, που είναι ήδη ο μεγαλύτερος δορυφορικός αστερισμός στον κόσμο. Περισσότεροι από 3.000 δορυφόροι Starlink βρίσκονται τώρα σε χαμηλή τροχιά στη Γη και η SpaceX έχει έγκριση από την Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών για την επέκταση του δικτύου με σχεδόν 9.000 ακόμη.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο όταν το SpaceX και ο Isaacman πραγματοποίησαν μια αποστολή Dragon στο Hubble, η NASA έλαβε την πρόταση στα σοβαρά. Ως πρώτο βήμα, η διαστημική υπηρεσία υπέγραψε στις 22 Σεπτεμβρίου μια μη χρηματοδοτούμενη συμφωνία Space Act με τη SpaceX για να ξεκινήσει μια μελέτη σκοπιμότητας έξι μηνών. «Δουλεύουμε συνεχώς πάνω σε τρελές ιδέες», είπε στους δημοσιογράφους ο επικεφαλής επιστήμης της NASA, Τόμας Ζουρμπούχεν, κατά τη διάρκεια μιας τηλεδιάσκεψης στις 29 Σεπτεμβρίου. "Πάντα πρέπει να πιέζουμε τον φάκελο και αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό."

Η NASA ήλπιζε ότι η τελική αποστολή της υπηρεσίας λεωφορείου στο Hubble θα επεκτείνει τη ζωή του παρατηρητηρίου τουλάχιστον έως το 2014, οπότε και ο διάδοχός του, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αναμενόταν να εκτοξευθεί. Αν και το JWST κατέληξε να μην πετούσε μέχρι τον Δεκέμβριο του 2021, το Hubble κράτησε. Η NASA αναμένει τώρα το Hubble να παραμείνει επιχειρησιακό μέχρι τη δεκαετία του 2030 χωρίς περαιτέρω αποστολές εξυπηρέτησης. «Μπορούμε να προβλέψουμε ποια [τα] προβλήματα θα είναι πιθανότατα και να αρχίσουμε να εργαζόμαστε για αυτά τα ζητήματα εκ των προτέρων», λέει ο Patrick Crouse, διευθυντής έργου του Hubble στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, Md.

Για παράδειγμα, οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει τεχνικές για να κατευθύνουν το Hubble και να κλειδώνουν τους στόχους ακόμα και αν αποτύχει το πρόσθετο υλικό καθοδήγησης επί του σκάφους. Το παρατηρητήριο έχει επί του παρόντος λειτουργικά τρία από τα έξι γυροσκόπια που προσανατολίζονται στο διαστημόπλοιο, αν και όλα τα εναπομείναντα είναι αναβαθμισμένου, πιο στιβαρού σχεδιασμού από αυτά που έχουν κλείσει.

«Έχουμε πολλά εξαρτήματα που έχουν περάσει την αναμενόμενη διάρκεια ζωής τους για τη δοσολογία ακτινοβολίας ή διάφορα προβλήματα που μπορεί να τα προκαλέσουν αστοχία. Έχουμε αρκετό πλεονασμό… και προβάλλουμε ότι, λόγω της ακτινοβολίας, μπορεί να δούμε κάποια υποβάθμιση, αλλά θα ήταν μια χαριτωμένη —όχι ξαφνική— αποτυχία των συστημάτων», λέει ο Crouse. "Πιστεύω ότι θα είναι ένας ιπποδρομικός αγώνας, αν καταφέρουμε να φτάσουμε στη δεκαετία του 2030, μεταξύ του γυροσκοπίου και των καλών αισθητήρων καθοδήγησης", πρόσθεσε.

Η εξευτελιστική τροχιά του Hubble είναι άλλο θέμα. Το τηλεσκόπιο έχει παρασυρθεί προς τα κάτω κατά περισσότερα από 30 χιλιόμετρα από την τελευταία του ώθηση το 2009, όταν η τελική αποστολή εξυπηρέτησης της NASA το ανέβασε σε υψόμετρο 564 χιλιομέτρων.

Η SpaceX προτείνει να προωθήσει το Hubble σε μια σημαντικά υψηλότερη τροχιά κάπου μεταξύ 600 και 610 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη. Η μελέτη, την οποία θα επιβλέπει η Barbara Grofic, διευθύντρια προγράμματος του Τμήματος Αστροφυσικών Έργων της NASA Goddard, θα αξιολογήσει τις τεχνικές δυνατότητες του Dragon και τους πιθανούς κινδύνους για το Hubble.

Η εξαμελής, αποκλειστικά Γκοντάρντ ομάδα μελέτης, που διορίστηκε στις 19 Οκτωβρίου, θα εξετάσει επίσης πιθανές πρόσθετες υπηρεσίες που θα μπορούσε να προσφέρει ο Dragon πέρα ​​από την ανύψωση της τροχιάς του Hubble. "Δεν έχουμε εξετάσει τίποτα συγκεκριμένα αυτήν τη στιγμή", λέει ο Crouse.

Το Dragon δεν είναι το μόνο διαστημόπλοιο των ΗΠΑ που μπορεί να φτάσει στο Hubble. Η Northrop Grumman, η Boeing και η Sierra Space έχουν όλα ή αναπτύσσουν κατάλληλα διαστημόπλοια για αποστολές σε χαμηλή τροχιά στη Γη. Πριν από χρόνια, η NASA μελέτησε να πετάξει μια από τις δικές της κάψουλες Orion στο Hubble. "Θα εξετάσουμε όλες τις επιλογές που είναι προς το συμφέρον του φορολογούμενου", δήλωσε ο Zurbuchen κατά τη διάρκεια της ενημέρωσης της 29ης Σεπτεμβρίου.

Χωρίς να γνωρίζουμε τι θα έφερνε το μέλλον, καθώς η NASA κατέρριψε το πρόγραμμα του λεωφορείου, έθεσε επίσης τις βάσεις για άλλα διαστημόπλοια να επισκεφθούν το Hubble. Το τελευταίο πλήρωμα σέρβις εξόπλισε το τηλεσκόπιο με δακτύλιο πρόσδεσης και στόχους πλοήγησης, έτσι ώστε ένα όχημα χωρίς βραχίονα ρομπότ να μπορεί να προσαρτηθεί απευθείας στο Hubble. (Οι αποστολές των λεωφορείων αντιμετώπισαν το τηλεσκόπιο με ένα βραχίονα μήκους 15 μέτρων και στη συνέχεια τοποθέτησαν το παρατηρητήριο σε μια πλατφόρμα εργασίας στον χώρο φορτίου του τροχιακού για εξυπηρέτηση από αστροναύτες που περπατούσαν στο διάστημα.)

Τουλάχιστον, η NASA υπολόγισε ότι στο τέλος της ζωής του το Hubble θα έπρεπε να το επισκεφτούν για άλλη μια φορά - αν και όχι απαραίτητα από αστροναύτες. Ο σκοπός ενός άλλου ραντεβού θα ήταν η εγκατάσταση μιας μονάδας πρόωσης για την καθοδήγηση της βύθισης του τηλεσκοπίου στην ατμόσφαιρα ή την ώθησή του σε μια σταθερή τροχιά νεκροταφείου σε μεγάλο υψόμετρο. Είτε το Hubble θα έπεφτε στη Γη είτε θα έμενε ψηλά, μια τέτοια αποστολή θα ελαχιστοποιούσε τις πιθανότητες παράπλευρης ζημιάς από την κατάρρευση του τηλεσκοπίου.

«Θα χρειαστεί να πάμε στο Hubble τα επόμενα 15 περίπου χρόνια γιατί θα θέλατε να έχετε είτε μια ελεγχόμενη είσοδο είτε μια ώθηση», λέει ο Scott Altman, ένας πρώην αστροναύτης που διέταξε τις δύο τελευταίες αποστολές εξυπηρέτησης του Hubble.

«Η κατώτατη γραμμή είναι, πρώτα μην κάνετε κακό. Έχουμε ένα υπέροχο παρατηρητήριο εκεί πάνω τώρα», λέει ο Altman, ο οποίος είναι τώρα πρόεδρος της ASRC Federal με έδρα το Beltsville, Md., μιας εταιρείας παροχής τεχνικών συμβούλων και υπηρεσιών. «Αυτό που έμαθα περισσότερο από οτιδήποτε πηγαίνοντας στο Hubble είναι:Μην βιάζεσαι. Αργή και σταθερή κερδίζει τον αγώνα.»

Η NASA μπορεί να αποφασίσει να περάσει την πρόταση της SpaceX. Το Hubble λειτουργεί καλά και η τροχιακή του αποσύνθεση δεν αποτελεί ιδιαίτερα επιτακτική ανησυχία. Ακόμα κι αν μια αποστολή Dragon στο Hubble αποδειχθεί τεχνικά εφικτή και σχετικά χαμηλού κινδύνου, το παρατηρητήριο θα μπορούσε να αντιμετωπίσει ένα πρόβλημα που θα προκαλέσει την πτήση εκτός του προγράμματος Polaris.

Ο πρώην αστροναύτης και επικεφαλής επιστήμης της NASA John Grunsfeld, ένας αστρονόμος που υπηρέτησε στις τρεις τελευταίες αποστολές εξυπηρέτησης του Hubble, λέει ότι ένα λογικό πρόγραμμα μπορεί να είναι η NASA να χρησιμοποιήσει μια πτήση επανεκκίνησης Dragon για τη συλλογή δεδομένων για μια μελλοντική κλήση συντήρησης από Dragon, Starship ή άλλο όχημα.

«Μία από τις συζητήσεις που είχα με το SpaceX πριν από πολύ καιρό ήταν να χρησιμοποιήσω το Starship - έχει τέτοια ικανότητα, μπορείτε να προσθέσετε airlocks, νέα όργανα και άλλα μεγάλα πράγματα - για να πάρετε το Hubble, να το φέρετε πίσω, να το ανακαινίσετε και να το επαναφέρετε. ξανά», λέει ο Grunsfeld.

"Δεν έχω εμβαθύνει στις λεπτομέρειες χαμηλού επιπέδου, αλλά νομίζω ότι μια επανεκκίνηση του Dragon θα ήταν σχετικά χαμηλού κινδύνου - αν αυτό είναι το μόνο που κάνουν", προσθέτει. «Υπάρχει ο κίνδυνος να κολλήσετε πολύ δυνατά και να σπάσετε κάτι, όπως μια ηλιακή συστοιχία. Το Hubble δεν σχεδιάστηκε για να είναι τόσο ισχυρό όσο ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός."

Προσθέτει ο Isaacman, «Υπάρχουν πολλά πράγματα που θα πρέπει να ξεκαθαριστούν. Νομίζω ότι ο πρωταρχικός στόχος θα είναι πώς μπορείτε να αφήσετε με ασφάλεια το Hubble σε μια πιο υγιή κατάσταση από ό,τι είναι σήμερα."