mały|Teleskop Hubble’a widziany z pokładu promu kosmicznego Atlantis po ostatniej misji serwisowej STS-125, w 2009 roku. mały|Teleskop Hubble’a widziany z pokładu promu kosmicznego Discovery. Zdjęcie wykonano podczas drugiej misji serwisowej STS-82, w 1997. mały|Budowa teleskopu Hubble’a
Kosmiczny Teleskop Hubble’a, HST (od ), teleskop Hubble’a – teleskop kosmiczny poruszający się po niskiej orbicie okołoziemskiej, nazwany na cześć amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a. 24 kwietnia 1990 roku został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Discovery podczas misji STS-31.
Od momentu wystrzelenia w 1990 roku teleskop stał się jednym z najważniejszych przyrządów w historii astronomii. HST jest efektem współpracy NASA i ESA. Wspólnie z teleskopami Comptona, Chandra oraz Spitzera jest częścią programu Great Observatories.
Idea teleskopów kosmicznych powstała w roku 1923. Hubble został sfinansowany w latach siedemdziesiątych XX wieku, jednak ze względu na problemy techniczne i budżetowe oraz katastrofę promu Challenger realizacja projektu była systematycznie odkładana. Po wyniesieniu na orbitę naukowcy odkryli, że główne zwierciadło na skutek błędnego działania aparatury pomiarowej na Ziemi miało nieprawidłowy profil, przez co zdolność rozdzielcza całego teleskopu znacznie odbiegała od oczekiwanej. W 1993 roku wysłano pierwszą misję serwisową, która przywróciła parametry teleskopu do pierwotnie zakładanej jakości. Umiejscowienie poza ziemską atmosferą daje mu znaczącą przewagę nad teleskopami naziemnymi – zdjęcia nie są rozmazane oraz podatne na skutki zanieczyszczenia świetlnego. Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble’a jest najdalej sięgającym astronomicznie zdjęciem, jakie kiedykolwiek wykonano w świetle widzialnym. Wiele obserwacji Hubble’a okazało się przełomowych, pomagając astronomom w lepszym zrozumieniu wielu fundamentalnych problemów astrofizyki.
Hubble to jedyny teleskop serwisowany przez astronautów w przestrzeni kosmicznej. Dotychczas odbyło się pięć misji serwisowych. Pierwsza misja serwisowa miała miejsce w grudniu 1993 roku. Misje 2, 3A oraz 3B wykonały niezbędne naprawy podzespołów oraz dokonały wymiany niektórych instrumentów obserwacyjnych na nowocześniejsze. Po katastrofie promu Columbia w 2003 roku piąta misja serwisowa została ze względów bezpieczeństwa zawieszona. Dopiero 31 października 2006 roku administrator NASA Mike Griffin wyraził na nią zgodę (planowana wówczas na 8 października 2008 roku)NASA daje zielone światło dla misji ratunkowej Hubble.Manifest NASA.. Opóźnienia w realizacji planu startów wahadłowców oraz awaria samego teleskopu spowodowały kolejne przesunięcie terminu misji na 12 maja 2009 roku (misja STS-125).
Prom Endeavour, ulokowany w kompleksie startowym 39, pełnił funkcję środka ostrożności mogącego wystartować z misją ratowniczą STS-400 w sytuacji zagrożenia pracy misji remontowania teleskopu.
Teleskop ma działać do lat 2030–2040. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, często opisywany jako następca HST, został wyniesiony na orbitę 25 grudnia 2021. Dołączył do niego Kosmiczny Teleskop Roman wystrzelony 30 sierpnia 2026, dysponujący zwierciadłem o tej samej średnicy co Hubble. W planach jest teleskop , nawiązujący do wcześniejszych projektów LUVOIR / ATLAST.
Koncepcja, projektowanie i cele Propozycje i prekursorzy W 1923 roku niemiecki naukowiec Hermann Oberth, który obok Roberta Goddarda i Konstantego Ciołkowskiego uważany jest za ojca współczesnej techniki rakietowej, wydał rozprawę doktorską Die Rakete zu den Planetenräumen („Rakietą w przestrzeń międzyplanetarną”), w której zawarł pomysł sposobu wyniesienia teleskopu na orbitę przy pomocy rakiety.
Historia Kosmicznego Teleskopu Hubble’a ma swój początek w 1946 roku, kiedy astronom Lyman Spitzer napisał referat zatytułowany Zalety pozaziemskiego obserwatorium astronomicznegoSpitzer, L., Report to Project Rand: Astronomical Advantages of an Extra-Terrestrial Observatory, reprinted in NASA SP-2001-4407: Exploring the Unknown, Chapter 3, Document III-1, p. 546.. Autor rozważał w nim praktyczną wyższość obserwatoriów pozaziemskich nad umieszczonymi na powierzchni planety. Rozdzielczość kątowa (najmniejsza odległość między dwoma obiektami umieszczonymi blisko siebie, przy której są one rozróżnialne) miała być ograniczona jedynie przez dyfrakcję i wolna od efektów turbulencji w atmosferze powodujących migotanie gwiazd. (Wówczas teleskopy naziemne miały rozdzielczość 0,5-1,0 sekundy kątowej, przy czym teoretycznie teleskop ze zwierciadłem o średnicy 2,5 m powinien osiągać rozdzielczość rzędu 0,05 sekundy kątowej.) Następnie teleskop umieszczony w przestrzeni kosmicznej mógłby obserwować w podczerwieni i ultrafiolecie, silnie absorbowanych przez atmosferę.
Spitzer poświęcił większość kariery na realizację projektu kosmicznego teleskopu. W 1962 roku Amerykańska Akademia Nauk zasugerowała rozwój programu w ramach lotów kosmicznych, a w 1965 roku Spitzer został mianowany przewodniczącym komisji, której zadaniem było zdefiniowanie zadań naukowych dla dużego teleskopu kosmicznego.
Astronomia oparta na badaniach z przestrzeni kosmicznej rozpoczęła się na niewielką skalę podczas II wojny światowej, kiedy naukowcy zaczęli wykorzystywać coraz bardziej rozwijającą się technologię rakietową. Pierwsze zdjęcie Słońca w ultrafiolecie zostało zrobione w 1946 roku. Orbitujący teleskop słoneczny został wystrzelony w 1962 roku przez Wielką Brytanię jako część programu kosmicznego Ariel, a w 1966 NASA przeprowadziła pierwszą misję w ramach Orbitalnych Obserwatoriów Astronomicznych (OAO). Niestety bateria pierwszego satelity OAO-1 zepsuła się niespełna po trzech dniach pracy, kładąc kres misji. Kolejny satelita, oznaczony jako OAO-2, prowadził obserwacje gwiazd i galaktyk w ultrafiolecie w latach 1968–1972, pomimo iż początkowo czas pracy był szacowany na rok.
Misje OAO ukazały, jak ważną rolę w astronomii mogą odgrywać obserwatoria pozaziemskie. W 1968 NASA zaplanowała umieszczenie w przestrzeni kosmicznej 3-metrowej średnicy teleskopu zwierciadlanego, nazwanego prowizorycznie Wielkim Teleskopem Kosmicznym (LST), z datą startu szacowaną na rok 1979. Plany te wzmocniły nacisk na potrzebę załogowych misji remontowych, aby zapewnić długie funkcjonowanie bardzo drogiego programu. Zbieżność rozwoju programu statków kosmicznych wielokrotnego użytku dawała nadzieję, iż niebawem pomysł doczeka się realizacjiSpitzer, Lyman S (1979), „History of the Space Telescope”, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, v. 20, p. 29..
Poszukiwanie funduszy Sukces programu OAO doprowadził do zgody w środowisku astronomów, które uznało, iż budowa LST jest celem priorytetowym. W 1970 roku NASA powołała dwie komisje: jedną odpowiedzialną za stronę techniczną projektu, drugą do wyznaczenia naukowych celów misji. Po ich ustaleniu głównym problemem NASA stało się znalezienie funduszy na realizację projektu, wielokrotnie przewyższających koszty teleskopu naziemnego. Kongres Stanów Zjednoczonych zakwestionował wiele punktów proponowanego budżetu i wymusił cięcia kosztów przygotowań, skupiających się w owym czasie na doborze przyrządów i narzędzi dla teleskopu. W 1974 roku, w wyniku nacisków Geralda Forda, Kongres Stanów Zjednoczonych wstrzymał jego finansowanieSpitzer, History of the Space Telescope, pp. 33–34..
W tej sytuacji wielu astronomów spotkało się z kongresmenami i senatorami; zostały również zorganizowane kampanie pisania listów na wielką skalę. Narodowa Akademia Nauk opublikowała raport podkreślający potrzebę kosmicznego teleskopu. Ostatecznie senat zgodził się na połowę budżetu początkowo zaakceptowanego przez KongresSpitzer, History of the Space Telescope, p. 34..
Redukcja środków pieniężnych doprowadziła do zmniejszenia skali projektu. Ze względu na cięcia budżetowe, jak i chęć otrzymania efektywniejszej konfiguracji oprzyrządowania teleskopu, średnica zwierciadła została zmniejszona z zakładanych 3 metrów do 2,4. Planowane wystrzelenie prototypu z 1,5-metrowym zwierciadłem do przetestowania systemów użytych w głównym projekcie zostało zaniechane, kwestie finansowe zadecydowały również o współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną. Zgodziła się ona na sfinansowanie i dostarczenie oprzyrządowania pierwszej generacji wraz z zasilającymi je panelami słonecznymi oraz powołania kadry obsługującej projekt na terenie USA – w zamian za gwarancję, że europejscy astronomowie będą mieli udostępnione przynajmniej 15% czasu obserwacji„Memorandum of Understanding Between The European Space Agency and The United States National Aeronautics and Space Administration”, reprinted in NASA SP-2001-4407: Exploring the Unknown, Chapter 3, Document III-29, p. 671.. Kongres ostatecznie wyasygnował 36 mln dolarów na rok 1978. Rozpoczęło się projektowanie LST, ustalono datę wystrzelenia na rok 1983. Na początku lat 80. teleskop został nazwany nazwiskiem Edwina Hubble’a, który dokonał jednego z największych odkryć XX wieku, polegającego na stwierdzeniu, że Wszechświat się rozszerza.
Konstruowanie thumb|250px|Polerowanie głównego zwierciadła teleskopu w firmie Perkin-Elmer, w mieście Danbury w maju 1979 roku. Na zdjęciu widoczny jest inżynier Martin Yellin. Od tego momentu praca nad programem została przydzielona wielu instytucjom. Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla było odpowiedzialne za zaprojektowanie, rozwój i konstrukcję teleskopu, natomiast Centrum Lotów Kosmicznych imienia Roberta H. Goddarda za całkowitą kontrolę nad instrumentami badawczymi oraz naziemne centrum dowodzenia misjąDunar, pp. 487–488.. Centrum Marshalla zleciło firmie optycznej Perkin-Elmer zaprojektowanie i wyprodukowanie Optical Telescope Assembly (OTA) oraz Fine Guidance Sensors. Lockheed został upoważniony do skonstruowania statku kosmicznego, w którym będzie ulokowany teleskopDunar A.J., Waring S.P. (1999), Power To Explore – History of Marshall Space Flight Center 1960–1990, U.S. Government Printing Office, (Rozdział 12, Teleskop Kosmiczny Hubble’a)..
Optical Telescope Assembly (OTA) Najważniejszym elementem teleskopu było zaprojektowane do wymagających warunków zwierciadło wraz z systemami optycznymi. Teleskopy optyczne mają zazwyczaj zwierciadła wypolerowane z dokładnością do dziesiątej części długości fali świetlnej, lecz ze względu na szerokie spektrum wykonywanych obserwacji (od ultrafioletu aż po podczerwień) zwierciadło Hubble’a musiało być wykonane z dokładnością do 10 nanometrów (około 1/65 długości światła czerwonego).
Perkin-Elmer korzystała przy polerowaniu z systemów komputerowego wspomagania wytwarzaniaDunar, p. 489., jednak na wypadek problemów z najnowocześniejszą technologią NASA zażądała od PE zlecenia firmie Kodak wykonania zapasowego zwierciadła przy użyciu tradycyjnych technik polerowaniaAllen report, page 3–4. (Zespół złożony z firm Kodak i Itek również składał swoją ofertę pierwotnego polerowania. Wymagała ona zaangażowania dwóch firm w celu podwójnego sprawdzenia finalnego produktu, co z dużym prawdopodobieństwem przyczyniłoby się do znalezienia wady, która spowodowała późniejsze problemy teleskopu). Obecnie zwierciadło wykonane przez firmę Kodak jest stałą ekspozycją w Instytucie Smithsona. Zwierciadło firmy Itek jest używane w 2,4-metrowej średnicy teleskopie Magdalena Ridge Observatory.
Prace nad zwierciadłem rozpoczęły się w 1979 roku, kiedy Perkin-Elmer otrzymała od firmy Corning półfabrykat ze szkła. Aby zredukować jego masę do minimum, wierzchnia i spodnia warstwa o grubości 1 cala każda, przykryły kratownicę o strukturze plastra miodu. W celu redukcji nakładów finansowych NASA zaniechała prac nad zapasowym zwierciadłem i ustaliła datę wystrzelenia na październik 1984Dunar, p. 496.. Pokrycie wierzchniej warstwy 65 nm grubości refleksyjną powłoką aluminiową i 25 nm warstwą ochronną fluorku magnezu zakończyło w 1981 roku prace nad zwierciadłem.