náhled|vpravo|250px|Rozložené schéma Hubbleova vesmírného dalekohledu
Hubbleův vesmírný dalekohled (zkratka HST z , někdy také jen krátce Hubble) je dalekohled, který na oběžnou dráhu Země do výše 600 kilometrů vynesl v roce 1990 při letu STS-31 americký raketoplán Discovery. Současně obíhá Zemi ve výšce asi 569 km.http://hubblesite.org/the_telescope/hubble_essentials/quick_facts.php Dalekohled předává na Zemi obrazy vesmíru neovlivněné zemskou atmosférou. Jeho umístění mimo zemskou atmosféru umožňuje pořizovat velmi ostré snímky vesmírných těles. Od svého vypuštění se stal jedním z nejdůležitějších dalekohledů v historii astronomie a významně se zasloužil o prohloubení poznatků o vesmíru. Přispěl k mnohým klíčovým objevům, které pomohly astronomům lépe porozumět základním problémům astrofyziky. Velmi cenné jsou například snímky tzv. Hubbleových hlubokých polí () s nejvzdálenějšími objekty, které zatím lidstvo bylo schopno ve vesmíru pozorovat.
Hubbleův vesmírný teleskop je součástí série Velkých kosmických observatoří, programu výzkumu vesmíru amerického Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku (NASA). Dalšími observatořemi jsou Comptonova gama observatoř (), rentgenový teleskop Chandra () a Spitzerův vesmírný dalekohled (). Další vesmírný dalekohled nespadající do programu Velkých kosmických observatoří je Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), který byl vypuštěn v roce 2021 a který bude určen pro zkoumání vesmíru v infračervené oblasti spektra.
Další budoucnost dalekohledu je již několik let předmětem diskuse odborníků. Poslední servisní mise byla nejprve po havárii raketoplánu Columbia zcela zrušena, ale na nátlak vědecké komunity, zejména astronomů, ji NASA počátkem roku 2006 předběžně znovu zařadila do plánu letů raketoplánů a to na rok 2008. Z technických důvodů byl však termín startu mise STS-125 odsunut na květen 2009. S další servisní misí se již nepočítá.
Pokud by bylo k servisní misi nedošlo, postupně by selhaly stabilizační setrvačníky a fotovoltaické články a do konce desetiletí by dalekohled přestal pracovat. Ve vzdálenější budoucnosti by pak zanikl v hustých vrstvách zemské atmosféry.
Představa, plány a cíle
Návrhy a předchůdci Historie Hubbleova vesmírného dalekohledu sahá až k roku 1946, kdy astronom a teoretický fyzik Lyman Spitzer publikoval článek nazvaný Astronomické výhody hvězdárny mimo Zemi.Spitzer, L., Report to Project Rand: Astronomical Advantages of an Extra-Terrestrial Observatory, přetisk v NASA SP-2001-4407: Exploring the Unknown, Kapitola 3, Dokument III-1, str. 546. V článku pojednával o dvou hlavních výhodách, které by měly vesmírné observatoře oproti pozemským. První byla, že úhlové rozlišení (nejmenší vzdálenost, při které mohou být objekty jasně rozlišitelné) by bylo limitované pouze difrakcí, na rozdíl od turbulencí v atmosféře, které způsobují blikání hvězd, astronomům známé jako „seeing“. Tehdy byly pozemské dalekohledy limitované typickým rozlišením 0,25–0,5 úhlových vteřin, v porovnání s teoretickým difrakčním omezením okolo 0,1 úhlové vteřiny pro teleskopy se zrcadlem o průměru 2,5 m. Druhá hlavní výhoda by byla, že vesmírný dalekohled by mohl pozorovat infračervené a ultrafialové záření, které na Zemi do velké míry pohlcuje atmosféra.
Spitzer zasvětil vývoji vesmírného dalekohledu velkou část své kariéry. V roce 1962 zpráva americké národní akademie věd doporučila vývoj vesmírného dalekohledu jako část vesmírného programu a roku 1965 byl Spitzer jmenován do čela komise, která měla za úkol definovat jeho vědecké cíle.
Vesmírná astronomie se začala pomalu rozvíjet po druhé světové válce, kdy vědci našli možné uplatnění pro vynálezy raketové technologie, jež se dostala do popředí zájmu. Roku 1946 bylo pořízeno první ultrafialové spektrum Slunce z výšky 88 km pomocí přístrojů nesených v trupu rakety. V roce 1962 byla Velkou Británií vypuštěna na oběžnou dráhu Země sluneční observatoř jako část vesmírného programu Ariel a roku 1966 zažil svět vypuštění první Orbitální astronomické observatoře (OAO) vesmírnou agenturou NASA. Misi OAO-1 selhaly baterie po třech dnech, ovšem následující mise OAO-2 prováděla ultrafialové pozorování hvězd a galaxií od svého startu v roce 1968 až do roku 1972, daleko za hranicí původně plánované životnosti jednoho roku.
Mise OAO ukázaly, jak důležitou úlohu by v astronomii mohlo sehrávat pozorování z vesmíru. V roce 1968 se zrodily smělé plány NASA pro vývoj zrcadlového dalekohledu s průměrem 3 metry, známým jako Velký orbitální dalekohled či Velký vesmírný dalekohled. Jako datum jeho vypuštění byl navržen rok 1979. Plány zdůrazňovaly potřebu servisních misí s lidskou posádkou k teleskopu, aby bylo zaručené, že tak finančně náročný projekt bude mít příslušně dlouhou životnost. Paralelně vyvíjené plány pro znovupoužitelné kosmické raketoplány naznačovaly, že technologie, která umožní servisní lety k dalekohledu, bude brzy dostupná.Spitzer, Lyman S. (1979), History of the Space Telescope, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, v. 20, p. 29. PDF verze zde.
Hledání prostředků Úspěch programu OAO podpořil zvyšující se konsenzus mezi astronomickou komunitou, že Velký vesmírný dalekohled (zkratka LST – ) by měl být hlavním cílem. Roku 1970 NASA vytvořila dvě komise: jednu pro konstrukční část projektu a druhou pro stanovení vědeckých cílů projektu. Velmi obtížné bylo získání peněz na dalekohled, který měl být mnohem dražší, než jakýkoliv dosavadní teleskop na zemském povrchu. Kongres Spojených států amerických si nejprve vynutil škrty v plánovací fázi projektu, skládající se z velmi detailních studií potenciálních přístrojů a technického vybavení dalekohledu. Roku 1974 škrty ve veřejných výdajích, podnícené prezidentem Geraldem Fordem, vedly Kongres ke zrušení celého financování vesmírného teleskopu.Spitzer L., History of the Space Telescope, s. 33–34.
Odpovědí na tento krok byl v USA začátek celonárodního lobbistického úsilí za dalekohled, koordinovaného astronomy. Mnozí z nich se setkali s jednotlivými kongresmany a senátory osobně a při tom organizovali také dopisové kampaně. Národní akademie věd vydala zprávu zdůrazňující potřebu vesmírného teleskopu. Senát Spojených států amerických nakonec souhlasil s přiznáním alespoň poloviny původní finanční částky pohybující se v rozmezí 400–500 miliónů USD, kterou Sněmovna dříve zamítla.Spitzer L., History of the Space Telescope, s. 34.
Problémy s financováním vedly k redukci projektu. Původně navrhovaný průměr zrcadla se snížil z 3 m na 2,4 m a navrhovaný 0,5 m teleskop pro testování systémů použitých na hlavním dalekohledu byl zrušen. Redukce však vedla také ke kompaktnější a efektivnější konfiguraci technického vybavení dalekohledu. Finanční problémy naznačily nutnost spolupráce s Evropskou kosmickou agenturou (ESA), která souhlasila s dodávkou několika přístrojů, mezi jinými i solárních panelů. Současně uhradila přibližně 15 % nákladů výměnou za garanci 15 % pozorovacího času teleskopu pro evropské astronomy. Kongres poté schválil částku 36 000 000 USD na rok 1978, takže již mohly začít vlastní práce na projektu. S vynesením dalekohledu na oběžnou dráhu se počítalo v roce 1983. Začátkem osmdesátých let teleskop dostal nové jméno po Edwinu Hubbleovi, americkém astronomovi, který svými pozorováními prokázal, že vesmír se prostírá i daleko za hranicemi naší galaxie, a který svým objevem, že čím dále od nás se vesmírné objekty nacházejí, tím rychleji se vzdalují, podpořil teorii rozpínání vesmíru.
Konstrukce náhled|Leštění primárního zrcadla Hubblea začalo ve firmě Perkin Elmer v květnu 1979. Na fotografii je inženýr Dr. Martin Yellin během práce na projektu Jakmile dostal program zelenou, rozdělily se úlohy a práce na projektu. Odpovědnost za design, vývoj a výstavbu mělo Marshall Space Flight Center. Goddardovo centrum pro vesmírné lety mělo na starosti celkový dozor nad vědeckými přístroji a pozemní řízení mise. Marshallovo centrum pověřilo společnost Perkin-Elmer výrobou optické soustavy () a senzorů pro jemné navádění (). Korpus dalekohledu měla zhotovit společnost Lockheed.Dunar, kapitola 12, s. 489
Optická soustava Optická soustava dalekohledu používá systém hyperbolických zrcadel Ritchey-Chretien. Zrcadlo a optická soustava teleskopu byly jeho nejdůležitějšími součástmi a designéři je navrhli tak, aby splňovaly náročné podmínky kosmického prostředí. Dalekohledy mívají obvykle zrcadla vyleštěná s přesností na asi desetinu vlnové délky viditelného světla, ovšem pro pozorování v oblasti od ultrafialového záření až do oblasti záření blízkého infračervenému muselo být zrcadlo vyleštěné s rozlišením 1/65 vlnové délky viditelného světla, což je asi 10 nanometrů.
Společnost Perkin Elmer navrhovala důmyslné, počítačem řízené leštící stroje, které by vybrousily zrcadlo do požadovaného tvaru. Kvůli možným komplikacím pověřil tým konstruktérů firmu Kodak, aby sestrojila záložní zrcadlo broušené tradičními brusnými technikami. Toto zrcadlo je nyní trvale vystaveno ve Smithsonově institutu. Další záložní zrcadlo vyrobené firmou Itek je dnes využíváno v teleskopu s průměrem 2,4 metru v Magdalena Ridge Observatory.
Pro výrobu zrcadla použito bylo nízkoroztažné sklo. Aby byla hmotnost co nejmenší, skládalo se zrcadlo ze dvou částí, silných asi 2,5 cm, mezi kterými se nacházela mřížka se strukturou včelí plástve.Dunar, kapitola 12, s. 493 Broušení zrcadel pokračovalo až do května 1981, ovšem v té době již práce měly zpoždění a překročen byl také rozpočet. Z důvodu úspory financí NASA zastavila práci na zrcadle a přesunula datum startu na říjen 1984.Dunar, kapitola 12, s. 496 Zrcadlo bylo definitivně dokončeno v roce 1981 přidáním odrazové vrstvy hliníku, silné 75 nm, a ochranného nátěru z fluoridu hořčíku, silného 25 nm, který zvětšil odrazivost zrcadla v ultrafialovém spektru.
Pochybnosti o schopnostech společnosti Perkin Elmer pracovat na takto náročném projektu pokračovaly. NASA odložila datum startu až do dubna 1985. Skluz v plánech narůstal asi o měsíc za čtvrt roku. NASA byla nucená odložit datum startu až do podzimu 1986. V tomto okamžiku již celkový rozpočet projektu činil 1,175 miliardy USD.Dunar, kapitola 12, s. 504
Obal dalekohledu náhled|vlevo|250px|Rané etapy stavby Hubbleova vesmírného dalekohledu, 1980
Obal, ve kterém je zabudovaný dalekohled spolu s ostatními přístroji, představoval pro inženýry další, značně složitý problém. Byl navržen tak, aby odolával častým změnám teploty při přechodu ze zemského stínu na přímé sluneční světlo a zároveň aby jeho stabilita umožňovala mimořádně přesné zaměření dalekohledu. Vícevrstvý izolační plášť udržuje konstantní vnitřní teplotu celého tělesa a obklopuje lehkou hliníkovou schránku, ve které spočívá dalekohled a ostatní přístroje. Uvnitř schránky drží grafito-epoxidová kostra nejdůležitější části celého komplexu pevně usazené.
Přestože konstrukce obalu postupovala o poznání hladčeji než konstrukce optické soustavy, společnost Lockheed byla neustále v časovém skluzu a měla problémy s navyšováním rozpočtu. V létě 1985 překročila konstrukce obalu rozpočet o 30 % a časový plán byl překročen o tři měsíce. Zpráva Marshallova střediska vesmírných letů hovořila o tom, že společnost Lockheed se raději spoléhala na příkazy od NASA, než aby při stavbě převzala iniciativu do vlastních rukou.Dunar, s. 508.
Původní přístroje HST nesl při startu pět vědeckých přístrojů: kombinovanou širokoúhlou a planetární kameru WF/PC (WF/PC), spektrometr s vysokým rozlišením (GHRS), vysokorychlostní fotometr (HSP), kameru pro záznam velmi slabých objektů (FOC) a spektrograf slabých objektů (FOS).