náhľad|Schéma s popisom častí Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu.
Hubblov vesmírny ďalekohľad (skratka HST, z angl. Hubble Space Telescope; iné názvy: Hubblov teleskop/ďalekohľad, Hubble) je ďalekohľad na obežnej dráhe okolo Zeme. Pretože je umiestnený mimo zemskej atmosféry, získava ostrejšie obrázky veľmi slabých objektov než ďalekohľady na zemskom povrchu. Na obežnú dráhu bol vynesený raketoplánom Discovery pri misii STS-31 v roku 1990. Od svojho vypustenia sa stal jedným z najdôležitejších ďalekohľadov v dejinách astronómie. Je zodpovedný za mnoho priekopníckych objavov a pomohol astronómom lepšie pochopiť základné problémy astrofyziky. Pomocou ďalekohľadu sa podarilo získať niekoľko snímok, tzv. Hubblových hlbokých polí (), tých najvzdialenejších objektov vo vesmíre.
Od svojej prvotnej koncepcie až po vypustenie sa projekt potýkal s množstvom rozpočtových problémov a odkladov. Ihneď po vypustení sa zistilo, že hlavné zrkadlo má sférickú aberáciu. Po servisnej misii STS-61 v roku 1993 sa našťastie podarilo ďalekohľad dostať do plánovaného stavu a stal sa tak znovu schopným predpokladanej prevádzky.
Hubblov vesmírny ďalekohľad je súčasťou série Veľké kozmické observatóriá, ktorú vypracovala NASA. Ďalšími observatóriami sú Comptonove gama observatórium (Compton Gamma Ray Observatory), Röntgenové observatórium Chandra (Chandra X-ray Observatory) a Spitzerov vesmírny ďalekohľad (Spitzer Space Telescope).
Budúcnosť ďalekohľadu je neistá. Gyroskopy stabilizujúce ďalekohľad potrebujú výmenu a celý teleskop potrebuje naviesť na vyššiu obežnú dráhu, pretože časom klesne natoľko, že zhorí v atmosfére Zeme. Vedenie NASA pôvodne chcelo ďalekohľad ponechať už bez opravy svojmu osudu už od roku 2003. Na agentúru bol však vyvíjaný tlak, aby ďalekohľad ešte zachránila. NASA preto svoje rozhodnutie zvážila. Po obnovení letov raketoplánov, ktoré boli pozastavené po nehode druhého z nich, 31. októbra 2006 dal riaditeľ NASA Michael Douglas Griffin zelenú poslednej servisnej misii raketoplánu k ďalekohľadu – Atlantis STS-125, ktorá odštartovala 11. mája 2009. Od čias servisnej misie sú v súčasnosti už tri zo šiestich nových gyroskopov nefunkčné a štvrtý vykazuje problémy. 4. júna 2024 preto NASA oznámila, že pracuje na režime fungovania Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu, pri ktorom stačí iba jediný gyroskop.
Hubblov nasledovník Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba vzlietol na obežnú dráhu v roku 2021. Má oveľa lepšie vlastnosti ako Hubble. Napriek tomu ho celkom nenahradil, pretože pozoruje v infračervenej oblasti spektra.
Predstava, plány a ciele
Návrhy a predchodcovia thumb|right|Astronaut Owen Kay Garriott pracuje vedľa Skylabu, 1973. V roku 1923 Hermann Oberth, považovaný za otca modernej raketovej techniky, spolu s Robertom Goddardom a Konstantinom Eduardovičom Ciolkovskim, publikovali dielo Die Rakete zu den Planetenräumen („Raketa do planetárneho priestoru“), čím spomenuli, ako by mohol byť ďalekohľad vynesený raketou na obežnú dráhu Zeme.
História Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu sa začala písať už v roku 1946, kedy astronóm Lyman Spitzer publikoval článok nazvaný Astronomické výhody hvezdárne mimo Zeme. V ňom písal o dvoch hlavných výhodách, ktoré by mali vesmírne observatória oproti pozemským. Prvou bolo, že uhlové rozlíšenie (najmenšia vzdialenosť, pri ktorej môžu byť objekty jasne rozlíšiteľné) by bolo limitované iba difrakciou, na rozdiel od turbulencií v atmosfére, ktorá zapríčiňuje blikanie hviezd a je astronómom známe ako „seeing“. Vtedy boli pozemské teleskopy typicky limitované rozlíšením 0,51,0 uhlových sekúnd, v porovnaní s teoretickým difrakčným obmedzením okolo 0,1 uhlovej sekundy pre teleskopy so zrkadlom v priemere. Druhá hlavná výhoda by bola, že vesmírny ďalekohľad by mohol pozorovať infračervené a ultrafialové žiarenie, ktoré inak silne pohlcuje atmosféra.
Spitzer zasvätil veľkú časť svojej kariéry snahe o vývoj vesmírneho ďalekohľadu. V roku 1962 správa americkej Národnej akadémie vied odporučila vývoj vesmírneho ďalekohľadu ako časť vesmírneho programu. V roku 1965 bol Spitzer vymenovaný do čela komisie, ktorá mala za úlohu definovať vedecké ciele pre veľký vesmírny ďalekohľad.
Postupne sa rozvíjajúca kozmonautika začala slúžiť astronómii v malom už po druhej svetovej vojne, keď vedci našli použitie pre vynálezy raketovej technológie, ktorá sa dostala do popredia záujmu. V roku 1946 bolo prvýkrát získané ultrafialové spektrum Slnka z výšky pomocou prístrojov umiestnených v trupe rakety. Slnečné observatórium obiehajúce okolo Zeme bolo vypustené v roku 1962 Spojeným kráľovstvom ako časť vesmírneho programu Ariel a v roku 1966 svet zažil vypustenie prvého Obiehajúceho astronomického observatória (OAO) vesmírnou agentúrou NASA. Akumulátor misie OAO-1 zlyhala po troch dňoch, čím aj skončila celá misia, ale nasledujúca misia OAO-2 uskutočňovala ultrafialové pozorovania hviezd a galaxií od jej štartu v roku 1968 až do roku 1972, ďaleko za hranicou jej pôvodne plánovanej životnosti jedného roka.
Misie OAO ukázali, akú dôležitú úlohu v astronómii by mohli zohrávať pozorovania z vesmíru. V roku 1968 sa zrodili smelé plány NASA pre vývoj zrkadlového ďalekohľadu, tzv. reflektora s v priemere, známom ako Veľký obiehajúci ďalekohľad alebo Veľký vesmírny ďalekohľad. Jeho štart bol navrhnutý na rok 1979. Tieto plány zdôrazňovali potrebu servisných misií s ľudskou posádkou k teleskopu, aby bolo zaručené, že taký na financie náročný projekt bude mať príslušne dlhú životnosť. Paralelne vyvíjané plány pre znovupoužiteľné kozmické raketoplány naznačovali, že čoskoro bude dostupná technológia, ktorá umožní servisné lety k ďalekohľadu.
Hľadanie prostriedkov Pokračujúci úspech programu OAO podporil zväčšujúci sa konsenzus medzi astronomickou komunitou, že hlavným cieľom by mal byť Veľký vesmírny ďalekohľad (skratka LST – z anglického originálneho názvu Large Space Telescope). V roku 1970 NASA vytvorila dve komisie: Jednu pre konštrukčnú časť projektu vesmírneho teleskopu, a druhú pre stanovenie vedeckých cieľov projektu. Po ustanovení komisií sa NASA stretla s ďalšou prekážkou: Zohnať financie pre ďalekohľad, ktorý mal byť oveľa drahší ako ktorýkoľvek teleskop na zemskom povrchu. Kongres Spojených štátov sa pýtal na mnohé aspekty navrhovaného rozpočtu pre teleskop a vynútil si škrty v rozpočte pre plánovacie fázy, ktoré sa v tom čase skladali z veľmi detailných štúdií potenciálnych nástrojov a technického vybavenia pre ďalekohľad. V roku 1974 škrty vo verejných výdavkoch podnietené prezidentom Geraldom Fordom viedli Kongres k zrušeniu celého financovania projektu vesmírneho teleskopu.
Odpoveďou na tento krok bol v USA začiatok celonárodného lobbistického úsilia za ďalekohľad koordinovaného astronómami. Mnohí astronómovia sa stretli s kongresmanmi a senátormi osobne a popri tom sa organizovali kampane v písaní listov zodpovedným štátnikom. Národná akadémia vied vydala správu zdôrazňujúcu potrebu vesmírneho teleskopu, až nakoniec Senát Spojených štátov súhlasil s priznaním polovice čiastky, ktorú pôvodne kongres zamietol.
Problémy s financovaním viedli k redukciám v projekte. Pôvodne navrhovaný priemer zrkadla sa znížil z na . Táto redukcia sa však neuskutočnila len z dôvodu ušetrenia nákladov, ale aj preto, aby sa umožnila kompaktnejšia a efektívnejšia konfigurácia pre technické vybavenie ďalekohľadu. Navrhnutý predchodca teleskopu, ktorý mal slúžiť na otestovanie systémov použitých na hlavnom teleskope, bol zrušený. Rozpočtové záležitosti tiež naznačili nutnosť spolupráce s Európskou vesmírnou agentúrou. ESA súhlasila s dodávkou niekoľkých prístrojov pre teleskop, medzi inými aj solárnych panelov. ESA tiež uhradila približne 15 % nákladov za to, že európskym astronómom bude garantovaný aspoň 15 % pozorovací čas na teleskope."Memorandum of Understanding Between The European Space Agency and The United States National Aeronautics and Space Administration", dostupné NASA SP-2001-4407: Exploring the Unknown, Chapter 3, Document III-29, s. 671. Kongres napokon schválil financovanie 36 000 000 USD na rok 1978 a konečne sa mohlo vážne začať s návrhom LST, pričom sa počítalo so štartom v roku 1983. Začiatkom 80. rokov bol teleskop pomenovaný po Edwinovi Hubblovi, objaviteľovi rozpínania vesmíru.
Konštrukcia thumb|Leštenie primárneho zrkadla Hubblea začalo vo firme Perkin-Elmer v máji 1979. Na fotografii je inžinier Dr. Martin Yellin počas práce na projekte. Len čo dostal program zelenú, rozdelili sa úlohy a práca na projekte. Zodpovednosť za dizajn, vývoj a výstavbu malo The George C. Marshall Space Flight Center. Goddardovo centrum pre vesmírne lety dostalo na starosť celkový dozor nad vedeckými prístrojmi a pozemným riadiacim centrom, ktoré malo v budúcnosti riadiť misiu. Marshallovo centrum poverilo spoločnosť Perkin-Elmer výrobou optickej súpravy (Optical Telescope Assembly – OTA) a senzorov pre jemné navádzanie (Fine guidance sensors). Korpus ďalekohľadu mala zhotoviť spoločnosť Lockheed Corporation.
Optical Telescope Assembly (OTA) Najdôležitejšou súčasťou boli zrkadlo a optická sústava teleskopu. Dizajnéri ich navrhli tak, aby spĺňali náročné podmienky. Ďalekohľady mávajú obvykle zrkadlá vyleštené s presnosťou na asi desatinu vlnovej dĺžky viditeľného svetla. Keďže Hubblov ďalekohľad mal slúžiť na pozorovanie v oblasti od ultrafialového žiarenia až do oblasti blízkeho infračervenému, muselo byť jeho zrkadlo vyleštené s desaťkrát väčšou presnosťou než zrkadlá na predchádzajúcich teleskopoch. Presnosť mala dosahovať 1/20 vlnovej dĺžky viditeľného svetla, čo je asi 30 nanometrov.
Spoločnosť Perkin-Elmer navrhovala dômyselné, počítačom riadené leštiace stroje, ktoré by vybrúsili zrkadlo do požadovaného tvaru. Ak by nastali komplikácie, poveril tím konštruktérov firmu Kodak, aby zostrojila záložné zrkadlo brúsené tradičnými brúsnymi technikami. Toto zrkadlo bolo vystavené v Smithsonovom inštitúte.HUBBLE SPACE TELESCOPE STAND-IN GETS STARRING ROLE. 21. september, 2001. http://www.gsfc.nasa.gov/news-release/releases/2001/h01-185.htm Dnes toto zrkadlo používa teleskop s priemerom 2,4 metra v Magdalena Ridge Observatory. Výroba zrkadla spoločnosťou Perkin-Elmer začala v roku 1979. Použili pri nej nízkorozťažné sklo.
Brúsenie zrkadiel začalo v roku 1979 a pokračovalo až do mája 1981. Aby bola hmotnosť zrkadla čo najmenšia, pozostávalo z dvoch častí hrubých jeden palec, medzi ktorými sa nachádzala mriežka so štruktúrou včelieho plástu – voština. NASA v tom čase preverovala manažérsku štruktúru Perkin-Elmer. Brúsenie sa začalo posúvať oproti plánu a presahovať rozpočet. Z dôvodu šetrenia financií NASA zastavila práce na zrkadle a presunula dátum štartu ďalekohľadu na október 1984. Zrkadlo bolo dokončené do konca roku 1981. Na brúsenie sa použilo 9 100 litrov horúcej deionizovanej vody. Pridaním odrazovej vrstvy hliníku s hrúbkou 65 nm a ochranného náteru z fluoridu horečnatého s hrúbkou 25 nm sa zlepšila odrazivosť zrkadla v ultrafialovom spektre.
Pochybnosti o schopnosti účasti Perkin-Elmer na projekte tejto dôležitosti sa prehlbovali. NASA odložila dátum štartu ďalekohľadu až na apríl 1985. Oneskorenie v projekte sa zväčšovalo rýchlosťou asi o štvrtinu za mesiac a niekedy oneskorenie dosiahlo hodnotu 1:1. NASA bola nútená odložiť dátum štartu až na 1. marec a potom na august 1986. Do tohto okamihu sa úplný rozpočet projektu zvýšil na 1,175 miliardy dolárov.
Usporiadanie vnútra komplexu ďalekohľadu náhľad|vľavo|Rané etapy stavby Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu, 1980.