Aftellen voor Hubble?
Toekomst jarige ruimtetelescoop nog onzeker

(Zenit, april 2005)

Impressie van de (mogelijke) robotmissie waarbij de Hubble-ruimtetelescoop een laatste onderhoudsbeurt moet krijgen. Over het al dan niet doorgaan van deze onderneming wordt later dit jaar beslist. (Illustratie: MD Robotics)

Op 24 april a.s. is de Hubble-ruimtetelescoop jarig. Het is dan precies vijftien jaar geleden dat het succesvolle instrument in een baan om de aarde werd gebracht. Reden genoeg voor een feestje, maar helemaal in feeststemming is men niet. Want de toekomst van ‘Hubble’ is onzeker. Eigenlijk is de satelliet zo langzamerhand aan een onderhoudsbeurt toe, maar het is allerminst zeker dat die er nog komt. Door het fatale ongeluk met het ruimteveer Columbia, drie jaar geleden, zijn de veiligheidsregels bij NASA zodanig aangescherpt dat een bemande vlucht naar de ruimtetelescoop onmogelijk is geworden. En voor de als alternatief bedachte robotmissie wordt het kort dag...

In januari 2004 bracht NASA-topman Sean O’Keefe een bezoek aan het Hubble-kantoor van het Goddard Space Flight Center. Het was bepaald geen beleefdheidsbezoek: O’Keefe kwam persoonlijk het slechte nieuws brengen dat hij had besloten geen pogingen meer te doen om een volgende shuttle-onderhoudsvlucht van de grond te krijgen. Deze missie, met de aanduiding SM4, was voorzien voor 2005 of 2006.
O’Keefe was het gebouw nog maar amper uit of er was al een alternatief bedacht voor de geschrapte onderhoudsmissie. Het Hubble-team stelde vast dat voor het meest noodzakelijke werk aan de ruimtetelescoop geen mensenhanden nodig zijn: een robot kan het ook. En daarvoor hoefde niet eens iets nieuws te worden bedacht, want zo’n robot bestaat eigenlijk al.
Die robot – feitelijk niet veel meer dan een tweetal beweeglijke mechanische armen – is ontwikkeld voor werkzaamheden aan het internationale ruimtestation ISS. Zijn naam is Special Purpose Dexterous Manipulator, maar vrienden noemen hem gewoon ‘Dextre’. Dextre is ontwikkeld door hetzelfde Canadese bedrijf dat ook de mechanische armen van de ruimteveren heeft gebouwd.
Luttele weken na de onheilstijding van O’Keefe vertrokken er al Hubble-technici met nauwkeurige namaakonderdelen van de ruimtetelescoop naar Canada. Daarbij bleek al snel dat Dextre inderdaad alle noodzakelijke handelingen zou kunnen uitvoeren: vanaf de aarde bestuurd of zelfs volautomatisch. Vervolgens werd een testmodel van de robot overgebracht naar de schone ruimte in het Goddard-centrum. Na een geslaagde computersimulatie namen astronauten Mike Massimino en Claude Nicolier de joystick ter hand en ‘doorliepen’ de hele onderhoudsmissie. De WFPC2-camera werd vervangen door de Wide Field Camera 3 (WFC3), de nieuwe Cosmic Origins Spectrograph (COS) geïnstalleerd, nieuwe accu’s gemonteerd en tal van andere werkzaamheden verricht. Het werd duidelijk dat de missie technisch mogelijk was, maar was zij ook realistisch?

Te duur

Dextre zou natuurlijk op de een of andere manier naar ‘Hubble’ moeten worden gebracht. En daarbij zou hij de beide nieuwe instrumenten WFC3 en COS mee moeten nemen. Een geluk bij een ongeluk is dat er in de niet al te verre toekomst hoe dan ook een ruimtevlucht naar ‘Hubble’ moet plaatsvinden. De satelliet is namelijk veel te groot om hem rond 2013 maar op goed geluk op aarde te laten neerploffen – een lot dat alle stuurloze satellieten in lage aardbanen op een zeker moment ondergaan. Dat neerstorten moet liefst gecontroleerd gebeuren, en dat kan alleen als er een module met een remraket aan de ruimtetelescoop wordt gekoppeld.
Het ligt voor de hand het aangename met het noodzakelijke te verenigen en Dextre met een aangepaste ‘de-orbit module’ omhoog te sturen. Die modules zijn echter nog lang niet klaar. Desondanks besloot O’Keefe in augustus 2004 groen licht te geven aan een haalbaarheidsonderzoek, waarvan de resultaten komende zomer bekend zullen zijn. Op dat moment zou dan definitief de knoop over de inmiddels ‘Hubble Robotic Vehicle Deorbit Module’ gedoopte missie moeten worden doorgehakt.
Maar zoals wel vaker in de woelige geschiedenis van de ruimtetelescoop lijkt het tij afgelopen januari opnieuw te zijn gekeerd. Want wetenschappers en ruimtevaartdeskundigen mogen dan wel enthousiast zijn over een robotmissie, sommige Amerikaanse volksvertegenwoordigers delen dat enthousiasme niet. Met één pennenstreek werd het geld voor de missie uit de NASA-begroting van 2006 geschrapt. Volgens een commissie van het Witte Huis is het bedrag op het prijskaartje – een slordige 1 miljard euro – domweg te hoog. Dat geld zou beter kunnen worden besteed aan de hervatting van het shuttle-programma en (ja hoor) de voorbereidingen van bemande missies naar de maan en Mars.

Toch optimisme...

Het begint er dus weer eens somber uit te zien voor de ruimtetelescoop, al zijn de kansen nog niet helemaal verkeken. Hubble heeft nog aardig wat fans in het Amerikaanse Congres, dat de robotmissie gewoon weer op de agenda kan zetten. In kringen van astronomen heerst dus nog geen paniek, sterker nog: men is optimistisch. ‘Het is vrijwel traditie dat de president na zijn inauguratie een hele berg uitgaven wil schrappen. Zo kan hij straks niet de schuld krijgen van het begrotingstekort: dat ligt dan aan het Congres,’ aldus de Nederlandse astronome Ilse van Bemmel, die momenteel bij het Space Telescope Science Institute werkt. ‘De verwachting is dat het grootste deel van de dingen die hij wil schrappen (inclusief het budget voor Hubble) door het Congres niet wordt toegelaten.’ De prominente Amerikaanse wetenschapper John Bahcall is het met haar eens: ‘Ik ben ervan overtuigd dat Amerikanen van alle rangen en standen voor Hubble in het geweer zullen komen, en dat het Congres de reparatie van de telescoop weer in de NASA-begroting zal opnemen.’
Het onderzoek naar de haalbaarheid van de robotmissie gaat dus gewoon door. Volgens insiders bij het Goddard-centrum wordt zelfs flinke vooruitgang geboekt. Steeds meer betrokkenen zijn ervan overtuigd dat de missie weliswaar een grote technologische uitdaging is, maar niet onuitvoerbaar. Critici wijzen er echter op dat er erg weinig tijd is om deze klus te klaren. Dat ‘Hubble’ opnieuw geschiedenis gaat schrijven, staat dus allerminst vast.

STIS uitgeschakeld

Op 3 augustus 2004 trad er een storing op in het elektrische systeem van één van de instrumenten van de Hubble-ruimtetelescoop: de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Het nare was dat het al het reservesysteem betrof. STIS schakelde dus automatische over naar zijn ‘veilige modus’, wat betekent dat op het verwarmingssyteem na alles is uitgeschakeld.
STIS is dus al een half jaar niet meer in bedrijf. En het ziet er ook niet naar uit dat daar snel verandering in komt. De storing blijkt namelijk niet gemakkelijk op te lossen. Overwogen wordt om het oorspronkelijke systeem weer in te schakelen, in de hoop dat de kortsluiting die daarin in 2001 is opgetreden weer vanzelf verdwenen is. (De zekering die destijds doorbrandde, is bij de laatste onderhoudsmissie vervangen.)

...en een beetje goed nieuws

Als de robotmissie al groen licht krijgt, zal hij waarschijnlijk niet eerder dan 2008 kunnen plaatsvinden – ruim twee jaar later dan de geschrapte SM4-missie. Dat vormt een probleem op zich, omdat de meeste kwetsbare onderdelen van de ruimtetelescoop – de gyroscopen en de accu’s – een beperkte levensduur hebben. Naar verwachting zullen de accu’s (de oorspronkelijke!) het bij zorgvuldig gebruik nog wel drie jaar volhouden, maar de gyroscopen zijn een ander verhaal.
Normaal gesproken heeft ‘Hubble’ drie gyroscopen nodig om een vaste stand in de ruimte te kunnen innemen. Bij de voorlaatste onderhoudsmissie, in december 1999, is de ruimtetelescoop van zes nieuwe gyroscopen voorzien, maar inmiddels zijn er alweer twee stuk. Met wat geluk hoeft het reserve-exemplaar pas later dit jaar te worden ingezet. Maar wat als de volgende het begeeft, wat waarschijnlijk al in 2006 het geval is?
Tot nu toe leek het erop dat dit het einde van de waarnemingen zou betekenen. Er gloort echter hoop aan de horizon. Het Hubble-team heeft namelijk een werkwijze bedacht die het mogelijk maakt om de ruimtetelescoop met twee gyroscopen te richten. Dat zou de levensduur van de satelliet tot 2008 kunnen rekken.
De ‘TwoGyroMode’ heeft wel beperkingen. Zo neemt de stabiliteit van de telescoop iets af, wat gevolgen heeft voor waarnemingen waarbij het op de allerkleinste details aankomt, zoals bij stofringen rond sterren. (Het maakt overigens nogal wat uit welk gyroscopenpaar in bedrijf blijft.) Ook kan de telescoop dan niet meer op een willekeurig punt aan de hemel worden gericht: steeds is slechts de halve hemel waarneembaar. Niettemin kan zelfs onder deze omstandigheden naar verwachting 85 tot 95 procent van alle waarnemingen doorgang vinden.

Meer informatie:
http://hubble.nasa.gov/missions/intro.php
http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/future/
http://oposite.stsci.edu/
http://www.spacetelescope.org/
http://www.stsci.edu/hst/HST_overview/TwoGyroMode