Hubbles Mr. Fix-It

Når de fleste astronomer vil reparere deres teleskoper, roder de med dele, kører test, justerer, går hjem og prøver igen næste dag. Da John Grunsfeld ’80 skulle ordne sit, passede han op og raket ud i rummet.

Den sidste Hubble Space Telescope-servicemission i maj 2009 var en speciel mission på mange måder, siger Grunsfeld, en femdobbelt rumflyvningsveteran. Det var sidste gang mennesker ville besøge teleskopet, og første gang dets komponenter ville blive repareret på stedet i stedet for blot at blive udskiftet.

Missionen var også speciel af en anden grund: det skete næsten ikke. Oprindeligt planlagt til 2004, blev flyvningen skrubbet efter rumfærgen Columbia brød fra hinanden over Texas i 2003. I kølvandet besluttede NASA embedsmænd, at alle fremtidige shuttle-missioner skulle være i stand til at suse til Den Internationale Rumstation i nødstilfælde – en umulig opgave fra Hubbles højere og mindre stejlt hældende bane. Så en Hubble-mission blev anset for at være for risikabel, siger Grunsfeld, der dengang var i Washington, DC, som NASAs chefforsker. Der er intet sted at gemme sig, hvis noget går galt.

Efter at have besøgt Hubble to gange før, siger Grunsfeld, at han følte, at han var blevet ramt med en to gange fire, da han hørte meddelelsen på et møde. Uden en mission om at udskifte sine batterier og haltende gyroskoper ville teleskopet kun have to til fire år tilbage. Og som chefforsker skulle han forklare beslutningen for offentligheden. Folk elsker Hubble, siger han. Mange mennesker tror, ​​det er den ene ting [fra rumprogrammet], der giver værdi.

Så Grunsfeld gik i gang med at forsøge at redde teleskopet og tænkte først på at servicere det med andre midler. Han kom med planer om en robotmission og designede endda T-shirts og klistermærker med et Robots to the Rescue-logo. (En anden seniorleder besluttede dog, at dette gjorde missionen billigere, så du kan ikke finde skjorterne i din lokale rumfartstøjbutik – og robotmissionen fløj aldrig.) Han og andre udfordrede også Goddard Spaceflight Center og Space Telescope Science Institute , som betjener teleskopet, for at forlænge Hubbles batterilevetid og køre færre gyroer ad gangen, indtil der kunne planlægges en mission for at opgradere systemerne.

I oktober 2006, da shuttles var begyndt at flyve igen efter to et halvt års pause, var et besøg i Hubble tilbage på listen. Grunsfeld selv blev anmodet om at lede rumvandringstjenesteholdet. John var medvirkende til at bringe missionen tilbage, fortalte den tidligere astronaut Jeffrey Hoffman, professor i luftfartspraksis, MIT-studerende, da Grunsfeld vendte tilbage til sit alma mater i november sidste år. Så det er bare, at han fik en hovedrolle i det.

En besætning på syv trænede i to år i NASAs simulatorer og i teleskopmodeller under vandet. Alligevel var den rigtige Hubble ikke klar til dem: På tærsklen til den planlagte shuttle-lancering i oktober 2008 betød en computerfejl på teleskopet, at en anden reparation skulle planlægges og trænes til, hvilket skrottede missionen igen indtil februar 2009. Yderligere forsinkelser skød det til maj. Men den dag rumfærgen Atlantis gik endelig op, med Grunsfeld fastspændt på sæde 5, gik det lige til tiden.

Hubble Huggers

Grunsfeld har været astronaut siden 1992 og har været på mission til russeren Mig rumstation og en til at udføre astronomiske observationer med ultraviolette teleskoper, foruden hans tre servicerejser til Hubble.

Men som astronom af passion og uddannelse begyndte han at stirre på stjerner længe før teleskopet gjorde det. Efter at have opnået tre fysikgrader (en bachelor fra MIT og en master- og ph.d.-grad fra University of Chicago), blev Grunsfeld seniorforsker ved Caltech, hvor han studerede gammastråleudbrud – stråler af højenergistråling spyede os vej ad fjernt. , hurtigt snurrende stjerner – før de sluttede sig til astronautkorpset. Efter den første Hubble-redningsmission, i 1993 – da astronauter installerede kontaktlinser for at rette en fejl i spejlets krumning – var Grusfelds astronomiske arbejde afhængig af resultater fra selve teleskopet. Så hans eget første Hubble-besøg, i 1999, var et magisk øjeblik, der startede et helt nyt forhold til teleskopet, som han skrev i den journal, han holdt i kredsløb, offentliggjort online som John Grunsfeld Reports.

Nu er Grunsfeld en Hubble-professionel, og som leder af rumvandringsholdet på den sidste mission gav han sit hold mere end et par tips og hints. Det inkluderede en top 10-liste – med omkring 35 genstande, siger han og griner. Den vigtigste, husker han, var Don't break the telescope!

Opgraderinger på denne mission omfattede installation af et bredfeltskamera, der ser fra ultraviolet hele vejen ind i det nære infrarøde - en ny funktion for teleskopet - og tilføjelse af en avanceret ultraviolet spektrograf, der vil opsnuse det kemiske indhold af nærliggende stjerner og galakser, mens de hjælper videnskabsmænd med at studere, hvordan mørkt stof har formet universets form.

Holdet udskiftede også en af ​​to computere for at sikre redundans efter 2008-fejlen og installerede et dockingsystem for at hjælpe med at få teleskopet ned, når det endelig falder ud. Andre rettelser omfattede udskiftning af de 19 år gamle nikkel-brint-batterier og tilføjelse af seks nye gyroskoper, som lod teleskopet stirre på ét sted i lang tid. En ny finstyringssensor blev også tilføjet, for at komplementere den eneste af tre originale sensorer, der stadig fungerer.

Ud over at udskifte dele gennemførte astronauterne Hubbles første reparationer under flyvningen nogensinde. De fiksede det avancerede kamera til undersøgelser, som gav de klassiske galaktiske øjebliksbilleder forbundet med teleskopet, før de fejlede i 2007, og elektronikkortet til Hubbles ældre billedspektrograf, som fejlede i 2004.

Alle sagde, at [reparationer] ikke ville fungere, siger Grunsfeld. Nej-sagerne påpegede, at det ville være næsten umuligt at holde styr på en masse små skruer i nul tyngdekraft (og enhver, der blev løs, kunne beskadige Hubbles følsomme instrumenter), og at astronauter ville være nødt til at nå ind i dele af teleskopet, som aldrig var ment. for mennesker at få adgang til i rummet. Men efter hundredvis af øvede runder på Jorden og flere timers rumvandringer, beviste han og hans team, at de tog fejl. Ved hjælp af specialværktøj designet til at fjerne skruerne og fange dem inde i et klart hus under reparation, bragte astronauterne begge instrumenter online igen.

Efter sin anspændte rumvandring med astronaut Andrew Feustel for at færdiggøre monteringen af ​​undersøgelseskameraet, var Grunsfeld opstemt – og udmattet. Jeg sov bedre end nogensinde i mit liv, husker han. Jeg sov gennem wake-up call og wake-up musikken [næste morgen]. Han sov faktisk så dybt, at besætningsmedlem K. Megan McArthur spurgte: Er John død?

Udforsk uden grænser

Rummet er ikke den eneste kulisse for Grunsfelds eventyr. Han klatrer også i bjerge, flyver med fly, cykler og sejler. Jeg trives med højtydende udfordringer foran mig, siger han. En ivrig bjergbestiger, han var ivrig efter at vende tilbage til teknisk klatring efter sin mission. Men en røvskulder fra en skade til træning før flugt holdt ham i genoptræning i flere måneder, og han måtte sætte sine planer i bero.

Uforskrækket håber opdagelsesrejsende stadig på at aflægge et par besøg i bjergene, herunder Lucania-bjerget, en 5.226 meter høj top langs grænsen mellem Alaska og Canada: du kan tælle på en eller to hænder antallet af mennesker, der har besejlet det. Den afdøde Bradford Washburn – en ven og medbjergbestiger, der grundlagde Boston Museum of Science – var den første til at gøre det i 1937. For at ære denne stigning og hans vens udforskningsånd tog Grunsfeld Washburns ekspeditionskamera, et Zeiss Maximar B fra 1929, til en tur i rummet. Han brugte den til at tage billeder af Hubble og af Jordens bjerge.

Grunsfeld drømmer om at bruge kameraet en gang til: at tage billeder ved Lucania-bjerget af de samme steder, som Washburn fotograferede, hvilket kunne afsløre, hvordan området er blevet påvirket af klimaforandringerne. Der er en rimelig mulighed for, at du vil se væsentlige ændringer, siger han.

Ligesom bjergbestigning er rumflyvning nogle gange ren sjov for ham. På den sidste Hubble-reparationsmission fik Grunsfeld til at slappe af i løbet af de sidste to dage, da dårligt vejr over Florida, det primære landingssted for skytten, midlertidigt strandede besætningen i rummet. Han benyttede lejligheden til at lave alle de dumme astronauttricks, han aldrig havde fået lavet på tidligere missioner, siger han. Han og Feustel nød især væskefysik-eksperimenter (at lege med vand- og juicekugler i nul tyngdekraft), og han og andre MIT-uddannede Mike Massimino, SM '88, MEng '90, PhD '92, havde det sjovt med at studere stabiliteten af ​​roterende systemer og bevarelse af vinkelmomentum (laver saltomortaler). De jokede med at sende deres videoer tilbage til MIT for at blive brugt i grundlæggende mekanikkurser.

Grunsfeld poserede også med MIT-udstyr, inklusive en vimpel, som han præsenterede for MIT-atletikafdelingen i november. (Hans billede fra en tidligere mission hænger også i MIT sejlerpavillonen.) Han brugte meget af sin fritid på at kigge ned på Jorden og tage billeder.

Hav en god tur

Inden missionen startede, siger Grunsfeld, blev han ofte spurgt, hvordan det ville føles at sige farvel til Hubble.

Da tiden kom, gav han teleskopet et sidste klap, en hilsen og et mumlet farvel. Jeg sagde noget underhørbart, og det var sådan, jeg ville have det, siger han. Noget i stil med: 'Farvel, hr. Hubble - hav glade rejser.'

Efter at besætningen frigav teleskopet fra rumfærgens lastrum (ved at bruge en æggeur til nedtællingen), fløj det forbi vinduerne på vej til sin egen bane. Det har jeg gjort tre gange nu, siger Grunsfeld med et grin. Og hver gang Hubble går forbi de overliggende vinduer, dukker alle.

Så så astronauterne på, da Hubble bogstaveligt talt forsvandt ind i solnedgangen.

Jeg var faktisk ikke særlig ked af det, husker Grunsfeld. Når de var færdige med alt på deres tjekliste, tilføjer han, var der ikke mere, vi kunne gøre for Hubble. Alligevel er hans tone længselsfuld, da han husker, at han tænkte: Det kan være sidste gang, menneskelige øjeæbler ser på Hubble … sidste gang, folk nogensinde vil kravle rundt med teleskopet.

Holdets reparationer og tilføjelser skulle holde teleskopet i gang indtil mindst 2014, med mere kapacitet og følsomhed end nogensinde. Hubble kan nu direkte afbilde planeter i andre solsystemer, og takket være dens øgede rækkevidde i det infrarøde, kan den se gennem kosmisk støv for at kigge på stjerner, der bliver født. Den har allerede produceret spektakulære billeder af de fjerneste dele af universet, der nogensinde er set – galakser, som de dukkede op kun 600 millioner til 800 millioner år efter Big Bang. I et univers, der vurderes at være 13,7 milliarder år gammelt, er det næsten den første generation af galakser, siger Grunsfeld.

Det er de ting, vi aldrig forventede, at Hubble kunne gøre, fortalte han MIT-studerende. [Det er] en sjov tid at være i videnskab og at have disse fantastiske værktøjer.

I januar forlod Grunsfeld NASA for at blive vicedirektør for Space Telescope Science Institute, et job han fik efter at have e-mailet sit CV fra rummet med beskeden Jeg holder Hubble som gidsel, indtil du læser min ansøgning. Der vil han hjælpe med at holde Hubbles videnskabelige operationer på sporet og gøre klar til lanceringen af ​​næste generation af James Webb-rumteleskopet, der er planlagt til 2014. Han vil også fortsætte sit astronomiske arbejde med Hubble, denne gang ved at bruge teleskopets nye kapacitet i det ultraviolette lys. spektrum til undersøgelse af kratereffekter på månen. Lige så begejstret for videnskaben og stjernerne, som da han begyndte, viser Grunsfeld ingen tegn på at bremse

Det gør Hubble-rumteleskopet heller ikke med sit helt nye udstyr. Vi har genopfundet Hubble med det, vi gjorde i kredsløb, siger Grunsfeld. Hubble-historien er egentlig lige begyndt.

Se flere billeder af Hubble-reparationsmissionen

skjule