NASA szuka kogoś, kto uratuje Hubble’a. Zegar już tyka

Można byłoby uznać, że po 36 latach pracy Kosmiczny Teleskop Hubble’a zasłużył już na emeryturę. Problem polega na tym, że kosmos nie oferuje programu spokojnej starości. Satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej nie mogą po prostu zostać tam, gdzie je zostawiliśmy. Nawet na wysokości kilkuset kilometrów istnieje szczątkowa atmosfera, która powoduje opór, a ten powoli, ale nieubłaganie obniża orbitę.

Właśnie z takim problemem mierzy się jeden z najsłynniejszych instrumentów naukowych w historii. NASA ogłosiła Request for Information (RFI), w którym chce poznać możliwości komercyjnych firm zajmujących się obsługą obiektów na orbicie. Agencja bierze pod uwagę zarówno podniesienie orbity Hubble’a, przeprowadzenie misji serwisowej, jak i najmniej romantyczne rozwiązanie: bezpieczne sprowadzenie teleskopu z orbity. Firmy mają czas na odpowiedź do 30 listopada. NASA zakłada, że ewentualna misja powinna odbyć się najpóźniej w 2032 r.

Czytaj też:

To ważne rozróżnienie, bo można odnieść wrażenie, że NASA próbuje ratować urządzenie znajdujące się na ostatnich nogach. Tymczasem zasadniczy problem jest znacznie bardziej prozaiczny: teleskop nie ma własnego systemu napędowego pozwalającego mu utrzymywać orbitę.

W 2002 r., podczas misji wahadłowca Columbia, orbitę Hubble’a podniesiono. Instrument znajdował się wówczas około 583 km nad Ziemią. Dzisiaj jest to już mniej więcej 470 km. W ciągu 24 lat obserwatorium straciło więc przeszło 100 km wysokości. Ostatnia misja serwisowa promu kosmicznego odbyła się w 2009 r., ale wtedy orbity już nie podniesiono.

Opór atmosferyczny robi od tego czasu swoje. Co więcej, jego wpływ na satelity zależy między innymi od aktywności słonecznej, dlatego nie można wskazać jednej, precyzyjnej daty powrotu Hubble’a. Według przytaczanej przez NASA analizy teleskop prawdopodobnie wejdzie w atmosferę w latach 2033-2034.

Najprostszy wariant jest jednocześnie chyba najbardziej kuszący. Trzeba złapać teleskop i przesunąć go na wyższą orbitę. NASA chce wiedzieć, czy prywatne firmy potrafiłyby przechwycić Hubble’a i podnieść jego orbitę do co najmniej 600 km. Przesunięcie obserwatorium na orbitę wskazaną przez agencję mogłoby utrzymać je w przestrzeni przez co najmniej kolejne 25 lat.

I właśnie tutaj historia robi się technicznie ciekawa. W przypadku zwykłego satelity skonstruowanego bez myśli o późniejszej obsłudze orbitalnej samo bezpieczne przechwycenie obiektu może okazać się potężnym problemem. Hubble ma jednak jedną ogromną przewagę: był projektowany jako urządzenie serwisowalne. Astronauci wielokrotnie do niego przylatywali, naprawiali go i modernizowali. A właśnie podczas ostatniej misji w 2009 r. zainstalowano również mechanizm przeznaczony do przyszłego przechwycenia teleskopu przez statek lub moduł napędowy.

Nie oznacza to oczywiście, że wystarczy wysłać w odpowiednim kierunku kosmiczny holownik i nacisnąć przycisk „dokuj”. Hubble jest wyjątkowo cennym instrumentem, a NASA wyraźnie stawia wymaganie, aby potencjalna misja nie wyrządziła mu szkód. Agencja chce przy tym informacji o dojrzałości technologii proponowanych przez firmy, ryzyku oraz sposobach jego ograniczenia.

Samo podniesienie orbity rozwiązuje tylko jeden problem. Hubble naprawdę ma już przecież swoje lata. Dlatego NASA dopuszcza znacznie ambitniejszą możliwość: misję serwisową, która poprawiłaby możliwości obserwatorium, zwiększyła jego odporność na awarie albo przedłużyła okres użytecznej pracy. Ostatnia tego rodzaju wyprawa rozpoczęła się w we wspomnianym już wyżej maju 2009 r., gdy w kierunku teleskopu poleciał wahadłowiec Atlantis. Podczas misji astronauci m.in. zainstalowali Wide Field Camera 3, wymienili jednostki z żyroskopami oraz zajmowali się modułami akumulatorów.

I ta możliwość jest dziś szczególnie interesująca, ponieważ Hubble zmaga się nie tylko ze spadającą orbitą. Problemem jest również jego starzejący się system orientacji. W poprzednich analizach rozważano nawet rozwiązanie polegające na doczepieniu do teleskopu dodatkowego modułu z nowymi żyroskopami.

Bo określenie Webba „następcą Hubble’a” jest wygodnym medialnym skrótem, lecz technicznie prowadzi na manowce. Hubble prowadzi obserwacje przede wszystkim w zakresie światła widzialnego i ultrafioletu. James Webb Space Telescope został zoptymalizowany pod kątem podczerwieni. Różne zakresy widma elektromagnetycznego oznaczają różne możliwości badawcze, więc nowszy i pod pewnymi względami znacznie potężniejszy teleskop nie jest automatycznie zamiennikiem starszego.

Podobnie wygląda sprawa Nancy Grace Roman Space Telescope. NASA sama podkreśla, że po Hubble’u zostanie luka, zanim powstanie jego przyszły flagowy następca. Wskazywanym przez agencję instrumentem jest Habitable Worlds Observatory, którego pojawienia się należy oczekiwać dopiero w latach 40.  Dwie dekady w nowoczesnej astronomii to wieczność.

O tym, że Hubble nie jest teleskopem utrzymywanym przy życiu wyłącznie z sentymentu, świadczy także zainteresowanie astronomów. Zapotrzebowanie na czas obserwacyjny Hubble’a przewyższa jego dostępność w stosunku około siedmiu do jednego.

Jeżeli cała historia wywołuje lekkie déjà vu, to całkiem słusznie. W 2022 r. Jared Isaacman, jeszcze jako prywatny astronauta i miliarder, zaproponował NASA misję serwisową wykorzystującą statek SpaceX Dragon. Plan zakładał m.in. podniesienie orbity Hubble’a o co najmniej 50 km. Agencja w tym samym okresie opublikowała również zapytanie skierowane do innych podmiotów. Otrzymała osiem odpowiedzi, a wśród zgłoszonych koncepcji znalazła się między innymi wspólna propozycja firm Astroscale i Momentus.

Nic z tego ostatecznie nie wyszło. W 2024 r. NASA poinformowała, że po przeanalizowaniu pomysłów nie będzie realizowała misji podniesienia orbity. Ówczesny szef działu astrofizyki agencji Mark Clampin charakteryzował rozważane propozycje jako koncepcje znajdujące się dopiero na bardzo wstępnym etapie. Tyle że od 2022 r. zmieniły się dwie rzeczy.

Po pierwsze, teleskop jest o cztery lata bliżej wejścia w atmosferę. Po drugie, Jared Isaacman nie stoi już przed NASA jako prywatny pomysłodawca. Jest jej administratorem.

Rynek obsługi satelitów zmienił się od czasu poprzedniego zapytania. Northrop Grumman wystrzelił w br. zaawansowanego satelitę serwisowego w ramach współpracy z DARPA, natomiast firmy takie jak Astroscale i Starfish Space dostały kontrakty związane z demonstracjami serwisowania i tankowania satelitów.

To istotne, bo jeszcze kilka lat temu serwisowanie satelitów kojarzyło się przede wszystkim z bardzo drogimi programami kosmicznymi i astronautami wykonującymi spacery w przestrzeni. Coraz bardziej realną alternatywą są jednak autonomiczne lub zdalnie sterowane statki potrafiące spotkać się z innym obiektem na orbicie, zbliżyć się do niego i przeprowadzić operację serwisową. Co nie oznacza, że wszystko już działa jak kosmiczna pomoc drogowa.

Świeżym punktem odniesienia jest inny teleskop NASA, Swift. W 2025 r. agencja przyznała startupowi Katalyst Space Technologies kontrakt wart 30 mln dolarów na przygotowanie statku mającego dotrzeć do Swifta, przechwycić obserwatorium i podnieść jego orbitę. Termin był niemal absurdalnie napięty: firma dostała zaledwie dziewięć miesięcy. A jednak pojazd powstał, wystartował i dotarł na odległość około 10 km od teleskopu. Ostatecznie nie przeprowadzono jednak ostatniej fazy zbliżenia z powodu problemów z systemem zasilania i układem sterowania reakcyjnego pojazdu.

Można na ten eksperyment patrzeć jak na porażkę, bo Swift nie został uratowany. Można jednak także dostrzec coś istotnego dla Hubble’a: komercyjna firma za ułamek kosztów tradycyjnych wielkich programów kosmicznych zbudowała w bardzo krótkim czasie pojazd, który rzeczywiście dotarł w pobliże celu. Równocześnie Swift stanowi doskonałe ostrzeżenie przed hurraoptymizmem. W przestrzeni kosmicznej „prawie się udało” nadal oznacza „nie udało się”. A w przypadku Hubble’a margines na eksperymentowanie będzie znacznie mniejszy.

I tutaj przyda się kubeł zimnej wody, bo komunikat NASA można bardzo łatwo zmienić w bardziej spektakularnego newsa, niż jest w rzeczywistości. RFI nie oznacza, że została podjęta decyzja o ratowaniu Hubble’a. Nie jest przetargiem, wyborem wykonawcy ani przyznaniem pieniędzy. NASA prowadzi na tym etapie rozeznanie i chce przede wszystkim dowiedzieć się, co przemysł rzeczywiście potrafi zaoferować, jakie technologie są wystarczająco dojrzałe, jakie wiąże się z nimi ryzyko, jak szybko można byłoby przeprowadzić misję i ile mogłaby kosztować.

Aencja nie ma obecnie wydzielonego finansowania na zakup misji podniesienia orbity lub serwisowania Hubble’a. Innymi słowy, Hubble nie został właśnie uratowany. NASA dopiero rozgląda się po rynku i pyta, czy ktoś potrafiłby to zrobić. Tyle że tym razem pytanie wydaje się znacznie mniej teoretyczne niż w 2022 r. Orbita wciąż się obniża.

Jest jeszcze trzeci scenariusz i trudno nazwać go radosnym. Jeżeli podniesienie orbity lub serwisowanie okażą się zbyt ryzykowne albo zbyt kosztowne to NASA chce rozważyć kontrolowane wycofanie Hubble’a z eksploatacji. Potencjalny statek przechwyciłby teleskop i skierował go do bezpiecznego wejścia w atmosferę. To rozwiązanie ważne również dlatego, że mówimy o dużym statku kosmicznym. Przy niekontrolowanym wejściu w atmosferę istnieje ryzyko, iż część konstrukcji przetrwałaby drogę ku powierzchni.

W ten sposób przed NASA stoją dziś właściwie trzy wersje przyszłości: Hubble dostanie orbitalny holownik i kolejne dekady nad Ziemią, przejdzie ambitniejszy serwis, albo zostanie bezpiecznie sprowadzony na koniec swojej misji. Jeżeli się uda to największą korzyścią może wcale nie być dodatkowych kilkanaście czy kilkadziesiąt lat pracy jednego teleskopu. Hubble może stać się spektakularnym testem tego, czy drogie urządzenia pozostawione na orbicie rzeczywiście musimy traktować jak jednorazówki.

A jeżeli któryś obiekt zasługuje na to, żeby taki eksperyment przeprowadzić właśnie na nim, trudno znaleźć lepszego kandydata. To nie tylko 36-letni zabytek ery wahadłowców. To nadal działające obserwatorium, na którego czas pracy astronomowie ustawiają się w kolejce. I którego prawdziwym problemem nie jest dziś to, że stało się niepotrzebne. Problem w tym, że powoli spada.