Hubbles Mr Fix-It

När de flesta astronomer vill fixa sina teleskop pysslar de med delar, kör tester, justerar om, går hem och försöker igen nästa dag. När John Grunsfeld ’80 skulle fixa sin passade han och raket ut i rymden.



Det sista serviceuppdraget för Hubble Space Telescope i maj 2009 var ett speciellt uppdrag på många sätt, säger Grunsfeld, en femfaldig rymdfartsveteran. Det var sista gången människor besökte teleskopet, och första gången dess komponenter skulle repareras på plats istället för att bara bytas ut.

Uppdraget var speciellt av en annan anledning också: det hände nästan inte. Ursprungligen planerad till 2004, skurades flygningen efter rymdfärjan Columbia bröt sönder över Texas 2003. I efterdyningarna beslutade NASA-tjänstemän att alla framtida skytteluppdrag skulle kunna skynda till den internationella rymdstationen i nödfall – en omöjlig uppgift från Hubbles högre och mindre brant lutande omloppsbana. Så ett Hubble-uppdrag ansågs vara för riskabelt, säger Grunsfeld, som då var i Washington, DC, som NASA:s chefsforskare. Det finns ingen plats att gömma sig om något går fel.





Efter att ha besökt Hubble två gånger tidigare, säger Grunsfeld att han kände att han hade blivit träffad med en två-av-fyra när han hörde tillkännagivandet på ett möte. Utan ett uppdrag att byta ut sina batterier och haltande gyroskop skulle teleskopet bara ha två till fyra år kvar. Och som chefsforskare skulle han behöva förklara beslutet för allmänheten. Folk älskar Hubble, säger han. Många tror att det är den enda sak [från rymdprogrammet] som ger värde.

Så Grunsfeld började försöka rädda teleskopet, och tänkte först på att serva det på andra sätt. Han kom på planer för ett robotuppdrag och designade till och med T-shirts och klistermärken med en Robots to the Rescue-logotyp. (En annan senior ledare beslutade att detta gjorde uppdraget billigare, så du kan inte hitta tröjorna i din lokala rymdfärdsbutik – och robotuppdraget flög aldrig.) Han och andra utmanade också Goddard Spaceflight Center och Space Telescope Science Institute , som driver teleskopet, för att förlänga Hubbles batterilivslängd och köra färre gyron åt gången tills ett uppdrag kan planeras för att uppgradera systemen.

I oktober 2006, när skyttlar hade börjat flyga igen efter två och ett halvt års uppehåll, var ett besök på Hubble tillbaka på listan. Grunsfeld själv blev anlitad för att leda rymdvandringsserviceteamet. John var avgörande för att få tillbaka uppdraget, berättade tidigare astronauten Jeffrey Hoffman, professor i flygteknik, till MIT-studenter när Grunsfeld återvände till sin alma mater i november förra året. Så det är bara det att han fick en huvudroll i den.



En besättning på sju tränade i två år i NASA:s simulatorer och i teleskopmodeller under vattnet. Ändå var den riktiga Hubble inte redo för dem: på tröskeln till den planerade skytteluppskjutningen i oktober 2008, innebar ett datorfel på teleskopet en annan reparation måste planeras och tränas för, vilket skrotade uppdraget igen till februari 2009. Ytterligare förseningar sköt det till maj. Men dagen rymdfärjan Atlantis gick till slut upp, med Grunsfeld fastspänd i säte 5, det gick precis i tid.

Hubble Huggers

hur många solar i vår galax

En astronaut sedan 1992, har Grunsfeld tjänstgjort på ett uppdrag till ryssen Mig rymdstation och en för att utföra astronomiska observationer med ultravioletta teleskop, utöver sina tre serviceresor till Hubble.

Men som astronom av passion och utbildning började han stirra på stjärnor långt innan teleskopet gjorde det. Efter att ha tagit tre fysikexamina (en kandidatexamen från MIT och en magister- och doktorsexamen från University of Chicago), blev Grunsfeld en senior forskare vid Caltech, där han studerade gammastrålning - strålar av högenergistrålning spydde oss långt borta. , snabbt snurrande stjärnor – innan han gick med i astronautkåren. Efter det första Hubble-räddningsuppdraget, 1993 – när astronauter installerade kontaktlinser för att korrigera ett fel i spegelns krökning – förlitade sig Grusfelds astronomiska arbete på resultat från själva teleskopet. Så hans första Hubble-besök, 1999, var ett magiskt ögonblick som inledde ett helt nytt förhållande till teleskopet, som han skrev i journalen som han höll i omloppsbana, publicerad på nätet som John Grunsfeld Reports.



Nu är Grunsfeld ett Hubble-proffs, och som ledare för rymdvandringsteamet på det sista uppdraget gav han sitt team mer än några få tips och råd. Det inkluderade en topp 10-lista – med cirka 35 artiklar, säger han och skrattar. Den viktigaste, minns han, var Don't break the telescope!

Uppgraderingar av detta uppdrag inkluderade att installera en bredfältskamera som ser från ultraviolett ljus hela vägen in i det nära infraröda - en ny kapacitet för teleskopet - och att lägga till en toppmodern ultraviolett spektrograf som kommer att sniffa upp det kemiska innehållet av närliggande stjärnor och galaxer samtidigt som de hjälper forskare att studera hur mörk materia har format universums form.

Teamet bytte också ut en av två datorer, för att säkerställa redundans efter 2008 års misslyckande, och installerade ett dockningssystem för att hjälpa till att få ner teleskopet när det äntligen släpps. Andra korrigeringar inkluderade att byta ut de 19 år gamla nickel-väte-batterierna och lägga till sex nya gyroskop, som låter teleskopet stirra på ett ställe under lång tid. En ny finstyrningssensor lades också till, för att komplettera den enda av tre originalsensorer som fortfarande fungerar.

Förutom att byta ut delar, slutförde astronauterna Hubbles första reparationer någonsin under flygningen. De fixade den avancerade kameran för undersökningar, som gav de klassiska galaktiska ögonblicksbilderna förknippade med teleskopet innan de misslyckades 2007, och elektronikkortet för Hubbles äldre bildspektrograf, som misslyckades 2004.

Alla sa att [reparationer] inte skulle fungera, säger Grunsfeld. Nejsägarna påpekade att det skulle vara nästan omöjligt att hålla reda på massor av små skruvar utan tyngdkraft (och alla som lossnade kan skada Hubbles känsliga instrument), och att astronauter skulle behöva nå in i delar av teleskopet som aldrig var menade. för människor att komma åt i rymden. Men efter hundratals övningsrundor på jorden och flera timmars rymdpromenader visade han och hans team att de hade fel. Med hjälp av specialverktyg utformade för att ta bort skruvarna och fånga in dem i ett genomskinligt hölje under reparation, tog astronauterna tillbaka båda instrumenten online.

prata med någon på facebook

Efter sin spända rymdpromenad med astronauten Andrew Feustel för att fixa klart undersökningskameran var Grunsfeld upprymd – och utmattad. Jag har sovit bättre än någonsin i mitt liv, minns han. Jag sov igenom väckarklockan och väckningsmusiken [nästa morgon]. Han sov så gott att besättningsmedlemmen K. Megan McArthur frågade: Är John död?

Utforska utan gränser

Rymden är inte den enda bakgrunden för Grunsfelds äventyr. Han klättrar också i berg, flyger flygplan, cyklar och seglar. Jag trivs med högpresterande utmaningar framför mig, säger han. Han var en ivrig bergsbestigare och var angelägen om att återgå till teknisk klättring efter sitt uppdrag. Men en rumpa från en skada på träningen före flygning höll honom på rehab i månader, och han var tvungen att lägga sina planer på is.

Oförskräckt hoppas upptäckaren fortfarande på att göra några besök i bergen, inklusive berget Lucania, en 5 226 meter lång topp längs gränsen mellan Alaska och Kanada: du kan räkna med en eller två händer hur många människor som har bestigit den. Den avlidne Bradford Washburn – en vän och medbergsklättrare som grundade Boston Museum of Science – var den första att göra det 1937. För att hedra den stigningen och hans väns utforskande anda tog Grunsfeld Washburns expeditionskamera, en Zeiss Maximar B från 1929, för en tur i rymden. Han använde den för att ta bilder av Hubble och jordens berg.

Grunsfeld drömmer om att använda kameran en gång till: att ta bilder på berget Lucania av samma platser som Washburn fotograferade, vilket kan avslöja hur området har påverkats av klimatförändringarna. Det finns en rimlig möjlighet att du skulle se betydande förändringar, säger han.

Liksom bergsklättring är rymdfärder ibland rent kul för honom. På det sista Hubble-reparationsuppdraget fick Grunsfeld luta sig tillbaka under de senaste två dagarna, när dåligt väder över Florida, den primära landningsplatsen för skytteln, tillfälligt strandade besättningen i rymden. Han passade på att göra alla dumma astronauttrick han aldrig hade fått göra på tidigare uppdrag, säger han. Han och Feustel gillade särskilt vätskefysikexperiment (att leka med vatten och juicebollar utan gravitation), och han och andra MIT-utexaminerade Mike Massimino, SM '88, MEng '90, PhD '92, hade roligt med att studera stabiliteten hos roterande system och bevarande av rörelsemängd (somersaults). De skämtade om att skicka tillbaka sina videor till MIT för att användas i grundläggande mekanikkurser.

Grunsfeld poserade också med MIT-tillbehör, inklusive en vimpel som han presenterade för MIT:s friidrottsavdelning i november. (Hans bild från ett tidigare uppdrag hänger också i MIT-seglingspaviljongen.) Han tillbringade mycket av sin fritid med att titta ner på jorden och ta bilder.

Ha en trevlig resa

vad är chargaffs regler

Innan uppdraget startade, säger Grunsfeld, fick han ofta frågan hur det skulle kännas att säga hejdå till Hubble.

När det var dags gav han teleskopet en sista klapp, en salut och ett mumlat farväl. Jag sa något underhörbart, det var så jag ville ha det, säger han. Något i stil med 'Adjö, herr Hubble - ha glada resor.'

Efter att besättningen släppt teleskopet från skyttelns lastrum (med en äggklocka för nedräkningen), flög den förbi fönstren på väg till sin egen bana. Jag har gjort det här tre gånger nu, säger Grunsfeld med ett skratt. Och varje gång Hubble går förbi takfönstren ducka alla.

Sedan såg astronauterna på hur Hubble bokstavligen försvann in i solnedgången.

Jag var faktiskt inte särskilt ledsen, minns Grunsfeld. När de väl avslutat allt på sin checklista, tillägger han, fanns det inget mer vi kunde göra för Hubble. Ändå är hans ton vemodiga när han minns att han tänkte, Det kan vara sista gången mänskliga ögonglober tittar på Hubble ... sista gången människor någonsin kommer att krypa runt med teleskopet.

Teamets reparationer och tillägg bör hålla teleskopet igång till åtminstone 2014, med mer kapacitet och känslighet än någonsin. Hubble kan nu direkt avbilda planeter i andra solsystem, och tack vare dess ökade räckvidd i det infraröda kan den se genom kosmiskt stoft för att kika på stjärnor som föds. Den har redan producerat spektakulära bilder av de mest avlägsna delarna av universum som någonsin setts – galaxer som dök upp bara 600 miljoner till 800 miljoner år efter Big Bang. I ett universum som uppskattas vara 13,7 miljarder år gammalt är det nästan den första generationen av galaxer, säger Grunsfeld.

Det här är de saker vi aldrig förväntade oss att Hubble skulle kunna göra, sa han till MIT-studenter. [Det är] en rolig tid att vara i vetenskap och att ha dessa fantastiska verktyg.

I januari lämnade Grunsfeld NASA för att bli biträdande direktör för Space Telescope Science Institute, ett jobb han fick efter att ha e-postat sitt CV från rymden med meddelandet Jag håller Hubble som gisslan tills du läser min ansökan. Där kommer han att hjälpa till att hålla Hubbles vetenskapsverksamhet på rätt spår och rusta upp för lanseringen av nästa generations James Webb rymdteleskop, planerad till 2014. Han kommer också att fortsätta sitt astronomiska arbete med Hubble, denna gång med hjälp av teleskopets nya kapacitet inom ultraviolett ljus. spektrum för att studera kratereffekter på månen. Lika exalterad över vetenskapen och stjärnorna som när han började, visar Grunsfeld inga tecken på att sakta ner

Det gör inte heller Hubble Space Telescope med sin helt nya utrustning. Vi har återuppfunnit Hubble med vad vi gjorde i omloppsbana, säger Grunsfeld. Historien om Hubble har egentligen bara börjat.

Se fler bilder på Hubble-reparationsuppdraget

Dölj