Die Space-Shuttle-Endeavour-Mission im Jahr 1993 reparierte erfolgreich das Hubble-Weltraumteleskop und korrigierte seine visuellen Mängel, was einen historischen Erfolg für die NASA darstellte. Die Mission demonstrierte die Machbarkeit komplexer Weltraumreparaturen und hatte einen nachhaltigen Einfluss auf die zukünftige Weltraumforschung.
Vor Tagesanbruch am 2. Dezember 1993 startete die Raumfähre Endeavour vom Kennedy Space Center in Florida, um die wichtige Aufgabe zu erfüllen, das Hubble-Weltraumteleskop der NASA zu reparieren.
Hubble ist für die Reparatur im Weltraum konzipiert, wobei Teile von Astronauten hinein- und herausgleiten. Doch vor dem Start hätte niemand gedacht, dass die erste Wartungsmission so dringend sein würde.
In den drei Jahren seit seinem Start war Hubble Gegenstand von Late-Night-Cartoons und redaktionellen Cartoons: ein Teleskop, das nicht klar sehen kann. Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 1990 sendet das Teleskop verschwommene Bilder zur Erde zurück, die durch einen Fehler in der Form seines Hauptspiegels verursacht werden. Obwohl die Fehlausrichtung des Hauptspiegels nur ein Fünfzigstel der Breite eines menschlichen Haares betrug, hatte dieser Fehler verheerende Folgen: Das vom Hauptspiegel emittierte Licht war nicht richtig fokussiert. Die Bilder sind zwar immer noch besser als die von der Erde aufgenommenen und wissenschaftliche Untersuchungen sind noch möglich, die Qualität ist jedoch nicht ganz so gut.
„Damals hatte man das Gefühl, dass jeder die Wartung und Reparatur des Hubble-Weltraumteleskops als eine Mission ansah, die den Wert der NASA unter Beweis stellen würde … Es herrschte enorme Sorge und Druck hinsichtlich des Erfolgs dieser Mission.“
-Richard Covey, Astronaut der Wartungsmission 1
Service Mission Nr. 1 ist die Lösung. Das Shuttle trägt die Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) und das Correcting Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) sowie weitere Schlüsselkomponenten zur Aufrüstung des Teleskops. WFPC2 ist für die Aufnahme der visuell beeindruckenden Bilder des Teleskops verantwortlich und verfügt über eine eingebaute Korrekturoptik zum Ausgleich von Spiegelfehlern. Es wird die Weitfeld-/Planetenkamera ersetzen, die beim Hubble-Start verwendet wurde. COSTAR ist eine kühlschrankgroße Komponente, die eine Reihe von Spiegeln enthält, von denen einige die Größe eines US-Nickels haben und das Licht korrigieren und auf die anderen Kameras und den Spektrographen des Teleskops umlenken sollen.
Die sieben Astronauten an Bord des Space Shuttles erkannten, dass sie nicht nur das Schicksal von Hubble, sondern auch die öffentliche Wahrnehmung der NASA und ihrer Weltraumprogramme auf ihren Schultern trugen.
Der Hubble-Befürworter und verstorbene Astrophysiker John Bahcall, Mitglied der Hubble Science Working Group, sagte 1993 gegenüber der New York Times: „Wenn die Wartung von Hubble fehlschlägt, können wir die Weltraumforschung auf absehbare Zeit aufgeben.“ "
Am 2. Dezember 2023 begeht die NASA den 30. Jahrestag der Servicing Mission 1, die das Hubble-Teleskop erfolgreich zu einem der größten Triumphe der NASA machte: ein leuchtendes Beispiel menschlichen Einfallsreichtums angesichts von Widrigkeiten.
Bei der komplexesten Weltraummission der Geschichte führten Astronauten fünf Außenbordeinsätze mit einer Gesamtdauer von mehr als 35 Stunden durch. Sie entfernten das Hochgeschwindigkeitsphotometer-Instrument, fügten COSTAR hinzu und ersetzten die ursprüngliche Weitfeld-/Planetenkamera durch eine Weitfeld- und Planetenkamera 2. Außerdem installierten sie andere Schlüsselkomponenten, um das Teleskop aufzurüsten.
Am 18. Dezember 1993 um 1 Uhr morgens, etwa eine Woche nach Ende der Mission, versammelten sich Astronomen um Computer am Space Telescope Science Institute in Baltimore und sahen das erste neue Bild des Teleskops: ein Stern, der auf dem Bild klares und reines Licht erstrahlt, ohne den durch den defekten Hubble-Spiegel verursachten Schleier. Die neuen Bilder sind so unterschiedlich, dass die NASA sie früher als geplant veröffentlichte, obwohl das Teleskop etwa 13 Wochen an Anpassungen benötigen wird, um seine volle Funktionalität zu erreichen. Ed Weiler, Hubbles leitender Wissenschaftler während SM1, sagte auf einer Pressekonferenz im Januar 1994: „Es wurde erfolgreich wiederhergestellt, jenseits unserer Vorstellungskraft.“
„Der Ausdruck auf den Gesichtern der Leute, als dieses Bild herauskam – es war ein alter [Kathodenstrahl-]Bildröhrenfernseher. Die Entwicklung dauerte eine Weile, aber es wurde immer klarer. Alle fingen an zu schreien.“
-Ed Weiler, Hubble-Chefwissenschaftler während SM1
Die Senatorin von Maryland, Barbara Mikulski, die sich lautstark für die Entwicklung von Hubble eingesetzt hat, war die erste, die die neuen Bilder der Öffentlichkeit auf einer Pressekonferenz am 13. Januar zeigte. „Ich freue mich, heute bekannt geben zu können, dass die Probleme von Hubble nach dem Start im Jahr 1990 und einigen früheren Enttäuschungen hinter uns liegen“, sagte sie.
Obwohl die Wartungsmission 1 vor allem wegen der Lösung der Probleme mit der verschwommenen Sicht von Hubble in Erinnerung geblieben ist, erledigte sie auch viele andere Aufgaben, die dazu beitrugen, Hubble zu dem astronomischen Kraftpaket zu machen, das es heute ist.
Als die Wartungsmission 1 gestartet wurde, hatten die Gyroskope des Teleskops – die Präzisionsausrüstung, die erforderlich ist, um Hubble zu steuern und in Position zu halten – eine Fehlfunktion. Drei der sechs Gyroskope von Hubble funktionierten nicht richtig. Drei zusätzliche Gyroskope (die normalerweise als Backup verwendet werden) bleiben betriebsbereit, die Mindestanzahl, die Hubble benötigt, um weiterhin wissenschaftliche Daten zu sammeln. Astronauten ersetzten vier Gyroskope, eine Reparatur, die dazu beitragen wird, dass das Teleskop mehrere Jahre lang reibungslos funktioniert.
Zu Beginn der Hubble-Umlaufbahn entdeckte die NASA, dass sich die Sonnenkollektoren des Teleskops in den abwechselnd heißen und kalten Räumen übermäßig ausdehnten und zusammenzogen, während sich das Teleskop in den sonnenbeschienenen Raum hinein und aus diesem heraus bewegte, was zu Vibrationen führte. Dies zwang die Ingenieure dazu, die Rechenleistung von Hubble zu nutzen, um den „Jitter“ zu kompensieren und so die Beobachtungszeit zu verkürzen. Astronauten ersetzten Hubbles Solaranlage durch eine neue, die den natürlichen Jitter auf ein akzeptables Maß reduzierte.
Die Astronauten nahmen auch eine Verbesserung vor, deren Bedeutung sich ein Jahr später zeigen sollte: Sie rüsteten Hubbles Flugcomputer mit einem Coprozessor und zugehörigem Speicher auf. Nur wenige Wochen bevor der zerfallene Komet Shoemaker-Levy 9 1994 mit Jupiter kollidierte, wechselte Hubble aufgrund eines Problems mit der Speichereinheit des Hauptcomputers in einen schützenden „Abgesicherten Modus“. Ingenieure nutzten den Speicher des Coprozessors, um das Problem zu lösen und nahmen atemberaubende Bilder eines Gasriesenplaneten auf, der von Kometentrümmern getroffen wurde.
Die Auswirkungen der Wartungsmission 1 reichen weit über Hubble hinaus. Die Mission demonstrierte, was im Weltraum erreicht werden kann und bewies, dass Menschen in der Lage sind, hochkomplexe Aufgaben im Orbit zu erledigen. Die aus Hubbles Schulungs- und Wartungsarbeiten selbst gewonnenen Erkenntnisse werden bei anderen Astronautenmissionen genutzt, darunter bei vier nachfolgenden Wartungsbesuchen bei Hubble von 1997 bis 2009. Diese zusätzlichen Missionen zum Hubble werden es ermöglichen, neue hochmoderne Instrumente zu installieren, bestehende wissenschaftliche Instrumente zu reparieren und kritische Hardware zu ersetzen, wodurch Hubble an der Spitze der astrophysikalischen Erforschung bleibt.
Darüber hinaus haben die Erkenntnisse aus der Wartungsmission 1 Auswirkungen auf die Arbeit an der Internationalen Raumstation sowie auf noch durchzuführende Missionen. „Viele der dort entwickelten Erkenntnisse beziehen sich direkt auf den Bau der Internationalen Raumstation und werden sich auf das auswirken, was wir in Zukunft am Gateway [der künftigen Mondraumstation im Orbit] tun. Das gilt für das, was wir auf dem Mond und im Weltraum tun, einschließlich Flügen zum Mars und darüber hinaus. Es hängt alles zusammen“, sagte Kenneth Bowersox, stellvertretender Administrator des Space Operations Mission Directorate der NASA.
Um die erste Wartungsmission zu feiern, wird die NASA in den nächsten zwei Wochen eine Reihe von Videos veröffentlichen, in denen wichtige Akteure – Astronauten, Wissenschaftler, Ingenieure und mehr – auf die Kämpfe und Triumphe der Zeit und die emotionalen und persönlichen Auswirkungen von Hubble und SM1 auf ihr Leben zurückblicken.