Il 2 dicembre 1993 partiva la missione STS-61 dello Space Shuttle Endeavour, con l’obiettivo di riparare in orbita il telescopio spaziale Hubble, operativo dal 1990 ma affetto da un grave difetto ottico che ne limitava le capacità scientifiche.
Hubble era stato progettato per osservare l’universo con una chiarezza senza precedenti, ma un’aberrazione sferica dello specchio primario ne comprometteva le capacità. Le immagini trasmesse nei primi anni erano offuscate, spingendo la comunità scientifica a trovare una soluzione immediata.
La missione STS-61, con un equipaggio di sette astronauti, rappresentò la prima operazione di manutenzione in orbita per Hubble, e segnò anche un record per il numero di attività extraveicolari (EVA, ExtraVehicular Activity) condotte in una singola missione: cinque uscite nello spazio, ciascuna con compiti estremamente complessi e meticolosamente pianificati.
Questo intervento trasformò Hubble in uno degli strumenti scientifici più importanti mai realizzati, le cui osservazioni continuano a modellare la nostra comprensione del cosmo, ancora dopo 34 anni di operatività.
Il problema dello specchio primario
Quando Hubble venne lanciato, rappresentava la più ambiziosa iniziativa della NASA per l’astronomia spaziale. Tuttavia, un errore durante la lucidatura dello specchio primario – uno scostamento di “soli” 2.2 micrometri nella forma – generava un’aberrazione sferica che impediva al telescopio di focalizzare correttamente la luce.
Questo difetto riduceva drasticamente la qualità delle immagini, suscitando critiche sia dalla comunità scientifica che dal pubblico. La NASA, insieme all’industria, sviluppò rapidamente una soluzione: il sistema COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement), progettato per compensare l’errore ottico.
Oltre al problema dello specchio, Hubble soffriva di altri limiti tecnici. I pannelli solari, ad esempio, tendevano a oscillare sotto l’effetto delle variazioni termiche, influenzando la stabilità del telescopio. La missione STS-61 doveva quindi affrontare un ampio spettro di problematiche.
La missione STS-61: un’impresa senza precedenti
La pianificazione della missione durò oltre un anno, con simulazioni intensive per garantire il successo delle cinque EVA previste.
Il 2 dicembre 1993, lo Space Shuttle Endeavour decollò con un equipaggio composto da Richard Covey, Kenneth Bowersox, Kathryn Thornton, Claude Nicollier, Jeffrey Hoffman, Thomas Akers e Story Musgrave. Ogni astronauta aveva un ruolo specifico, con Musgrave e Hoffman incaricati di molte delle attività più critiche.
Il programma delle EVA richiedeva un’attenzione meticolosa ai dettagli. Gli strumenti e i componenti sostitutivi erano stati progettati per essere manovrati con guanti spaziali, e ogni azione, dalla rimozione di bulloni alle connessioni elettriche, era stata provata decine di volte in condizioni simulate di microgravità.
Le 5 attività extraveicolari per Hubble
Le cinque EVA furono organizzate per affrontare compiti specifici, e risultarono in un tempo totale di permanenza dello spazio degli astronauti pari a 35 ore e 28 minuti. Nel dettaglio:
EVA 1 (giorno di volo 4, 7 ore e 54 minuti)
Jeffrey Hoffman e Story Musgrave hanno sostituito due unità di rilevamento della velocità (RSU), contenenti i giroscopi necessari per mantenere Hubble stabilizzato. La sessione ha incluso anche la preparazione per l’EVA successiva, con la configurazione della stiva per la sostituzione dei pannelli solari e il completamento di una serie di test e manutenzioni.
EVA 2 (giorno di volo 5, 6 ore e 35 minuti)
Kathryn Thornton e Thomas Akers hanno sostituito i pannelli solari del telescopio spaziale Hubble, nonostante iniziali problemi tecnici con la tuta spaziale di Thornton. Dopo aver disconnesso i cavi elettrici e meccanici del primo pannello, Thornton ha rilasciato l’array sopra la Somalia, mentre l’equipaggio installava un nuovo pannello e ruotava il telescopio per accedere al secondo, successivamente stivato per il rientro. L’EVA si è conclusa con test funzionali dei giroscopi, confermando il successo delle operazioni.
EVA 3 (giorno di volo 6, 6 ore e 48 minuti)
Hoffman e Musgrave hanno rimosso la Wide Field and Planetary Camera originale (WF/PC) e installato la nuova Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), dotata di un sistema di correzione dell’aberrazione sferica. L’operazione è stata completata con successo, inclusi i test iniziali, che hanno confermato la funzionalità del nuovo strumento. Successivamente, Hoffman ha sostituito due magnetometri, fondamentali per l’orientamento del telescopio rispetto al campo magnetico terrestre.
EVA 4 (giorno di volo 7, 6 ore e 50 minuti)
Akers e Thornton hanno sostituito lo strumento High-Speed Photometer con il sistema Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), progettato per correggere l’aberrazione sferica dello specchio primario di Hubble per tutti gli strumenti, ad eccezione della WFPC2, già dotata di ottiche correttive. L’installazione ha richiesto precisione, con pratiche preliminari di apertura e chiusura delle porte posteriori del telescopio per evitare difficoltà simili a quelle delle EVA precedenti. Successivamente, gli astronauti hanno aggiornato il sistema informatico dell’HST aggiungendo memoria e un coprocessore, convalidati con successo tramite test di funzionalità.
EVA 5 (giorno di volo 8, 7 ore e 21 minuti)
Musgrave e Hoffman hanno iniziato le operazioni dell’ultima attività extraveicolare affrontando un problema iniziale con la tuta di Musgrave, poi risolto eseguendo un controllo di emergenza. Gli astronauti hanno sostituito l’elettronica del sistema di rotazione dei pannelli solari (SADE) e installato il kit Goddard High Resolution Spectrograph Redundancy (GHRS). Inoltre hanno implementato manualmente i pannelli dopo tentativi infruttuosi con i comandi da terra. Successivamente, hanno installato una connessione elettrica allo spettrografo ad alta risoluzione, superando i test funzionali, e applicato coperture protettive sui magnetometri per contenere i detriti causati dall’esposizione ai raggi UV.
I risultati della missione
Il 9 dicembre 1993, il rilascio del telescopio spaziale Hubble fu ritardato da un problema a una delle quattro Data Interface Unit (DIU), che gestiscono la comunicazione tra il computer principale, i pannelli solari e i sistemi critici. Dopo aver isolato il guasto e verificato la funzionalità passando al canale di backup, Hubble fu trasferito all’alimentazione interna e rilasciato. La sua orbita variò leggermente, arrivando a 595 chilometri di altezza.
Lo Shuttle Endeavour si allontanò gradualmente, concludendo con successo la missione. L’atterraggio avvenne il 13 dicembre al Kennedy Space Center.
Il 13 gennaio 1994, la NASA confermò il successo della missione quando Hubble trasmise immagini nitide della galassia M100. La differenza nella qualità delle immagini era impressionante: il telescopio ora poteva catturare dettagli fino a 10 volte più definiti rispetto a prima.
E il successo della missione STS-61 non si limitò al ripristino della funzionalità di Hubble. Dimostrò la fattibilità di operazioni complesse nello spazio, aprendo la strada a successive missioni di manutenzione.
L’eredità di Hubble
A distanza di 31 anni, il telescopio spaziale Hubble continua a operare come uno degli strumenti più importanti nella storia dell’astronomia, producendo dati scientifici fondamentali che hanno rivoluzionato la nostra comprensione dell’Universo. Tra le sue scoperte più rilevanti vi è la misurazione dell’espansione accelerata dell’Universo, che ha portato all’introduzione del concetto di energia oscura, una delle più grandi questioni irrisolte nella fisica moderna. Hubble ha anche osservato galassie a miliardi di anni luce di distanza, consentendoci di esplorare l’Universo primordiale e studiare i processi di formazione ed evoluzione galattica.
La missione STS-61 non ha solo salvato Hubble, ma ha anche dimostrato la capacità dell’Umanità di superare sfide tecniche estreme attraverso l’ingegno, la preparazione e la collaborazione globale. L’intervento degli astronauti ha trasformato un potenziale fallimento in un trionfo della scienza e dell’ingegneria. Da allora, Hubble è stato oggetto di altre quattro missioni di manutenzione, ognuna delle quali ha aggiornato e migliorato le sue capacità, permettendogli di continuare a fornire dati preziosi.
Oggi, Hubble opera in sinergia con telescopi più recenti, come il James Webb Space Telescope, e rimane un pilastro nella ricerca astronomica. La sua longevità e i suoi successi sono una testimonianza dell’importanza degli investimenti nella scienza e nella tecnologia, e la sua eredità continuerà a ispirare generazioni di scienziati e ingegneri.
