Hubble's Mr. Fix-It

Wanneer de meeste astronomen hun telescopen willen repareren, sleutelen ze aan onderdelen, voeren ze tests uit, stellen ze opnieuw af, gaan naar huis en proberen het de volgende dag opnieuw. Toen John Grunsfeld '80 de zijne moest repareren, kleedde hij zich aan en schoot de ruimte in.

De laatste onderhoudsmissie van de Hubble-ruimtetelescoop in mei 2009 was in veel opzichten een speciale missie, zegt Grunsfeld, een vijfvoudig ruimtevaartveteraan. Het was de laatste keer dat mensen de telescoop zouden bezoeken en de eerste keer dat de componenten ter plaatse zouden worden gerepareerd in plaats van simpelweg te worden vervangen.

De missie was ook om een ​​andere reden bijzonder: het gebeurde bijna niet. Oorspronkelijk gepland voor 2004, werd de vlucht geschrobd na de spaceshuttle Colombia brak in 2003 uit boven Texas. In de nasleep besloten NASA-functionarissen dat alle toekomstige shuttle-missies in staat zouden moeten zijn om in geval van nood naar het internationale ruimtestation te haasten - een onmogelijke taak vanuit de hogere en minder steil hellende baan van Hubble. Dus een Hubble-missie werd als te riskant beschouwd, zegt Grunsfeld, die toen in Washington, DC was, als hoofdwetenschapper van NASA. Er is geen plek om je te verstoppen als er iets misgaat.

Nadat hij Hubble twee keer eerder had bezocht, zegt Grunsfeld dat hij het gevoel had dat hij met een twee-bij-vier was geraakt toen hij de aankondiging in een vergadering hoorde. Zonder een missie om zijn batterijen en haperende gyroscopen te vervangen, zou de telescoop nog maar twee tot vier jaar over hebben. En als hoofdwetenschapper zou hij de beslissing aan het publiek moeten uitleggen. Mensen houden van Hubble, zegt hij. Veel mensen denken dat dit het enige is [van het ruimteprogramma] dat waarde geeft.

Dus begon Grunsfeld te proberen de telescoop te redden, eerst denkend om hem op andere manieren te onderhouden. Hij bedacht plannen voor een robotmissie en ontwierp zelfs T-shirts en stickers met een Robots to the Rescue-logo. (Een andere senior leider besloot echter dat dit de missie goedkoper maakte, dus je kunt de shirts niet vinden in je plaatselijke ruimtevaartkledingwinkel - en de robotmissie is nooit gevlogen.) Hij en anderen daagden ook Goddard Spaceflight Center en het Space Telescope Science Institute uit , die de telescoop bedienen, om de levensduur van de batterij van Hubble te verlengen en minder gyroscopen tegelijk te laten draaien totdat een missie kan worden gepland om de systemen te upgraden.

In oktober 2006, toen de shuttles weer begonnen te vliegen na een onderbreking van twee en een half jaar, stond een bezoek aan Hubble weer op het programma. Grunsfeld zelf werd getikt om het ruimtewandelserviceteam te leiden. John speelde een belangrijke rol bij het terugbrengen van de missie, vertelde voormalig astronaut Jeffrey Hoffman, een professor in de praktijk van de luchtvaart, aan MIT-studenten toen Grunsfeld afgelopen november terugkeerde naar zijn alma mater. Dus het is gewoon dat hij er een hoofdrol in kreeg.

Een bemanning van zeven heeft twee jaar lang getraind in NASA-simulators en in telescoopmodellen onder water. Toch was de echte Hubble niet klaar voor hen: aan de vooravond van de geplande lancering van de shuttle in oktober 2008 betekende een computerstoring aan de telescoop dat er een nieuwe reparatie moest worden gepland en getraind, waardoor de missie opnieuw moest worden afgebroken tot februari 2009. vertragingen duwden het naar mei. Maar de dag dat de space shuttle Atlantis ging uiteindelijk naar boven, met Grunsfeld vastgebonden op stoel 5, het ging precies op tijd.

Hubble Huggers

Grunsfeld, een astronaut sinds 1992, heeft op een missie gediend naar de Russische Mij ruimtestation en één om astronomische waarnemingen uit te voeren met ultraviolette telescopen, naast zijn drie onderhoudsreizen naar Hubble.

Maar als astronoom door passie en opleiding begon hij naar sterren te staren lang voordat de telescoop dat deed. Na het behalen van drie graad in natuurkunde (een bachelor van MIT en een master en PhD van de Universiteit van Chicago), werd Grunsfeld een senior research fellow bij Caltech, waar hij gammastraaluitbarstingen bestudeerde - stralen van hoogenergetische straling die door verre , snel draaiende sterren - voordat ze zich bij het astronautenkorps voegden. Na de eerste Hubble-reddingsmissie in 1993 - toen astronauten contactlenzen installeerden om een ​​fout in de kromming van de spiegel te corrigeren - was het astronomische werk van Grunsfeld gebaseerd op resultaten van de telescoop zelf. Dus zijn eigen eerste Hubble-bezoek, in 1999, was een magisch moment dat een geheel nieuwe relatie met de telescoop begon, zoals hij schreef in het dagboek dat hij bijhield in een baan om de aarde, online gepost als de John Grunsfeld Reports.

Nu is Grunsfeld een Hubble-professional en als leider van het ruimtewandelteam op de laatste missie gaf hij zijn team meer dan een paar tips en hints. Dat omvatte een top 10-lijst - met ongeveer 35 items, zegt hij lachend. De belangrijkste, herinnert hij zich, was Breek de telescoop niet!

Upgrades van deze missie waren onder meer de installatie van een groothoekcamera die van het ultraviolet tot in het nabij-infrarood kijkt - een nieuwe mogelijkheid voor de telescoop - en het toevoegen van een ultramoderne ultraviolet-spectrograaf die de chemische inhoud opsnuift van nabije sterren en sterrenstelsels terwijl ze wetenschappers helpen bestuderen hoe donkere materie de vorm van het universum heeft gevormd.

Het team verving ook een van de twee computers om redundantie te garanderen na de storing in 2008 en installeerde een dockingsysteem om de telescoop naar beneden te halen wanneer deze uiteindelijk opraakt. Andere oplossingen waren het vervangen van de 19 jaar oude nikkel-waterstofbatterijen en het toevoegen van zes nieuwe gyroscopen, waardoor de telescoop lange tijd op één plek kon staren. Er werd ook een nieuwe fijngeleidingssensor toegevoegd, als aanvulling op de enige van de drie originele sensoren die nog functioneren.

Naast het vervangen van onderdelen, hebben de astronauten Hubble's allereerste reparaties tijdens de vlucht uitgevoerd. Ze repareerden de geavanceerde camera voor onderzoeken, die de klassieke galactische snapshots opleverde die met de telescoop werden geassocieerd voordat ze faalden in 2007, en het elektronicabord voor Hubble's oudere beeldspectrograaf, die in 2004 faalde.

Iedereen zei dat [reparaties] niet zouden werken, zegt Grunsfeld. De nee-zeggers wezen erop dat het bijna onmogelijk zou zijn om veel kleine schroeven bij te houden zonder zwaartekracht (en alle die losraken, zouden de gevoelige instrumenten van Hubble kunnen beschadigen), en dat astronauten in delen van de telescoop zouden moeten reiken die nooit bedoeld waren voor mensen om toegang te krijgen in de ruimte. Maar na honderden oefenrondjes op aarde en meerdere uren ruimtewandelingen, bewezen hij en zijn team dat ze ongelijk hadden. Met behulp van speciaal gereedschap dat is ontworpen om de schroeven te verwijderen en ze tijdens reparatie in een doorzichtige behuizing op te sluiten, brachten de astronauten beide instrumenten weer online.

Na zijn spannende ruimtewandeling met astronaut Andrew Feustel om de onderzoekscamera te repareren, was Grunsfeld opgetogen en uitgeput. Ik sliep gezonder dan ooit in mijn leven, herinnert hij zich. Ik sliep door de wake-up call en de wake-up muziek [de volgende ochtend]. Hij sliep zo diep dat bemanningslid K. Megan McArthur vroeg: Is John dood?

Verkennen zonder grenzen

De ruimte is niet het enige decor voor Grunsfelds avonturen. Hij beklimt ook bergen, vliegt vliegtuigen, fietsen en zeilen. Ik gedij goed met high-performance uitdagingen voor mij, zegt hij. Hij was een fervent bergbeklimmer en stond te popelen om na zijn missie terug te keren naar technisch klimmen. Maar een zwerverschouder van een preflight-trainingsblessure hield hem maandenlang in de afkickkliniek en hij moest zijn plannen in de wacht zetten.

Onverschrokken hoopt de ontdekkingsreiziger nog een paar bezoeken aan de bergen te brengen, waaronder de berg Lucania, een 5226 meter hoge piek langs de grens tussen Alaska en Canada: je kunt het aantal mensen dat het heeft beklommen op één of twee handen tellen. Wijlen Bradford Washburn - een vriend en mede-bergbeklimmer die het Boston Museum of Science oprichtte - was de eerste die dit deed, in 1937. Om die klim en de ontdekkingsgeest van zijn vriend te eren, nam Grunsfeld de expeditiecamera van Washburn, een Zeiss Maximar B uit 1929, mee. voor een ritje in de ruimte. Hij gebruikte het om foto's te maken van Hubble en van de bergen van de aarde.

Grunsfeld droomt ervan de camera nog een keer te gebruiken: om foto's te maken op de berg Lucania van dezelfde plekken die Washburn fotografeerde, wat zou kunnen onthullen hoe het gebied is beïnvloed door klimaatverandering. Er is een redelijke kans dat je significante veranderingen ziet, zegt hij.

Net als bergbeklimmen is ruimtevluchten soms puur plezier voor hem. Tijdens de laatste Hubble-reparatiemissie moest Grunsfeld de afgelopen twee dagen uitrusten, toen slecht weer boven Florida, de belangrijkste landingsplaats van de shuttle, de bemanning tijdelijk in de ruimte strandde. Hij maakte van de gelegenheid gebruik om alle stomme astronautentrucs uit te voeren die hij tijdens eerdere missies nooit had kunnen doen, zegt hij. Hij en Feustel genoten vooral van vloeistoffysica-experimenten (spelen met water en sapballen zonder zwaartekracht), en hij en mede-MIT-afgestudeerde Mike Massimino, SM '88, MEng '90, PhD '92, hadden plezier bij het bestuderen van de stabiliteit van roterende systemen en behoud van impulsmoment (het maken van salto's). Ze maakten grapjes over het terugsturen van hun video's naar MIT om ze te gebruiken in basismechanica-cursussen.

Grunsfeld poseerde ook met MIT-parafernalia, waaronder een wimpel die hij in november aan de MIT-atletiekafdeling presenteerde. (Zijn foto van een eerdere missie hangt ook in het zeilpaviljoen van het MIT.) Hij bracht een groot deel van zijn vrije tijd door met naar de aarde te kijken en foto's te maken.

Goede reis

Voordat de missie van start ging, zegt Grunsfeld, werd hem vaak gevraagd hoe het zou voelen om afscheid te nemen van Hubble.

Toen de tijd daar was, gaf hij de telescoop nog een laatste klopje, een groet en een mompelend afscheid. Ik zei iets onhoorbaars, en dat is hoe ik het wilde, zegt hij. Zoiets als: 'Tot ziens, meneer Hubble - veel plezier met reizen.'

Nadat de bemanning de telescoop uit de laadruimte van de shuttle had losgelaten (met behulp van een eierwekker voor het aftellen), vloog hij langs de ramen op weg naar zijn eigen baan. Ik heb dit nu drie keer gedaan, zegt Grunsfeld lachend. En elke keer dat Hubble langs de overheadramen gaat, duikt iedereen weg.

Toen keken de astronauten toe hoe Hubble letterlijk in de zonsondergang verdween.

Ik was eigenlijk niet bijzonder verdrietig, herinnert Grunsfeld zich. Toen ze alles op hun checklist hadden voltooid, voegt hij eraan toe, konden we niets meer voor Hubble doen. Toch is zijn toon weemoedig als hij zich herinnert dat hij dacht: dat is misschien de laatste keer dat menselijke oogbollen naar Hubble kijken … de laatste keer dat mensen ooit met de telescoop rondkruipen.

De reparaties en toevoegingen van het team moeten de telescoop in ieder geval tot 2014 in stand houden, met meer capaciteit en gevoeligheid dan ooit. Hubble kan nu rechtstreeks planeten in andere zonnestelsels in beeld brengen en dankzij het grotere bereik in het infrarood kan het door kosmisch stof heen kijken om naar sterren te kijken die worden geboren. Het heeft al spectaculaire beelden opgeleverd van de meest afgelegen delen van het universum die ooit zijn gezien - sterrenstelsels zoals ze slechts 600 miljoen tot 800 miljoen jaar na de oerknal verschenen. In een universum dat naar schatting 13,7 miljard jaar oud is, is dat bijna de eerste generatie sterrenstelsels, zegt Grunsfeld.

Dit zijn de dingen die we nooit hadden verwacht dat Hubble zou kunnen, vertelde hij aan MIT-studenten. [Het is] een leuke tijd om in de wetenschap te zijn en deze geweldige tools te hebben.

In januari verliet Grunsfeld NASA om adjunct-directeur te worden van het Space Telescope Science Institute, een baan die hij kreeg nadat hij zijn cv vanuit de ruimte had gemaild met de boodschap Ik houd Hubble gegijzeld totdat je mijn sollicitatie hebt gelezen. Daar zal hij helpen de wetenschappelijke operaties van Hubble op het goede spoor te houden en zich voorbereiden op de lancering van de volgende generatie James Webb Space Telescope, gepland voor 2014. Hij zal ook zijn astronomische werk met Hubble voortzetten, dit keer met behulp van de nieuwe capaciteit van de telescoop in het ultraviolet spectrum om kratereffecten op de maan te bestuderen. Net zo enthousiast over wetenschap en de sterren als toen hij begon, vertoont Grunsfeld geen tekenen van vertraging

Met zijn gloednieuwe apparatuur doet de Hubble-ruimtetelescoop dat ook niet. We hebben de Hubble opnieuw uitgevonden met wat we in een baan om de aarde deden, zegt Grunsfeld. Het Hubble-verhaal begint eigenlijk pas.

Bekijk meer foto's van de Hubble-reparatiemissie

zich verstoppen