NASAはハッブル望遠鏡を燃やし続けるつもりか？

先月、6人の宇宙飛行士がニューヨーク市のイントレピッド海上航空宇宙博物館に集まり、ハッブル宇宙望遠鏡の2009年の修理ミッションについて話し合った。ハッブル宇宙望遠鏡は20周年を迎えようとしており、軌道光学系、バッテリー、その他の機器が太陽光にさらされて経年劣化が徐々に進んでいたため、早急にアップグレードする必要があった。

NASA は、ハッブル宇宙望遠鏡の最後の修理ミッションであるスペースシャトルミッション STS-125 を派遣し、一連の宇宙遊泳で望遠鏡を改修した。「多くのミッションでは、心配する必要はない、次回必ず完了できる、急ぐ必要はない、と言われます」と、元ミッション司令官のスコット・アルトマン氏はポピュラーサイエンス誌に語っている。「しかし、これが最後の宇宙飛行になることはわかっていました。だから、完了しなかった作業は、完了しないままでした」

最終的には地球の重力によって望遠鏡は燃え尽きるでしょう。

運用のプレッシャーにもかかわらず、乗組員たちは、5回の長く困難な宇宙遊泳中にハッブル宇宙望遠鏡を可能な限りアップグレードし、2011年のスペースシャトル計画の終了をはるかに超えて望遠鏡の運用能力を確保した経緯を振り返った。

ハッブル望遠鏡は今や25周年を迎えようとしているが、NASAは公式に望遠鏡のアップグレード計画を一切立てていない。つまり、今後数年間でハードウェアは古くなり、時代遅れになるということだ。援助がなければ、ハッブル望遠鏡は永久に軌道を維持することはできず、最終的には地球の重力によって望遠鏡は燃え尽きてしまうだろう。

ハッブル宇宙望遠鏡への最後のミッション

ハッブル望遠鏡は、iPhone と同じように、2 年ごとにアップデートされていました。1993 年から 2002 年にかけて、宇宙機関は望遠鏡の 4 回の保守ミッションを承認し、宇宙飛行士が古いまたは劣化した技術を新しい光学系とハードウェアに交換しました。当初、5 回目の保守ミッションは 2005 年に予定されていましたが、2003 年にスペース シャトル コロンビア号の事故が発生し、すべてが変わりました。

この事故は、その後のすべてのシャトルミッション、特に「プラン B」の重要性に強い注目を集めました。国際宇宙ステーションへの旅行中、シャトルに何かが起こった場合、宇宙飛行士は簡単にステーションに避難することができました。しかし、ハッブルへの旅行では、隠れる場所がありませんでした。そのため、シャトルが損傷した場合、乗組員は宇宙で死亡するか、再突入時に死亡することになります。

この不安な状況のため、当時の NASA 長官ショーン・オキーフは 2005 年の整備ミッションを中止し、一時は実現しないかと思われた。一方、望遠鏡の技術は劣化し続けた。ハッブル望遠鏡は 97 分ごとに地球を周回し、その寿命の半分は直射日光の下で、残りの半分は暗闇の中で過ごす。こうした温度変化によって、望遠鏡の部品は少しずつ劣化していく。

「太陽の高温で望遠鏡が焼け、劣化します」と、STS-125の宇宙飛行士の一人だったマイク・マッシミノ氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「また、非常に大きな温度変化が起こることもあり、その変化で望遠鏡が少し揺れ、振動したり、膨張したり、収縮したりします。」

「100％に戻すというプレッシャーはかなりあったが、我々はそれを達成できたと信じている。」

しかしハッブルへの復帰を支持する声は強く、オキーフが2004年に引退すると、新長官のマイケル・グリフィンはすぐにハッブルのミッションを2009年に再スケジュールした。望遠鏡の最後のアップグレードから7年が経過していたため、STS-125の宇宙飛行士たちはやるべき仕事が山積していることを承知していた。「打ち上げ前に見たとき、ミッションのタイムラインをすべてやり遂げるのは不可能だとわかっていました」とアルトマンは言う。

それでも、STS-125 の 7 人の乗組員は、ミッションのチェックリストを完了し、さらにもう少しの成果を上げました。ハッブル宇宙望遠鏡に 2 つの新しい機器を設置することに成功しました。その 1 つは、光を個々の成分に分解して測定する Cosmic Origins Spectrograph で、もう 1 つは近赤外線、可視光線、近紫外線を観測するカメラである Wide Field Camera 3 です。乗組員は、損傷した 2 つの機器を修理し、ジャイロスコープとバッテリーを交換しました。さらに、太陽による損傷から観測所を保護するために、新しい断熱パネルも追加しました。

到着したとき、「望遠鏡はおそらく以前の20%程度でした。かなり劣化していました」とSTS-125のパイロット、グレゴリー・カール・ジョンソンは語る。「100%まで回復させるというプレッシャーはかなりありましたが、私たちはそれをやり遂げたと思います。」

クラッシュダウンへのカウントダウン

しかし、NASA は時の流れを止めることはできない。ハッブル望遠鏡が揺れたり振動したりするたびに、その軌道からほんの少しだけ押し出される。これまでの保守ミッションの重要な任務の 1 つは、望遠鏡を再びより高く、より安定した軌道に戻すことだった。

「その軌道は衰退するでしょう」とマッシミノ氏は言う。「望遠鏡は大丈夫でしょうが、その軌道は地球にどんどん近づいていきます。その時がゲームオーバーです。」

最終的に、NASA には 2 つの選択肢がある。ハッブル望遠鏡の機器を修理し、目的の軌道に戻すためにハッブル望遠鏡に別の修理ミッションを送る方法を見つけるか、あるいは、放置すれば今後 8 年から 10 年以内にハッブル望遠鏡を地球に落下させるかだ。

今のところ、宇宙機関は後者の選択肢を選んでいるようだ。ハッブルへの別のサービスミッションの計画は立てられておらず、NASAはスペース・ローンチ・システム（スペースシャトルの代替機と思われる）と呼ばれる新しい大型打ち上げ機を開発しているが、有人宇宙飛行には2025年まで準備が整わない。ハッブルには人間の手が必要であり、ロボットによるミッションでは必要なアップグレードをすべて実行できるほど繊細でも正確でもない。

スペースXやボーイングのような民間企業は、宇宙飛行士を望遠鏡まで運ぶための有人宇宙船を建造できる。NASAの商業乗組員プログラムでは、同局は現在、民間の宇宙飛行会社に資金を提供し、国際宇宙ステーションと宇宙飛行士を輸送する「宇宙タクシー」を建造している。現在商業乗組員プログラムに携わるSTS-125宇宙飛行士マイケル・グッド氏によると、NASAはハッブル宇宙望遠鏡の修理に民間企業を利用する可能性を検討していないが、その可能性は常にあるという。「商業乗組員プログラムを行っている理由の1つは、この能力を地球周回低軌道に投入できるようにするためです」とグッド氏は言う。「しかし、可能性は確かにあります」

一般的には、老朽化し​​た望遠鏡を退役させる時期が来たと考えられています。特に、修理ミッションは火星へのよりエキサイティングなミッションから資金を奪ってしまうからです。さらに、ハッブルの若い子孫が間もなく宇宙に進出します。2018年にNASAはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を打ち上げる予定です。この望遠鏡は地球から90万マイル以上離れた軌道を周回し、ハッブルよりも長い波長の光をカバーすることになります。JWSTはこれまで以上に遠くまで、そして過去に遡って観測できるのに、なぜハッブルを維持するのでしょうか。

「何が生き残るかは実際にはわかりませんが、ミラーは突入後も生き残る可能性が高いです。」

そうなると、NASA には、ハッブル望遠鏡が地球に落下する際に地球の大気圏で燃え尽きるという、はるかに危険な選択肢が残されることになる。この望遠鏡はバスほどの大きさで、平均的な軌道衛星よりもはるかに大きい。そのため、ハッブル望遠鏡が大気圏に突入すると、その破片の一部はそのまま通過してしまうことになる。

「何が生き残るかは、本当にわかりません」とマッシミノ氏は言う。「しかし、鏡は突入に耐えられる可能性が高いです。鏡は大きな部品なので、さらされる温度にも耐えられる可能性が高いです。」

では、NASA はハッブルの破片が広大な大都市に落下しないようにどうやって確認するのでしょうか。望遠鏡の破壊は誘導する必要があります。STS-125 の際、宇宙飛行士は望遠鏡に汎用のドッキング機構を設置しました。これはソフト キャプチャー アンド ランデブー システムと呼ばれ、基本的なロケット モーターならどれでも取り付けることができます。ハッブルをゆっくりと地球に近づけ、落下直前に NASA が小型ロケットを送り、望遠鏡にドッキングさせて海への落下を誘導するというアイデアです。

今のところ、ハッブル宇宙望遠鏡は完全に稼働しており、今後の計画は定かではない。しかし、STS-125の乗組員は、NASAがその有名な軌道上の天文台を諦めないことへの希望を表明した。

「ハッブルは今後も打ち上げ続けるべきだと思います。この種のサービスミッション、つまり修理ミッションのために人を飛ばすというミッションをすると、多くのことが学べます」とマッシミノ氏は言う。「ハッブルで全てをこなせるわけではありませんが、それでも素晴らしい天文学の成果を数多く得ることができます。」

ハッブル望遠鏡の素晴らしい写真のいくつかを以下でご覧ください。ハッブル望遠鏡の完全な画像ギャラリーはハッブルのウェブサイトでご覧いただくか、ニューヨーク市で開催されるイントレピッド宇宙望遠鏡の Hubble@25 展示会にお越しください。