Fora da Atmosfera: Como um Espelho Imperfeito e Cinco Missões Salvaram o Hubble

Em 1946, onze anos antes de a União Soviética lançar o Sputnik na órbita terrestre, o astrônomo de Princeton Lyman S. Spitzer assinou o artigo intitulado "Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory". Segundo a NASA, Spitzer apresentou uma fundamentação técnica detalhada para a instalação de um grande telescópio óptico bem acima das camadas atmosféricas da Terra, que obscurecem e distorcem a luz dos astros. Décadas antes de o voo espacial orbital se tornar realidade, Spitzer percebeu que a astronomia baseada no solo estaria eternamente limitada pelo desfoque atmosférico. Essa visão pioneira deu o pontapé inicial em um esforço de várias décadas para construir um grande observatório espacial voltado à operação de longo prazo em órbita.

Uma ideia onze anos à frente da órbita

A NASA propôs formalmente o projeto do Grande Telescópio Espacial (LST, na sigla em inglês) em 1972, e o Congresso dos Estados Unidos aprovou seu financiamento cinco anos depois, em 1977. Na concepção original, o observatório contaria com um espelho primário de 2,4 metros (94 polegadas) e vida útil estimada em 15 anos. Inicialmente, a agência pretendia usar os ônibus espaciais para trazer o telescópio de volta à Terra a cada poucos anos, permitindo sua reforma em solo antes de um novo lançamento.

Em 1983, a gestão da agência promoveu uma mudança estratégica fundamental: desistiu de trazer o telescópio de volta à Terra e decidiu realizar todas as manutenções de rotina, trocas de instrumentos e atualizações de hardware diretamente no espaço. Os trabalhos seriam executados por astronautas em caminhadas espaciais na baía de carga do ônibus espacial. Naquele mesmo ano, a NASA renomeou o observatório em homenagem ao astrônomo Edwin P. Hubble e fixou o lançamento para outubro de 1986.

Atrasos em solo e a falha de três micrômetros

A trágica perda do ônibus espacial Challenger em janeiro de 1986 paralisou a frota de ônibus espaciais e atrasou o lançamento do Hubble em três anos e meio. Em 24 de abril de 1990, o ônibus espacial Discovery finalmente decolou na missão STS-31, transportando o telescópio de 24.000 libras (cerca de 10,8 toneladas) para uma órbita extraordinariamente alta de 380 milhas (cerca de 610 quilômetros), garantindo operações nítidas acima das camadas mais densas da atmosfera terrestre.

Pouco após a implantação, as imagens de teste enviadas aos controladores em solo surgiram desfocadas em vez de exibir pontos de luz nítidos. Uma investigação oficial revelou que o espelho primário do telescópio sofria de aberração esférica decorrente de uma falha de fabricação: os técnicos poliram a borda externa do espelho deixando-a 0,003 milímetros mais plana do que o necessário — uma fração do diâmetro de um fio de cabelo humano. Como a substituição física do espelho primário em órbita era inviável, os engenheiros perceberam que precisariam corrigir a trajetória da luz internamente nos novos instrumentos de substituição.

Resgates ópticos e missões de manutenção

Em dezembro de 1993, o ônibus espacial Endeavour decolou na missão STS-61 para tentar a reparação óptica. Ao longo de cinco dias consecutivos de caminhadas espaciais, os astronautas removeram o instrumento Fotômetro de Alta Velocidade para instalar o módulo COSTAR (substituição axial corretiva para a óptica do telescópio espacial), que funcionou como lentes de contato para o espelho primário defeituoso. A equipe também instalou a Câmera Planetária de Campo Largo 2 (WF/PC-2) e substituiu os painéis solares sujeitos a vibrações. Em poucas semanas, as imagens restauradas confirmaram que o Hubble havia alcançado a nitidez óptica desejada.

As missões de manutenção subsequentes expandiram o alcance científico do observatório para muito além de sua configuração original de 1990. Na missão STS-82, em fevereiro de 1997, os astronautas instalaram o Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial (STIS) e a Câmera de Infravermelho Próximo e Espectrômetro Multiobjeto (NICMOS), além de reparar o isolamento térmico externo danificado. Em dezembro de 1999, a missão STS-103 — chamada de Missão de Manutenção 3A — foi enviada após a falha de três dos seis giroscópios de estabilização do Hubble; os astronautas substituíram com sucesso os seis giroscópios e atualizaram o computador principal de voo.

Reconstruindo um observatório no espaço

A Missão de Manutenção 3B ocorreu em março de 2002 a bordo da STS-109. Os astronautas substituíram a Câmera de Objetos Tênues pela Câmera Avançada de Pesquisas (ACS), instalaram painéis solares rígidos e adicionaram um resfriador criogênico mecânico para reativar o sensor infravermelho da NICMOS. Após o acidente do ônibus espacial Columbia em 2003, a direção da NASA cancelou inicialmente todas as visitas futuras ao Hubble devido a normas de segurança que exigiam que os voos pudessem alcançar a Estação Espacial Internacional. No entanto, após recomendações da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos, a agência reverteu a decisão e autorizou uma missão final de reparo.

Em maio de 2009, a missão STS-125 entregou a Câmera de Campo Largo 3 (WFC-3) e o Espectrógrafo de Origens Cósmicas (COS), reparou circuitos danificados na ACS e no STIS e substituiu as baterias principais de níquel-hidrogênio do telescópio. Ao longo de todas as cinco missões de manutenção, 16 astronautas realizaram 23 caminhadas espaciais, somando mais de 165 horas em eclusas de ar em órbita. Ao projetar o observatório com foco na manutenção humana periódica, a NASA provou que a infraestrutura espacial pode ser reparada e modernizada continuamente em órbita, estendendo a vida útil do Hubble em décadas para além do seu limite de projeto original.

Imagem de capa: ilustração gerada por IA; não é uma fotografia documental.

Fonte: 30 Years Ago: Hubble Launched to Unlock the Secrets of the Universe