De Space Shuttle Endeavour-missie in 1993 repareerde met succes de Hubble-ruimtetelescoop en corrigeerde de visuele gebreken, wat een historische prestatie voor NASA betekende. De missie toonde de haalbaarheid van complexe ruimtereparaties aan en had een blijvende impact op toekomstige ruimteverkenning.
Op 2 december 1993 werd vóór zonsopgang het ruimteveer Endeavour gelanceerd vanaf het Kennedy Space Center in Florida om de belangrijke taak uit te voeren: het repareren van NASA's Hubble-ruimtetelescoop.
Hubble is ontworpen om in de ruimte te worden gerepareerd, waarbij onderdelen door astronauten in en uit glijden. Maar vóór de lancering had niemand gedacht dat de eerste onderhoudsmissie zo urgent zou zijn.
In de drie jaar sinds de lancering is Hubble het mikpunt geweest van nachtelijke cartoons en redactionele cartoons: een telescoop die niet duidelijk kan zien. Sinds zijn inzet in 1990 stuurt de telescoop wazige beelden terug naar de aarde, veroorzaakt door een fout in de vorm van de hoofdspiegel. Hoewel de verkeerde uitlijning van de hoofdspiegel slechts een vijftigste van de breedte van een mensenhaar bedroeg, had deze fout verwoestende gevolgen: het licht dat door de hoofdspiegel werd uitgezonden, was niet correct gefocust. Hoewel de beelden nog steeds beter zijn dan die van de aarde en wetenschap nog steeds mogelijk is, is de kwaliteit niet zo goed.
"Het gevoel was destijds dat iedereen het onderhoud en de reparatie van de Hubble-ruimtetelescoop beschouwde als een missie die de waarde van NASA zou bewijzen... Er was enorme bezorgdheid en druk over het succes van deze missie."
-Richard Covey, astronaut voor onderhoudsmissie 1
Servicemissie nr. 1 is de oplossing. De shuttle heeft de Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) en de Correcting Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) aan boord, samen met andere belangrijke componenten voor het upgraden van de telescoop. WFPC2 is verantwoordelijk voor het maken van de visueel opvallende beelden van de telescoop en beschikt over ingebouwde corrigerende optica om spiegelonvolkomenheden te compenseren en zal de Wide Field/Planetary Camera vervangen die werd gebruikt tijdens de lancering van Hubble. COSTAR is een onderdeel ter grootte van een koelkast dat een reeks spiegels bevat, sommige zo groot als een Amerikaanse nikkel, ontworpen om licht te corrigeren en om te leiden naar de andere camera's en spectrograaf van de telescoop.
De zeven astronauten aan boord van de space shuttle beseften dat ze niet alleen het lot van Hubble op hun schouders hadden, maar ook de publieke perceptie van NASA en zijn ruimteprogramma's.
Hubble-advocaat en overleden astrofysicus John Bahcall, lid van de Hubble Science Working Group, zei in 1993 tegen de New York Times: "Als de reparaties van Hubble mislukken, kunnen we de ruimtewetenschap in de nabije toekomst opgeven." "
Op 2 december 2023 herdenkt NASA de 30e verjaardag van Servicing Mission 1, die met succes de Hubble-telescoop tot een van NASA's grootste triomfen maakte: een lichtend voorbeeld van menselijk vernuft in tijden van tegenspoed.
Tijdens de meest complexe ruimtewandelingmissie uit de geschiedenis voerden astronauten vijf extravehiculaire activiteiten uit, met een totale duur van meer dan 35 uur. Ze verwijderden het hogesnelheidsfotometerinstrument, voegden COSTAR toe en vervingen de originele Wide Field/Planetary Camera door een Wide Field en Planetary Camera 2. Ze installeerden ook andere belangrijke componenten om de telescoop te upgraden.
Op 18 december 1993 om 1 uur 's nachts, ongeveer een week nadat de missie was geëindigd, verzamelden astronomen zich rond computers van het Space Telescope Science Institute in Baltimore en waren getuige van het eerste nieuwe beeld van de telescoop: een ster die helder en puur licht in het beeld scheen, zonder de waas veroorzaakt door de defecte spiegel van Hubble. De nieuwe beelden zijn zo verschillend dat NASA ze eerder dan gepland heeft vrijgegeven, ook al zal de telescoop ongeveer 13 weken aan aanpassingen nodig hebben om zijn volledige functionaliteit te bereiken. Ed Weiler, Hubble's hoofdwetenschapper tijdens SM1, zei op een persconferentie in januari 1994: "Het werd met succes hersteld, buiten onze verbeelding."
"De blik op de gezichten van mensen toen deze foto uitkwam: het was een oude televisie met beeldbuis. Het duurde een tijdje om zich te ontwikkelen, maar het werd steeds duidelijker. Iedereen begon te schreeuwen."
-Ed Weiler, hoofdwetenschapper van Hubble tijdens SM1
Senator Barbara Mikulski uit Maryland, een uitgesproken voorstander van de ontwikkeling van Hubble, was de eerste die de nieuwe beelden aan het publiek liet zien tijdens een persconferentie op 13 januari. "Ik ben blij vandaag aan te kondigen dat, na de lancering in 1990 en enkele eerdere teleurstellingen, de problemen van Hubble achter de rug zijn", zei ze.
Hoewel Onderhoudsmissie 1 het best herinnerd wordt vanwege het oplossen van Hubble's wazig zichtproblemen, voltooide deze ook vele andere taken die hielpen Hubble te transformeren in de astronomische krachtpatser die het nu is.
Toen Onderhoudsmissie 1 werd gelanceerd, waren de gyroscopen van de telescoop – de precisieapparatuur die nodig was om Hubble te sturen en in positie te houden – defect. Drie van de zes gyroscopen van Hubble werkten niet goed. Drie extra gyroscopen (meestal gebruikt als back-up) blijven operationeel, het minimumaantal dat Hubble nodig heeft om wetenschappelijke gegevens te blijven verzamelen. Astronauten hebben vier gyroscopen vervangen, een reparatie die ervoor zal zorgen dat de telescoop jarenlang probleemloos zal blijven functioneren.
Al vroeg in de baan van Hubble ontdekte NASA dat terwijl de telescoop zich in en uit de zonverlichte ruimte bewoog, de zonnepanelen van de telescoop buitensporig uitzetten en samenkrompen in de afwisselende warme en koude ruimtes, waardoor ze gingen trillen. Dit dwong ingenieurs om de rekenkracht van Hubble te gebruiken om ‘jitter’ te compenseren, waardoor de observatietijd werd verkort. Astronauten vervingen het zonnepaneel van Hubble door een nieuw exemplaar dat de natuurlijke jitter tot een acceptabel niveau terugbracht.
De astronauten voerden ook een verbetering door waarvan het belang een jaar later duidelijk zou worden: het upgraden van de vluchtcomputer van Hubble met een coprocessor en bijbehorend geheugen. Slechts enkele weken voordat de uiteengevallen komeet Shoemaker-Levy 9 in 1994 op Jupiter botste, ging Hubble in een beschermende "veilige modus" vanwege een probleem met de geheugeneenheid van de hoofdcomputer. Ingenieurs gebruikten het geheugen van de coprocessor om het probleem op te lossen en maakten verbluffende beelden van een gasreuzenplaneet die werd getroffen door komeetpuin.
De impact van Onderhoudsmissie 1 reikt veel verder dan Hubble. De missie demonstreerde wat er in de ruimte kan worden bereikt en bewees dat mensen in staat zijn zeer complexe taken in een baan om de aarde uit te voeren. De lessen die zijn getrokken uit Hubble's trainings- en onderhoudswerk zelf zullen worden gebruikt bij andere astronautenmissies, waaronder vier daaropvolgende onderhoudsbezoeken aan Hubble van 1997-2009. Deze extra missies naar Hubble zullen het mogelijk maken nieuwe geavanceerde instrumenten te installeren, bestaande wetenschappelijke instrumenten te repareren en kritieke hardware te vervangen, waardoor Hubble voorop blijft lopen in de astrofysica-verkenning.
Bovendien hebben de lessen die zijn geleerd uit Onderhoudsmissie 1 implicaties voor het werk aan het Internationale Ruimtestation en voor nog uit te voeren missies. "Veel van de daar ontwikkelde kennis is rechtstreeks van toepassing op de bouw van het Internationale Ruimtestation en zal van toepassing zijn op wat we in de toekomst doen bij Gateway. Dat zal van toepassing zijn op wat we doen op de maan en in de diepe ruimte, inclusief naar Mars gaan en verder. Het is allemaal met elkaar verbonden", zegt Kenneth Bowersox, associate administrator van NASA's Space Operations Mission Directorate.
Om de eerste onderhoudsmissie te vieren, zal NASA de komende twee weken een reeks video's vrijgeven waarin hoofdrolspelers - astronauten, wetenschappers, ingenieurs en meer - terugkijken op de strijd en triomfen van die tijd, en de emotionele en persoonlijke impact die Hubble en SM1 op hun leven hadden.