İlk olarak 1940’lı yıllarda tasarlanan ve başlangıçta “Büyük Uzay Teleskobu” olarak adlandırılan Hubble Uzay Teleskobu, 24 Nisan 1990 tarihinde fırlatılmadan önce uzun yıllar süren planlama ve araştırma süreçlerinden geçmiştir. Fırlatılışından bu yana Hubble, insanlığın evrene dair anlayışını köklü biçimde değiştiren ve geliştiren sayısız bilimsel gözlem gerçekleştirmiştir. Evrenin yaşının belirlenmesinden gökcisimlerinde meydana gelen dramatik değişimlerin izlenmesine kadar uzanan bu gözlemler, Hubble’ı insanlık tarihinin en önemli bilimsel araçlarından biri hâline getirmiştir.
(Hubble Teleskobu’nun uzaya fırlatılma anı. NASA.)
Gece gökyüzüne baktığınızda yıldızların parıldadığını görmemiz, aslında “atmosferik bozulma” olarak adlandırılan bir olgudur. Yeryüzünde konumlanan bir teleskobun, hava ne kadar berrak ve görüş ne kadar açık olursa olsun, çözünürlüğü atmosferik bozulmayla sınırlıdır. Atmosfer, gaz ve tozdan oluşan akışkan ve kaotik bir karışımdır. Görünür ışığı bulanıklaştırarak yıldızların parıldamasına neden olur ve sönük yıldızların gözlemlenmesini zorlaştırır. Ayrıca kızılötesi, morötesi, gama ışınları ve X-ışınları gibi ışığın farklı dalga boylarının gözlemlenmesini engeller veya absorbe eder.
Modern adaptif optik sistemler ve diğer görüntü işleme teknikleri atmosferin etkilerini büyük ölçüde azaltabilmiş olsa da bu etkileri tamamen ortadan kaldırmak mümkün olmamıştır. Teleskobun icadından bu yana gökbilimciler mümkün olan en net görüntüyü elde etmek için uzun süre çalışmışlardır.
1923 yılında, modern roket biliminin kurucularından biri olarak kabul edilen Alman bilim insanı Hermann Oberth, Die Rakete zu den Planetenräumen (Gezegenlerarası Uzaya Roket) adlı eserini yayımlamış ve bu çalışmasında bir teleskobun roket aracılığıyla Dünya yörüngesine yerleştirilebileceğinden söz etmiştir. 1946 yılında, Princeton Üniversitesi’nden astrofizikçi Lyman Spitzer, Dünya’nın atmosferinin üzerine yerleştirilecek bir uzay teleskobunun sağlayacağı bilimsel faydaları kaleme almıştır. Bu fikir, Spitzer’ın uzun süren astronomi kariyerinde temel odak noktalarından biri olmuştur.
1957’de Sovyetler Birliği’nin Sputnik uydusunu fırlatmasının ardından, yeni kurulan NASA, yörüngeye başarıyla iki Yörüngesel Astronomi Gözlemevi (Orbital Astronomical Observatory – OAO) yerleştirmiştir. Bu gözlemevleri, morötesi dalga boylarında önemli gözlemler yapmış ve gelecekteki uzay teleskoplarının üretimi ve fırlatılması konusunda önemli deneyimler kazandırmıştır. Bu süreçte, bilimsel, devlet destekli ve endüstriyel kuruluşlar, OAO programının ötesine geçecek bir sonraki adımı planlamaya başlamışlardır. Spitzer, “büyük yörüngesel teleskop” fikri için diğer gökbilimcilerin desteğini toplamış ve projeye karşı çıkanların eleştirilerine yanıt vermiştir. 1969 yılında, Ulusal Bilimler Akademisi, Büyük Uzay Teleskobu (Large Space Telescope – LST) projesine onay vermiş, ardından proje hakkında duruşmalar başlamış ve çalışmalar devam etmiştir.
1969’da Neil Armstrong’un Ay’daki görevinden sonra NASA’nın uzay programlarına ayrılan bütçede azalmalar yaşanmış ve bu durum LST projesini tehlikeye sokmuştur. Planlayıcılar, teleskobu bütçe kısıtlamaları doğrultusunda tasarlamak zorunda kalmışlardır. Birincil aynanın boyutunun küçültülmesi, bilimsel cihazların sayısının azaltılması ya da yedek parçalar ile testlerin sınırlandırılması gibi çeşitli küçültme önlemleri göz önünde bulundurulmuştur. Teleskobun ana aynasının çapı 120 inçten 94 inçe düşürülmüştür. 1974 yılında, LST Bilimsel Çalışma Grubu, teleskobun çok sayıda değiştirilebilir bilimsel aygıt taşıması yönünde bir öneri sunmuştur. Bu cihazların, gökyüzündeki bir görüntüyü en az bir yay saniyesinin onda biri hassasiyetle çözümleyebilmesi ve morötesinden görünür ışığa, oradan da kızılötesi dalga boyuna kadar geniş bir aralıkta gözlem yapabilmesi gerektiğini belirtmiştir.
( Sputnik 1. www.nasa.gov/image-article/sputnik-1/ )
NASA ve endüstriyel ortakları yörüngeye çıkabilen, Dünya’ya sağlam bir şekilde geri dönebilen ve defalarca yeniden kullanılabilecek bir araç geliştirme olasılığını gündeme getirdiler; böylece uzay mekiği (space shuttle) kavramı doğdu. Uzay mekiği, Büyük Uzay Teleskobu’nu yörüngeye yerleştirebilecek ve gerektiğinde geri getirerek Dünya’ya indirebilecekti. Bu doğrultuda, teleskobun tasarımı da uzay mekiğinin kargo bölmesine sığacak şekilde geliştirildi. NASA, uzay teleskobunun hizmet süresinin 15 yıl olmasını önerdi. Bu durum teleskobun üzerinde bulunan cihazların belli aralıklarla ya yerde değiştirilmesi ya da yörüngede bakımının yapılması gerekliliğini ortaya çıkardı.
1975 yılında Avrupa Uzay Ajansı (European Space Agency – ESA), projeye finansal katkı ile dahil oldu; bu katkı, Faint Object Camera (Soluk Cisim Kamerası) ve güneş panellerinin temin edilmesi yoluyla sağlandı. Buna karşılık NASA, teleskop kullanım süresinin belirli bir kısmını Avrupalı gökbilimcilere tahsis etmeyi garanti etti. 1977 yılında ABD Kongresi, o zamana kadar inşa edilmiş en sofistike uydulardan birinin yapımı için gerekli finansmanı onayladı.
NASA, teleskobun tasarımı, geliştirilmesi ve inşası için Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ni ana merkez olarak belirledi. Marshall, Perkin-Elmer Corporation şirketine Optik Teleskop Birimi ve Hassas Yönlendirme Sensörleri’nin geliştirilmesi görevini verdi. Uzay aracının dış yapısı ile Destek Sistemleri Modülü’nü inşa etmek ve nihai teleskop montajını gerçekleştirmek üzere ise Lockheed Missiles and Space Company görevlendirildi.
Maryland eyaletindeki Goddard Uzay Uçuş Merkezi, teleskobun bilimsel cihazlarının tasarımı ve yer kontrol operasyonlarının yürütülmesi için ana merkez olarak belirlendi. Bilim insanları, hedefleri teknik cihazlara dönüştürecek ve bu cihazları teleskop gövdesine entegre edecek şekilde “Aygıt Tanımlama Takımları” halinde organize edildi. Astronomi topluluğuna yapılan duyurunun ardından alınan tekliflerin değerlendirilmesiyle, uzay teleskobunda başlangıçta yer alacak beş bilimsel cihaz belirlendi. Bu cihazlar; geniş alan/gezegen kamerası, soluk cisim spektrografı, yüksek çözünürlüklü spektrograf ve yüksek hızlı fotometre olarak isimlendirildi. Teksas’taki Johnson Uzay Merkezi ile Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi, uzay mekiği desteği sağladı. Sonuç olarak, 21 eyalete ve 12 farklı ülkeye yayılmış düzinelerce yüklenici firma, birkaç üniversite ve birçok NASA merkezi, uzayda bir teleskop kurma hayalini gerçeğe dönüştürdü.
1983 yılında Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü, Maryland eyaletindeki Johns Hopkins Üniversitesi bünyesinde faaliyete geçti. Bu enstitünün görevi, teleskobun kullanım süresi için gelen başvuruları değerlendirmek ve elde edilen gözlemsel verileri yönetmekti. Ancak teleskobun ileri teknoloji gereksinimleri ve mühendislik zorlukları başlangıçta yeterince hesaba katılamadığı için fırlatma tarihi Aralık 1983’ten 1986’nın ikinci yarısına ertelendi. NASA, sistem arayüzlerini, bilimsel cihazları ve montaj bileşenlerini tekrar gözden geçirdi. Optik Teleskop Birimi’nin inşası sırasında mühendislik sorunları yaşandı.
( NASA Hubble Uzay Teleskobu, Optik Teleskop Birimi. Temsili fotoğraf. Britannica. )
Uzay teleskobunun bakım ve güncellemelerinin gerçekleştirilmesi amacıyla, teleskobun Dünya’ya geri getirilip yerde yenilenmesi yerine, yörüngede servis görevleri gerçekleştirilmesi yönünde planlamalar yapıldı. Bu, maliyet açısından da daha avantajlı olan yenilikçi bir yaklaşımdı. Proje, kendi galaksimizin ötesinde başka galaksilerin varlığını ortaya koyan ve galaksileri şekillerine göre sınıflandıran astronom Edwin Hubble’ın onuruna Hubble Uzay Teleskobu olarak yeniden adlandırıldı. 1985 yılına gelindiğinde, teleskop montajı tamamlanmış ve fırlatmaya hazır hâle getirilmişti.
Ancak 1986 yılında yaşanan Challenger kazası, NASA’nın uzay mekiği filosunu iki yıllık süre ile yere indirmesine neden oldu. Hubble projesi bu süreyi teleskobun geliştirilmesi yönünde değerlendirdi. Güneş panelleri, yeni nesil teknoloji ile iyileştirildi. Bilimsel cihazları barındıran arka kısım, gelecekteki bakım görevlerinde cihaz değişimini kolaylaştırmak amacıyla yeniden tasarlandı. Bilgisayar ve iletişim sistemlerinde çeşitli güncellemeler yapıldı. Teleskop, fırlatma ve uzay ortamının zorlu koşullarına karşı dayanıklılığını test etmek üzere daha ileri stres testlerine tabi tutuldu.
24 Nisan 1990 tarihinde Discovery uzay mekiği, Hubble Uzay Teleskobu’nu kargo bölümünde güvenli bir şekilde taşıyarak, Dünya’dan fırlatıldı. Ertesi gün, Hubble yörüngeye bırakıldı ve gözleme hazır duruma geldi. Teleskop, daha önce tanımlanmamış, uzak gökcisimlerine yeni bir bakış açısı sunacaktı. Ancak Hubble bilimsel veri göndermeye başladığında, gökbilimciler bekledikleri gibi net, noktasal yıldız görüntüleri yerine, yıldızların etrafında büyük ve bulanık ışık halkaları gözlemlediler.
Kısa sürede anlaşıldı ki, teleskobun birincil aynasının kenarlarında bir hata mevcuttu. Bu hata, aynanın eğriliğini fırlatmadan önce ölçmek için kullanılan test ekipmanındaki bir kusurdan kaynaklanıyordu. Ayna yüzeyi mükemmel düz olsa da ışığı tek bir noktaya odaklayamıyordu. Hubble, birçok değiştirilebilir bileşenle tasarlanmıştı; ancak birincil ayna bu parçaların arasında yer almıyordu. Buna rağmen, teleskobun yörüngede astronotlar tarafından güncellenebilir şekilde tasarlanmış olması, bir çözüm yolu sundu.
Hubble daha fırlatılmadan önce, mühendisler teleskop için geliştirilmiş, ikinci nesil bir kamera üzerinde çalışıyorlardı. Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) olarak adlandırılan bu cihaz, ileride astronotlar tarafından yörüngede kurulmak üzere tasarlanmıştı. Optik uzmanları, bu kameraya birincil aynadaki kusuru telafi edecek düzeltici optikler entegre edilebileceğini fark ettiler. Aynı zamanda, Hubble bilim insanları ve mühendisleri, teleskobun diğer bilimsel cihazlarındaki görüntü bozulmalarını düzeltmek amacıyla, nikel ve çeyrek bozuk para büyüklüğünde aynalar içeren bir sistem geliştirdiler. Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) olarak adlandırılan bu cihaz, düzeltici aynaları teleskobun bilimsel cihazlarının ışık yollarına yerleştirerek, onların doğru şekilde odaklanmasını sağlıyordu.
İlk servis misyonu kapsamında Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) ve COSTAR sisteminin kurulmasıyla birlikte Hubble yeniden ideal çalışma koşullarına kavuşmuştur. Görüntüleme kapasitesi düzeltilen teleskop, o zamandan itibaren günümüzde alışık olduğumuz çarpıcı evren görüntülerini üretmeye başlamıştır. Hubble’a gerçekleştirilen her servis görevi, teleskobun kullanım ömrünü uzatmış; kameralara ve bilimsel cihazlara en güncel teknolojilerin entegre edilmesini sağlamıştır.
Başlangıçta en az 15 yıl boyunca evrenin en uzak ve en sönük bölgelerini gözlemlemesi hedeflenen Hubble Uzay Teleskobu, bu sürenin ötesine geçerek 30 yılı aşkın bir süre boyunca kesintisiz gözlemler gerçekleştirmiştir. Yörüngedeki görev süresi boyunca teleskop 1,6 milyondan fazla gözlem yapmış; elde edilen veriler, 21.000’in üzerinde hakemli bilimsel yayında kullanılmıştır. Bu yayınlar, diğer akademik çalışmalarda bir milyondan fazla atıf almıştır.
(Crab Nebula, Hubble Space Telescope, NASA, ESA.)
Hubble’ın bilimsel etkisi son derece geniştir. Teleskobun keşifleri, Güneş Sistemi’ndeki yakın komşularımızdan evrenin uzak galaksilerine kadar, astronominin tüm alanlarındaki anlayışımızı köklü biçimde dönüştürmüştür. 30 yılı aşkın süredir devam eden gözlemler, toplamda 430 terabayttan fazla veri üretmiştir. Bu büyük arşiv, gökbilimcilere ultraviyole, görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarını kapsayan geniş bir tayf boyunca zengin veri sağlamıştır. Aynı zamanda, belirli astronomik cisimlerin zaman içindeki değişimlerinin izlenmesine olanak tanımıştır.
Artık teleskoba yönelik herhangi bir yeni bakım ya da onarım görevi planlanmamaktadır. Ancak, Hubble’ın görevde kalmasını sağlamak amacıyla, bir grup uzman mühendis ve bilim insanı özverili bir şekilde çalışmaya devam etmektedir. Bu sayede Hubble, veri toplamaya ve evrenin görüntülerini elde etmeye devam edebilecektir. Bu tür teknik yenilikler, teleskobun donanım ömrünü uzatmakta ve görev süresini yıllar boyunca devam ettirmeyi mümkün kılmaktadır. Hubble Uzay Teleskobu’nun gözlemleri; galaksilerin büyüme ve evrim süreçlerine, galaksilerin çoğunda kara deliklerin varlığına, yıldızların yaşam döngüsüne ve gezegenlerin atmosfer bileşimlerine dair bilgimize büyük katkılar sağlamıştır. Hubble’ın gerçekleştirdiği bu keşifler, evreni algılama biçimimizi kökten değiştirmiştir.
KAYNAKÇA
The History of Hubble
Hubble Timeline
https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/hubble-space-telescope-facts-history
