NASAは、地上チームが過去3週間の大半を問題のあるジャイロスコープの性能評価に費やした後、ハッブル宇宙望遠鏡が金曜日に科学観測を再開したと発表した。この厄介なジャイロスコープは、天文台のポインティング システムの重要な部分です。ハッブルのジャイロスコープは宇宙船の回転速度を測定し、望遠鏡が遠く離れた宇宙の驚異に口径を合わせるのに役立ちます。
ハッブル望遠鏡は、1990 年に NASA のスペースシャトル ディスカバリーで打ち上げられて以来、34 年近く運用されていますが、依然として天文学者に貴重な科学データを提供しています。さらに5回のシャトル整備ミッションでハッブル号が修理され、科学機器がアップグレードされ、長期間の宇宙滞在で劣化したハードウェアが交換された。他の作業の中でも、2009 年の最後のシャトル整備飛行に参加した宇宙飛行士は、ハッブルに 6 台の新しいジャイロスコープを設置しました。
ジャイロスコープは長い間、ハッブルの最もメンテナンスが必要なコンポーネントの 1 つでした。 NASA によると、各ジャイロスコープ内のホイールは毎分 19,200 回転の一定速度で回転し、ホイールは濃い液体の中に浮いたシリンダー内に密閉されています。各ジャイロスコープ内の電子機器は車輪の軸の微小な動きを検出し、宇宙船の回転速度に関する情報をハッブルの中央コンピューターに提供します。髪の毛ほどの細いワイヤーがジャイロスコープ信号を伝送しますが、これらのワイヤーは時間の経過とともに劣化します。
2009 年にハッブルに設置された 6 台のジャイロスコープのうち、3 台は故障しましたが、残りの 3 台はまだ動作しています。 3 つのまだ動作するジャイロスコープは新しいデザインで長持ちしますが、そのうちの 1 つは過去数か月間で摩耗の兆候が見られました。 NASAゴダード宇宙飛行センターのハッブルプロジェクトマネージャー、パット・クロース氏は、ジャイロ3と名付けられたジャイロスコープが「一定のノイズ」を示していると述べた。
「8月にはすでに問題を発見しました」とクラウス氏は語った。 「観測された探査機本体の速度と一致しない速度情報が散発的に出力されますが、これは短期間であり、このパフォーマンスの特性と許容範囲を決定しているところです。」
11月には、ジャイロスコープがハッブルの制御システムに誤ったデータを与えたため、ジャイロスコープの性能が低下した。ジャイロスコープは、宇宙船が実際には動いていないにもかかわらず、方向が変わっていることを感知します。これにより姿勢に誤差が生じ、若干のドリフトが発生します。
ハッブルの自動ソフトウェアがエラーを検出し、先月２回探査機を「セーフモード」にした。ハッブルは毎回すぐに科学観測を再開しましたが、11 月 23 日には再びセーフ モードに入りました。ハッブルの管理者は、ジャイロスコープの健全性に関するデータの収集に余分な時間を費やしました。技術者はハッブルに前後に移動するよう指示したが、疑わしいジャイロスコープは常に正常に動作しているようだった。
技術者たちは、ジャイロスコープが誤動作しやすいことを認識していたので、ジャイロスコープが 1 つだけ動作している場合でも、ハッブルが科学データを提供し続けることができる新しい方法を考案しました。このシングル ジャイロ モードでは、ハッブルの制御システムは、単一のジャイロスコープのほか、磁力計、太陽センサー、スター トラッカーからの入力を受け取ります。シングルジャイロモードでは、ハッブルの科学ポートフォリオの大部分は影響を受けませんが、天文台は、太陽系内部の惑星、小惑星、彗星など、より速く移動する一部のターゲットの追跡が制限される可能性があります。
ハッブル望遠鏡自体には、方向を制御したり軌道を調整したりするためのスラスターがありません。回転リアクションホイールを使用して宇宙船をある方向から別の方向にひねることのみが可能です。ガイド星のロックを維持するための 3 つの精密誘導センサーがあり、科学観測中にハッブルが安定した状態を保つことができます。地上チームもこれらのセンサーに細心の注意を払っています。高精度誘導センサーの 1 つには、過去 2 年間にわたって性能低下の兆候が見られました。ベアリング上のゴミやオイルの蓄積がセンサーの抵抗を引き起こし、場合によってはセンサーが失速する原因となっているようです。
またメンテナンス任務？
ハッブルの撮像能力と解像度は新しいジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のそれには及びませんが、この古い天文台は依然として NASA の一連の科学ミッションにおいて独自の役割を果たしています。ハッブルは可視光と紫外光に敏感ですが、ウェッブのセンサーは赤外光を検出します。
NASAはハッブルの寿命をできるだけ長く延ばしたいと考えている。ハッブルのセンサーや機器がまだ機能しているとしても、宇宙船にはロケット エンジンがないため、最終的には空気抵抗により望遠鏡は大気圏に戻ってしまいます。シャトル整備ミッションのたびに、抗力を相殺するためにハッブルはより高い軌道に上昇します。
ハッブルは現在、高度約 320 マイル (520 キロメートル) を飛行しています。現在の予測によれば、ハッブルは 2030 年代半ばに大気圏に戻るとされていますが、これは太陽活動の変動によって変化する上層大気の状態に左右されます。
昨年、スペースXとNASAは、スペースXドラゴン宇宙船をハッブルに接続し、軌道寿命を延ばすために天文台を再上昇させることが可能かどうかを判断する実現可能性調査を発表した。今年初めに終了したこの6か月にわたる研究では、クルー・ドラゴン宇宙飛行士がどのようにハッブルに貢献できる可能性があるかも調査される予定だ。修理ミッションが可能であると考えられる場合、NASA にとってジャイロスコープの交換は間違いなく優先事項となるでしょう。
NASAとSpaceXはまだ実現可能性調査の結果を発表していない。昨年12月、NASAは他の米国企業に対しても情報提供を要請し、ハッブルの軌道を強化するための独自の商用ソリューションを考案できることを期待した。同局はこの募集に対して8件の回答を受け取ったが、その中にはSpaceXによる個別の実現可能性調査は含まれていなかった。最終的には、NASAはハッブルの商用サービスミッションを進めないことを決定するかもしれない。
NASAの広報担当者アリーズ・フィッシャー氏は、NASAはハッブル研究再開の検討を完了するための推定スケジュールを持っていないと述べた。 「来年初めに内部レビューを継続する予定です。」