ハッブル宇宙望遠鏡:NASAを破滅の淵に追いやった10億ドルの鏡

歴史
「技術的な失敗作」と嘲笑された存在から、ダークエネルギーの発見に至るまで。ハッブルが歩んだ36年の軌跡は、軌道上での混乱と宇宙の真理を解明する歴史そのものである。

31秒の鼓動

打ち上げまで残り31秒、史上最も高価なカメラは、ただの高価な文鎮と化す寸前だった。1990年4月24日の朝、スペースシャトル・ディスカバリーの機上では5人の宇宙飛行士が、30年におよぶ努力が地上を離れるかどうかを決定づけるコンピュータの不具合に気を揉んでいた。燃料バルブが閉じないというトラブルが発生し、カウントダウンは中断。フロリダの湿気は、地上のエンジニアたちにとってプレッシャーの釜と化していた。

彼らは手動でトラブルを解決し、打ち上げ可能時間とのレースに挑んだ。ディスカバリーが轟音とともに飛び立ったとき、それは単なるシャトルミッションではなかった。ハッブル宇宙望遠鏡に可能な限り鮮明な視界を提供するため、乗組員たちはシャトル史上最高高度となる380マイル(約611km)まで上昇した。彼らは、地球の大気というぼやけたヴェールに邪魔されることなく宇宙を見るために、12トンの観測機器を真空の深淵へと放り込もうとしていたのだ。

貨物室の扉が宇宙の漆黒に向けて開かれると、望遠鏡が太陽光を浴びて輝きを放った。それは勝利の瞬間のはずだった。最初の写真が送られてくるまでは。その「完璧な」観測機器には、目には見えないほど微細だが、世界で最も有名な宇宙機関の評判を危うくするほどの大きな欠陥があった。

紙一重の災厄

2ヶ月後、地球に届いた最初の画像はひどいものだった。シャープな銀河が映るはずの場所には、ぼやけた幽霊のような姿が映っていた。星々には不気味な光の輪(ハロー)がかかっていたのだ。原因は「球面収差」。専門的な言い方をすれば、主鏡の端が2.2ミクロンほど平らに削りすぎられていたということだ。これは、人間の髪の毛の太さの約50分の1に相当する。

このミスは、地上での検査装置に3ミリのワッシャーが誤って配置されていたことに端を発していた。その後3年間、ハッブルはアメリカ中の深夜番組のジョークの的となった。政治家たちはそれを「テクノ・ターキー(技術的な失敗作)」と呼び、政府の無駄遣いの象徴と化した。1993年、歴史上最もリスクの高い修理作業のひとつとして、宇宙飛行士たちが「COSTAR」と呼ばれる補正ミラーを取り付け、望遠鏡にいわばコンタクトレンズを装着させるまでは。

ミッションコントロールのスクリーンにM100銀河の鮮明な画像が初めて映し出された瞬間、部屋は歓喜に包まれた。望遠鏡はもはや失敗作ではなく、伝説となった。物語は10億ドルの大失敗から、ハッブルを「人々の望遠鏡」へと変貌させる贖罪の物語へと転換したのだ。

深淵の設計者たち

ハッブルは突然現れたわけではない。それは、未来が来る数十年も前からその姿を見据えていた人々の執念の結晶だ。理論物理学者のライマン・スピッツァー・ジュニアは、ロケットがまだ原始的な戦争の道具だった1946年に、宇宙空間での観測を提案した。彼は50年もの歳月をかけて、大気による星の「またたき」(実際には空気が星の光を歪めているに過ぎない)の上に出る必要性を世界に説き、真実を明らかにしようとした。

そして、「ハッブルの母」と呼ばれるナンシー・グレース・ローマンがいる。NASA初の天文学チーフとして、彼女は政治的な地雷原を駆け抜けた。彼女は物理学を理解していただけでなく、説得の力をも理解しており、懐疑的な政府を動かして数十億ドルものプロジェクトに予算をつけさせた。彼女がいなければ、スピッツァーの夢は黒板の上で消えていただろう。

STS-31の乗組員たち(アメリカ人女性として初めて宇宙遊泳を行ったキャシー・サリバンを含む)は、新しいタイプの科学者宇宙飛行士を象徴していた。展開がうまくいかなかった場合に備えて、外に出て手動で修理を行う彼らの準備態勢は、ハッブルを30年以上生かし続けることになった5回の修理ミッションのひな型となった。

スクールバスから教科書を書き換える

36年が経ち、ハッブルは私たちの宇宙に対する理解を根本から覆し、書き換えてきた。打ち上げ前、私たちは宇宙の年齢さえ知らなかった。推定値は100億年から200億年の間で大きく変動していた。ハッブルは「宇宙のものさし」であるセファイド変光星を追跡することで、その数値を約138億年と特定した。

しかし、最大の衝撃は90年代後半に訪れた。誰もが重力によって宇宙の膨張は減速していると考えていた。ハッブルは遠方の超新星を観測し、その正反対、つまり膨張が加速していることを証明した。これは宇宙の68%を占める謎の力「ダークエネルギー」の発見につながった。ノーベル賞に値するほど重大な発見である。

今日、ハッブルは遺物ではなく、チームメイトだ。新しいジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)が赤外線の熱を見る一方で、ハッブルは可視光および紫外線に対する私たちの主要な目であり続けている。両者は協力している。JWSTが古く塵に覆われた誕生の様子を見る一方で、ハッブルは熱く若い星々を捉える。どちらか単独では不可能だった、現実のパノラマビューがそこにある。

最後の宇宙の謎

ハッブルの功績は、「創造の柱」のような美しい写真だけにとどまらない。現在、現代物理学における最大の難問「ハッブル・テンション」の中心に位置している。宇宙の膨張速度に関するこの望遠鏡の測定値が、ビッグバンの名残から得られるデータと一致しないのだ。この食い違いは、私たちの物理学の「標準模型」に何かが欠けている可能性を示唆している――おそらくは未知の粒子か、重力に対する理解の欠陥か。

主要統計

Readers

Readers Questions Answered

Q ハッブル宇宙望遠鏡が当初ぼやけた画像を生成する原因となった技術的な欠陥は何ですか?
A ハッブル宇宙望遠鏡の主鏡には「球面収差」と呼ばれる欠陥がありました。製造過程において、2.4メートルの鏡の端が約2.2ミクロン(人間の髪の毛の太さの約50分の1)だけ平らに削りすぎられていたのです。この微細な誤差が原因で、望遠鏡は光を一点に集めることができず、NASAの宇宙飛行士がメンテナンスミッションで補正光学系を設置するまで、画像はぼやけ、ハロー(光の輪)が生じていました。
Q ハッブル宇宙望遠鏡の創造において、最も影響力のある人物は誰と考えられていますか?
A ライマン・スピッツァー・ジュニアは、大気の歪みを回避するために1946年という早い段階で宇宙望遠鏡を提唱した、このプロジェクトの「知的祖父」として認識されています。NASA初の天文学チーフであるナンシー・グレース・ローマンは、プログラムの計画と政府予算の確保に重要な役割を果たしたことから「ハッブルの母」として知られています。また、コマンダーのローレン・シュライバーとパイロットのチャールズ・ボールデンが率いたSTS-31の乗組員も、望遠鏡の物理的な展開において決定的な役割を果たしました。
Q NASAは軌道上にあった望遠鏡の視力をどのようにして正常に修理したのでしょうか?
A 1993年12月、ハッブルの視力を修正するためにSTS-61メンテナンスミッションが打ち上げられました。宇宙飛行士たちは「COSTAR(ハッブル宇宙望遠鏡補正光学系軸方向置き換え装置)」を設置しました。これは、望遠鏡の観測機器にとっての「度付きコンタクトレンズ」のような役割を果たすものでした。このハードウェアと、「広視野惑星カメラ2」の設置が組み合わさったことで、望遠鏡はようやく、1990年の打ち上げ当初に科学者たちが期待していたような、鮮明で高解像度な宇宙の画像を撮影できるようになりました。
Q STS-31ミッションにおけるスペースシャトル・ディスカバリーの軌道には、どのようなユニークな点がありましたか?
A ハッブル宇宙望遠鏡が宇宙を最も鮮明に捉えられるようにするため、STS-31ミッションの間、スペースシャトル・ディスカバリーは高度380マイル(約612キロメートル)まで上昇しました。1990年4月の打ち上げ当時、これはスペースシャトルが飛行した最高高度でした。望遠鏡をこの極めて高い位置に設置したのは、地上から見ると星が瞬いて見える原因となる地球の大気による歪みの影響を避けるために必要だったからです。

Have a question about this article?

Questions are reviewed before publishing. We'll answer the best ones!

Comments

No comments yet. Be the first!