Ý tưởng đặt một đài quan sát cao trên bầu khí quyển để thu hút các ngôi sao lấp lánh và các thiên hà mờ vào tiêu điểm sắc nét không phải là mới. Gần một thế kỷ trước, kỹ sư người Đức Hermann Oberth đã viết về việc sử dụng tên lửa để phóng kính viễn vọng vào không gian và vào năm 1946, nhà thiên văn học người Mỹ Lyman Spitzer đã chỉ ra cách một thiết bị như vậy có thể dễ dàng vượt qua bất kỳ đối tác nào trên mặt đất của nó.
Thứ nhất, hiệu ứng biến dạng khí quyển sẽ biến mất, cho phép độ phân giải góc lớn hơn và thứ hai, kính viễn vọng có thể nghiên cứu toàn bộ phổ điện từ.
Không chỉ ánh sáng nhìn thấy được, mà cả bức xạ hồng ngoại và cực tím (được hấp thụ phần lớn trong bầu khí quyển của chúng ta) có thể được quan sát với độ trong như tinh thể.
Đọc thêm về Kính viễn vọng Không gian Hubble:
Nhà báo đoạt giải P ulitzer John Noble Wilford đã viết trên tờ The New York Times vào tháng 4 năm 1990: “Sau 45 năm mơ ước, Hubble đã sẵn sàng được đưa vào quỹ đạo.”
Khi anh ấy viết những dòng chữ đó, Tàu con thoi Discovery đứng sẵn sàng trên một bệ phóng ở Florida, khoang tải trọng của nó chứa đầy vật trưng bày khoa học của NASA: Kính viễn vọng Không gian Hubble trị giá 1,5 tỷ đô la.
Từ lâu đã được quảng cáo là có thể nhìn xa hơn, sâu hơn và lâu đời hơn vào không gian hơn bao giờ hết – trở lại thời kỳ sơ khai của Vũ trụ, khi các ngôi sao và thiên hà sớm nhất hình thành, ngay sau Vụ nổ lớn – Hubble hứa hẹn không gì khác hơn là một cuộc cách mạng thiên văn.
Và đối với NASA, đó là kỳ quan thứ tám của thế giới.
Năm 1962, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia tán thành các đề xuất về kính thiên văn quay quanh quỹ đạo và Lyman Spitzer được giao phụ trách nhóm xác định các mục tiêu khoa học của nó.
Một nhiệm vụ quan trọng ban đầu là chứng minh rằng các kính thiên văn đặt trong không gian có thể hữu ích và do đó, sau một số thất bại ban đầu, một cặp Đài quan sát thiên văn quỹ đạo – Stargazer và Copernicus – đã được phóng vào năm 1968 và 1972.
Họ đã chứng minh tính hữu ích của kính viễn vọng trong không gian, cho thấy các sao chổi được bao phủ trong các quầng khí hydro khổng lồ, độ sáng cực tím của các ngôi sao sắp chết ở xa và phát hiện ra các pulsar chu kỳ dài đầu tiên.
Thành công của họ đã thuyết phục NASA chế tạo một kính viễn vọng phản xạ lớn đặt trong không gian, ban đầu được gọi là LST, có gương chính rộng 3m hứa hẹn sẽ mang lại sự nhẹ nhõm rõ ràng cho cả những vật thể thiên văn xa nhất.
Vai trò nổi bật của Spitzer khiến một số nhà khoa học tự hỏi, chỉ cười nửa miệng, nếu từ viết tắt của ‘Kính thiên văn Lyman Spitzer’.
Nhưng thực tế thì tầm thường hơn nhiều. LST chỉ đơn giản biểu thị là ‘Kính viễn vọng Không gian Lớn’, bày tỏ lòng kính trọng đối với kích thước cỡ xe buýt trường học, khối lượng 11.000kg, tấm gương khổng lồ và tiềm năng khổng lồ của nó đối với thiên văn học.
Một thập kỷ sau khi ý tưởng được đề xuất, Trung tâm Chuyến bay Không gian Marshall của NASA ở Alabama đã được chọn để lãnh đạo việc lắp ráp LST vào năm 1972, chịu trách nhiệm về tàu vũ trụ, các hệ thống và kính viễn vọng quang học của nó.
Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard ở Maryland sẽ chế tạo gói thiết bị khoa học của mình. Nhưng để thu hút được sự ủng hộ từ cộng đồng thiên văn học và Quốc hội, hiệu suất quang học của nó phải được giữ ở mức cao và chi phí của nó phải ở mức thấp.
Những chi phí đó đã tăng vọt lên 700 triệu đô la, mà quản trị viên NASA James Fletcher coi là “không có lợi” cho những năm khó khăn về tài chính sau Chiến tranh Việt Nam.
Năm 1974, Ủy ban Phân bổ Hạ viện đánh giá LST quá đắt, quá tham vọng và thiếu hỗ trợ khoa học cần thiết.
Nguồn tài trợ đột ngột bị rút lại, nhưng một chiến dịch viết thư trên toàn quốc của các nhà thiên văn học, nhà thầu hàng không vũ trụ và các công ty quang học đã vận động hành lang hết sức để phục hồi nó.
Những nỗ lực của họ đã thành công, nhưng phải trả giá bằng việc thu nhỏ kính viễn vọng hàng loạt và yêu cầu NASA tìm kiếm các đối tác quốc tế.
Năm 1977, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu tham gia dự án với cam kết xây dựng các mảng năng lượng mặt trời và máy ảnh vật thể mờ để nghiên cứu Vũ trụ qua các bước sóng cực tím, khả kiến và hồng ngoại trung bình.
Đổi lại, châu Âu sẽ nhận được ít nhất 15% thời gian quan sát của kính thiên văn.
Các kế hoạch song song cho Tàu con thoi đã nâng cao khả năng mang kính viễn vọng về nhà cứ sau 5 năm để sửa chữa, sau đó đưa nó trở lại không gian và đến thăm nó định kỳ để nâng cấp.
Làm cho nó ‘có thể bảo trì’ sẽ bù đắp thêm chi phí khổng lồ của nó. Và giao cho Tàu con thoi một vai trò trong dự án – từ năm 1975, nó đã có biệt danh không mấy sáng tạo là ‘Kính viễn vọng Không gian’ – sẽ giúp nó theo kịp sự thay đổi công nghệ trong hơn 15 năm phục vụ.
Chi phí giảm xuống còn 300 triệu đô la và vào năm 1978, nguồn tài trợ đã được khôi phục.
Khoang tải trọng dài 20m của Tàu con thoi cho phép kính viễn vọng phát triển thành một cỗ máy lớn hơn, các bộ phận của nó không còn cần thiết để vừa với những khối lượng nhỏ và giúp cho việc lắp ráp, thử nghiệm và sửa chữa tương ứng rẻ hơn.
Các tiêu chuẩn về độ tin cậy cao, thường là một phần và gói phần cứng không gian, đã được nới lỏng để đáp lại lời hứa về các chuyến thăm thường xuyên của Tàu con thoi.
Nhưng chiều rộng 4,5m của khoang tải trọng có nghĩa là Tàu con thoi không thể dễ dàng nâng một tấm gương rộng 3m lên độ cao cần thiết, và do đó chiều rộng này đã giảm xuống còn 2,4m.
Tuy nhiên, bay một chiếc gương nhỏ hơn đã giảm thời gian đánh bóng từ 3,5 năm xuống còn 2,5 năm và cắt giảm chi phí sản xuất. Dụng cụ khoa học giảm từ 7 xuống 4 và trọng lượng của nó giảm một phần tư.
Vào những năm 1970, việc bảo trì trong không gian của các phi hành gia đã tiến xa hơn một chút so với việc thay thế phim chụp ảnh. Mặt khác, việc sửa chữa kính thiên văn đòi hỏi phải đi bộ ngoài không gian trong 6 giờ và mức độ rủi ro hoàn toàn mới.
Để làm cho nó thân thiện với phi hành gia, gói thiết bị khoa học khó tiếp cận của Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard đã được thay thế bằng một ‘vòng’ khoang thiết bị hình xuyến, quấn quanh thân kính thiên văn.
Điều này cho phép các bộ phận liên quan được nhóm lại với nhau và các dụng cụ có thể được tháo ra và lắp đặt dễ dàng bằng bàn tay đeo găng của các phi hành gia. Bộ phận giữ chân, tay vịn, bu lông và đầu nối được tiêu chuẩn hóa sẽ hỗ trợ thêm cho những người đi bộ ngoài không gian khi họ trèo qua kính viễn vọng.
Vào thời điểm này, thời gian phóng đã bị trượt từ năm 1979 sang năm 1983. Nhưng ngay cả khi Tàu con thoi cuối cùng đã bắt đầu bay, rõ ràng là nó không thể đáp ứng lịch trình phóng hàng tuần do NASA quảng cáo và kế hoạch đưa kính viễn vọng trở lại Trái đất để sửa chữa đã bị hủy bỏ.
Một số người cũng lo sợ nó có thể bị nhiễm bẩn trong thời gian ở trên mặt đất, trong khi những người khác cảm thấy chi phí phóng lại nó có thể khiến nó kết thúc những ngày tháng trong viện bảo tàng một cách không may mắn.
Thay vào đó, nó sẽ được đại tu hoàn toàn trong không gian cứ sau vài năm, điều đó có nghĩa là ‘khả năng bảo trì’ cao hơn phải được tích hợp vào các hệ thống không bao giờ có thể bảo trì được.
Ngay cả khi kính viễn vọng len lỏi trên con đường chông gai vào không gian, một vấn đề khác vẫn chưa được giải quyết.
Đài quan sát có một không hai này cần một cái tên thích hợp và vào năm 1983, hai thập kỷ sau khi các đề xuất về kính viễn vọng quay quanh quỹ đạo lần đầu tiên được thông qua, nó đã có một cái tên – Kính viễn vọng Không gian Hubble đã được đặt tên thánh.
Sinh năm 1889, tại Marshfield, Missouri – nơi có bức tượng kính viễn vọng mang tên ông hiện nay – Edwin Powell Hubble là con trai của một giám đốc điều hành bảo hiểm.
Là một vận động viên và vận động viên giỏi, ông học luật như một cam kết với cha mình, trước khi quay trở lại với tình yêu thời niên thiếu của mình là thiên văn học và lấy bằng tiến sĩ vào năm 1917.
Hubble là một sĩ quan quân đội trong Chiến tranh thế giới thứ nhất và là nhà thiên văn học tại Đài thiên văn Mount Wilson của California cho đến cuối đời.
Kết hôn với Grace được 30 năm, công trình của ông đã đảo ngược hoàn toàn quan điểm vào thời điểm đó rằng Vũ trụ bao gồm toàn dải Ngân hà.
Ông đã tạo ra bước đột phá này bằng cách chỉ ra rằng các ngôi sao biến quang Cepheid có thể được sử dụng làm thước đo để đo khoảng cách các thiên thể và tìm thấy một số tinh vân xoắn ốc ở quá xa để trở thành một phần của thiên hà chúng ta.
Khám phá này đã thay đổi hoàn toàn nhận thức của chúng ta về vũ trụ. Hubble đã nghĩ ra một sơ đồ phân loại cho các thiên hà và, vào năm 1929, đã giúp xác thực các lý thuyết cho rằng Vũ trụ giãn nở với tốc độ đồng đều.
Hubble đã chỉ ra rằng các thiên hà càng cách xa nhau thì chúng càng lùi xa nhau nhanh hơn.
Được vinh danh với một tiểu hành tinh, một miệng núi lửa trên Mặt trăng và một dải liên bang đi qua nơi sinh của ông, Hubble ngày nay được tôn sùng là một trong những nhà thiên văn học hàng đầu thế giới, người có khám phá đã thay đổi quan điểm vũ trụ học nhiều như quan điểm của Copernicus.
Ben Evans là một nhà văn khoa học và không gian. Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Hubble: 30 năm khám phá, một tạp chí ấn bản đặc biệt mới hiện đã có.