[עושים היסטוריה] 216, חלק א': טלסקופ החלל האבל – "אסון הצ'לנג'ר של האסטרונומיה"

טלסקופ החלל האבל - הפודקאסט עושים היסטוריה
הורד את הקובץ (mp3) | קרא

טלסקופ החלל "האבל," המקיף את כדור הארץ, לא היה 'סתם' עוד לווין כושל: האבל היה סמל. סמל לבזבוז משווע של כספי משלם המסים, סמל לסוכנות שפעם הייתה מסוגלת להנחית אדם על הירח בתשע שנים ועכשיו תקועה בבוץ של בירוקרטיה ואינספור נהלים, וסמל לדעיכת התעשייה האמריקנית המפוארת שבאותם ימים הלכה ואיבדה את מעמדה לטובת מפעלים יפניים מתוחכמים. אף אחד מהמהנדסים ומהמדענים שעבדו על הפרויקט האדיר הזה במשך כמעט עשרים שנה לא דמיין לעצמו עד כמה עמוק יהיה הכישלון. וכל זה, מדוע? בגלל 1.3 מילימטר.

קישור לחלקו השני של הפרק

קישור ל'מסה קריטית', הבלוג של יואב לנדסמן.

מפגש מאזינים 2017 עושים היסטוריה


טלסקופ החלל האבל – "אסון הצ'לנג'ר של האסטרונומיה"

כתב: רן לוי

קישור לחלקו השני של המאמר

באחת הסצינות המשובחות של הקומדיה 'האקדח מת מצחוק 2.5' רואים את הבלש פרנק דרבין מדוכדך בעקבות אהבה נכזבת, יושב בפאב שכל כולו עצבות וסבל. זמרת בלוז שרה שירי דיכאון, המלצרית מציעה גלולות רעל וחבל תליה, ועל הקירות תלויות תמונות של הטיטאניק שוקעת, ההינדנבורג עולה באש – וגם, אם מסתכלים ממש טוב על אחד הקירות הצדדיים – תמונה של טלסקופ החלל "האבל," מקיף את כדור הארץ.


הרשמה לפודקאסט:
רשימת תפוצה במיילiTunes | אפליקציית 'עושים היסטוריה' לאנדרואיד | RSS Link | פייסבוק | טוויטר


AIG Banner - הפודקאסט עושים היסטוריה


הסצנה הזו מסבירה טוב יותר מאלף מילים את עומק הצרה שבה הייתה נתונה סוכנות החלל האמריקנית בשנת 1990. האבל לא היה 'סתם' עוד לווין כושל: האבל היה סמל. סמל לבזבוז משווע של כספי משלם המסים; סמל לסוכנות שפעם הייתה מסוגלת להנחית אדם על הירח בתשע שנים ועכשיו תקועה בבוץ של בירוקרטיה ואינספור נהלים; וסמל לדעיכת התעשייה האמריקנית המפוארת שבאותם ימים הלכה ואיבדה את מעמדה לטובת מפעלים יפניים מתוחכמים. אף אחד מהמהנדסים ומהמדענים שעבדו על הפרויקט האדיר הזה במשך כמעט עשרים שנה לא דמיין לעצמו עד כמה עמוק יהיה הכישלון. וכל זה, מדוע? בגלל 1.3 מילימטר.

צרות עם האטמוסיפרה

הנרי ראסל היה אסטרונום אמריקני ידוע בראשית המאה העשרים, וידוע כי פעם הצהיר – 'הלוואי ואחרי שאמות, אלוהים ירשה לי לקחת את כל הציוד, ולהקים מצפה כוכבים על הירח.' אינני יודע אם ראסל אכן אמר את המשפט המיוחס לו, אבל אין ספק שאסטרונומים רבים – גם בימינו – מזדהים עם תחושותיו. כמעט מהרגע שבו כיוון גלילאו גליליי את הטלסקופ שלו אל השמיים, הבינו אסטרונומים שהם ניצבים בפני אויב מר ובלתי מנוצח: האטמוספירה.  שכבת הגזים המקיפה את כדור הארץ אולי נראית לנו שקופה, אבל כשמדובר באור הקלוש שמגיע מהכוכבים הרחוקים – יש לה השפעה דרמטית. בין השכבות שונות באטמוספירה יש הבדלי טמפרטורה וצפיפות, ובכל פעם שקרן אור עוברת בין שתי שכבות – היא נשברת ומשנה את כיוונה במעט, כך שהכוכב נראה כאילו הוא מרצד ומנצנץ. אנחנו רגילים לראות את התופעה הזו בימים חמים, כשאוויר חם מעל כביש לוהט גורם לאור שעובר דרכו 'לרקוד' ולרצד גם כן.

הנרי ראסל - הפודקאסט עושים היסטוריה

הנרי ראסל

הריצוד הבלתי פוסק מקשה על חייהם של האסטרונומים. דמיינו לעצמכם שמישהו היה מרכיב לכם על העיניים משקפים מרוחות בפס דק של שמן, וכל מה שאתם רואים הוא מעוות ומרוח מעט. כך מרגישים אסטרונומים כשהם מנסים לחשוף את סודות היקום דרך הטלסקופים שלהם. אין פלא, אם כן, שמזה שנים מנהלים אסטרונומים יחסי אהבה-שנאה עם האוויר. אם תדחקו אסטרונום לפינה יכול להיות שתצליחו לחלץ ממנו הודאה שהאטמוספירה שלנו בכל זאת קצת שימושית – אתם יודעים, לנשום וכל זה – אבל לאורך השנים בנו אסטרונומים את הטלסקופים שלהם על ראשי הרים גבוהים, שיגרו מכשירי תצפית על גבי רקטות קטנות והפריחו בלוני הליום לגובה של עשרות קילומטרים – הכל במאמץ להשאיר כמה שיותר אוויר מאחוריהם.

הרמן אוברת (Oberth) הגרמני היה המדען הראשון שהציע לשלוח טלסקופ לחלל כדי להשתחרר לחלוטין ממגבלות האטמוספירה. השנה הייתה 1923, וחלוצי המהנדסים בנו רקטות קטנות שבקושי היו מסוגלות לטוס ישר – שלא לדבר על לצאת את גבולות האטמוספירה. אין פלא שעבודת הדוקטורט של אוברת נדחתה על הסף. אבל עשרים שנה מאוחר יותר פיתח גרמני אחר, ורנר פון-בראון (Von Braun), רקטה בשם V2 שכאשר לא הייתה עסוקה בלהשמיד שכונות בלונדון, חוללה מהפכה בחקר החלל: בפעם הראשונה הייתה בידי בני האדם טכנולוגיה שאפשרה, לפחות באופן תאורטי, לעזוב את כדור הארץ.

הרמן אוברת' - הפודקאסט עושים היסטוריה

הרמן אוברת'

ליימן שפיצר 

ליימן שפיצר (Spitzer) היה פיזיקאי אמריקני. במלחמת העולם השניה גויס שפיצר לעסוק בפיתוח סונאר וכשנסתיימה המלחמה ושפיצר חזר לעיסוקו המקורי, פנה אליו בהצעה מכר שהועסק בחברת RAND, תאגיד מחקר גדול שעסק במחקר עבור חיל האוויר של ארצות הברית. המכר הציע לשפיצר להצטרף לקבוצה סודית בתאגיד שבחנה את האפשרות לשלוח לחלל לווין מלאכותי בפעם הראשונה, ואת היתרונות שיהיו ללווין שכזה עבור מחקר אסטרונומי.

שפיצר היה תלמידו של הנרי ראסל, האסטרונום שחלם להקים מצפה על הירח בגלגול הבא, והכיר היטב את הקשיים שמציבה האטמוספירה לחוקרים. אמנם הלווין ספוטניק לא היה עתיד להמריא לחלל לפחות בעשרים שנה הקרובות והאפשרות המעשית לשלוח לווין שכזה לחלל הייתה עדיין קלושה – אבל שפיצר היה חובב נלהב של מדע בדיוני, ואף העיד על עצמו בכנות שיש לו חולשת אופי בולטת אחת: A Fascination with the spectacular – או בתרגומו של ז. בהלול – "משיכה עזה אל הספקטקולרי." הוא הצטרף לקבוצה וב-1946 פרסם מאמר בשם 'יתרונות אסטרונומיים של תצפית מהחלל החיצון'.

ליימן שפיצר - הפודקאסט עושים היסטוריה

ליימן שפיצר

במאמרו ציין שפיצר כמה וכמה סיבות טובות להציב טלסקופ מחוץ לאטמוספירה. הראשונה הייתה התגברות על תופעת הריצוד, שתאפשר להגדיל את חדות התמונות המתקבלות עד פי שלושת אלפים ביחס לטלסקופים המוצבים על הקרקע. הסיבה השנייה היא שבכדור הארץ האסטרונומים נתקלים במה שמכונה 'זיהום אור': כמות גדולה של אור מלאכותי שמסתיר ומטשטש את אור הכוכבים. בתל אביב, למשל, זיהום האור בגלל פנסי הרחוב, פנסי המכוניות וכו' הוא כה גדול עד שבקושי אפשר להבחין בכוכבים בעין הבלתי מזוינת, ולכן ילדים תל-אביבים משוכנעים שסטטיק הוא סוג של כוכב. טסלקופ חלל לא ייתקל בבעיה כזו, כל עוד מכוונים אותו מהשמש והלאה.

סיבה שלישית היא שהאטמוספירה שלנו 'בולעת' חלק מהקרינה המגיעה מהחלל. האור הנראה וקרינה בתחום הרדיו עוברים דרכה, אבל אור בתדרים אחרים כגון קרינת גמא, קרינה אולטרא-סגולה וקרינה אינפרה-אדום נחסם כמעט לחלוטין. טלסקופ חלל יוכל לקלוט אור בתחומי תדר שבהם טלסקופיים ארציים עיוורים כמעט לגמרי.

הנקודה האחרונה מובילה אותנו למה שהיא אולי ההשערה החשובה שהעלה שפיצר במאמרו:

"אמנם ייתכן כי ניתוח מעמיק יותר ישנה כמה מן הפרטים בדו"ח זה, אך סביר להניח שלא ישנה את המסקנה העיקרית והיא – שמכשיר מדעי זה, אם יהיה אפשרי מבחינה מעשית, עשוי […] לפתוח בפנינו אופקים חדשים לגמרי של מחקר אסטרונומי."

במילים אחרות, שפיצר לא ראה בטלסקופ חלל מכשיר שרק ירחיב את הידע האסטרונומי שכבר קיים בידינו ויחדד אותו – אלא יאפשר לנו לצפות, בפעם הראשונה, בתופעות אסטרונומיות שאפילו לא ניחשנו את דבר קיומן. במובן זה, טלסקופ החלל יהיה חשוב כמו אותו טלסקופ ראשון שכיוון גלילאו אל כוכב הלכת צדק – וגילה שגם לכוכבי לכת אחרים יש ירחים משלהם, תגלית דרמטית ובלתי צפויה.

מאמרו של שפיצר לא זכה לתפוצה גדולה, ומעטים האסטרונומים ששמעו עליו, אם בכלל. וגם אם היו שומעים – לא הייתה בכך כל תועלת שכן בשלב זה אפילו ספוטניק היה זה רק ניצוץ בעיני מהנדסים סובייטים. אך למאמר הייתה השפעה חשובה – על שפיצר עצמו. שנים לאחר מכן הוא אמר:

"מחקרי [לשם כתיבת המאמר] שכנעו אותי שטלסקופ חלל גדול יוכל לחולל מהפכה באסטרונומיה – וייתכן כי ניתן יהיה לשגר אותו בימי חיי."

פרויקט טלסקופ החלל יוצא לדרך

לשפיצר הייתה סבלנות, והזמן שיחק לטובתו. ככל שחלפו השנים הלך והתעצם מירוץ החלל: הסובייטים היכו את האמריקנים שוק על ירך עם ספוטניק וגאגארין, האדם הראשון שנשלח לחלל – והאמריקנים החזירו עם תוכנית אפולו. נאס"א אפילו החלה לשלוח לחלל לוויני מחקר קטנים עם יכולות תצפית מוגבלת. הקרקע הפוליטית והטכנולוגית הייתה בשלה לרעיונות נועזים בחקר החלל – והרעיון של טלסקופ גדול בחלל לא מש ממוחו של ליימן שפיצר. בשלב זה כבר היו באמתחתו של שפיצר מספר מחקרים פורצי דרך באסטרופיזיקה ובהיתוך גרעיני, וב-1960 נבחר לנשיא אגודת האסטרונומים האמריקנית. מעמדו כאחד האסטרונומים הבכירים והנודעים ביותר בארצות הברית אפשר לו להמשיך ולדחוף את הרעיון של שיגור טלסקופ גדול לחלל, עד שב-1965 החליטה ממשלת ארצות הברית להרים את הכפפה ולהוציא את הפרויקט הנועז לדרך. שפיצר מונה לראש הוועדה שהגדירה את תכונותיו העיקריות של הטלסקופ ואת מטרותיו.

אולי תופתעו לשמוע שההתנגדות הגדולה ביותר לטלסקופ החלל לא הגיעה, בשלב זה, מפוליטיקאים או ממשרד האוצר – אלא דווקא מקהילת האסטרונומים, אלה שאמורים היו לצאת נשכרים מהפרויקט. השיקול המרכזי של המתנגדים היה השיקול הכספי. לכולם היה ברור שבניית טלסקופ גדול ושיגורו לחלל יהיה עניין יקר – אולי המזם המדעי היקר ביותר אי פעם בתולדות האנושות – ומטבע הדברים, כסף שיופנה לטובת הפרויקט ייגרע מתקציב פרויקטים אחרים. זאת אומרת, האנושות אולי תרוויח מטלסקופ החלל – אבל הם עצמם יפסידו מכך. ומה יקרה, הקשו המבקרים, אם לאחר כל ההשקעה הכספית האדירה הזו, הטיל שיישא את הטלסקופ לחלל יתפוצץ בהמראה – והכל יירד לטמיון? צריך גם להבין שתצפיות אסטרונומיות מן הקרקע היו באותם הימים בשיא 'תקופת זוהר' מוצלחת במיוחד: טלסקופים קרקעיים בתדרי הרדיו גילו תופעות מרתקות כגון קוואזרים, קרינת הרקע הקוסמית, פולסארים ועוד – והיו כאלה שפקפקו בתועלת מעשית של טלסקופ החלל. אם הטלסקופים הקרקעיים מפיקים תצפיות כה טובות – למה לבזבז זמן ומשאבים על טלסקופ חלל…?

אבל שפיצר לא ויתר. לכל אורך שנות השישים והשבעים עבר שפיצר מאוניברסיטה לאוניברסיטה וממכון מחקר אחד לאחר כדי לשכנע מדענים בעניין בניית הטלסקופ. הרי טלסקופ גדול בחלל יוכל להביט אל מקומות מרוחקים שבני אדם אפילו לא חלמו עליהם עד היום, ולכן לא יהיה רק המשכו של המחקר הקיים אלא יחשוף בפנינו תופעות שאפילו לא ניחשנו את קיומן. טלסקופ חלל יהיה שווה את ההשקעה!

לשפיצר הייתה נקודת לחץ יעילה נוספת. נאס"א עמלה במרץ על פיתוח תכנית מעבורת חלל, אך נתקלה גם היא בהתנגדות לא מבוטלת מצד כאלה שטענו שחלליות רובוטיות טובות מספיק, וכי אין טעם כלל לשגר בני אדם לחלל. טלסקופ החלל, עם זאת, ידרוש תחזוקה קבועה – תחזוקה שרובוטים יתקשו לבצע ולכן לראשי נאס"א יהיה תירוץ מעולה להמשך פיתוח המעבורת. שפיצר הבין זאת, ומכתחילה דחף לכך שהטלסקופ יינשא לחלל על ידי מעבורת ויתוכנן כך שאסטרונאוטים יוכלו להחליף בו רכיבים ולבצע עבודות תחזוקה רצויה.

עבודת השטח של שפיצר הוכיחה את עצמה ב-1974, כשהנשיא ג'רלד פורד הורה על הפסקת מימון פרויקט הטלסקופ במסגרת קיצוצי תקציב. קהילת האסטרונומים יצאה בקמפיין ציבורי חסר תקדים להציל את הטלסקופ. אסטרונומים רבים נפגשו עם אנשי קונגרס וסנטורים. האקדמיה הלאומית למדעים פרסמה דו"ח מיוחד שהדגיש את הצורך בטלסקופ, טורים בעיתונות קראו לביטול הגזירה ונבחרי הציבור הוצפו במאות אלפי מכתבים וגלויות מהבוחרים שלהם. הייתה זו הפעם הראשונה בתולדות המדע שבה התגייסו חוקרים ומדענים רבים כל כך למאמץ משותף כדי להשפיע על דעת הקהל והחלטות הממשל. ההתגייסות עשתה את שלה, וב-1977 אישר הקונגרס את התקציב להמשך הפרויקט.

פשרות כואבות

אך למרות דעת הקהל האוהדת, פרויקט הטלסקופ התמודד כל העת עם קשיי תקצוב אדירים. התנגדות עיקשת מצד חברי קונגרס והכריחה את מתכנני הטלסקופ להסכים לכמה פשרות כואבות – הגדולה שבהן הייתה הקטנת קוטרה המתוכנן של המראה הראשית של הטלסקופ משלושה מטרים – ל 2.4 מטרים. יואב לנדסמן, מהנדס מערכת בכיר ב- SPACEIL, הקבוצה שתנחית את החללית הישראלית הראשונה על הירח ומנחה תוכנית האינטרנט 'החללית', יתאר את ההשלכות המעשיות של הקטנת המראה. ראיין את יואב – נתן פוזניאק, האיש שלנו למשימות מיוחדות.

"[נתן] טוב, עברו יום, עברו יומיים, ההתלהבות מהפרוייקט פחתה והתחיל להיות קשה להשיג כסף. הלחצים היו גדולים. מה קרה בסוף? השלושה מטר לא יצאו לאור.

[יואב] צמצמו את גודל המראה משלושה מטרים ל-2.4 מטרים.

[נתן] דרך אגב, זה נשמע כאילו זה לא הרבה: משלוש ל-2.4. אבל למעשה זהו הבדל ממש משמעותי כי השטח הוא פונקציה של הרדיוס בריבוע.

יואב לנדסמן - הפודקאסט עושים היסטוריה

יואב לנדסמן

[יואב] נכון, זה מאד משמעותי. ככל שהמראה של הטלסקופ תהיה גדולה יותר בקוטר שלה, היא תאסוף יותר אור וכך יהיה אפשר להשיג תמונות הרבה יותר חדות. הרבה פעמים אנשים מתבלבלים ומדברים על ההגדלה של הטלסקופ. הגדלה זה לא מה שחשוב פה. אני יכול לקחת תמונות במחשב, למשל, ולהגדיל אותן כמה שנרצה – היא תהיה מאד מפוקסלת: לא עשינו כלום, בעצם. כל הרעיון הוא לאסוף כמה שיותר אור ולהשיג תמונות כמה שיותר חדות, כי אז אנחנו יכולים לראות את הפרטים הקטנים שנסתרים מן העין, לגלות יותר מידע ולהבין יותר מה קורה מאחוריהם.

[נתן] ולכן ככל שהמראה יותר גדולה, אפשר לאסוף יותר מידע ברזולוציה יותר גבוהה.

[יואב] נכון.

[נתן] אני מוכרח לעצור אותך שניה. מה, מראה ולא זכוכית מגדלת, כמו במשקפת? למה צריך מראה?

[יואב] בגדול, עולם הטלסקופים נחלק לשניים: לטלסקופים עם עדשות, ולטלסקופים עם מראות."

אני אעצור שניה את יואב כדי להסביר את ההבדל העקרוני בין מראה ועדשה. בעדשה, קרני האור עוברות דרך הזכוכית או החומר ממנו עשויה העדשה, וכתוצאה מהמעבר נשברות כך שכולן מגיעות לאותה נקודת מוקד אחת: באופן זה נוצרת התופעה שאנחנו חווים אותה כהגדלה, כמו בזכוכית מגדלת. במראה, לעומת זאת, קרני האור אינן עוברות דרך הזכוכית אלא מוחזרות לאחור, לכיוון ממנו באו. אם למראה יש קימור מתאים, אזי כל הקרניים המוחזרות מתרכזות גם כן לנקודת מוקד אחת – וכך נוצרת, שוב, הגדלה.

"הטלסקופים הראשונים היו עם עדשות, כמו הטלסקופ של גלילאו, והסיבה היא שהרבה יותר קל ללטש עדשות מאשר מראה. לכן הטלסקופים הראשונים היו כאלה.

הטלסקופ הראשון עם המראות, אני חושב שניוטון היה אחראי לו. שם הדברים קצת יותר מסובכים, אבל מצד שני יש גם תוצאות הרבה יותר טובות. לעדשה יש כל מיני עיוותים. אור נשבר דרך עדשה…

[נתן] דרך התווך של הזכוכית בעדשה.

[יואב] נכון, הוא נשבר בצורה שונה כתלות באורך הגל שלו. ולכן אור לבן שעובר דרך עדשה – זה נקרא 'נפיצה' – נשבר לאורכי גל שונים, וכך אפשר דרך מנסרה, למשל, לקבל צבעים שונים מתוך האור הלבן. זה אור שבסוף מגיעה לעין שלנו התמונה שאנחנו רוצים, אבל רואים את האדום והסגול בשוליים, בקצוות. אנשים שמחפשים את זה יודעים לשים לב לתופעה הזו, שנקראת 'אברציה'. במראות, זה לא קורה.

ולגבי טלסקופי חלל, יש יתרון עוד יותר חשוב למראות והוא שהם פשוט הרבה יותר קלות.

[נתן] כי אין צורך בעובי של העדשה.

[יואב] ואני גם אוסיף לזה, לגבי טלסקופים קרקעיים, כשאתה רוצה טלסקופ ענק בקוטר של כמה מטרים, ללטש מראה הופך להיות הרבה יותר פשוט מאשר ללטש עדשה. זה פשוט המון חומר."

מעניין לציין שחלק גדול מהתשתית הטכנולוגית לפיתוחו של האבל לא הגיעה מהטכנולוגיה ששימשה את הטלסקופים הקרקעיים – אלא דווקא מהטכנולוגיה ששימשה את האמריקנים לבניית לוויני הריגול, כחלק מהמלחמה הקרה נגד ברית המועצות. התעשיה הצבאית האמריקנית צברה לא מעט ניסיון בתכנון ובבניה של לוויני תצפית שצפו על כל תנועה בבסיסי הצבא הסובייטים, ואותה הטכנולוגיה יושמה גם בפיתוח המערכת האופטית של הטלסקופ – שבמקום להתבונן מטה, אל כדור הארץ, היה אמור להפנות את מבטו אל הכוכבים. כמו האינטרנט, גם זו דוגמה נאה לאופן שבו טכנולוגיות צבאיות מתקדמות 'זולגות' אל העולם האזרחי.

בנייתו של טלסקופ נמשכה עד 1985, ובינתים זכה לקבל שם רשמי: 'טלסקופ החלל האבל', על שמו של אדווין האבל (Hubble), אחד האסטרונומים החשובים של המאה העשרים. השיגור תוכנן לספטמבר 1986 – אך בינואר של אותה השנה התפוצצה המעבורת צ'לנג'ר בעת ההמראה – וכל מעבורות החלל קורקעו למשך שלוש שנים. בסופו של דבר הוצב הטלסקופ על סיפונה של מעבורת החלל דיסקברי והיא אמורה הייתה להמריא בעשרים וארבעה באפריל, 1990.

זו נקודה טובה לעצור, להביט אחורה, ולסקור את כל הפרויקט האדיר הזה. ארבעים וארבע שנים חלפו מאז שהציע ליימן שפיצר לראשונה לשגר טלסקופ לחלל. עשרים וחמש שנים חלפו מאז הוקמה ועדת התכנון הראשונית. בנייתו של הטלסקופ עצמו ארכה שלוש עשרה שנים – חמש שנים יותר מהזמן שלקח לפתח את הטכנולוגיה שהביאה את האדם אל הירח. עשרות אלפי מהנדסים, מדענים, כלכלנים, אדמיניסטרטורים ופוליטיקאים היו מעורבים בפרויקט בדרך זו או אחרת. עלותו הכוללת של הפרויקט הייתה, בשלב זה, כשניים וחצי מיליארד דולר – הניסוי המדעי היקר ביותר בהיסטוריה, עד אותו הזמן. הרבה תקוות, תקציבי מחקר וקריירות של אנשים היו תלויות בהאבל.

"טעות של טירונים"

אחת הקריירות המדוברות הייתה זו של ג'ים קרוקר (Crocker), ראש מחלקת התפעול במכון טלסקופ החלל (Space Telescope Science Institute) – מכון מחקר שהוקם במיוחד כדי לנהל את העבודה המדעית באמצעות הטלסקופ ולהקצות זמן תצפית הולם לחוקרים שונים. כמו רבים אחרים במכון, גם קרוקר צפה בעיניים נוצצות בדיסקברי ממריאה על שובל עשן אדיר, ובצילומים שהראו את הזרוע הארוכה של המעבורת שולפת את האבל מתא המטען ומשחררת אותו לרחף בחלל לצד המעבורת. כמה רגעי חרדה מתוחה עברו על כולם בחדר הבקרה כשאחד מהפאנלים הסולריים של הטלסקופ, משטחים המספקים לו את האנרגיה החיונית לפעילותו, סירב להיפתח: אחד החיישנים אותת על תקלה כלשהי ומנע את הפתיחה. בנאס"א שיערו שהתקלה היא דווקא בחיישן ושהפאנל בסדר. הם לקחו את הסיכון ועקפו את החיישן. ההחלטה התבררה כנכונה, והפאנל נפרש כהלכה.

ג'יימס קרוקר - הפודקאסט עושים היסטוריה

ג'יימס קרוקר

בעשרים במאי, 1990, שיחררה נאס"א את התמונה הראשונה שצילם האבל: צילום שחור לבן ומטושטש קמעא של כוכב המרוחק כ-1300 שנות אור מכדור הארץ. זו הייתה טעות טקטית: תמונות ראשונות מכל מכשיר תצפית אינן אמורות להיות מייצגות בשום אופן, שכן הן בסך הכול תמונות בדיקה סתמיות שמאפשרות למהנדסים לכייל את המערכות לביצועים מקסימליים. זו אכן הייתה תמונה טובה יותר מתמונה זהה שהפיק טלסקופ קרקעי, אבל לא  טובה יותר באופן משמעותי, ובטח לא תמונה שנראית כמו משהו ששווה שניים וחצי מיליארד דולר. העיתונאים התקשו להסתיר את אכזבתם.

אבל קרוקר, מהנדס מנוסה בעניינים שכאלה, לא התרגש. הוא ידע שתמונות ראשונות שכאלה אינן מייצגות ושסביר להניח שביצועי הטלסקופ ישתפרו בהמשך, ככל שיתקדמו בדיקות ההרצה.

אבל הימים חלפו, וביצועי הטלסקופ לא השתפרו. התמונות שהתקבלו ממנו המשיכו להיות מטושטשות, וכל ניסיונות הכיול של המהנדסים לא הצליחו לשפר אותה. האווירה במכון טלסקופ החלל השתנתה מהתעלות וציפייה יוקדת – לכזו של דאגה מהוסה. אנשים התלחשו במסדרונות. מהנדסים התהלכו עם הראש ברצפה. באחד הימים ניגש אל קרוקר המדען הראשי של המכון, ולקח אותו הצדה. 'יש בעיה, ג'ים.' הוא אמר, 'אנחנו חושבים שהייתה טעות בליטוש מראה הראשית.'

קרוקר סירב להאמין לו. זה לא יכול להיות, הוא חשב לעצמו. טעות בליטוש מראה היא טעות של טירונים. חובבנים שבונים טלסקופים אולי יטעו בליטוש – אבל לא נאס"א. ליטוש הוא עניין בסיסי וכולל נהלים ונקודות בדיקה רבים כל כך שנועדו כדי למנוע טעויות שכאלה בפרויקט שכזה… אין סיכוי שנאס"א, סוכנות החלל הטובה ביותר בעולם, הצליחה להנחית אדם על הירח בתוך פחות מעשר שנים ושלחה חלליות אל קצוות מערכת השמש – תרשה לטעות כזו להתרחש. פשוט אין סיכוי! אחד האסטרופיזיקאים שעבדו על הפרויקט שיתף בראיון עיתונאי סיפור שממחיש עד כמה עמוקה הייתה ההכחשה. הוא בדיוק נחת מטיסה כלשהי, והתקשר אל הבוס שלו בנאס"א משדה התעופה.

"הוא אומר לי – 'מה אתה יודע על אברציה?'. אמרתי לו שזו טעות של טירונים שבונים טלסקופים. […] והוא השיב – 'ובכן, שיגרנו את האבל לחלל עם אברציה במראה הראשית.' אנחנו שנינו דוקטורים, וזו הייתה רמת הבגרות של השיחה בינינו. אמרתי לו – 'לא נכון'. הוא אמר לי – 'כן נכון.'  'לא נכון.' 'כן נכון.' לא נכון.' 'כן נכון.' לבסוף הוא אמר לי לקנות עיתון ולקרוא את הכותרת הראשית. אז הלכתי וקניתי עיתון, והכותרת הייתה – 'האבל משוגר עם מראה מקולקלת'. אז הוא אמר לי – 'נו, מה אתה אומר עכשיו?'. אמרתי לו – 'אתם חבר'ה מתוחכמים. איך הצלחתם להכניס עיתון מזויף לתוך הטרמינל של שדה התעופה?'…"

אבל גם הוא, כמו ג'ים קרוקר ורבים אחרים שסירבו לקבל את רוע הגזירה, היה מוכרח להפנים את הבשורה המרה לאחר שתחקיר מעמיק שערך המכון זיהה את שורש הבעיה.

מה קרה להאבל

האבל תוכנן כך שכל האור הנכנס לתוך הגליל המוארך של הטלסקופ נופל על המראה הראשית – והיא ממקדת אותו לנקודה אחת במרחב. בנקודה זו נמצאת מראה משנית, קטנה יותר, שמחזירה את האלומה הצרה של האור בחזרה לכיוונה של המראה הראשי, שם עוברת האלומה דרך חריר קטן במרכז המראה אל מקבץ מכשירי מדידה שמעבדיםאת התמונה המתקבלת ומנתחים אותה.

כדי שכל האור הנופל על המראה הראשית ימוקד אל נקודה אחת ויחידה, על המראה להיות בעלת צורה מסוימת מאוד – זהו תפקידו של תהליך הליטוש. אם הליטוש אינו תקין, נקודת המוקד 'תימרח' מעט וכבר לא תהיה נקודה ברורה ויחידה. מי שניסה פעם להדליק אש באמצעות זכוכית מגדלת יודע עד כמה ההבדל הזה משמעותי: אם נקודת המוקד של אור השמש אינה נמצאת בדיוק על הנייר או העץ – האש לא תפרוץ. באותו האופן, אפילו מריחה זעירה של נקודת המוקד של המראה הראשית תביא לכך שהתמונה שתתקבל כבר לא תהיה חדה ומפוקסת.

החברה שזכתה במכרז לליטוש העדשה הראשית הייתה פרקין-אלמר (Perkin-Elmer), ומהנדסיה עמלו על התהליך במשך למעלה משנתיים. זה היה אתגר אדיר: המראה הראשית של האבל הייתה אמורה להיות, על פי התכנון, המראה המדויקת אי פעם: הסטייה המותרת הייתה פחות משלושים ננו-מטרים. כדי להבין טוב יותר את משמעות הדרישה הזו, דמיינו לעצמכם שהיינו מגדילים את המראה הראשית לקוטרו של כדור הארץ. בהגדלה שכזו, שלושים ננו-מטרים מקבילים לבליטה או עמק של שש עשרה סנטימטרים.

ליטוש המראה הראשית, 1979 - הפודקאסט עושים היסטוריה

ליטוש המראה הראשית, 1979

השאלה המתבקשת היא – כיצד ניתן לבדוק את איכות הליטוש ולוודא שהמראה אכן בצורה הרצויה? יש דרך, והיא מכונה 'מתַקֵן אפס החזרי', או Reflective Null Corrector, בלעז. השם אמנם נשמע קצת מפחיד – אפילו מפחיד מאוד – אבל העיקרון די פשוט. מכשיר הבדיקה יוצר שתי קרני לייזר זהות לחלוטין, ואחת מהן נשלחת אל המראה הנבדקת. הקרן מוחזרת מהמראה – ובנקודת המוקד של המראה פוגשת את אחותה, קרן הלייזר הזהה. נזכור שהאור הוא למעשה גל בעל פסגות ועמקים, והבדיקה מתוכננת כך שאם הליטוש נכון – קרן הלייזר המוחזרת וקרן הלייזר שממתינה לה בנקודת המוקד יפגשו זו את זו כך שפסגת האחת תיפול בדיוק על עמק השניה, וכך הן יבטלו זו את זו, כמו שתי קבוצות משיכת חבל שמפעילות על החבל בדיוק אותו הכוח בכיוונים מנוגדים, כך שהחבל נשאר במקום. אם שתי הקרניים  אינן מבטלות זו את זו בדיוק מושלם – סימן שהליטוש אינו תקין.

דיאגרמה של בדיקת Null Corrector - הפודקאסט עושים היסטוריה

דיאגרמה של בדיקת Null Corrector

כדי שהמדידה תהיה מדויקת, על מכשיר הבדיקה להיות מוצב בדיוק בנקודת המוקד של המראה. לרוע המזל, הטכנאי שהתקין את מכשיר הבדיקה טעה – ופיספס את המקום הנכון ב-1.3 מילימטר. 1.3 מילימטר, זה הכל – נשמע כמו כלום, אבל במונחים של אופטיקת טלסקופים, זו טעות השקולה לפספוס של אלף קילומטרים. אם היה הטכנאי עירני מספיק, אולי היה יכול לגלות את הטעות עוד בזמן התרחשותה: בגלל הטעות, הוא נאלץ להשתמש בשלוש שייבות – אותן דיסקות שטוחות ודקות – כדי להתקין את מכשיר הבדיקה במקום. אם היה חושב על זה, היה מבין שאם המדידה שלו הייתה נכונה לא היה כלל צורך בשייבות. אבל הטכנאי לא שם לב, ה- Null Corrector לא מדד כמו שצריך – ושולי המראה הראשית של האבל לוטשו 2.3 מיקרומטר יותר מדי. 2.3 מיליוניות המטר, או קצת יותר מאחד חלקי ארבעים מעוביה של שערה אנושית, זה הכול. גם עם הטעות הזו, המראה הראשית של האבל עדיין הייתה המראה המלוטשת המדוייקת ביותר שיוצרה אי פעם – אבל זה לא היה טוב מספיק כדי למנוע מהאבל מלהיות הכשלון היקר ביותר בהיסטוריה של חקר החלל, ולהפוך לסמל כל מה שרע ומקולקל בתרבות הארגונית ובתעשייה האמריקנית.

שורה של כשלים

ועדת החקירה שבחנה את הכישלון העלתה שורת כשלים שהובילו לכישלון הטרגי. הגורם הראשון היה הלחץ שהפעילה נאס"א על חברת אלמר-פרקינס לעמוד בלוח הזמנים, לחץ שהוביל את היצרנית 'לחתוך פינות' ויצר מצב שבו הטכנאים והמהנדסים העדיפו להקריב את האכות על פני עמידה בזמנים. לחצים שכאלה קיימים כמעט בכל פרויקט, ואני עצמי עמדתי באינספור מצבים כאלה כמהנדס. ההבדל הוא שכשמדובר בטלסקופ המשוגר לחלל, המחיר שמשלמים על שגיאה בזמן הייצור הוא אדיר ולכן חיסכון כמה מיליוני דולרים לצורך עמידה בזמנים יכול לעלות מיליארדי דולרים בהמשך. במילים אחרות – מידת הסיכון בפרויקט שכזה היא עצומה, מעל ומעבר לרוב הפרויקטים.

הכשל השני היה קונספציה שהתגבשה במוחם של כל המעורבים לפיה ה- Null Corrector הוא מכשיר המדידה המדויק ביותר הקיים, וכל שאר מכשירי המדידה אינם טובים מספיק כדי לוודא שהוא אכן מודד כהלכה. לנאס"א ולאלמר-פרקינס היו לפחות שתי הזדמנויות לתפוס את הטעות בשלב מוקדם. הראשונה הייתה כשמדידה במתקן אחר, בתום תהליך הליטוש, העלתה שהליטוש אינו תקין. המהנדסים קיבלו את תוצאות הבדיקה, ראו שהיא אינה תקינה – אבל העדיפו להאמין שהמראה תקינה, ודווקא מתקן המדידה הוא זה שטועה. מדוע? כיוון שלא יכול להיות שה- Null Corrector המתקדם והמדויק טעה. זאת ועוד, חברת קודאק התמודדה מול אלמר-פרקינס במכרז לייצור המראה הראשית, והיא ייצרה מראה קטנה יותר בטכנולוגיה אחרת אבל לאותה צורת ליטוש. נאס"א יכלה לדרוש מאלמר-פרקינס להשוות בין שתי המראות ואז הייתה הטעות מתגלה בוודאות – אבל כיוון שכולם היה בלחץ לוח הזמנים וכיוון שה- Null Corrector אמור להיות מתקדם ומדויק כל כך, הוחלט שלא לבצע את ההשוואה. כדאי להדגיש את הנקודה האחרונה: זה לא שמישהו שכח לבדוק את המראה, או דילג על שלב בבקרת האיכות: ההחלטה שלא לבצע בקרת אכות טובה הייתה מכוונת עקב שיקולי לו"ז ותקציב. ועל ההחלטה הזו שילמה נאס"א ביוקר כשכל הפרשנים בעיתונים קרעו את הסוכנות לגזרים וכינו אותה 'בזבזנית', 'מנופחת' ו'בירוקרטית'. היו מי שכינו את הפיאקסו של האבל – 'אסון הצ'לנג'ר של האסטרונומיה.'

יואב לנדסמן, מהנדס מערכת של משימת חלל מורכבת שכזו מכיר היטב את הדינמיקה בפרויקטים כאלה והוא יסביר לנו מה השתבש.

"[יואב] הכשלים היו כשלים תעשייתים מוכרים. בעיות של אבטחת איכות שלא הייתה מחמירה מספיק, של סקרים חסרים, של לחץ שמגיע מלמעלה שגורם לך לדלג על שלבים חשובים כמו בדיקה מקצה לקצה של המערכת. דברים שלפעמים אין ברירה ואתה לא יכול להימנע מהם, אבל בכל פעם שאתה מדלג על שלב כזה בתחום של ניהול תעשייתי, אתה צריך לדעת שאתה מעלה איזהשהו סיכון. מנהל צריך להכיר את זה. זה בסדר לדלג על שלבים, אבל אתה צריך להיות מודע לסיכון שאתה לוקח ואם לקחת סיכון והסיכון באמת מתממש – אז אתה צריך לדעת לשאת בתוצאות. אני לא מדבר על המשמעויות על הקריירה של אותו המנהל, אני מדבר על המשמעויות של המשימה. הרבה פעמים אתה שולח משימת חלל ואתה אומר – אולי היא לא תעבוד במאה אחוז, אבל גם תשעים אחוז זה בסדר. הסיכון יכול להתבטא בכך שמכשיר כלשהו לא עובד בכל אורכי הגל שציפית. יש איזה חור איפה שהוא. אבל אם כל השאר עובד – אז בסדר! אז לא פגענו בביצועים [באורח קריטי]…

[נתן] קיבלנו תשעים אחוזים, אמנם, אבל מצד שני, כדי לקבל את המאה אחוזים – הייתי צריך להשקיע פי עשר.

[יואב] כן. אם המצבר שלך לא עובד – אז אין משימה. זה משהו שאסור לו להיכשל! אולי צריך לשים שני מצברים, למשל. ככל שהמשימה יותר יקרה ויותר מושקעת ויותר חשובה למדינה, לאנושות וכן הלאה – אז צריכה להיות פה גם מידה של השקעה כדי לצמצם את הסיכונים. וסיכונים בהנדסה הם אף פעם לא אפס."

מה עכשיו? נאס"א הייתה על הקרשים. חמש מאות קילומטרים מעל כדור הארץ ריחף טלסקופ מקולקל, כמו תזכורת מתמדת לעומק הצרה. בחדרי ישיבות רבים ישבו מהנדסים ומדענים וניסו למצוא פתרון שיוציא את נאס"א מהבוץ. בפרק הבא, חלקו השני של פרק זה, נשמע על ההצעות הרבות שהועלו – ונזרקו לפח האשפה. נשמע על היום שבו מצא את עצמו ג'ים קרוקר, מנהל התפעול של מכון טלסקופ החלל, עומד בחדרון אמבטיה קטן במלון שוויצרי, מביט על הדוש – וברגע של הארה הבין מה בדיוק צריך לעשות כדי להציל את האבל. לבסוף, נשמע על מאמציהם ההירואים של האסטרונאוטים שהיו אמורים לבצע את התיקון בחלל, וגורלו של כל הפרויקט הענק שניצב על כתפיהם.

קישור לחלקו השני של המאמר

You may also like...

5 Responses

  1. שחר הגיב:

    טעות קטנה –
    "שולי המראה הראשית של האבל לוטשו 2.3 מיקרומטר יותר מדי. 2.3 אלפיות המטר…"
    מיקרומטר הוא מיליונית המטר, לא אלפית,
    כך שמדובר ב-2.3 מיליוניות המטר, או 2.3 אלפיות המ"מ.

  2. ירון חפץ הגיב:

    ועוד פשלה מעניינת. כדי "להסיט את המבט" של הטלסקופ, משתמשים בגירוסקופים. זה די איטי, ויש מגבלות: אסור "ההביט בשמש, בירח ובכדור הארץ – אור חזק כל כך, ישרוף את הדטקטוריםהרגישים. אסור להסתכל "קדימה" (לכיוון התנועה) אבק חללי יסרוט את העדשה. יש גם קדימות למטרות "חשובות" (שצפיה בהן הוזמנה על ידי חוקרים "חשובים", בניגוד ל"סתם דוקטורנט"). התוכנה שאמורה היתה למצוא את לוח הזמנים האופטימלי, כמו הרבה תוכנות גדולות, כשלה, ורק "חשבה וחשבה" ולא החליטה מה המסלול אופטימלי ביותר. טוב, זו בעיית "TRAVELING SALESMAN" שידועה כקשה… ובנתיים אף אחד לא זכה ב"זמן טלסקופ". את זה תיקנו די מהר.
    אגב, 2.3 אלפיות המטר זה המון במושגי מראת טלסקופ. האור הולך וחוזר, וההפרש בדרך – 4.6 אלפיות זה פי 10בערך מאורך הגל של אור ניראה.

    • רן לוי הגיב:

      ירון, תוספות מרתקות! מדהים לחשוב שבדיקה של 50 אלף דולר הייתה יכולה לחסוך מיליארדים…
      רן

  3. ירון חפץ הגיב:

    באותו זמן עבדתי ב MIT בשיתוף עם CALTECH ו JPL (בפרוייקט LIGO לגילוי גלי גרביטציה). הייתי זקוק למראות שלוטשו בדייוק רב (פי 10 ממראת טלסקופ החלל, אבל קטנות בהרבה), והלכתי לJPL ללמוד מהם. JPL קיבלה את המשימה לתקן את האברציה, והם סיפרו לי על תהליך הליטוש השגוי, גילוי הטעות, והתיקון המןצע.
    העדשה במכשיר ה NOLCORRECTOR הוחזקה על ידי שייבה שצידה האחד הושחר (ובצד השני נשאר כסוף). המרחק בין העדשות, שהוא הקובע את התכונות האןפטיות, נמדד בעזרת אינטפרומטר אופטי. בשלב מסויים המכשיר פורק לניקוי, והורכב בשהשייהב הפוכה. האינטפרומטר מדד את המרחק אל פני השייבה במקום אל פני העדשה. הטכנאי "תיקן" את המכשיר על ידי הזזת העדשה, וכך נוצרה הקטסטרופה. המחיר הכולל (כולל השיגור, אך לא התיקון) כניראה חצה את 5 המיליארדים (הרבה מעבר לתקציב הרישמי). בחלקו – בגלל השבתת צי המעבורות לאחר ההיתרסקות הראשונה. בגלל בעיות תקציב לא נעשו בדיקות פשוטות שהוצעו על ידי מהנדסים מודאגים שחששו לשלוח טלסקופ שלא נוסה כלל (והיו גם מדידות שהעידו על האברציה אבל "ניקברו" בבירוקרטיה של נאסא). מהנדס אחד הציע פשוט להסתכל על כוכה מכדור הארץ – זה נפסל כי האטמוספרה תזהם את המראה. לבנות "חלון" דרכו יסתכלו על כוכב – נפסל בגלל עלות חלון באכות אופטית מספיקה, גם ההצעה להציב את הטלסקופ במנהרת ואקום ארוכה שהיתה קיימת בנאסא, ולצפות באור שבקצה המנהרה, נפסלה בגלל עלות של כ $50000. בJPL חששו מאוד לקחת את משימת התיקון, כי פשלה על פשלה – זה ממש יותר מדי. לצורל התיקון נאלצו לוותר על אחד משישה הדטקטורים. חבל, אבל לא היתה ברירה…

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *