Chuyện kính viễn vọng Hubble nhìn mờ năm 1990 là một trong những thất bại công nghệ nổi tiếng nhất của NASA: cỗ máy giá khoảng 1,5 tỷ đô la được phóng lên quỹ đạo ngày 24/4/1990 rồi chụp ra những ngôi sao nhòe như đốm bông. Điều đáng ngạc nhiên là tấm gương không bị mài ẩu, mà được mài rất chuẩn theo một hình dạng sai. Bài viết tóm tắt video của kênh Huyền Sử AI, kể lại vì sao lỗi xảy ra, ai đã báo động từ sớm và cách Hubble được cứu năm 1993.

Tóm tắt nhanh

Hubble nhìn mờ vì một thấu kính trong dụng cụ đo dùng để kiểm tra tấm gương bị đặt lệch 1,3 mm. Dụng cụ ấy là thước đo duy nhất được tin tuyệt đối, nên tấm gương chính được mài chính xác theo một khuôn sai: phần rìa bị mài phẳng quá khoảng 2,2 micromet. Hai phép đo khác đã báo lỗi nhưng bị gạt đi. Lỗi đều và đo được chính xác nên các kỹ sư làm được quang học hiệu chỉnh ngược dấu. Chuyến bay sửa chữa của tàu Endeavour tháng 12/1993 đã đưa Hubble trở lại nhìn sắc nét.

Diễn biến chính

1946–1981: Giấc mơ kính viễn vọng và cuộc chọn nhà thầu

Ngay sau Thế chiến thứ hai, nhà vật lý thiên văn Lyman Spitzer đã viết về việc đặt kính viễn vọng ngoài không gian, nơi các ngôi sao không còn lấp lánh vì không khí. Cuối thập niên 1970, Quốc hội Mỹ cấp tiền. Gương chính rộng 2,4 m được giao cho Perkin-Elmer với giá khoảng 64,2 triệu đô la, thấp hơn nhiều so với phương án khoảng 99,8 triệu của liên danh Kodak–Itek, vốn có kiểm chéo gương của nhau.

NASA còn đặt Kodak làm một gương dự phòng, nhưng việc này bị dừng năm 1981 vì tiền eo hẹp. Tấm gương ấy nay nằm trong Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ ở Washington.

1979–1981: Mài gương ở Danbury

Gương được đánh bóng tại xưởng Perkin-Elmer ở Danbury, bang Connecticut, bằng máy điều khiển bằng máy tính, với sai số bề mặt chỉ cỡ khoảng 10 nanomet. Để biết gương đã đúng hình chưa, thợ dùng một dụng cụ đo phản xạ (nhóm chuyên môn gọi là null corrector). Dụng cụ này báo gương hoàn hảo, và mọi việc mài đều bám theo nó.

1986–1990: Chờ đợi rồi phóng

Thảm họa tàu Challenger ngày 28/1/1986 khiến đội tàu con thoi nằm đất, và tấm gương chờ gần chín năm kể từ khi hoàn thiện. Hubble cuối cùng lên quỹ đạo ngày 24/4/1990. Ảnh đầu tiên cho thấy chỉ 10–15% ánh sáng ngôi sao hội tụ vào điểm nhỏ, trong khi thiết kế là khoảng 70%.

Tháng 5–6/1990: Chẩn đoán quang sai cầu

Theo lời kể của những người trong cuộc, nhà quang học Aden Meinel nhìn ảnh khoảng năm phút rồi nhận xét giống quang sai cầu. Nhà khoa học trưởng Ed Weiler sau này kể cả nhóm đã chối bỏ chẩn đoán đó từ tháng 5 đến đầu tháng 6, cho đến khi nhà thiên văn Sandy Faber xem dữ liệu và nói đã tin. Ngày 27/6/1990, NASA họp báo ở trung tâm Goddard để công bố vấn đề. Truyền thông và giới hài kịch sau đó lấy Hubble ra làm trò cười.

1990: Hội đồng Allen tìm ra thấu kính lệch

Hội đồng điều tra do Lew Allen dẫn đầu, có các chuyên gia quang học như John Mangus. Từ ảnh chụp, họ tính ngược ra hình dạng gương, rồi kiểm tra lại dụng cụ đo còn lưu ở Danbury và thấy thấu kính lệch 1,3 mm, đủ để giải thích toàn bộ độ mờ. Báo cáo công bố tháng 11/1990 quy trách nhiệm cho cả NASA lẫn nhà thầu.

Hội đồng cũng thấy hai phép đo khác từng báo lỗi: một bộ kiểm tra dùng thấu kính và một dụng cụ kiểm tra ngược chính cây thước chính. Cả hai bị coi là hỏng, vì kế hoạch mài gương đặt niềm tin hoàn toàn vào dụng cụ đo phản xạ. Những phép thử đơn giản hơn từng được bàn rồi bị bác.

1990–1994: Ba năm mờ và cuộc giải cứu

Suốt ba năm sau đó Hubble vẫn làm việc nhờ phần mềm khử nhòe, và cứ bốn bài nộp cho Hội Thiên văn Mỹ thì có một bài dùng dữ liệu của nó. Nhưng những thiên hà xa nhất vẫn chìm trong vầng sáng mờ. Vì lỗi đều đặn nên có thể làm gương nhỏ sai ngược dấu để bù lại: máy ảnh dự phòng WFPC 2 được làm lại theo hướng này, còn các thiết bị khác nhận bộ COSTAR gồm mười gương nhỏ gắn trên cánh tay máy.

Tháng 10/1993, NASA và nhà thầu dàn xếp 25 triệu đô la mà không bên nào nhận lỗi. Tháng 12/1993, tàu Endeavour chở bảy phi hành gia lên, thực hiện năm chuyến đi bộ ngoài không gian để lắp thiết bị mới. Ảnh đầu tiên của camera mới cho thấy ngôi sao lại là một chấm sáng gọn. Ngày 13/1/1994, thượng nghị sĩ Barbara Mikulski, người từng chê Hubble, nhìn ảnh trước và sau, nói như vừa đeo kính vào và tuyên bố rắc rối của Hubble đã chấm dứt.

Điều còn tranh cãi hoặc cần thận trọng

  • Mảng sơn tróc trên nắp thanh đo: chi tiết này, cùng việc chêm vòng đệm không ghi vào hồ sơ, đến từ lời kể của người trong cuộc và báo chí, không nằm trong phần tóm tắt chính thức của báo cáo. Có nguồn nói một vòng đệm, có nguồn nói ba.
  • Những câu nói nổi tiếng như “techno-turkey” hay “vụ Challenger của khoa học vũ trụ” chủ yếu được truyền lại qua các bài viết về sau.
  • Chẩn đoán của Meinel, sự chối bỏ của Weiler, ý tưởng COSTAR từ chiếc vòi sen: đều là giai thoại do người trong cuộc kể lại.
  • Phép thử toàn hệ thống: thường được nói là sẽ bắt được lỗi, nhưng phép thử ấy đắt và nhiều rủi ro thật. Điều đáng tiếc hơn là hai phép đo rẻ tiền đã báo lỗi mà không ai tin.

Vì sao câu chuyện này đáng nhớ?

Theo cách đọc của kênh, Hubble không thiếu người kiểm tra. Nó thiếu quyền được nói của phép đo rẻ nhất. Khi một dụng cụ được phong làm chân lý, mọi dữ liệu trái ý nó bị coi là nhiễu thay vì tín hiệu, và cái sai nằm ở thói quen hỏi ai đang nói thay vì họ đang nói gì.

Câu chuyện còn có một nốt sáng: chính vì lỗi đều và đo được chính xác mà Hubble sửa được, và nó hoạt động thêm hơn ba mươi năm. Kênh cũng nhắc rằng kính James Webb về sau đã được thử quang học toàn hệ thống trong buồng chân không lạnh trước khi rời mặt đất, và đặt câu hỏi tương tự cho các bảng xếp hạng của trí tuệ nhân tạo ngày nay.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao kính viễn vọng Hubble bị mờ năm 1990?

Một thấu kính trong dụng cụ đo dùng để mài gương bị đặt lệch 1,3 mm, nên gương chính được mài chính xác theo một hình dạng sai, gây quang sai cầu. Báo cáo của hội đồng Allen kết luận lỗi này giải thích đầy đủ độ mờ.

Tấm gương Hubble bị sai bao nhiêu?

Phần rìa gương bị mài phẳng quá khoảng 2,2 micromet. Sai số nhỏ nhưng đều đặn trên toàn bề mặt, nên chỉ 10–15% ánh sáng ngôi sao hội tụ đúng chỗ thay vì khoảng 70% như thiết kế.

Có ai báo lỗi trước khi Hubble được phóng không?

Có. Theo báo cáo của hội đồng điều tra, hai phép đo độc lập từ những năm mài gương đã cho thấy lỗi nhưng bị gạt đi vì người ta cho rằng chính hai dụng cụ đó mới bị hỏng.

Hubble được sửa bằng cách nào?

Phi hành đoàn tàu Endeavour tháng 12/1993 lắp camera mới có gương nhỏ sai ngược dấu và bộ COSTAR gồm mười gương nhỏ trên cánh tay máy để bù lỗi của gương chính. Năm chuyến đi bộ ngoài không gian được thực hiện.

Ai chịu trách nhiệm cho lỗi của Hubble?

Báo cáo công bố tháng 11/1990 quy trách nhiệm cho cả NASA lẫn nhà thầu Perkin-Elmer. Tháng 10/1993 hai bên dàn xếp 25 triệu đô la mà không ai thừa nhận lỗi.

Nguồn tham khảo

Bài viết tóm tắt từ video của kênh; nội dung mang tính giới thiệu.