Matka teleskopu Hubble’a

Nancy Roman z modelem obserwatorium solarnego, źródło: NASA

W Boże Narodzenie minionego roku zmarła jedna z najważniejszych kobiet (i postaci w ogóle) współczesnej astronomii. Nancy Grace Roman miała 93 lata i była nazywana “matką teleskopu Hubble’a”.

Kosmosem interesowała się od wczesnego dzieciństwa. Urodziła się w Nashville w stanie Tennesee. Jej mama uczyła muzyki, ojciec był geofizykiem. To jemu mała Nancy zadawała pierwsze pytania o planety, satelity i czarne dziury. W wieku 11 lat założyła we własnej szkole klub astronomiczny. Okazała się być wybitnie zdolna – liceum ukończyła w trzy lata. Jako 24-latka była już doktorem astronomii Uniwersytetu w Chicago i sądziła, że świat nauki stoi przed nią otworem. Rzeczywistość okazała się bardziej skomplikowana.

Młoda naukowczyni trafiła na staż do prestiżowego Yerkes Observatory. Miała nadzieję na samodzielne stanowisko badawcze. Kiedy jednak doszła do pozycji asystentki, usłyszała, że wakatów nie ma, i musi się zadowolić tym, co już osiągnęła. Zawiedziona, w 1955 r. przeniosła się do Naval Research Laboratory. Jednak i tam dano jej do zrozumienia, że nie ma szans na awans: koledzy-naukowcy przyznali, że mieli “fatalne doświadczenia” z poprzednią  kobietą przyjętą do zespołu (!). Dlatego nie powierzyli Roman żadnego samodzielnego projektu ani nawet nie użyczyli jej sprzętu z prawdziwego zdarzenia, żeby mogła prowadzić badania.

Byłoby to zrozumiałe, gdyby rzeczywiście źle oceniali dorobek naukowy Nancy. Tylko że jej praca od początku budziła zainteresowanie ówczesnego środowiska astronomicznego. To właśnie Roman obaliła tezę, że gwiazdy o takiej samej budowie muszą być w tym samym wieku, i udowodniła, że o prędkości gwiazd decyduje między innymi ich skład chemiczny.

Przełom w karierze badaczki przyszedł w 1958 r., za sprawą jednego z lepiej nastawionych do niej kolegów z laboratorium. Jego znajomi z powstającej wówczas Amerykańskiej Akademii Kosmicznej spytali go, czy mógłby polecić im kogoś na stanowisko dyrektora Działu Astronomii. A on poszedł z ta propozycją prosto do Nancy.

Wydaje się, że nie było się nad czym zastanawiać. Jednak Roman miała dylemat: perspektywa sprawowania merytorycznej pieczy nad badaniami innych była kusząca, ale też oznaczała odłożenie własnej pracy naukowej na później. Tylko że w laboratorium, w którym Nancy pracowała dotąd, i tak nie było dla niej szans na rozwój. Dlatego zdecydowała, że spróbuje swojego szczęścia w NASA.

Miała oceniać projekty naukowe, które przysyłali do Agencji astronomowie, i decydować o ich przydatności w kontekście rozwoju amerykańskiego programu kosmicznego. Jeśli któryś z nich miał być dalej rozwijany w NASA, Nancy ubiegała się o finansowanie dla niego i organizowała zespół do pracy nad nim.

Pierwszym pomysłem zaakceptowanym przez Roman było wysłanie w przestrzeń kosmiczną małej floty satelitów, które miały rejestrować zdarzenia niemożliwe do zaobserwowania z Ziemi. Posługiwały się promieniami ultrafioletowymi i roentgenowskimi.

Był to odważny ruch. Po lądowaniu na Księżycu, sprawy w Agencji przybrały dość nieoczekiwany obrót: entuzjazm polityków i zwykłych Amerykanów dla podboju kosmosu opadł i budżet NASA radykalnie się skurczył. Dlatego Nancy starannie wybierała projekty do realizacji i odrzuciła wiele takich, które sama uważała za wartościowe. Uznała jednak, że satelity pokażą opinii publicznej nową perspektywę: że badania nad kosmosem można prowadzić w samym kosmosie. Pomysł, któremu dała zielone światło, rzeczywiście okazał się sukcesem. A Roman i jej współpracowników zainspirował do poszukania innych sposobów, by z Ziemi dowiedzieć się jak najwięcej o wszechświecie.

Projekt urządzenia znanego dziś jako teleskop Hubble’a narodził się w 1946 r. Stworzył go astrofizyk Lyman Spitzer, zniecierpliwiony jakością badań prowadzonych w obserwatoriach. Narzekał na problemy, które stwarza ziemska atmosfera. Po pierwsze, odpycha światło z kosmosu, więc obrazy oglądane z Ziemi bywają zaciemnione i niewyraźne. Po drugie, warstwa ozonowa blokuje promienie UV, których obserwacja dostarcza pożytecznych informacji o gwiazdach. Po trzecie, para wodna i dwutlenek węgla absorbują z kolei promieniowanie podczerwone, a ono jest źródłem cennych danych o rozszerzaniu się kosmosu. Dlatego, jak uważał Spitzer, lepiej będzie umieścić teleskop ponad atmosferą.

Teleskop Hubble’a, źródło: NASA

Przeszło dekadę później, gdy tym pomysłem zajęła się Nancy Roman, nadal nie było łatwo go zrealizować, wcale nie dlatego, że ówczesna technika nie była wystarczająco zaawansowana. To ludzie stawiali opór. Astronomowie z NASA uważali, że urządzenie będzie dla nich konkurencją i odbierze fundusze ich teamowi. Natomiast inżynierowie mieli wątpliwości, czy tak delikatny sprzęt wytrzyma wystrzelenie w kosmos, czy da się go tam kontrolować oraz przechowywać i ściągać na Ziemię zrobione przez niego zdjęcia. Paradoksalnie, do pomysłu zapaliło się szefostwo Agencji, które chciało nie tyle stworzyć teleskop według pierwotnego projektu, co naszpikować go najnowszymi technologiami, bez względu na koszty. Nancy musiała pogodzić interesy wszystkich stron, nie wyłączając… Kongresu, który początkowo nie chciał przegłosować budżetu na ten cel. Politycy pytali, po co wysyłać teleskop w kosmos, skoro można, nawet niższym kosztem, postawić nowoczesne obserwatorium na Ziemi? Przekonał ich dopiero pitch, jaki Roman wygłosiła przed Biurem Budżetu.

Zdjęcie Marsa wykonane przez teleskop Hubble’a w 1999 r., źródło: NASA

Po wysłaniu w kosmos małych satelitów, teleskop Hubble’a stał się nieco bardziej realnym pomysłem. Więcej osób doceniło wagę materiałów, które NASA dostawało wprost z kosmosu. Ok. 1974 r. Roman udało się pozyskać finansowanie dla teleskopu Hubble’a. I wtedy nastąpił zadziwiający zwrot akcji: po reorganizacji w Agencji Nancy ostała przesunięta w dół służbowej hierarchii. Odebrano jej część zadań i podzielono je między ludzi, którzy dotąd zrealizowali jej polecenia. Rozczarowana kurczącym się zakresem obowiązków, Roman odeszła na emeryturę w 1980 r. Jeszcze po siedemdziesiątce pracowała jako niezależna konsultantka dla Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda (laboratorium naukowe związane z NASA) i prywatnych firm. I obserwowała z boku, jak projekt teleskopu Hubble’a nabiera realnych kształtów: po tym, jak udało się dopiąć jego budżet, urządzenie zostało skonstruowane i wysłane w przestrzeń, a w 1990 r. wysłało stamtąd pierwsze zdjęcia na Ziemię. Były… kiepskie.

Mgławica Orzeł – jedno z najsłynniejszych zdjęć Hubble’a z 1995 r., źródło: NASA

Inżynierowie z NASA przez kolejne trzy lata zmagali się z banalnym, wydawałoby się, problemem: aberracją sferyczną soczewki, powstałą na skutek błędu urządzeń pomiarowych na Ziemi. Chodzi o to, że im bardziej punkt przejścia światła zbliża się ku brzegowi urządzenia, w którym soczewka jest umieszczona, tym bardziej załamują się promienie światła. To nie jest żaden błąd, tylko normalna cecha soczewki. W efekcie jednak, obraz w całym polu widzenia traci na ostrości.

Skala aberracji zależy od grubości soczewki i materiału, z którego jest wykonana. Kiedy więc urządzenie optyczne nie daje takiej jakości obrazu, na jakiej nam zależy, trzeba popracować nad jedną lub obiema z tych cech soczewki (są też inne sposoby, np. teleskop Schmidta z Obserwatorium Karla Schwarzschilda w Tautenburgu, zbudowany w 1930 r., ma w środku płytkę korekcyjną o kształcie tak dobranym, żeby eliminować efekty aberracji).

W 1993 r. odbyła się pierwsza misja serwisowa (potem było ich jeszcze cztery, a ramieniem robota wykonującym jedną z napraw kierowała m.in. zasłużona pilotka i astronautka Nancy Currie). Cały świat patrzył z zapartym tchem, jak astronauci naprawiają teleskop w przestrzeni. Efekty przeszły najśmielsze oczekiwania. Hubble wysłał na Ziemię tak dokładne zdjęcia kosmosu, z jakimi ludzkość nie miała do czynienia nigdy wcześniej. Za to najbardziej przełomowe uważa się Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble’a. Obraz powstał na podstawie ponad dwóch tysięcy fotografii wykonanych między czerwcem 2002 a marcem 2012 r. Dzięki zaawansowanym rozwiązaniom technologicznym, w jakie z czasem zaopatrzono teleskop, udało się na nich uchwycić niemal 5,5 tys. galaktyk, z których najodleglejsze znajdują się w odległości 13,2 mld lat świetlnych. Jest to najdalej sięgające zdjęcie astronomiczne, jakie do tej pory wykonano w świetle widzialnym (opublikowano je 25 września 2012 r. w serwisie hubblesite.org).

Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble’a. Zdjęcie galaktyk w świetle widzialnym, w podczerwieni i ultrafiolecie, źródło: NASA

Dwa miesiące przed śmiercią Nancy Roman w teleskopie Hubble’a zepsuł się żyroskop, co powoduje ogromne problemy w manewrowaniu urządzeniem. Specjalistom z NASA udało się je ustabilizować po tym, jak 6. października przełączyli teleskop w tryb uśpienia. Przez dwa tygodnie resetowali i rozkręcali żyroskop, aż w końcu zaczął normalnie pracować. Wiadomo jednak, że misja Hubble’a i tak dobiega końca. NASA we współpracy z ESA szykuje jego następcę: podczerwony teleskop Jamesa Webba ma zostać wyniesiony na orbitę 31. marca 2021 r.

W rozmowie z Women@NASA Nancy Roman powiedziała, że nie ma pretensji do Agencji o to, jak została potraktowana. “Zmiany wymagają czasu. Niekiedy, wielu pokoleń” – powiedziała. Miała jednak świadomość, że to jej płeć “przeszkadzała” w prawdziwym rozwoju jej kariery, i to od samego początku: “Wciąż pamiętam, jak poprosiłam moją doradczynię w liceum (funkcja typowa dla amerykańskiego systemu oświaty: chodzi o nauczycielkę lub nauczyciela, który, we współpracy z uczennicą lub uczniem, układa im grafik zgodnie z ich zainteresowaniami i planami zawodowymi – przyp. autorki), żeby pozwoliła mi zapisać się na drugi rok nauki rok algebry i zrezygnować z piątego roku łaciny. Spojrzała na mnie z góry i zapytała z przekąsem: <<Dlaczego kobieta miałaby uczyć się matematyki zamiast łaciny?>> Tak traktowano mnie przez większość życia”. – wspominała Nancy Roman w rozmowie z Voice of America. Dlatego chętnie wspierała dziewczyny, które chciały pójść w jej ślady. Choć była już uznaną naukowczynią, pod koniec lat 90. uczyła astronomii piątoklasistów w jednej z waszyngtońskich podstawówek. “Jednym z powodów, dla których lubię pracę w szkole, jest możliwość przekonania innych kobiet, że mogą zajmować się nauką i że nauka może być przyjemnością.” – wyjaśniała.

W wielu źródłach jest dziś nazywana “matką teleskopu Hubble’a”, bo to ona znalazła ludzi, którzy urządzenie zbudowali, przekonała do tego projektu wszystkich, którzy byli mu przeciwni, i zdobyła finansowanie dla niego. Co też dowodzi, że historię tworzy się nie samymi działaniami stricte technicznymi, ale też umiejętnie zarządzając projektami. Pierwszą nagrodę za swoje osiągnięcia – Federal Woman’s Award – Roman dostała jako 37-latka, w 1962 r. Tego samego roku magazyn “Life” umieścił ją na liście “stu najważniejszych młodych ludzi”. Została doktorem honoris causa Russell Sage College, Hood College, Bates College i Swarthmore College oraz doczekała się asteroidy (2516 Roman) i stypendium NASA dla astrofizyków nazwanych jej nazwiskiem. W  2017 r. Lego umieściło ją w historycznej serii minifigurek w hołdzie dla kobiet NASA, obok programistki Margaret Hamilton, pierwszej Amerykanki, która została astronautką – Sally Ride, oraz pierwszej Afroamerykanki, która poleciała w kosmos, Mae Jamison.

Karolina Wasielewska

Pracuję w radiu i od czasu do czasu w prasie. Lubię: jesień, książki Lema, sporty przeróżne, koty, niespieszne pichcenie w wolne dni, czerwone wino, wesołe miasteczka, historie o superbohaterach, czasami Beastie Boys, a czasami Dianę Krall. Nie lubię: upałów, agresji, gotowania w pośpiechu i wielu innych rzeczy, których nie lubię, więc nie chcę nawet o nich pisać.