La NASA a corrigé le miroir défectueux de Hubble en installant des « lentilles de contact » plutôt qu'un nouveau miroir

En juin 1990, le télescope spatial Hubble, fraîchement lancé, renvoyait des images pas plus nettes que celles des télescopes au sol : son miroir primaire de 2,4 mètres avait été taillé selon une forme incorrecte, introduisant une grave aberration sphérique. Le miroir fut jugé trop difficile à ramener sur Terre, et les ingénieurs envisagèrent des options désespérées — envoyer un astronaute en sortie dans l'espace à l'intérieur du tube optique pour remplacer le miroir secondaire, ou installer un pare-lumière à l'ouverture pour masquer les régions périphériques défectueuses du miroir.

L'idée retenue inversait le problème. James Crocker, ingénieur opticien chez Ball Aerospace, lors d'une réunion de crise de l'ESA en Allemagne, remarqua que la pomme de douche de son hôtel était fixée à une tige verticale à des hauteurs et des angles réglables ; un support coulissant similaire pourrait amener de petits miroirs correcteurs dans le trajet de la lumière de chaque instrument. Le résultat, COSTAR, coûta les 50 millions de dollars budgétés, avait la taille d'une cabine téléphonique et remplaça l'instrument le moins utilisé, le photomètre à grande vitesse. La nouvelle caméra grand champ et planétaire 2, installée lors de la même mission de 1993, emportait sa propre correction intégrée.

Les astronautes installèrent COSTAR lors de la mission STS-61 de décembre 1993, au cours de onze jours de sorties dans l'espace, et les bras porte-miroirs de l'instrument furent déployés le 28 décembre 1993. Sur la caméra pour objets faibles ainsi corrigée, la fraction de la lumière d'une étoile concentrée dans 0,1 seconde d'arc passa de 18 % à 85 % — un gain de sensibilité de 1,6 magnitude — et la résolution effective s'améliora de 66 à 43 millisecondes d'arc, au prix modeste d'une baisse de 20 % du débit et d'un champ de vision plus réduit.

Corriger le trajet de la lumière en aval, et non le miroir

L'erreur du miroir était stable et entièrement caractérisée à partir d'images d'étoiles, de sorte que son opposé pouvait être fabriqué au sol et était censé l'annuler en orbite.

Ramener Hubble sur Terre ou intervenir à l'intérieur de son tube optique était impossible ou imprudent ; la baie des instruments était la seule interface déjà conçue pour être entretenue par des astronautes.

Deux petits miroirs par instrument coûtaient quelques grammes de verre, contre un nouveau revêtement ou le remplacement d'un miroir primaire de 2,4 mètres — la correction était proportionnée à l'erreur, non à l'ouverture.

Abandonner le photomètre à grande vitesse, l'instrument le moins performant, transformait ce compromis en un emplacement quasi gratuit sur le télescope.

Concevoir de nouveaux instruments avec une correction intégrée (WFPC2) permit à la même mission de corriger le système par les deux bouts à la fois.

Lorsqu'un défaut se trouve dans un composant que l'on ne peut pas remplacer, il faut déplacer la correction en aval, là où l'on peut intervenir. Une erreur déterministe connue peut être annulée à la frontière la moins coûteuse.

La réparation fonctionna comme prévu : Hubble livra les champs profonds et les mesures de distance qui recalculèrent la cosmologie, et la mission devint le modèle de la NASA pour l'entretien en orbite. Chaque instrument installé par la suite emportait sa propre optique corrective, ce qui rendit COSTAR obsolète — il fut retiré lors de la mission d'entretien de 2009 pour libérer sa baie au profit du spectrographe des origines cosmiques et renvoyé sur Terre, où il est aujourd'hui une pièce de musée. L'histoire de la pomme de douche de Crocker devint la parabole attitrée de la NASA sur l'origine des bonnes idées d'ingénierie.