NASA는 새 거울을 설치하는 대신 콘택트렌즈를 장착해 허블의 불량 거울을 고쳤다

1990년 6월, 막 발사된 허블 우주망원경은 지상 망원경보다 더 선명하지 않은 이미지를 보내왔다. 2.4미터 주경이 잘못된 형상으로 연마되어 심각한 구면수차를 일으킨 것이다. 그 거울은 지구로 반환하기에는 너무 어렵다고 판단되었고, 엔지니어들은 우주유영 우주비행사를 광학관 안으로 보내 부경을 교체하는 방안이나 조리개 차양을 장착해 거울의 결함 있는 외곽 영역을 가리는 방안 같은 절박한 선택지들을 고려했다.

승리한 아이디어는 문제를 뒤집었다. 독일에서 열린 ESA 위기 회의에서 Ball Aerospace의 광학 엔지니어 제임스 크로커는 호텔 샤워헤드가 수직 막대에 조절 가능한 높이와 각도로 고정된 것을 보고, 비슷한 슬라이딩 마운트가 소형 교정 거울을 각 기기의 광로로 운반할 수 있겠다고 생각했다. 그 결과물인 COSTAR는 예산 5,000만 달러가 들었고, 전화 부스 크기였으며, 가장 적게 사용되는 기기인 고속광도계를 대체했다. 같은 1993년 임무에서 설치된 새로운 광시야·행성 카메라 2(WFPC2)는 자체 내장 교정 기능을 갖추고 있었다.

우주비행사들은 1993년 12월 STS-61 임무에서 11일간의 우주유영 끝에 COSTAR를 설치했고, 이 기기의 거울 팔은 1993년 12월 28일에 전개되었다. 교정된 희미한 천체 카메라에서는 별빛 중 0.1각초 이내에 집중되는 비율이 18%에서 85%로 뛰어올랐으며 — 1.6등급의 감도 향상 — 유효 분해능은 66밀리각초에서 43밀리각초로 개선되었고, 그 대가는 처리량 20% 감소와 시야 축소라는 적당한 수준이었다.

거울이 아니라 그 하류의 광로를 교정하라

거울의 오차는 안정적이었고 별 이미지로부터 완전히 특성화되었으므로, 그 반대 형상을 지상에서 제작해 궤도에서 이를 상쇄할 수 있다고 신뢰할 수 있었다.

허블을 지구로 가져오거나 광학관 내부에서 작업하는 것은 불가능하거나 무모한 일이었다. 기기 베이는 우주비행사가 정비하도록 이미 설계된 유일한 인터페이스였다.

기기당 두 개의 작은 거울은 2.4미터 주경을 재코팅하거나 교체하는 것에 비해 몇 그램의 유리만 들었다 — 해결책은 구경이 아니라 오차에 비례했다.

가장 성능이 낮은 기기인 고속광도계를 포기함으로써 그 거래는 망원경의 거의 무료인 슬롯으로 바뀌었다.

내장 교정 기능을 갖춘 새 기기(WFPC2)를 설계함으로써 같은 임무가 시스템을 양쪽 끝에서 동시에 고칠 수 있었다.

결함이 교체할 수 없는 구성 요소에 있다면, 교정을 손이 닿는 하류로 밀어내라. 알려진 결정론적 오차는 가장 저렴한 경계에서 상쇄할 수 있다.

수리는 계산대로 작동했다. 허블은 우주론을 재정립한 딥필드와 거리 측정을 제공했고, 이 임무는 NASA의 궤도상 정비 표준 모델이 되었다. 이후 설치된 모든 기기는 자체 교정 광학계를 갖추었고, 이로 인해 COSTAR는 불필요해졌다 — 2009년 정비 임무에서 우주기원분광기를 위한 공간을 확보하기 위해 제거되어 지구로 반환되었으며, 현재는 박물관 전시품이다. 크로커의 샤워헤드 이야기는 좋은 공학 아이디어가 어디서 나오는지를 보여주는 NASA의 대표적인 우화가 되었다.