A NASA corrigiu o espelho defeituoso do Hubble instalando lentes de contato em vez de um novo espelho

Em junho de 1990, o recém-lançado Telescópio Espacial Hubble retornava imagens sem nitidez maior que a dos telescópios terrestres: seu espelho primário de 2,4 metros havia sido polido com a forma errada, introduzindo grave aberração esférica. O espelho foi considerado difícil demais para retornar à Terra, e os engenheiros consideraram opções desesperadas — enviar um astronauta em caminhada espacial para dentro do tubo óptico a fim de trocar o espelho secundário, ou instalar um anteparo de abertura para mascarar as regiões externas defeituosas do espelho.

A ideia vencedora inverteu o problema. O engenheiro óptico da Ball Aerospace, James Crocker, em uma reunião de crise da ESA na Alemanha, notou o chuveiro do seu hotel preso a uma haste vertical em alturas e ângulos ajustáveis; um suporte deslizante semelhante poderia levar pequenos espelhos corretivos ao caminho da luz de cada instrumento. O resultado, o COSTAR, custou os US$ 50 milhões orçados, tinha o tamanho de uma cabine telefônica e substituiu o instrumento menos usado, o Fotômetro de Alta Velocidade. A nova Câmera Planetária e de Campo Amplo 2, instalada na mesma missão de 1993, trazia sua própria correção embutida.

Os astronautas instalaram o COSTAR na missão STS-61, em dezembro de 1993, em onze dias de caminhadas espaciais, e os braços dos espelhos do instrumento foram desdobrados em 28 de dezembro de 1993. Na Câmera de Objetos Fracos corrigida, a fração da luz de uma estrela concentrada dentro de 0,1 segundo de arco saltou de 18% para 85% — um ganho de sensibilidade de 1,6 magnitude — e a resolução efetiva melhorou de 66 para 43 milissegundos de arco, ao preço modesto de 20% menos rendimento e um campo de visão menor.

Corrigir o caminho da luz a jusante, não o espelho

O erro do espelho era estável e totalmente caracterizado a partir de imagens de estrelas, de modo que seu oposto podia ser fabricado em terra e confiado para cancelá-lo em órbita.

Trazer o Hubble para casa ou operar dentro de seu tubo óptico era impossível ou imprudente; o compartimento de instrumentos era a única interface já projetada para ser atendida por astronautas.

Dois pequenos espelhos por instrumento custavam alguns gramas de vidro, em comparação com o revestimento ou a substituição de um primário de 2,4 metros — a correção escalava com o erro, não com a abertura.

Abrir mão do Fotômetro de Alta Velocidade, o instrumento menos capaz, converteu a troca em um espaço quase gratuito no telescópio.

Projetar novos instrumentos com correção embutida (WFPC2) permitiu que a mesma missão corrigisse o sistema por dois lados ao mesmo tempo.

Quando um defeito está em um componente que você não pode substituir, empurre a correção para jusante, até onde você pode alcançar. Um erro determinístico conhecido pode ser cancelado na fronteira mais barata.

O reparo funcionou conforme calculado: o Hubble entregou os campos profundos e as medições de distância que recalibraram a cosmologia, e a missão se tornou o modelo da NASA para manutenção em órbita. Todo instrumento instalado depois trazia sua própria óptica corretiva, o que tornou o COSTAR obsoleto — ele foi removido na missão de manutenção de 2009 para liberar seu compartimento para o Espectrógrafo de Origens Cósmicas e devolvido à Terra, onde hoje é uma peça de museu. A história do chuveiro de Crocker tornou-se a parábola permanente da NASA sobre de onde vêm as boas ideias de engenharia.