宇航員傑弗裡·霍夫曼在更換操作中移除廣域和行星相機1號
宇航員傑弗裡·霍夫曼在1993年12月進行的第一次哈勃望遠鏡維修任務(SM1)中拆除廣域和行星相機1號(WFPC 1)。
這篇報道最初發表於2018年12月，正值哈勃太空望遠鏡首次維修任務25週年。
1993年12月，當奮進號航天飛機上的七名宇航員在地球上空568公里處趕上哈勃太空望遠鏡時，美國國家航空航天局(NASA)集體屏住呼吸。
他們的任務是：修復望遠鏡主鏡上的一個毀滅性的缺陷。
哈勃太空望遠鏡大約有一輛校車大小，有一個2.4米的主鏡。
哈勃望遠鏡是有史以來發射到太空中的最大的光學望遠鏡，它可以在不受地球大氣層扭曲影響的情況下觀察宇宙，它有很大的優勢。
但在1990年4月25日望遠鏡部署後獲得了第一批圖像後，很明顯出了問題：圖像模糊。
哈勃的宇宙之眼。
天文學家和工程師聚集在一起研究解決這個問題的各種方案，NASA召集了一個獨立委員會來尋找源頭。
他們都得出了相同的結論：哈勃的主鏡看起來像一個很淺的碗，被拋光成了錯誤的形狀。
誤差小於一根頭髮的寬度，但影響是顯著的。
如果這個錯誤得不到糾正，哈勃就永遠不會發揮其全部潛力。
在1993年12月6日的一週內，宇航員機組人員安裝了兩件旨在修復該錯誤的硬件。
修正光學空間望遠鏡軸向替換(COSTAR)是由美國宇航局位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德航天中心的一個團隊設計和建造的，將糾正哈勃望遠鏡上五臺儀器中的三臺的鏡面誤差。
第二個儀器是廣域和行星相機2(WFPC2)，由美國宇航局位於加利福尼亞州帕薩迪納市的噴氣推進實驗室設計和製造。
WFPC2實際上包含四個相機，它將繼續產生許多哈勃令人驚歎的圖像，幫助改變我們對宇宙的看法。
它生成了令人歎為觀止的星系、爆炸的恆星和新恆星誕生的星雲的快照。
在該儀器的使用期間，哈勃望遠鏡的經理們將望遠鏡對準了一塊黑色的天空，持續了一週多的時間，發現了數千個以前看不到的星系。
這臺儀器的時間非常緊迫，設計它來糾正這個缺陷是噴氣推進實驗室的約翰·特勞格，WFPC2的首席研究員，後來被描述為類似於“試圖在山坡上打棒球”。
鷹狀星雲。
在這些長達數光年的氣態塔裡，新的恆星誕生了，並隨著它們從周圍積累越來越多的質量而繼續增長。
這張照片拍攝於1995年4月1日，由哈勃太空望遠鏡上的廣角和行星相機2(WFPC2)拍攝。
WFPC2團隊成員表示，他們記得公眾和媒體的反應往往是悲觀的，甚至是懷疑的。
特勞格當晚觀看了電視網新聞主播湯姆·布羅考(Tom Brokaw)的節目，他在節目開始時說：“你聽說過這麼多的哈勃望遠鏡-它壞了。”
這三張圖片顯示了M100星系的中心區域。
左邊的圖像是由廣域和行星相機1拍攝的，由於哈勃主鏡的形狀錯誤，這張圖像是模糊的。
WFPC2(中間)包含用於更正錯誤的硬件。
廣域相機3(右)是WFPC2的升級版。
特勞格在2007年的一篇文章中寫道：“哈勃計劃的承諾，應用我們最好的技術來推動天文學的前沿，在公眾的視線中立即轉變為技術失敗的標誌性人物。”
特勞格把他的團隊團結起來解決這個問題。
望遠鏡的主鏡和次鏡收集光線，並將其饋送給機載的五臺科學儀器。
主鏡無法更換，也無法返回地球進行維修。
必須為哈勃的每一臺儀器找到解決方案。
Costar設備為其中三臺提供了矯正光學裝置，消除了完全更換這些儀器的需要。
但同樣的方法對望遠鏡的廣角和行星相機(WFPC)不起作用，WFPC是WFPC2的前身。
特勞格和他的團隊想出了一個潛在的解決方案。
主鏡錯誤導致投射到鏡子不同部分的光線在不同的位置聚焦，因此研究小組必須找出如何將其重新定向到適當的焦點。
他們的解決方案是對問題進行反向工程：他們將在儀器內放置四個相同的鎳幣大小的鏡子-WFPC2內的四個攝像頭分別對應一個-誤差與有缺陷的主鏡相同，但在主鏡太平的地方，新的鏡子會彎曲得太深。
這兩個誤差加在一起會相互抵消，產生的效果相當於一面形狀正確的鏡子。
NASA接受了噴氣推進實驗室的建議，建造了一個WFPC替代品。
該機構原計劃每三年執行一次哈勃望遠鏡維修任務，並決定維持這一時間表。
第一次維修任務定在1993年秋天。
噴氣推進實驗室需要在1992年冬天之前交付替換飛機--距離現在只有兩年多一點的時間。
修理哈勃望遠鏡的競賽開始了。
在壓力下。
兩年的時間遠遠不足以從頭開始製造一臺新的攝像儀器。
值得慶幸的是，噴氣推進實驗室已經在建造WFPC2；NASA原本打算最終將其作為WFPC的升級或在儀器發生故障時的替代品。
即使WFPC2的工作已經在進行，截止日期也需要一個加速的時間表。
“我們知道我們只有幾年的時間，我們必須把它做好。”
特勞格說，雖然矯正鏡很小，但它們幾乎影響了建築過程的每一步，並造成了“無窮無盡的新問題”。
為了最大限度地減少WFPC2在近地軌道安裝過程中出錯的機會，原計劃執行維修任務的七名宇航員前往噴氣推進實驗室瞭解該儀器並接受如何安裝的培訓。
使問題更加複雜的是WFPC2的重量：超過272公斤，即使在低地球軌道的微重力下，它也很笨重。
儀器的其中一個鏡子，稱為拾取鏡，安裝在保護殼外面的一個短臂上。
僅僅是撞到鏡子就會使系統不對準，並從本質上毀掉整個儀器。
飛起來的時間到了。
WFPC2團隊的領導於1993年12月2日清晨前往佛羅里達州的NASA肯尼迪航天中心進行發射。
加拉格爾記得，在離開肯尼迪並尋找早飯後，他抬頭看著黎明前的天空，看到航天飛機從頭頂經過，接近哈勃；這些物體在繞地球運行時，在天空中看起來像兩個微弱的光點。
在任務的第六天，宇航員傑弗裡·霍夫曼和斯托裡·馬斯格雷夫進行了太空行走，將WFPC從哈勃望遠鏡上移除並安裝WFPC2。
一切似乎都按計劃進行，但真正的考驗還在後頭。
宇航員於12月13日返回地球，來自WFPC2的第一批原始數據於12月18日傳回。該團隊將數據放入圖像處理軟件，焦急地看著圖片開始在屏幕上滾動。
一下子就鬆了一口氣。
“它們很鋒利，”特勞格在談到這些圖像時說。
“這不僅是因為我們的照片看起來很棒，還因為我們馬上就有了新的發現。照片中有一些我們以前從未見過的東西。”
美國國家航空航天局於1994年1月13日向公眾公佈了第一批圖像。
第二天，WFPC2團隊在美國天文學會冬季會議上向滿座的觀眾展示了研究結果。
特勞格說：“當我們展示第一張照片時，房間裡爆發出一陣掌聲，我們起立鼓掌。”
“這通常在天文會議上是看不到的！”
WFPC2儀器在哈勃望遠鏡上運行了超過15年，對宇宙進行了超過13.5萬次觀測。
在2009年儀器退役之前，基於這些數據撰寫了3500多篇科學論文，在接下來的十年裡又發表了2000多篇科學論文。
加拉格爾說：“WFPC2不是靠魔術或運氣成功的；它之所以成功，是因為我們有一群能幹而勤奮的人，他們瞭解什麼是危險，並挺身而出迎接挑戰。”
“就像每個項目一樣，我希望我能把這個團隊帶到下一個任務中去。”
2009年5月，宇航員將WFPC2從哈勃望遠鏡上移走，取而代之的是廣域相機3(WFC3)。
WFPC2後來在華盛頓特區的史密森航空航天博物館公開展出。
