ハッブル宇宙望遠鏡

ハッブル宇宙望遠鏡（ハッブルうちゅうぼうえんきょう、、略称：HST）は、グレートオブザバトリー計画の一環として1990年4月24日に打ち上げられた、地上約600km上空の軌道上を周回する宇宙望遠鏡である。名称は、宇宙の膨張を発見した天文学者エドウィン・ハッブルに因む。長さ13.1メートル、重さ11トンの筒型で、内側に反射望遠鏡を収めており、主鏡は直径2.4メートルである。地球の大気や天候による影響を受けないため、地上からでは困難な高い精度での天体観測が可能。
当初の計画では15年程度の運用予定だったが、その成果の大きさから30年以上も運用が続けられている。
概要.
ハッブル宇宙望遠鏡は、地球の周回軌道にのせられた望遠鏡の中では、一番成功を収めたものだとされている。
ハッブル宇宙望遠鏡が行う観測のほとんどは、目で見える光の波長（可視光）を使う。そのため、望遠鏡を地球の大気の薄い所に置く最も大きな利点は、シーイングによる歪みを受けないことである。観測する天体を細かなところでまで明らかにすると同時に、光を狭い範囲へ集めることで暗い天体まで観測することができる。
逆に、宇宙空間に展開することでの欠点は、様々な宇宙線が大気によって減衰されずに暴露されること、故障時の対応に時間とコストが大きくかかることである。その軌道高度は国際宇宙ステーションよりもさらに100km以上外側であり、その軌道傾斜角も大きく異なるため、スペースシャトルが退役して以降、一度も直接アクセスしていない。搭載機器は基本的に故障以外での交換はされていないため、宇宙観測機器の根幹は打ち上げ当時の1990年における技術である。
望遠鏡の大きさを例えるとバスほどになる。これまでにスペースシャトルは設置を含めて5回この望遠鏡とドッキングし、宇宙飛行士が打ち上げ後の試験運用で判明した光軸のずれを補正したり、観測装置を補修したり、新しいカメラや分光器を取り付けるなどしてきた。無人機等でのアクセスなどは実施されておらず、今後もその計画は無い。
地球周回軌道を回りつつ、自身の姿勢を全天に向けられるように制御され、姿勢制御はリアクションホイールを使用する。電源は主鏡の両脇に設置された太陽電池パネルを用いて発電されている。
観測用装備.
5つの観測機器に加えて、望遠鏡の照準に使用され姿勢制御や正確な位置天文観測にも使用されるを備えている。これらの装備は、スペースシャトルでの整備によって交換が行われ、初期の装備はすべて交換されている。
2009年の最後のサービスミッション以降、稼働しているものは、ACS、COS、STIS、WFC3で、残りのNICMOSは休止状態だがWFC3が故障した場合に稼働させる可能性がある。
光学系の不具合・修理.
幾度の打ち上げ延期を乗り越え、1990年にスペースシャトル・ディスカバリー号によって打ち上げられた。しかし打ち上げ直後の調整で天体の光を集める鏡の端が設計より0.002mm平たく歪んでいることが発覚。この誤差により分解能は予定の5%になってしまった（）。
この歪みは、主鏡を製造したパーキンエルマー社（光学事業売却により現在はグッドリッチ光学宇宙システム部門）の工場において鏡面の歪みを検出するヌル補正装置が正しく取り付けられていないことが原因だった。本来小型の鏡の歪みを検出する用途に使われていたこの装置を、2.4mの大型鏡の補正に用いるために無理に取り付けたことが歪みを生む結果につながったのである。
この問題を修正するために、焦点に入ってくる15%の光を最大限に活用するソフトウェアが開発された。これで性能は58%まで回復。これ以上の修復は直接宇宙へ行き、ハッブルを修理するしかなかった。
元々ハッブルは運用期間15年（当初の予定）の間に数回スペースシャトルから修理などを受ける予定だったので、NASAはこの修理に鏡の誤差を修正する光学系の装置を入れる事を急遽決定。この修理に伴う船外活動のため、宇宙飛行士たちは一年以上、延べ400時間に及ぶ訓練を受けることとなる。この訓練のおかげで、この大修理は成功。ハッブルは当初の予定を遥かに超える性能を手にし、天文学史に残る数々の貴重な天体写真を捉えている。非常に美しい芸術的な天体写真も多数公開されている。ただし、これらの写真は必ずしも本物の色ではないことがある。肉眼では見えない領域の光（赤外線、紫外線など）を撮影した場合は、擬似カラーと呼ばれ、わかりやすいように波長ごとに色付けするためである。
新たな宇宙望遠鏡計画.
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡.
ハッブル宇宙望遠鏡の後継機としてジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) が2021年12月25日に打ち上げられた。六角形の鏡を18枚組み合わせた主鏡の口径は約6.5mであり、ハッブル宇宙望遠鏡よりも大幅な高性能化が図られている。ただし観測波長域は近赤外線・赤外線のみであり、近紫外線・可視光の観測能力は持たない。地球と太陽のラグランジュ点 (L2) に位置することで、地球近傍の塵の影響を避け、より高精度の観測を可能としている。元は2011年の打ち上げ予定であったが、度々延期されたものである。
ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡.
2012年6月4日、アメリカ国家偵察局 (NRO) のKH-11と推測される偵察衛星の地上予備機2機をNASAに供与することが米国メディアで報じられた。この偵察衛星の主鏡の口径は2.4mあり、ハッブル宇宙望遠鏡と同じであるがよりハイテクで軽量である。視野はハッブル宇宙望遠鏡よりも100倍広く、焦点距離は短くなる。この地上撮影用の望遠鏡を宇宙観測用望遠鏡に改造し、2025年に打ち上げる計画。
NASAのマネージャと大学の天文学者がこの光学系を点検した結果、ハッブル宇宙望遠鏡のものよりも優れていることが確認された。これにより、太陽系外の惑星の撮影や、ダークエネルギーの存在確認に役立てることができると考えられる。この望遠鏡の2次鏡は、地上からの制御あるいは搭載機器の制御で可動させることができる。この2次鏡は6本の支柱で固定されており、各支柱の下部にサーボモータが装備されており、これで焦点の微調節ができる。この供与されるNROの衛星には、太陽電池アレイ、コンピュータ、姿勢制御システム、観測機器といった主要な部分は含まれていない。
NASAは15億ドルをかけて口径1.5mの旧称WFIRST（広視野近赤外線サーベイ宇宙望遠鏡）を開発する予定であったが、このナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の開発に使うことになり、口径も2.4mに変更された。
大型紫外可視近赤外線宇宙望遠鏡.
NASAが2021年に将来の旗艦計画で、初期段階の策定をしている大型紫外可視近赤外線宇宙望遠鏡 (LUVOIR)も、後継機の一つとされる。口径 15m (LUVOIR-A) 及び 8m (LUVOIR-B) の複合鏡のコンセプトで2039年に打ち上げる想定である。