Teleskop Ruang Angkasa Hubble: Sejarah dan Kontribusinya dalam Perkembangan Astronomi

Atmosfer Bumi memiliki peran penting dalam melindungi kehidupan di permukaan planet, tetapi dalam konteks astronomi, lapisan ini sering kali menjadi penghalang. Cahaya bintang yang ingin diamati oleh para astronom harus melewati atmosfer yang dapat mengaburkan citra. Selain itu, kondisi cuaca dan waktu siang hari yang didominasi oleh sinar Matahari juga menjadi kendala besar bagi pengamatan dari Bumi, bahkan dengan teleskop paling canggih sekalipun.

Permasalahan ini mendorong para ilmuwan untuk mencetuskan ide menempatkan sebuah teleskop di luar atmosfer, tepatnya di orbit Bumi, untuk melakukan pengamatan secara terus-menerus tanpa hambatan atmosfer atau cahaya Matahari. Gagasan ini mulai berkembang pada awal abad ke-20 dan akhirnya diwujudkan melalui peluncuran Teleskop Ruang Angkasa Hubble pada 1990, sebuah instrumen yang telah merevolusi cara manusia memandang alam semesta.

Citra Teleskop Hubble saat di orbit Bumi, dilihat dari pesawat ulang alik Atlantis saat melakukan Servicing Mission 4 (SM4) pada 2009. Sumber: https://commons.wikimedia.org.

GAGASAN DAN AWAL PEMBANGUNAN

Ide teleskop ruang angkasa pertama kali dicetuskan oleh Herman Oberth pada 1923 dalam bukunya Die Rakete zu den Planeträumen. Meski pada saat itu teknologi belum memadai untuk merealisasikan idenya, pemikiran Oberth membuka jalan bagi perkembangan lebih lanjut. Pada 1946, Lyman Spitzer, seorang astrofisikawan, merumuskan proposal yang lebih spesifik tentang teleskop ruang angkasa.

Namun, baru pada dekade 1970-an NASA bekerja sama dengan European Space Agency (ESA) untuk mulai merancang proyek yang dinamai Teleskop Ruang Angkasa Hubble, yang diambil dari nama ilmuwan Edwin Hubble, penemu pengembangan alam semesta pada 1920-an. Awalnya, NASA dan ESA merencanakan teleskop dengan panjang 3 meter, namun desain akhirnya disederhanakan menjadi 2,4 meter untuk memudahkan pembangunan dan peluncuran.

Teleskop Hubble menggunakan desain teleskop pantul (reflector telescope), yang berarti menggunakan cermin besar sebagai komponen utama untuk menangkap cahaya. Cermin utama Teleskop Hubble diselesaikan pada 1981, dan seluruh struktur teleskop selesai dirakit pada 1985. Cermin utamanya sangat presisi dengan ketebalan hanya 1/50 dari tebal sehelai rambut manusia, menjadikannya salah satu benda paling halus yang pernah dibuat saat itu.

Cermin utama Teleskop Hubble saat masih berada di fasilitas pembuatan optik di Perkin-Elmer pada tahun 1979. Sumber: NASA.

PELUNCURAN DAN ABERASI SFERIS

Peluncuran Teleskop Hubble awalnya dijadwalkan pada 1986, namun tertunda karena tragedi Challenger yang menewaskan seluruh awak misi. Setelah penundaan beberapa tahun, Hubble akhirnya diluncurkan pada 24 April 1990 dari Kennedy Space Center di atas pesawat ulang-alik Discovery. Teleskop ditempatkan di orbit pada ketinggian sekitar 535 km di atas permukaan Bumi dan bergerak dengan kecepatan 27.000 km/jam, menyelesaikan satu orbit setiap 95 menit.

Namun, tidak lama setelah peluncuran, astronom menemukan masalah serius: cermin utama Teleskop Hubble mengalami aberasi sferis, yang disebabkan oleh bagian tepi cermin yang terlalu rata. Kesalahan ini, meskipun hanya 2 mikron, menyebabkan citra yang diambil Teleskop Hubble menjadi buram dan muncul efek halo di sekitar objek-objek langit yang diamati.

NASA segera merencanakan misi perbaikan. Pada Desember 1993, misi Servicing Mission 1 (SM1) diluncurkan untuk memasang alat koreksi optik, COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement). Dengan pemasangan COSTAR, aberasi pada cermin utama berhasil dikoreksi, dan Teleskop Hubble dapat mulai memberikan citra alam semesta yang lebih jelas dan mendetail.

Gambar di atas adalah proses pemasangan COSTAR pada Teleskop Hubble saat Servicing Mission 1 (SM1) tahun 1993. Sumber: NASA.

Kedua gambar di atas menunjukkan galaksi spiral M100. Gambar di sebelah kiri adalah citra buram M100 yang diambil oleh instrumen Wide-Field and Planetary Camera 1 (WFPC-1) pada tahun 1993, beberapa hari sebelum misi SM1. Citra buram ini disebabkan oleh aberasi sferis pada cermin utama Teleskop Hubble. Sebaliknya, gambar di sebelah kanan adalah citra M100 yang diambil oleh instrumen Wide-Field and Planetary Camera 2 (WFPC-2) setelah misi SM1 selesai. Gambar kedua tampak jauh lebih jelas berkat pemasangan instrumen koreksi optik COSTAR. Sumber: NASA.

MISI SERVIS LAINNYA DAN PEMBARUAN INSTRUMEN

Sejak SM1, Teleskop Hubble telah melalui beberapa misi perbaikan dan pembaruan teknologi yang meningkatkan kemampuan dan memperpanjang masa operasinya:

1. Servicing Mission 2 (SM2) - Februari 1997
Pada misi ini, dua instrumen utama dipasang untuk menggantikan instrumen lama:

• NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), yang meningkatkan kemampuan Teleskop Hubble untuk melakukan pengamatan dalam spektrum inframerah. Ini memungkinkan pengamatan pada objek kosmologis yang lebih jauh dan lebih redup yang tidak dapat dilihat dalam cahaya tampak.
• STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), sebuah spektrograf yang peka terhadap cahaya ultraviolet, membantu ilmuwan mempelajari fenomena-fenomena seperti distribusi massa alam semesta, pembentukan bintang, dan supermassive black hole.

2. Servicing Mission 3A (SM3A) - Desember 1999
Setelah diketahui empat dari enam giroskop Teleskop Hubble mengalami kerusakan, NASA memajukan jadwal peluncuran SM3. Pada misi ini, keempat giroskop diganti bersama satu Fine Guidance Sensor (FGS), yang penting untuk menjaga kestabilan teleskop saat melakukan pengamatan.

3. Servicing Mission 3B (SM3B) - Maret 2002
Misi ini memasang ACS (Advanced Camera for Surveys) yang memiliki sensitivitas tinggi terhadap spektrum UV dan mampu mengumpulkan data 10 kali lebih banyak dibandingkan instrumen sebelumnya. ACS memungkinkan para astronom untuk mengamati objek-objek yang sangat jauh, membantu mengungkap misteri awal alam semesta.

4. Servicing Mission 4 (SM4) - Mei 2009
SM4 menjadi misi perbaikan terakhir untuk Teleskop Hubble. Pada misi ini dipasang dua instrumen baru, WFC3 (Wide Field Camera 3) dan COS (Cosmic Origins Spectrograph), yang berperan penting dalam memahami struktur dan asal usul alam semesta. Selain itu, instrumen lama seperti STIS dan ACS juga diperbaiki.

Citra Saturnus dan cincinnya

Nebula Tarantula (30 Doradus)

Gugus bola NGC 6325, berjarak sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi, terletak di konstelasi Ophiuchus.

Galaksi spiral berbatang UGC 678, berjarak sekitar 260 juta tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Pisces.

Gugus galaksi Abell 209 yang terletak di konstelasi Cetus.

Ini adalah beberapa citra benda langit yang diambil oleh Teleskop Hubble. Sumber: Hubble Space Telescope Images.

KONTRIBUSI TELESKOP HUBBLE

Selama lebih dari 30 tahun operasinya, Teleskop Hubble telah berkontribusi besar dalam astronomi, termasuk beberapa penemuan penting berikut:

• 1994: Mengamati tabrakan komet Shoemaker-Levy 9 dengan planet Jupiter dan menemukan bukti keberadaan supermassive black hole di galaksi M87.
• 1995: Mengambil citra terkenal Pillars of Creation di Eagle Nebula.
• 2001: Mengukur elemen atmosfer pada exoplanet HD 209458b, membuka era baru dalam penelitian exoplanet.
• 2004: Menghasilkan Hubble Ultra Deep Field, kumpulan citra galaksi-galaksi paling jauh yang pernah diamati.
• 2008: Mengambil citra pertama dari exoplanet Fomalhaut b, menjadi citra visual pertama exoplanet yang pernah dilihat manusia.
• 2012: Menemukan galaksi-galaksi primitif dari Hubble Ultra Deep Field yang terbentuk lebih dari 13 miliar tahun lalu.
• 2013: Mengamati semburan uap air dari permukaan satelit Europa, salah satu bulan Jupiter.
• 2015: Mengamati peristiwa gravitational lensing pada sebuah supernova yang sangat jauh, menunjukkan citra supernova terbelah akibat gravitasi galaksi di depannya.

WARISAN DAN MASA DEPAN TELESKOP HUBBLE

Meskipun awalnya diperkirakan hanya beroperasi selama 15 tahun, Teleskop Hubble terus berfungsi dengan baik lebih dari tiga dekade setelah peluncurannya. Saat ini, Teleskop Hubble beroperasi berdampingan dengan Teleskop Ruang Angkasa James Webb yang lebih baru dan canggih. Bersama-sama, kedua teleskop ini membantu manusia memperluas pemahaman tentang alam semesta. Tanpa Hubble, banyak penemuan besar di dunia astronomi mungkin tidak akan terjadi secepat ini.