– Qua một thấu kính trong vắt

Dung sai: 0,000 000 000 000 1

Số phận của nền văn minh nhân loại sẽ phụ thuộc vào việc liệu các tên lửa trong tương lai sẽ chở theo kính viễn vọng hay bom khinh khí.

– Ngài Bernard Lovell, The Individual and the Universe (tạm dịch: Cá nhân và Vũ trụ) (1959)

Một vụ án mạng kinh hoàng đã xảy ra vào một tối hè yên ả trong một công viên rợp bóng cây ở Nam London mà không ai hay biết – cho đến khi một nhiếp ảnh gia thời trang, làm việc một mình trong phòng tối, phóng đại và phóng đại hơn nữa một tấm ảnh đen trắng mà ông từng chụp ở công viên và nhìn thấy, hoặc nghĩ mình nhìn thấy, một bàn tay cầm một khẩu súng và một thi thể nằm trên cỏ, khuất sau những rặng cây.

Phim của ông nhiễu và bức ảnh phóng đại bị nhòe nhưng những hình ảnh này, đến từ bộ phim được đề cử giải Oscar của Michelangelo Antonio, Blow-Up, vẫn ám ảnh người xem đến tận ngày nay. Và tuy nội dung phim không đơn thuần nói về án mạng, nó minh họa rõ sức mạnh vô song của máy ảnh trong việc biến một khoảnh khắc ngẫu nhiên, đôi khi khá tình cờ, thành một sự thật vĩnh cửu của lịch sử – một bài học tôi rút ra gần đây.

Văn phòng của tôi được cải tạo từ một kho thóc cũ, xây từ những năm 1820 ở Bắc New York. Tôi mua cái kho này trong tình trạng hết sức tồi tàn, quyết định tháo dỡ các cột và xà của nó và chất lên xe rồi chở tới nơi tôi sống, trong một thôn hẻo lánh giữa những ngọn đồi ở miền Tây Massachusetts vào mùa hè năm 2002. Thiết kế bên trong của công trình nhỏ bé và khiêm tốn này cho phép một người có thể đứng từ gác xép cao gần 5 m và nhìn xuống mặt bàn làm việc hỗn độn của tôi kê trên sàn kho.

Do đây là một cái kho lâu đời và việc cải tạo tân trang những công trình nông trại tồi tàn thành nơi ở được coi là một chủ đề thú vị, một nhiếp ảnh gia quyết định ghé thăm nhà tôi. Anh nói anh đang thực hiện một quyển sách về trùng tu kho nông trại, và sau khi được tôi chấp thuận cho tùy ý di chuyển, anh dành hàng giờ để chụp ảnh, bao gồm cả những tấm ảnh về mặt bàn lộn xộn giấy má của tôi chụp từ gác xép.

Các tấm ảnh này được in trong một quyển sách bàn trà khá đẹp xoay quanh chủ đề trào lưu trùng tu kho nông trại. Tôi cũng được tặng một bản và dành cả tối để chiêm ngưỡng nó (chủ yếu là ngắm những kho nông trại đẹp hơn nhiều cái kho thóc khiêm tốn hơn của tôi) trước khi cất nó vào kệ và quên bẵng nó đi.

Nhưng một người khác cũng mua quyển sách này và cảm thấy thích thú với cái kho chụp ở trang 61. Liệu anh ta có phải là người hâm mộ Blow-Up không thì tôi không rõ, nhưng anh ta cho rằng dựa vào tấm ảnh có thể tìm ra ai là chủ nhân của kho thóc này.

Lý do là trên mặt bàn làm việc trong tấm ảnh có một cuốn tạp chí New York Review of Books, bị che khuất một nửa bởi những thứ linh tinh khác: sách báo và giấy tờ. Người này phát hiện ra ở góc dưới bên phải của cuốn tạp chí Review là một nhãn địa chỉ, bé đến nỗi hầu như không ai để ý. Nhưng đó là một nguồn thông tin có thể sử dụng được – với điều kiện ống kính máy ảnh đủ tốt để sau khi phóng đại ảnh lên vẫn có thể đọc được chữ trong nhãn.

Thế là anh ta cắt riêng nó ra khỏi cuốn tạp chí và những mớ lộn xộn khác trên bàn, đưa nó vào dưới ống kính lúp rồi tăng dần độ phóng đại. Các dòng chữ li ti lớn dần, lớn dần – cho đến khi, bất chấp một chút nhầm lẫn ban đầu do các ảnh điểm trên trang tạp chí, sau bốn hay năm lần phóng đại, tên và địa chỉ của tôi đã đủ lớn để đọc được. Và thế là vị độc giả bí ẩn này biết ai đang sống và làm việc trong kho thóc. Và anh ta liên hệ với tôi.

Và tuy quá trình này có vẻ tọc mạch thái quá, thậm chí có đôi chút đáng sợ, thực tế hóa ra lại hoàn toàn khác. Người liên hệ với tôi là một bác sĩ giải phẫu thần kinh hệ mạch về hưu – một người dễ mến và thú vị, thậm chí là hơi “ám ảnh” trong tính cách, và có dấu hiệu tự kỷ. Anh cũng là một nhiếp ảnh gia sắc bén, với óc tò mò vô biên – một bộ óc bách khoa, có thể nói như vậy. Và anh đặc biệt say mê khả năng của quang học chính xác trong điều tra pháp y và những thử thách trí tuệ mà lĩnh vực này đem lại.

CŨNG NHƯ PHẦN LỚN các cậu bé lứa tuổi học sinh ở nước Anh – hay ở bất cứ đâu khác – tôi say mê thấu kính ngay từ khi còn nhỏ. Thấu kính đầu tiên của tôi là một chiếc kính lúp lồi hai mặt. (Phần lớn thấu kính sản xuất vào thập niên 1940 được làm từ thủy tinh vì chất lượng của nhựa thời đó không đủ tốt và nhựa polycarbonate gần như chưa được biết tới.) Tôi dùng chúng vào những trò nghịch ngợm như soi nòng nọc và các tấm ảnh thiếu chi tiết trên các tạp chí khỏa thân, để đánh lửa trại, hoặc để đánh thức những cậu bạn khác dại dột ngủ gật trong nắng – chỉ cần dùng thấu kính tập trung ánh nắng vào một điểm trên cánh tay trần vài giây là những kẻ ngủ say nhất cũng phải bật dậy.

Khi lên mười, tôi bắt đầu say mê tìm hiểu côn trùng thuộc bộ que và cần có những thấu kính chất lượng tốt hơn. Tôi nuôi đám côn trùng trong hũ Kilner cũ của mẹ, lót lá thủy lạp ngắt từ hàng rào vườn nhà, rồi bán chúng cho bạn học với giá 3 penny. Nhưng lũ côn trùng hay gặp phải các vấn đề lạ – chẳng hạn đôi khi chúng không thể rút chân (côn trùng có sáu chân) khỏi vỏ trứng mà chúng sinh ra. Vấn đề này được xử lý bằng việc vi phẫu, sử dụng một kim khâu hoặc chiếc nhíp nhỏ và một kính lúp phóng đại mười lần.

Lớn lên, tôi chuyển sang sưu tầm tem, đồng thời tích lũy được một bộ sưu tập vài chiếc kính lúp: một kính hình vuông cho phép nhìn toàn bộ một con tem nhỏ, một kính lúp dành cho thợ kim hoàn mà tôi dí mắt vào để đếm các lỗ đục trên tem và dò tìm các lỗi dấu đóng thư; và một thiết bị lớn, trông tựa như một cái chặn giấy, mà khi di chuyển dọc một trang album sẽ cho phép tôi trưng bày bộ sưu tập của mình trước tất cả những người đi qua.

Quang học chính xác (nhìn chung đi kèm với một mức giá không nhỏ, buộc tôi phải xin tiền cha mẹ) bắt đầu trở thành mối quan tâm của tôi khi lên 14 tuổi và cho rằng mình cần có một cái kính hiển vi. Tiền lúc nào cũng thiếu, nhưng sau khi lùng sục các cửa hàng đồ cũ và các xe bán dạo, cuối cùng tôi cũng mua được mấy bộ kính hiển vi (sản xuất bởi các hãng như Negretti and Zambra, Bausch and Lomb, Carl Zeiss), chiếc nào cũng được đặt trong các hộp gỗ xinh xắn với các khe chứa thị kính có thể thay đổi được và các khe nhỏ hơn để đặt thấu kính. Tôi còn nhớ vào thập niên 1950 cũng có những cuộc tranh luận xem kính hiển vi nào mạnh mẽ nhất, tương tự như giới trẻ ngày nay chạy đua về độ phân giải màn hình. Do chỉ soi các mẫu nước ao để tìm rận nước, hoặc soi các mẫu nước biển để tìm cá lưỡng tiêm, và không có cả kiến thức lẫn dụng cụ để khám phá sâu hơn thế giới mà chúng ta thừa hưởng từ Galileo và van Leeuwenhoek, chúng tôi không có nhu cầu về độ phóng đại quá 300 lần. Tôi nghĩ một vài kính hiển vi tôi có cho phép độ phóng đại 1.000 lần, một độ phóng đại lớn như vậy trong bàn tay vụng về của tôi sẽ chẳng phát huy tác dụng gì ngoài việc khiến vật quan sát ra vào trường thị lực với tốc độ hỏa tiễn. Một vài thành viên trong câu lạc bộ hiển vi ở trường khoe đã nhìn thấy cả tinh trùng của mình – một tuyên bố vừa đáng nghi vừa đáng kính, và đòi hỏi một độ phóng đại ngoài tầm tay của chúng tôi.

Sau đó, tôi mua chiếc máy ảnh đầu tiên: một chiếc Brownie 1217, ống kính Dakon nhựa, khẩu độ cố định f/14[∗], tiêu cự 65 mm và tốc độ màn trập cố định 1/50 giây. Tôi hay mang cuộn phim đã chụp tới một hiệu thuốc nhỏ ở thị trấn Dorset, nơi tôi học nội trú, và người dược sĩ ở đó sẽ giúp tôi rửa ảnh, phóng lớn những tấm ảnh đen trắng, và khích lệ tinh thần, khen ngợi các tác phẩm nhiếp ảnh của tôi – có lẽ là để dụ tôi mua máy ảnh mà ông đang bán. Cuối cùng, tôi đã bị khuất phục trước những lời ca tụng của ông và mua một chiếc Voigtländer 35 mm[∗]. Từ đây, tôi bắt đầu hành trình nhiều năm với phim 35 mm và chuỗi dài các máy ảnh, chủ yếu do các công ty Nhật Bản sản xuất, như Pentax, Minolta, Yashica, Olympus, Sony, Nikon và Canon.

Cuối cùng, vào một ngày năm 1989 khi tôi đang sống ở HongKong, một nhân viên bán hàng người Quảng Đông trẻ tuổi đã thuyết phục tôi rằng tôi thực sự cần có một chiếc máy ảnh phim 35 mm yên tĩnh, nhỏ gọn, ổn định, vững chãi và siêu chính xác, thích hợp cho cuộc sống phóng viên nước ngoài lang bạt bất định của tôi. Anh nói: Một chiếc Leica M6 được trang bị một ống kính xuất sắc, một cơ cấu màu đen tinh tế đã trở thành huyền thoại với dân chuyên nghiệp (dù còn khá xa lạ với tôi), một tổ hợp nhôm-kính siêu nhẹ và siêu nhanh, được biết đến với cái tên Summilux 35 mm f/1.4.

Ống kính nhỏ bé này đã đồng hành cùng tôi trên vô số chuyến công tác viết bài cho các tờ báo và tạp chí trong hơn một phần tư thế kỷ. Sau đó, nó được lắp vào thân một chiếc máy ảnh Leica mới hơn nhưng rất khác chiếc M6. Cuối cùng, tôi cũng nghe theo lời khuyên của những người sành sỏi hơn và mua ống kính 35 mm f/1.4 Summilux ASPH, (hậu duệ của ống kính yêu quý ban đầu của tôi) với một thấu kính phi cầu thiết kế dạng nổi – được coi là ống kính máy ảnh góc rộng phổ thông số một thế giới tại thời điểm tôi viết những dòng này, và cũng là điển hình tiêu biểu nhất của công nghệ quang học chính xác cao.

Thế giới quang học siêu chính xác có một vài chân lý không thể xóa bỏ. Một trong số đó là việc ống kính Leica từ lâu đã sở hữu chất lượng vô song, xứng đáng được đặt vào vị trí trung tâm trong bức tranh nghệ thuật nhiếp ảnh. Lịch sử của Leica trải dài một thế kỷ, bắt đầu từ năm 1913 khi Oskar Barnack – chuyện kể rằng ông bị bệnh hen và muốn có một chiếc máy ảnh nhẹ – cho ra đời cả cuộn phim 35 mm đầu tiên và chiếc máy ảnh Leica đầu tiên, gọi là Ur-Leica. Sự phát triển của ống kính Leica từ khoảnh khắc đó đã song hành với những tiến bộ trong quang học nói riêng cũng như các tiến bộ trong công nghệ chính xác nói chung. Điều khác biệt lớn nhất là không như những thiết bị được nhắc tới trong các chương trước, chúng luôn được làm từ các vật liệu trong suốt.

Hành trình của quang học bắt đầu thậm chí còn sớm hơn, trước đó một thế kỷ.

Nếu loài người chấp nhận khái niệm sáng và tối ngay từ khi con mắt đầu tiên mở ra, nháy, hoặc nhắm lại, có lẽ chúng ta đã có những băn khoăn về hiện tượng quang học ngay sau đó – các câu hỏi về bản chất của cái bóng, sự phản chiếu, cầu vồng, hiện tượng que nhúng vào nước trông như bị bẻ cong, của các sắc thái và tông màu khác nhau, về cơ chế hoạt động của gương, của kính đốt, về lý do các vì sao lại nhấp nháy trong khi các hành tinh lại không, về cấu tạo của mắt người. Tất cả những câu hỏi đó đã được ghi lại trong các văn bản cổ (của người Hy Lạp, Sumer, Ai Cập, Trung Hoa) từ ít nhất 3.000 năm trước. Tác phẩm Quang học của Euclid được viết vào năm 300 TCN. Tuy chủ yếu nói về hình học phối cảnh cũng như nêu giả thuyết ánh sáng đi tới mắt người được tạo ra từ một chất tựa như ê-te gọi là “lửa thị giác”, tác phẩm này đã đặt nền móng cho các lý thuyết của Ptolemy 500 năm sau, góp phần thúc đẩy sự tiến bộ nghiên cứu thiên văn, cũng như đưa ra các lý thuyết về khúc xạ và phản xạ được dùng tới ngày nay.

Nguyên mẫu Ur-Leica, chế tạo năm 1913 bởi một nhân viên của Leitz tên là Oskar Barnack. Đó là một chiếc máy ảnh nhỏ, nhẹ, với màn trập gần như im lặng tuyệt đối, sử dụng phim 24 x 36 mm

Các giải phẫu cầu mắt đã cho thấy trong mắt người tồn tại một thấu kính, perspicillum, nằm ở ngay trước mống mắt và có chức năng phóng đại hình ảnh. Người đầu tiên trưng bày thấu kính của mắt người là một bác sĩ người Thụy Sĩ, ông còn đặt tên cho nó bằng một từ mà người La Mã đã dùng trong hàng trăm năm nay để chỉ những mảnh thủy tinh nhỏ mà những người mắt kém dùng để hỗ trợ thị lực: perspicillum. Từ này về sau được dùng để chỉ kính viễn vọng quan sát những thứ ở xa, hoặc các kính mắt sơ khởi giúp người dùng đọc chữ và nhìn rõ hơn những vật thể ở gần.

Theo ghi chép, Hoàng đế La Mã Nero, một người thiển cận theo cả nghĩa đen và nghĩa bóng, đã xem các trận giác đấu qua một mảnh ngọc lục bảo lồi. Những kính mắt đích thực đầu tiên xuất hiện trong các bức tranh vẽ ở Ý vào thế kỷ XIII, có lẽ với những thấu kính giản đơn nhưng không vì thế mà không có tác động lớn tới chất lượng cuộc sống của những người đeo kính và những chuyến phiêu du khám phá. Sau đó, với các công trình của Galileo, Kepler và Newton, các lý thuyết quang học phát triển vượt bậc và khái niệm “lửa thị giác” tù mù nhường chỗ cho bộ môn quang học hình học chặt chẽ và chính xác. Tiếp đến, kính viễn vọng, ống nhòm, kính hiển vi ra đời; Benjamin Franklin được cho là đã phát minh ra kính hai tròng – nửa dưới lồi hơn và tròn hơn nửa trên, nửa dưới dùng để đọc sách và nửa trên được đặt trên một miếng đệm kim loại, dùng để nhìn xa – vào đầu những năm 1780. Tuy nhiên, theo các nghiên cứu mới nhất, kính hai tròng có thể đã được phát minh sớm hơn rất nhiều, đến 50 năm trước đó. Cuối cùng, sau khi nghiên cứu về độ nhạy sáng của một loạt họ hóa chất, nhà khoa học kiêm nhà phát minh Nicéphore Niépce đã chụp tấm ảnh đầu tiên, lưu lại cho đời sau một khoảnh khắc khiêm nhường với tiêu đề Nhìn từ cửa sổ ở Le Gras.

Tuy Ernst Leitz được biết tới là người đã giúp các nhân viên Do Thái của mình di tản hàng loạt khỏi Đức, nhưng máy ảnh do công ty ông sản xuất lại được quân đội của Hitler sử dụng rộng rãi. Trên hình là hai chiếc máy ảnh Leica Illc đeo trên cổ một sĩ quan hải quân Đức Quốc Xã

Thực ra nói chụp là không chính xác. Niépce sử dụng một hộp tối, ở phía sau gắn một đĩa hợp kim thiếc sơn một lớp mỏng nhựa đường – một loại nhựa đường mà ông phát hiện ra có khả năng cứng lại khi gặp ánh sáng, cường độ sáng càng lớn thì càng cứng. Loại nhựa đường này cũng có thể hòa tan trong một số dung môi đặc biệt – chẳng hạn nó có thể bị rửa trôi bằng một hỗn hợp dầu oải hương và xăng trắng – và Niépce kết luận những phần cứng hơn, sẽ khó bị rửa trôi hơn. Các phản ứng khác nhau của nhựa đường với ánh sáng và bóng tối nêu trên chính là nguyên lý hoạt động cho tấm ảnh đầu tiên. Đó là tấm ảnh chụp một sân thượng làm bằng các khối đá, với một bụi cây ở vị trí trung tâm và hơi lệch về bên phải là quang cảnh rộng lớn lấp ló tháp chuông nhà thờ cùng những ngọn đồi xa mờ. Một tấm ảnh thô kệch, khó nhìn, nhưng không thể phủ nhận chính là quang cảnh phía trước chiếc máy ảnh của Niépce.

Tấm ảnh được chụp vào mùa hè năm 1826, tại ngôi làng Saint- Loup-de-Varennes miền trung-đông nước Pháp (nay được coi là điểm hành hương của các nhiếp ảnh gia), được phơi sáng trong nhiều giờ, thậm chí là nhiều ngày. Tấm ảnh không thể được gọi là “chính xác” hay “chuẩn xác” nhưng nó mang một vẻ đẹp thoát tục, và hiện được trưng bày trang trọng trong tủ kính, đặt trong một hầm bảo mật nghiêm ngặt ở Đại học Texas, Austin.

Chúng ta không biết nhiều về kiểu ống kính mà Niépce sử dụng vào cái ngày hè oi bức ấy – nó được làm từ thủy tinh nhám hay thủy tinh nhẵn, từ bột pha lê, hay từ một mảnh hổ phách lấy từ đáy sông? Chúng ta có thể đưa ra các giả định, nhưng không thể khẳng định chắc chắn, ngoại trừ việc ống kính ấy chắc chắn đã được gắn cố định vào hộp máy ảnh, và chắc chắn chỉ chứa một cấu phần duy nhất, một thấu kính, có lẽ có hình quả chanh, lồi hai mặt. Xem tấm ảnh, chúng ta thấy nó thể hiện mọi hạn chế mà ngành nhiếp ảnh thời kỳ đầu phải đối mặt: không có khả năng lấy nét, không có khả năng thu đủ ánh sáng, biến dạng ở mép và các khu vực nhận nhiều ánh sáng, cực kỳ thiếu chính xác. Nhưng đây là một sự sáng tạo có chủ ý, đánh dấu sự ra đời của một ngành nghệ thuật hoàn toàn mới.

Sau công trình tiên phong của Niépce, các nhà sản xuất ống kính phải đương đầu với một loạt thách thức làm hỏng chất lượng ảnh, phổ biến nhất là sắc sai, cầu sai, mờ viền, coma, loạn thị, cong trường, bokeh[∗] và chấm mờ. Họ không ngừng thí nghiệm với các ống kính phức hợp tinh vi để xử lý các vấn đề trên, nhưng vẫn đảm bảo đủ nhanh, nhẹ, chính xác, nhắm đến những tấm ảnh hoàn hảo nhất về mặt kỹ thuật. Hành trình 134 năm kể từ phát minh của Niépce năm 1826 tới sự ra đời của ống kính Summilux 35 mm f/1.4 đầu tiên của Leica năm 1960 cũng là hành trình phát triển của quang học từ giản đơn đến siêu chính xác, từ những tấm ảnh mờ nhòe cho tới những hình ảnh sắc nét đến kinh ngạc ngày nay. Độ sắc nét cao không nhất thiết đem lại giá trị thẩm mỹ cao, nhưng rất có ích cho khám nghiệm pháp y và cho phép phóng đại hình ảnh nhiều lần.

Để đạt được độ sắc nét cao, toán học đóng vai trò quan trọng không kém vật liệu. Đóng vai trò trung tâm là các khái niệm toán học như góc – ví dụ như góc khúc xạ hoặc góc tán xạ, cả hai đều phụ thuộc phần lớn vào chất liệu của thấu kính. Khúc xạ cho biết mức độ thấu kính bẻ cong ánh sáng, tán xạ cho thấy mức độ bẻ cong khác nhau của thấu kính đối với ánh sáng ở các bước sóng khác nhau (nói cách khác là các màu sắc khác nhau). Các nhà thiết kế thời kỳ đầu hạn chế tối đa hiện tượng cầu sai và sắc sai (hậu quả của khúc xạ và tán xạ) bằng một ý tưởng đặc biệt thông minh: mài hai thấu kính từ hai vật liệu khác nhau sao cho chúng có thể xếp ăn khớp với nhau. Bằng cách này, vào cuối những năm 1830, ống kính đa lớp đầu tiên đã ra đời[∗].

Kết cấu đa lớp, được sử dụng cho đến ngày nay, ban đầu khá sơ khởi, với chỉ hai thấu kính ép vào nhau. Một thấu kính được làm bằng thủy tinh với tính chất khúc xạ đặc biệt, ví dụ như thủy tinh cron với chỉ số khúc xạ cực thấp. Thấu kính còn lại làm từ thủy tỉnh flin với chỉ số khúc xạ cao nhưng tán xạ thấp. Chúng được mài và ép vào nhau, tạo ra một thấu kính đúp.

Ánh sáng từ vật thể được chụp đi qua thấu kính đúp này hội tụ lên phim ở phía sau máy ảnh, tạo ra hình ảnh ngay ngắn, sắc nét, chân thực hơn nhiều những hình ảnh nhòe nhoẹt đầy rẫy quang sai của các máy ảnh thấu kính đơn ngày xưa. Thấu kính cron khắc phục vấn đề này và thấu kính flin khắc phục vấn đề kia, chúng được mài chính xác đến mức ghép lại với nhau thành một thể thống nhất, cho ra hiệu ứng quang học thống nhất.

Từ đó đến nay, những chiếc máy ảnh chất lượng tốt nhất đều mang một tổ hợp thấu kính đa lớp. Các nhà thiết kế thấu kính ngày nay có nhiều điểm tương đồng với người chỉ huy dàn nhạc, những bậc thầy đưa dẫn và sắp xếp các chi tiết thủy tinh chế tạo tinh vi và cẩn thận với các đặc tính hóa học và quang học khác nhau vào trong một tổ hợp hài hòa nhất. Các thấu kính hiện nay có tính chất hình học rất đa dạng và làm từ các vật liệu còn đa dạng hơn – chỉ cần bổ sung một hàm lượng cực nhỏ nguyên tô' đất hiếm là đã thay đổi hoàn toàn khả năng tán xạ, hấp thụ và khúc xạ ánh sáng của vật liệu trong suốt. Mặt khác, những vật liệu phi thủy tinh (gecmani, kẽm selenua, thạch anh nung chảy) có đặc tính thích hợp với một số dải sóng và cường độ ánh sáng nhất định.

Nhiệm vụ của ống kính là thu ánh sáng và đưa ánh sáng về phim hoặc cảm biến trong máy ảnh. Khi máy ảnh, phim, cảm biến ngày càng tân tiến (cho phép tốc độ màn trập nhanh hơn và ít nhiễu hơn, thậm chí trong thế giới kỹ thuật số là nhiều pixel hơn), yêu cầu sản xuất đối với ống kính cũng ngày càng cao và cấu tạo của chúng ngày càng phức tạp. Chẳng hạn, ống kính chụp ảnh chân dung có cấu tạo đặc thù: những ống kính đời đầu có bốn lớp, hai lớp được gắn dính vào nhau và hai lớp được nhóm với nhau nhưng có kẽ hở ở giữa, ống kính để chụp ảnh phong cảnh lại có cấu tạo hoàn toàn khác, cũng như các ống kính chụp góc rộng, cận cảnh, chụp xa, chụp macro, chụp mắt cá và zoom. Trên thực tế, một số ống kính zoom có thể thay đổi có đến 16 lớp thấu kính, một số di động, một số cố định, một số gắn chặt vào nhau và số khác có khoảng hở ở giữa. Những khoảng hở này, được đo lường chính xác, sẽ làm tăng độ dài của ống kính, đôi khi đến mức nhiếp ảnh gia phải sử dụng một tripod để làm trụ đỡ cho thân máy.

Leica – tên công ty được ghép từ tên nhà sáng lập Leitz và tên sản phẩm camera – đi vào lĩnh vực quang học chính xác vào năm 1924. Nhà phát minh của máy ảnh 35mm đầu tiên, Oskar Barnack, cũng là người chế tạo ra hai dòng Ur-Leica vào năm 1913 và đưa ra thị trường dòng máy ảnh chuyên nghiệp O-series năm 1925 (gián đoạn do Thế chiến thứ I), thoạt đầu cảm thấy kinh ngạc với chất lượng của các ống kính đời đầu. Dòng O-series được trang bị một ống kính do một thiên tài quang học từ lâu đã bị quên lãng tên là Max Berek thiết kế, bao gồm năm lớp thấu kính (ba lớp gắn dính và hai lớp đơn). Khi Barnack nhìn kết quả, một tập ảnh 20 x 25cm gửi qua bưu điện, ông không thể tin đây là những hình ảnh phóng đại từ các thước phim 35mm vì chúng quá sắc nét. Nhưng chúng quả thực chính là kết quả phóng đại mười lần từ phim. Ống kính tạo ra các tấm ảnh này được đưa ra thị trường với cái tên Elmar Anastigmat 50 mm và trở thành ống kính kinh điển của nhiều thế hệ, và là một món sưu tầm vô giá ngày nay.

Những năm sau đó, Leica cho ra đời một loạt ống kính lừng lẫy: Elmax, Angulon, Noctilux, Summarex, vô số đời Summicron, và đỉnh cao là ống kính siêu nhanh ba tiêu cự (35 mm, 50 mm, 75 mm) Summilux, tất cả đều được thiết kế để cho ra những bức ảnh chính xác nhất ngay cả ở khẩu độ rộng nhất f/1.4.

Độ chính xác trong chế tạo của các ống kính kể trên vượt xa mọi loại ống kính khác trên thị trường. Trong khi phần lớn các nhà sản xuất máy ảnh ngày nay tuân theo dung sai tiêu chuẩn ngành là 1/1.000 inch hoặc 1/1.500 inch (đối với Canon và Nikon), thân máy Leica thỏa mãn dung sai 1/100 mm, hay 1/2.500 inch. Dung sai của ống kính Leica còn chặt chẽ hơn. Chỉ số khúc xạ của ống kính Leica được tính toán tới sai số ±0,0002% và độ tán xạ (số Abbe) tới ±0,2%, vượt xa tiêu chuẩn quốc tế của ngành là 0,8%. Các thấu kính được đánh bóng và mài tới một phần tư lambda (hay một phần tư độ dài bước sóng ánh sáng) và bề mặt thấu kính được gia công theo dung sai 500 na-no-mét, hay 0,0005mm. Với các thấu kính phi cầu để khắc phục cầu sai phổ biến ở khẩu độ rộng, bề mặt của chúng được gia công tới dung sai 0,03 mi-cro-mét, hay 0,00003mm.

Ống kính tôi hiện dùng, kế vị ống kính Summilux 35mm f/1.4 nhỏ bé nhưng kinh điển đầu tiên của tôi, thỏa mãn tất cả các tiêu chuẩn trên. Nó bao gồm một thấu kính phi cầu, gần đây được ký hiệu là ASPH FLE, với bốn trong chín lớp có khả năng nổi, tức là di chuyển tự do trong ống kính. Ống kính này được coi là ống kính góc rộng tốt nhất từng được sản xuất và nhận được vô số khen ngợi.

Cầm trong tay một ống kính như thế (một tổ hợp nhôm-kính- không khí chỉ nặng chưa đầy 0,3 kg) là cầm một trong các sản phẩm tiêu dùng chế tạo chính xác nhất của thời hiện đại, chỉ xếp sau điện thoại thông minh. Điện thoại di động ngày nay (như sẽ được đề cập ở chương sau) là một tổ hợp chính xác cả về cơ khí, với một loạt các cấu phần ghép với nhau ở dung sai nghiêm ngặt nhất, và cả về điện tử, bởi không có cấu phần nào can thiệp vào hoạt động hoàn hảo của các cấu phần khác. Bảng mạch điện thoại thông minh và những bảng mạch trong các thiết bị hiện đại khác đưa khái niệm chính xác lên một tầm cao mới. Tuy nhiên, đây là chủ đề cho chương sau.

CƠ KHÍ CHÍNH XÁC, ở cấp độ cao như vậy, đôi khi cũng mắc lỗi – những khiếm khuyết tí hon có thể tích lại, kết hợp, cộng hưởng, biến thành những khiếm khuyết lớn, tạo ra những vấn đề ngoài sức tưởng tượng của người thiết kế.

Ví dụ, những công nhân ở Hucknall, Nottinghamshire, những người vào năm 2009 đã gia công những đường ống kim loại dẫn dầu bôi trơn cho tua-bin của động cơ phản lực, hẳn không thể hình dung một chút sai lệch họ tạo ra sẽ dẫn đến một vụ nổ trong động cơ khiến nó tự hủy và đe dọa tính mạng của gần 470 con người trên bầu trời Indonesia.

Dung sai mà các thiết bị chính xác hiện đại đòi hỏi không cho phép bất kỳ lỗi lầm nào dù nhỏ nhất, nhưng chừng nào con người vẫn tham gia vào quá trình sản xuất thì chừng ấy lỗi lầm của con người vẫn sẽ xuất hiện. Có lẽ ví dụ điển hình gần đây nhất về sự giao thoa giữa lỗi lầm con người và cơ khí chính xác là câu chuyện về Kính viễn vọng Không gian Hubble, một câu chuyện đi từ thất bại đến thành công.

“NẾU ĐỀ NGHỊ MỌI NGƯỜI nêu tên của một kịch tác gia,” Mario Livio, nhà vật lý thiên văn của NASA kiêm nhà khoa học cấp cao của dự án kính viễn vọng nói, “phần lớn sẽ nêu tên Shakespeare. Nếu hỏi họ tên của một nhà khoa học, phần lớn sẽ nêu tên Einstein. Nếu yêu cầu họ nói tên của một chiếc kính viễn vọng, tất cả sẽ gọi tên Hubble[∗].” Chiếc kính viễn vọng này được công chúng đặc biệt ngưỡng mộ, một phần nhờ những hình ảnh tráng lệ mà nó gửi về Trái đất trong những năm gần đây. Song Hubble, ít nhất với một số người trong chúng ta, cũng được nhớ đến bởi những lỗi lầm của nó, bởi một khởi đầu tồi tệ và sự hồi sinh như phượng hoàng từ đống tro tàn.

Kính viễn vọng Hubble được phóng vào quỹ đạo ở độ cao gần 600 km so với Trái đất vào ngày 24 tháng 4 năm 1990. Kính Hubble được đặt theo tên của Edwin Hubble, nhà thiên văn học không gian sâu vĩ đại nhất nước Mỹ, người đầu tiên đưa ra giả thuyết vũ trụ giãn nở và dành cả cuộc đời nghiên cứu những vùng không gian xa xôi ngoài thiên hà nhỏ bé của chúng ta, đã qua đời gần 40 năm trước đó. Đây là một đài quan trắc trong không gian, thành quả của một quá trình chuẩn bị kéo dài hơn một phần tư thế kỷ, phục vụ công tác nghiên cứu các vì sao, dải thiên hà, tinh vân, và hố đen xa xôi[∗]. Kính viễn vọng Hubble thực chất là sự tiếp nối các nghiên cứu của Hubble hơn là một đài tưởng niệm dành cho ông.

Kính viễn vọng Không gian Hubble được phóng vào quỹ đạo cách Trái đất hơn 600km vào ngày 24 tháng 4 năm 1990. Sau khi các khiếm khuyết trong gương được phát hiện, nó được sửa chữa trong không gian vào tháng 12 năm 1993. Kể từ đó, Kính viễn vọng Hubble luôn vận hành hoàn hảo và gửi về vô số hình ảnh vũ trụ mê hoặc

Tàu con thoi Discovery đưa Kính Hubble lên không gian, vượt xa các ô nhiễm và biến dạng của bầu khí quyển trái đất, thoải mái tránh xa tác động của địa từ trường và trọng lực Trái đất. Đây là chuyến đi thứ bảy của con tàu chăm chỉ này – theo lệnh là một chuyến đi ngắn (năm ngày). Phi vụ này được đánh số hiệu STS-31, và tuy được đánh số 31 nhưng lại là phi vụ thứ 35 của hạm đội năm tàu trong Hệ thống Chuyên chở vào Không gian của NASA – trừ việc ở thời điểm phóng, quân số tàu chỉ còn bốn.

Chính vì thế, những người quan sát quá trình phóng của Discovery vào ngày mùa xuân ấm áp ở Florida ấy lo âu hơn thường lệ. Bốn năm trước, tàu con thoi Challenger đã phát nổ 74 giây sau khi cất cánh và toàn bộ phi hành đoàn hy sinh. Sau ba năm, các hoạt động tưởng niệm, điều tra, khắc phục và cải tổ, NASA quyết định chọn Discovery làm phương tiện cho vụ phóng đầu tiên sau vụ tai nạn đó. Ngoài mục đích chính là phục vụ khoa học, vụ phóng này, diễn ra vào tháng 9 năm 1988, còn có sứ mệnh giành lại niềm tin của công chúng. Cả nước thở phào nhẹ nhõm khi con tàu cất cánh thành công, sau đó dành bốn ngày bay quanh quỹ đạo Trái đất và hạ cánh êm xuôi ở California.

Discovery thực hiện hai chuyến bay nữa vào tháng 3 và tháng 11 năm 1989, và nước Mỹ tin các vấn đề xảy ra với Challenger (một vòng đệm cao su bị đông cứng trong nhiệt độ dưới 0 độ giữa mùa đông của ngày phóng, khiến nhiên liệu rò rỉ từ tên lửa đẩy nhiên liệu rắn) đã được giải quyết. Tuy nhiên, STS-31 vẫn là một phi vụ mang giá trị cực lớn: trong khoang hàng hóa của nó có một chiếc kính viễn vọng, do Lockheed sản xuất và trang bị dụng cụ quang học của Perkin-Elmer Corporation, ngốn 1,8 tỷ đô-la ngân sách nhà nước. Thế nên, lo âu trước và ngay cả sau khi con tàu cất cánh là rất cao và kéo dài đến hôm sau, khi phi hành đoàn sử dụng cánh tay robot của Discovery để chuyển kính viễn vọng ra khỏi khoang; cài đặt pin mặt trời, thiết bị viễn trắc và ăng-ten radio; bật nó lên, và cuối cùng thả cho đài quan trắc lớn đầu tiên của NASA trôi tự do trong quỹ đạo[∗].

Hubble, dù có kích thước đồ sộ ở mặt đất (tương đương ngôi nhà năm tầng), lại trở nên bé nhỏ so với khoảng không bát ngát của vũ trụ và không được đánh giá cao về vẻ bề ngoài. Trông nó có gì đó cồng kềnh, vụng về – như một cậu thiếu niên mũm mĩm lớn quá nhanh và phải mặc những bộ đồ cũ quá nhỏ so với thân thể tộc ngộc. Nắp ở đầu nhận ánh sáng trông cũng không kém phần thô kệch – hệt như nắp thùng rác đặt trong bếp, dễ tưởng đâu đó trên thân của nó cũng có một cái bàn đạp để đạp mở nắp. Nhưng không có bàn đạp mà chỉ có các tấm pin mặt trời vuông vức, có khả năng đóng vào và mở ra tùy theo nhiệt độ, độ cao và vị trí của kính viễn vọng.

Tuy diện mạo thiếu lung linh nhưng hai công ty sản xuất và NASA đều biết đây là một thiết bị vô cùng mạnh mẽ. Ở nhiều phương diện, nó là một kính viễn vọng đơn giản sử dụng gương phản xạ Cassegrain, quen thuộc với tất cả các nhà thiên văn học nghiệp dư, gồm một cặp gương đối diện nhau – gương chính thu ánh sáng và phản xạ vào gương phụ nhỏ hơn, và gương phụ phản xạ ánh sáng qua một lỗ ở giữa gương chính vào các thiết bị quan sát (máy ảnh, quang phổ kế, đầu dò ứng với các bước sóng khác nhau từ tử ngoại tới phổ nhìn thấy và tới cận hồng ngoại). Các đầu dò được xếp vào các hộp to cỡ bốt điện thoại công cộng, san sát nhau sau gương chính, từ đó dữ liệu sẽ được chuyển dưới dạng tín hiệu viễn trắc về mặt đất.

Thiết kế Cassegrain sử dụng trong Kính viễn vọng Hubble xoay quanh việc sử dụng một dạng gương đặc biệt – gọi là gương phản xạ hyperbol – nhằm giảm thiểu sự xuất hiện của hai dạng quang sai trong ảnh: quang sai dạng sao chổi, gọi là coma, và cầu sai đi từ viền thấu kính. Sau khi Discovery rời quỹ đạo và lao về mặt đất vào tháng 5 năm ấy, để lại kính viễn vọng trơ trọi một mình trong không gian, kính Hubble, với tất cả các biến dạng quang học đã được tính tới, được kỳ vọng sẽ mang đến những phát hiện thiên văn quan trọng.

Thế nhưng, chỉ sáu tuần sau, ác mộng bắt đầu diễn ra – một kiểu ác mộng không giống với Challenger, khi các kỹ sư ở xa biết được những rủi ro của việc cất cánh trong thời tiết giá buốt, nên đã cố gắng tìm đủ cách để hủy vụ phóng trong tuyệt vọng. Trong trường hợp của Hubble, mọi thứ trôi qua êm ả và tất cả mọi người đều hài lòng – và đâm ra chủ quan.

Câu chuyện khởi đầu hết sức thường tình. Ba tuần sau khi kính viễn vọng lên quỹ đạo, vào ngày 20 tháng 5, tất cả đều tin nó đã nguội đi và chuyển từ nhiệt độ mặt đất sang nhiệt độ không gian quỹ đạo, và Trung tâm Điều khiển Mission Control đã gửi đi tín hiệu mở nắp kính.

Hubble chính thức đi vào hoạt động. Ánh sáng đầu tiên từ hàng triệu ngôi sao – sự kiện mở nắp cũng được đặt tên là Ánh sáng Đầu tiên – tràn vào bên trong kính viễn vọng, đi tới gương chính, phản chiếu qua gương phụ, và cuối cùng chạm tới các đầu dò và trở thành dữ liệu mà các nhà nghiên cứu đang nóng lòng chờ đón tại Viện Khoa học Viễn vọng Không gian, Đại học Johns Hopkins ở Baltimore. Việc truyền tải diễn ra suôn sẻ và dữ liệu đều đặn gửi về. Nhà thiên văn học Eric Chaisson đã kiểm tra những hình ảnh được gửi về và đột nhiên cảm thấy “lòng chùng xuống”.

Có gì đó sai, rất sai. Hình nào cũng nhòe.

Hai tuần sau, Edward Weiler, khi ấy là nhà khoa học trưởng của chương trình Hubble tại Trung tâm Phi hành Không gian Goddard của NASA, ở cách đó gần 50km, đang nhấm nháp tận hưởng thành công của giai đoạn đầu nhiệm vụ, thì nhận được một cú điện thoại khẩn từ một đồng nghiệp ở Phòng vận hành khoa học không gian tại Baltimore. Họ cho biết dù đã thử nhiều cách nhưng tất cả các hình ảnh phát về từ Hubble đều nằm ngoài vùng lấy nét (trừ ảnh đầu tiên vì lý do nào đó lại rất sắc nét).

Họ đã cố gắng trong nhiều ngày, không dám thông báo cho truyền thông, để tinh chỉnh ảnh bằng cách di chuyển gương phụ và lấy các hình ảnh rõ nét từ gương chính. Nhưng dù các nhà thiên văn ở phòng điều khiển nhất trí chất lượng hình ảnh họ nhận được tương đương hoặc tốt hơn hình ảnh từ kính viễn vọng mặt đất, chúng vẫn không tốt như kỳ vọng. Nhưng nói như vậy vẫn là quá lạc quan. Sự thật tàn nhẫn là không một hình ảnh nào đủ sắc nét để sử dụng: chất lượng của chúng thật đáng thất vọng – vô dụng, vô giá trị. Nhiệm vụ Hubble được đánh giá là một thất bại thảm hại.

Tin buồn được công bố cho cả thế giới vào ngày 27 tháng 6 năm 1990, hai tháng sau ngày phóng. Cảnh tượng các quan chức NASA bận đồ công sở, diện mạo u ám (Ed Weiler, ngày ấy tóc vàng và hồng hào như một thiên thần, cũng mang vẻ mặt thê lương không kém những người khác), xếp hàng để đối mặt với một binh đoàn phóng viên đang sững sờ nhìn vào hình ảnh của một thất bại thê thảm sẽ đọng lại mãi trong tâm trí công chúng xem truyền hình. Tất cả đều đúng, các quan chức ở buổi họp báo nói, một vài người nghẹn ngào. Các dấu hiệu cho thấy tấm gương chính đường kính 2,5m của kính viễn vọng, thời đó được coi là gương quang học chính xác nhất từng được chế tạo, có cạnh bị mài quá phẳng.

Sai lệch này chỉ ở mức độ cực nhỏ, khoảng 1/50 độ dày của một sợi tóc người, nhưng cũng đủ để phá hoại hoàn toàn chất lượng hình ảnh. Coma và cầu sai đến từ lỗi sai tí hon này khiến tất cả các hình ảnh thu về đều bị nhòe và khiến các thiên hà ở xa trông như kẹo dẻo, các vì sao trông như bông phấn và tinh vân thì như các đốm mất màu. Hình ảnh tệ như thế thì ai đó với kính viễn vọng dài hai tấc đứng ở khoảng sân sau nhà đầy khói bụi ở Ohio cũng thu về được. Nói cách khác, gần 2 tỷ đô-la và 20 năm lao động cật lực của các nhà khoa học và kỹ sư ở Mỹ và châu Âu (vì đây đồng thời là dự án của Cơ quan Vũ trụ châu Âu) coi như đổ sông đổ bể.

Vụ việc bị đả kích không thương tiếc trên báo đài. Nhiều ý kiến cho rằng Hubble chẳng hơn gì Edsel, dòng xe của Ford bị công chúng quay lưng. Có người còn đùa rằng nhà thiết kế ra Hubble chính là Ngài Magoo, nhân vật hoạt hình nổi tiếng cận thị nặng. Các họa sĩ biếm họa báo chí vẽ Hubble phát hiện ra những quả chanh ở trên trời và tín hiệu nhiễu trên ti vi, và tất cả những gì NASA khám phá ra là một vũ trụ vô nghĩa. Một thượng nghị sĩ Maryland phẫn nộ bình phẩm nghề của NASA có vẻ là chuyên tạo ra những thứ vô tích sự. Thảm họa quang học của Hubble tuy không gây ra thương vong nhưng dẫn đến vô số ê chề và bẽ bàng trước công chúng, theo một số chính trị gia là sánh ngang với thảm họa khí cầu Hindenburg và vụ chìm tàu Lusitana.

Thực vậy, trong mắt một số nhà lập pháp nóng nảy, cũng là những người nắm ngân sách của NASA, thất bại của dự án vệ tinh dân sự đắt đỏ nhất trong lịch sử này đe dọa cả tương lai của NASA – và một loạt lỗi sai khác cũng đang được phát hiện, ví dụ như lỗi ở pin mặt trời khiến cả kính viễn vọng rung lắc, và thế thì còn nghiên cứu được gì nữa. Chỉ bốn năm trước đó, Challenger đã phát nổ vì sự yếu kém của NASA, giờ lại đến chuyện này. Tương lai của 25.000 nhân viên NASA cũng như vô số các nhà cung ứng và nhà thầu khác đột nhiên bị đưa lên thớt.

Cuối cùng, lỗi được truy nguyên xuất xứ về một công ty, thời đó có tên Perkin-Elmer Corporation, có trụ sở tại Danbury, Connecticut, cách thành phố New York 90 phút chạy xe về hướng Bắc. Công ty này từ cuối những năm 1960 đã mài gương và chế tạo máy ảnh cho hàng loạt vệ tinh do thám tuyệt mật – một thành viên có thâm niên của “phe hắc ám” (tập hợp các tổ chức và dự án nghiên cứu sản xuất phục vụ quân đội Mỹ, với vai trò quan trọng nhưng mơ hồ với sự phát triển của công nghệ chính xác). Bên trong một tòa nhà xi măng không cửa sổ nằm trên một ngọn đồi bên ngoài Danbury là các máy mài và đánh bóng từ nhiều năm nay đã được sử dụng để giúp quân đội và tình báo Mỹ do thám khắp mọi ngóc ngách thế giới mà không ai ở dưới mặt đất hay biết.

Năm 1975, Perkin-Elmer trúng thầu một hợp đồng mới trị giá 70 triệu đô-la, một mức bỏ thầu thấp cố ý[∗], để tạo hình, mài và đánh bóng gương chính cho kính viễn vọng mới khổng lồ. Một đĩa trắng khổng lồ bằng thủy tinh được vận chuyển từ nhà máy thủy tinh Corning vào mùa thu năm 1978. Ngay từ đầu đã có điềm không lành. Một thanh tra kiểm soát chất lượng suýt, ngã vào gương, may mà một đồng nghiệp nắm áo kéo lại. Công đoạn gắn các lớp gương với nhau bị trục trặc, khiến khoảng không giữa các lớp kính của gương bị sai lệch đáng kể: lò nung ở nhiệt độ 3.600 độ đã hợp nhất cấu trúc bên trong theo cách nào đó khiến gương bị rạn trong quá trình đánh bóng, và trong ba tháng liền, công nhân của nhà máy Corning phải dùng axít và dụng cụ nha khoa để tách các lớp đã gắn kết của gương.

Corning chưa bao giờ phải chế tạo sản phẩm thủy tinh nào khó khăn đến thế. Và Perkin-Elmer cũng chưa bao giờ nhận một đơn đặt hàng thách thức như vậy: hợp đồng với NASA yêu cầu công ty phải mài và đánh bóng chi tiết thủy tinh thạch anh nung chảy sao cho nó đạt được độ lồi như yêu cầu. Ít nhất khoảng 100kg vật liệu sẽ bị bỏ đi trong quá trình mài và bề mặt gương phải đạt độ trơn nhẵn chưa từng có tiền lệ: không lệch quá một phần một triệu inch. Nếu tấm gương là Đại Tây Dương thì mặt biển không được nhấp nhô quá 10 cm. Nếu tấm gương là nước Mỹ thì không có đồi và thung lũng nào được cao hoặc sâu quá 7 cm.

Công đoạn mài thô bắt đầu được thực hiện tại nhà máy Perkin- Elmer ở Wilton, Connecticut, ngay sau khi tấm kính thô được Corning chuyển đến. Nhưng ngay ở công đoạn này đã xảy ra vô số trục trặc và trì hoãn – nghiêm trọng nhất là khi một mạng lưới các vết rạn và nứt sâu bên trong khối thủy tinh được phát hiện, sau đó phải khoét ra và nung lại, một quá trình phức tạp tương tự giải phẫu não. Cuối cùng, vào tháng 5 năm 1980, gương được tạo hình thành công và được chuyển bằng xe tải tới một nhà máy bí mật bên ngoài Danbury để đánh bóng, chậm tiến độ chín tháng.

Chi tiết gia công được cẩn thận hạ xuống một cái nền có 184 đinh titan chĩa lên, trông na ná giường của các tu sĩ khổ hạnh, có tác dụng mô phỏng môi trường vận hành không trọng lực của kính Hubble. Một cánh tay điều khiển bằng máy tính được chuyển tới. Một miếng vải ở đầu cánh tay lần lượt được phết các chất đánh bóng với độ mài mòn giảm dần (từ dung dịch kim cương đến bột sắt đỏ kim hoàn đến xêri ôxít) và chà lên mặt kính để đánh bóng dưới sự điều khiển của máy tính. Mỗi đợt đánh bóng kéo dài ba ngày liên tục và công nhân đánh bóng phải làm việc theo các ca nối liền, mỗi ca mười tiếng. Sau ba ngày đánh bóng, gương sẽ được chuyển đi kiểm nghiệm và dựa vào kết quả kiểm nghiệm, lệnh máy tính sẽ được điều chỉnh, chẳng hạn như đánh bóng chỗ này ở áp suất kia bằng chất đánh bóng nọ, trong ngần này thời gian, vân vân. Sau ba ngày, kiểm nghiệm lại được tiến hành, cứ như vậy suốt nhiều tuần liên tục. Công tác kiểm nghiệm thường được thực hiện vào ban đêm để tránh rung động từ giao thông trên Xa lộ 7; điều hòa cũng được tắt với cùng lý do. Tất cả những người tham gia đều thực hiện công việc một cách nghiêm túc và tỉ mỉ nhất có thể, xứng đáng với danh tiếng của công ty.

Song, đôi khi họ cũng mắc những lỗi nhỏ, hay đúng hơn là họ đặt lệnh sai cho máy tính và máy tính mắc lỗi. Đã qua rồi cái ngày mà một thợ gương giàu kinh nghiệm có thể rà ngón tay cái lên mặt gương để kiểm tra sự chính xác. Ngày nay, mọi đo lường đều được thực hiện bởi máy tính và một ngày, một kỹ sư ở Danbury đã nhập số 1.0 vào máy tính thay vì 0.1 – và kinh hoàng chứng kiến dụng cụ mài cắt một rãnh vào mặt gương. May thay, một kỹ thuật viên giám sát đã ngắt máy khi nhận ra tai nạn. Vết cắt nhỏ này không được khắc phục hoàn toàn mà chỉ được mài nhẵn phần nào và thông báo cho các nhà khoa học để họ đưa vào tính toán.

Gương chính với đường kính 2,5m của Kính viễn vọng Hubble đang được đánh bóng ở nhà máy tuyệt mật của Perkin-Elmer Corporation ở Danbury, Connecticut. Một lỗi đo bị bỏ qua trên gương dẫn đến sai lệch về độ phẳng của gương ở mức 1/50 độ dày tóc người, và kết quả là hình ảnh chuyển về từ Hubble đều nhòe nhoẹt và vô dụng

Cái lỗi định mệnh đã xảy ra ở trong phòng kiểm nghiệm. Trong khi bề mặt gương đang được đánh bóng với độ chính xác cao nhất thì phép đo lại cho ra kết quả hoàn toàn sai. Nhóm kỹ sư ở Danbury đã chế tạo dụng cụ đo không chính xác: họ sử dụng một thiết bị giống thước thẳng với độ dài chỉ định đúng 30,48 cm nhưng thực chất lại dài gần 32 cm – và không ai phát hiện ra điều này. Các kỹ sư hóa ra đã dành toàn bộ thời gian dụng công đo lường và chế tạo một thứ hoàn hảo nhưng hoàn toàn sai, một cái gương dành cho kính viễn vọng thiếu chính xác một cách chính xác.

Bộ hiệu chỉnh về 0

Một vết sơn tróc và ba vòng đệm tí hon hóa ra lại là thủ phạm tạo ra kết quả sai lệch của bộ hiệu chỉnh về 0 được dùng để đo mặt gương chính của Hubble

Thiết bị mà họ sử dụng để kiểm nghiệm tấm kính rất quen thuộc, được gọi là bộ hiệu chỉnh về 0. Nó là một khối trụ kim loại to cỡ một két bia, gắn với một cặp gương và một thấu kính. Tia laze được chiếu vào hai tấm gương, đi qua thấu kính tới bề mặt cần kiểm nghiệm và phản chiếu về thấu kính, gương, rồi quay về điểm xuất phát. Nếu bề mặt kiểm nghiệm không có lỗi thì tia sáng đi ra và quay về sẽ trùng nhau ở tất cả các bước sóng và cho ra một tấm ảnh gồm các đường thẳng song song. Nếu bề mặt kiểm nghiệm có sai lệch về hình dạng và độ nhẵn, các sóng sẽ giao thoa và cho ra các vân. Bộ hiệu chỉnh về 0, một thiết bị đo được chế tạo riêng trị giá cả triệu đô-la, về bản chất là một giao thoa kế, nếu được thiết lập đúng, có khả năng kiểm tra độ chính xác tuyệt đối của bề mặt gương và một phần của bước sóng ánh sáng.

Với điều kiện tối quan trọng: khoảng cách từ tấm gương phía dưới trong bộ hiệu chuẩn tới thấu kính ở đế của nó phải được đo chính xác.

Trong trường hợp của bộ hiệu chỉnh ở Danbury, khoảng cách này sai, và vì một lý do ngớ ngẩn và tầm phào không thể tưởng tượng nổi.

Để cài đặt khoảng cách giữa tấm gương phía dưới và thấu kính của bộ hiệu chỉnh, chúng ta cần chế ra một thanh kim loại có chiều dài đúng như chỉ định – và người ta đã làm ra ba thanh như thế (hai thanh dự phòng) bằng hợp kim Invar – một loại hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt thấp, rồi đo lường và cắt chúng. Sau đó, họ cài một trong ba thanh đo này vào bên trong bộ hiệu chỉnh về 0 và chiếu một tia laze lên đầu nó. Sử dụng một kính hiển vi được chế tạo đặc biệt và một giao thoa kế laze, một kỹ thuật viên sẽ thiết lập khoảng cách để điều chỉnh thấu kính vào đúng vị trí. Đây là một việc vô cùng khó, nhưng không phải không làm được – và để hỗ trợ kỹ thuật viên, một nắp hướng dẫn đặc biệt với một lỗ tí hon vừa vặn với kích thước tia laze đã được gắn lên đỉnh thanh đo để đánh dấu chính xác vị trí mà tia laze phải nhắm vào.

Quan trọng nhất là cái nắp phải được phủ một lớp sơn không phản chiếu laze, sao cho tia laze không tập trung vào nắp mà chỉ tập trung vào đỉnh thanh kim loại ở bên dưới lỗ. Không may, một phần nhỏ nắp bị tróc sơn và tia laze bị phản chiếu ở phần sơn tróc đó thay vì đi qua lỗ trên nắp đến đỉnh thanh kim loại (cũng có khả năng phản chiếu laze). Bề mặt nắp cách đỉnh thanh kim loại đúng 1,3 mm và đó cũng là sai lệch trong phép đo của giao thoa kế.

Vì sai lệch này, các kỹ thuật viên không thể đặt thấu kính đúng như vị trí nó cần có. Giá đỡ thấu kính bị lệch 1,3 mm. Cần có một cái gì đó để hạ giá xuống 1,3 mm vì không có thời gian làm giá mới.

Và thế là các kỹ thuật viên nhanh trí đã quyết định: họ sẽ dùng ba vòng đệm thường dùng ở nhà để buộc thấu kính hạ xuống 1,3 mm. Họ buộc phải làm thế vì máy đo laze đơn giản không thể sai. Laze rất chính xác, nó không bao giờ nói sai sự thật. Vậy là người ta đặt ba vòng đệm chồng lên nhau và dùng búa đập để đạt độ dày 1,3 mm, rồi đặt lên trên thấu kính và coi như thấu kính đã về đúng vị trí chỉ định.

Sau đó, bộ hiệu chỉnh về 0, giờ đây đã được hoàn thiện nhưng có đầy khiếm khuyết, được cẩn thận đặt vào vị trí phía trên gương kính viễn vọng. Các kỹ sư dùng nó để đo đi đo lại cho đến khi gương chính của Kính viễn vọng Không gian Hubble đạt đúng kích thước, hình dạng và các thông số khác như NASA yêu cầu.

Nhưng sự thực không phải vậy. Bộ hiệu chỉnh về 0 cho thấy gương đạt chuẩn, nhưng bộ hiệu chỉnh đã sai. Các thanh tra của NASA đã chứng minh được điều này vì Perkin-Elmer vẫn đặt bộ hiệu chỉnh trong phòng kiểm nghiệm và để nó y nguyên tình trạng như ngày kiểm nghiệm cuối cùng cách đó gần một thập kỷ[∗]. Kết quả là sai lệch nhỏ trong thanh đo và trong bộ hiệu chỉnh đã dẫn đến độ phẳng ở viền gương lệch chuẩn 2,2 mi-cro-mét – 1/50 độ dày sợi tóc – một sai lệch hiển vi nhưng khiến mọi hình ảnh gửi về Trái đất mùa hè năm 1990 trở nên vô dụng và biến kính Hubble thành trò cười của thiên hạ.

“Nếu thăm dò ý kiến của tất cả các kỹ sư và nhà khoa học ở Mũi [Canaveral] về mười mối lo lớn nhất của họ vào cái đêm của vụ phóng,” Ed Weiler sau này phát biểu, “về những trục trặc và hỏng hóc có thể xảy ra trong Hubble, tôi dám cược cả ngôi nhà của mình và nhiều thứ khác rằng không ai đề cập tới chuyện gương bị sai lệch hình dạng dẫn đến cầu sai như bây giờ. Không ai lo chuyện đó hết vì chúng tôi đã được nghe bên quang học khẳng định chúng tôi đang có trong tay tấm gương hoàn hảo nhất Trái đất.”

Thực tế thì họ đã có một tấm gương như vậy, nhưng thiết bị đo mà họ dùng để tuyên bố với mọi người rằng tấm gương có thông số chính xác, lại là một thiết bị thiếu chính xác. Và ở góc độ nào đó, tấm gương này hoàn hảo thật, chỉ có điều nó hoàn hảo theo một phép đo sai lầm thảm họa.

Người xưa từng nói: “Vì thiếu một cây đinh...”[∗] Trong trường hợp này, một đốm sơn tróc trên một thanh Invar, một chút cẩu thả của các kỹ thuật viên bị thúc giục và ngân sách eo hẹp dù không dẫn đến mất nước nhưng dẫn đến một loạt sửa chữa mạo hiểm gây hao tổn tiền thuế của người dân.

Sau đó, Hubble được khắc phục và trở nên thành công đến nỗi thường xuyên được nhắc đến là dụng cụ khoa học giá trị nhất từng được chế tạo, cho phép con người thăm dò những vùng sâu xa của vũ trụ, một điều mà các nhà thiên văn học không dám mơ tới trước đây. Lỗi của nó đã được xử lý, khiếm khuyết của nó đã được khắc phục, và khắc phục hoàn toàn – nhưng câu chuyện sửa lỗi cũng khó tin như câu chuyện mắc lỗi trước đó vậy.

Công tác sửa chữa phải được thực hiện trong không gian – không có cách nào đưa Hubble trở về xưởng. Vấn đề cơ bản được xử lý bằng cách cài đặt một thiết bị quang học hiệu chỉnh – tương tự như để một người cận thị nặng đeo kính áp tròng hoặc mổ mắt – nhưng vì nhiều lý do kỹ thuật, đây là một việc cực khó. Ống kính viễn vọng hẹp và chứa đầy dụng cụ, đường ống, dây nhợ, và để một phi hành gia đi xuống đó với bình ô xy, cờ lê và tua vít, đồng thời ôm thiết bị hiệu chỉnh là điều không tưởng.

Giải pháp cuối cùng đã nảy ra khi một kỹ sư đứng tắm dưới vòi hoa sen trong một phòng tắm khách sạn ở Munich, miền Nam nước Đức.

Jim Crocker, một kỹ sư quang học của NASA, trong khi đang tắm ở một khách sạn tại Đức đã nhận ra một thiết bị tương tự như vòi hoa sen có thể được sử dụng để thăm dò bên trong ống kính viễn vọng Hubble và sửa chữa những lỗi quang học hoặc cài đặt những bộ phận hiệu chỉnh. NASA đã đồng ý và gửi đi những thiết bị cần thiết, sau đó vấn đề ngay lập tức được giải quyết hoàn toàn (bản quyền hình ảnh thuộc về NG Images)

Đó là Jim Crocker, khi ấy là kỹ sư quang học cao cấp của dự án Hubble, và cũng như các cộng sự của mình, ông đặc biệt thất vọng vì trục trặc của Hubble. Và cũng như những người tập trung ở Đức hôm ấy để họp khẩn với Cơ quan Vũ trụ châu Âu, nơi người này thúc giục người kia tìm giải pháp, Crocker mất ăn mất ngủ về phương án sửa chữa. Tất cả những gì cần làm là lắp đặt một thiết bị quang học hiệu chỉnh để khắc phục cầu sai của gương chính. Thiết bị này không thể được đặt ở trước gương chính hay giữa gương chính và gương phụ, vì không phi hành gia nào của NASA đủ bé nhỏ để chui vào trong ống kính. Cách duy nhất là đặt thiết bị – và sẽ có bốn thiết bị hiệu chỉnh cho bốn đầu dò bên trong Hubble – đằng sau gương chính, ngay trước đầu dò. Nhưng làm thế nào? Đó mới là bài toán nan giải.

Jim Crocker đã nghĩ ngợi vẩn vơ như mọi người thường làm khi đứng dưới làn nước nóng, vô tình nhìn lên chiếc vòi hoa sen mạ crôm thường thấy ở Đức, và giật mình, nhìn kỹ hơn.

Vòi sen được gá vào một cái kẹp, đặt trên một giá đứng dày khoảng 2,5 cm, có thể di chuyển lên xuống hoặc cố định một chỗ tùy theo chiều cao của người dùng. Đầu vòi không những di chuyển lên xuống được, mà còn có thể điều chỉnh để cúi xuống, ngửa lên, hoặc quay sang hai bên tùy ý. Nhân viên khách sạn đã để vòi ở chân giá và ngửa lên song song với tường. Crocker sẽ phải trượt nó lên trên đầu mình và gập miệng vòi xuống để xả nước vào đầu.

Dưới làn nước, người kỹ sư tự hỏi tại sao chúng ta không gắn thiết bị hiệu chỉnh vào một thanh trượt như thế? Tại sao không thu nó lại, đưa nó vào vị trí, rồi nhả nó ra, tương tự như đầu vòi sen, theo những góc được tính toán trước?

Cần có năm thiết bị hiệu chỉnh – năm “vòi hoa sen”, mỗi chiếc phục vụ một nhóm dụng cụ chính mà Hubble mang. Sản xuất năm chiếc thực ra không khác nhiều việc sản xuất một chiếc. Tất cả đều có cùng một nhiệm vụ: chặn các luồng sáng của các vì sao được phản chiếu từ gương phụ và đi qua lỗ trung tâm ở gương chính, tác động vào luồng sáng đó tương tự như kính thuốc hay kính áp tròng, tái cấu trúc, tính toán và tập trung lại, sao cho khi ánh sáng đi vào các đầu dò, chúng sẽ cho ra các hình ảnh sắc nét như thể gương chính không có lỗi.

Một kế hoạch tưởng chừng rất đơn giản và các kỹ sư nhất trí ngay lập tức. Họ liền bắt tay chế tạo “vòi sen”, nhưng là vòi sen mang một bộ gương nhỏ cỡ đồng xu, chứ không chứa nước nóng.

Trên thực tế, họ đã làm được. Thiết bị này được đặt tên là COSTAR, viết tắt của Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (Thiết bị quang học hiệu chỉnh thay thế trục kính viễn vọng không gian, “trục” vì thiết bị sẽ nằm đằng sau gương chính và tiếp nhận ánh sáng di chuyển dọc theo trục của kính viễn vọng). Về cơ bản, nó là một hộp to cỡ bốt điện thoại, chế tạo theo đúng kích thước của một trong các dụng cụ hiện nằm trong Hubble, đầu dò ít quan trọng nhất trong bốn đầu dò, Quang kế Cao tốc. Dụng cụ này sẽ bị hy sinh (bất chấp phản đối dữ dội từ người quản lý nó) để nhường chỗ cho chiếc hộp mới.

Các kỹ sư tập trung lại để chế tạo COSTAR một cách thủ công và chính xác – mười gương của nó (không quay ra như vòi sen của Crocker, mà được đặt trên một tháp có thể mở rộng và được bung ngang) phải được đặt ở vị trí chính xác ít nhất đến một phần triệu mét để có thể chặn tia sáng từ hai gương chính của Hubble.

Một yêu cầu quan trọng là phải đảm bảo các tia sáng phản xạ từ gương chính tới các dụng cụ trục không giao thoa với một chùm tia sáng khác đi tới một dụng cụ khác, không nằm ở đầu kia của Hubble mà nằm bên mạn, và cũng đang cần được thay thế do gặp vấn đề liên quan đến gương. Dụng cụ này là Máy chụp hình hành tinh và trường rộng, cực kỳ đắt đỏ, sản xuất tại Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực ở Pasadena. Trông nó tựa như một lát bánh ga tô lớn (nhưng to bằng một chiếc đàn piano lớn) và được đặt ở mạn cong của Hubble. Các nhà thiên văn học dự định thay thế nó bằng một phiên bản cải tiến hơn trong một trong năm chuyến bảo trì tàu con thoi dành cho Hubble. Với chuyến bảo trì đầu tiên đã cận kề, họ có thể làm đồng thời hai việc quan trọng: thay thế Quang kế Cao tốc bằng COSTAR và thay thế Wiffpic, biệt danh của Máy chụp hình trường rộng, bằng một phiên bản khác lắp sẵn thiết bị hiệu chỉnh.

Việc cuối cùng cần làm là đưa các phi hành gia lên vũ trụ để thực hiện công tác sửa chữa và mọi chuyện sẽ kết thúc tốt đẹp. Hubble sẽ được khắc phục hoàn toàn và xứng đáng với những hứa hẹn ban đầu, miễn là chuyến sửa chữa diễn ra thành công và không ai đụng vào dù chỉ rất khẽ những gương nhỏ trong COSTAR hay Wiffpic phiên bản hai, vì nếu thế gương sẽ bị lệch và ảnh lại mất nét.

Tàu Endeavour[∗] được chọn để thực hiện sứ mệnh này trên chuyến bay STS-61 theo mã số của đội tàu con thoi và HSM-1 (Hubble Service Mission thứ nhất) theo mã số của đội Hubble. Tàu được phóng trong thời tiết nóng nực của Florida ngay trước bình minh ngày 2, tháng 12, năm 1993, với các bản kế hoạch và thiết bị (gồm khoảng 200 dụng cụ chế tạo đặc biệt) nhằm chấm dứt cơn ác mộng kéo dài 44 tháng của Kính viễn vọng Hubble, khi ấy đang bay vòng quanh Trái đất một cách vô dụng. Wiffpic và COSTAR nằm trong khoang hàng; các chuyến đi bộ ngoài không gian với thời gian dài kỷ lục được dự tính để thực hiện sửa chữa. Các phi hành gia biết có khoảng mười mét khóa an toàn và 30 m lan can xây sẵn trên Hubble, và họ cũng mang thiết bị an toàn của mình, kèm theo vô số dây neo để đảm bảo không ai và không thiết bị nào sẽ lạc trôi vào không gian vô tận.

Phi hành đoàn, với các ống nhòm lớn, tìm thấy kính viễn vọng vào ngày thứ ba của chuyến đi. Họ thận trọng tiếp cận nó, và ở khoảng cách gần 20m, họ dùng một cánh tay robot để đưa nó vào khoang hàng của tàu con thoi. Sau đó, phi hành đoàn bảy người thực hiện một chuỗi các chuyến đi bộ không gian (hoạt động bên ngoài tàu theo cách gọi thiếu sáng tạo của NASA) để thực hiện các thao tác đã dự tính. Chuyến Một (Eva Một) sẽ thay thế ba trong sáu con quay hồi chuyển gặp vấn đề, đồng thời cho phép phi hành gia làm quen với kích thước và hình dạng của “bệnh nhân”. (Họ đã tập huấn trong 11 tháng, thực hiện tất cả các thao tác này ở dưới nước để mô phỏng môi trường phi trọng lực trong không gian.)

Trong Chuyến Hai, hai phi hành gia sẽ sửa và thay thế pin mặt trời hỏng của kính viễn vọng, được cho là nguyên nhân khiến kính bị rung và làm vấn đề ảnh mất nét thêm trầm trọng, nhưng là một vấn đề nhỏ so với vấn đề ở gương. Ngày tiếp theo thú vị hơn, phi hành đoàn thực hiện thao tác phức tạp để tháo Wiffpic 1 và lắp đặt Wiffpic 2, với chiếc gương cực kỳ mỏng manh và chính xác nhô ra ở đầu. Không có sự cố nào xảy ra với gương và máy ảnh, toàn bộ thiết bị đi vào vị trí hết sức mượt mà, trượt vào những khe và ổ đã gắn Wiffpic 1 bốn năm nay.

Và nhiệm vụ trọng tâm cuối cùng cũng được hoàn thành trót lọt: tháo chiếc Quang kế Cao tốc khổng lồ và thay vào đó một thiết bị cùng kích thước nhưng khác hoàn toàn về bản chất: COSTAR. Perkin-Elmer, sau sự kiện đáng hổ thẹn với gương chính, không được nhúng tay vào quá trình chế tạo thiết bị hiệu chỉnh. Một công ty hoàn toàn mới tên là Ball Aerospace (hậu duệ của một công ty nổi tiếng trong lĩnh vực sản xuất hũ đựng mứt), trụ sở ở Colorado, đã giành được sự ủy thác của NASA và thắng thầu. Và Ball đã hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình, thỏa mãn tất cả các chỉ định về thông số và dung sai. Trong chưa đầy nửa giờ, thiết bị quang học mới đã được lắp đặt – trơn tru đến bất ngờ – và phi hành đoàn dành toàn bộ ngày cuối cùng cho một số điều chỉnh lặt vặt trước khi rời Hubble.

Một thao tác cuối cùng họ thực hiện ở Hubble là mở cửa trập (“cửa nắp thùng rác” trong mô tả ở trên) ở đỉnh kính viễn vọng, dùng cánh tay robot để đưa kính viễn vọng ra khỏi khoang hàng của Endeavour và đặt nó nhẹ nhàng bên ngoài con tàu. Sau đó, như cách nói của các thủy thủ của Thuyền trưởng Cook, họ “tháo dây chằng tàu” nối Endeavour và kính viễn vọng, và cuối cùng (chuyện này thì các thủy thủ trên tàu của Cook sẽ không thể hình dung nổi) nổ máy bật ra ngoài quỹ đạo và hướng về mặt đất.

Hubble, di chuyển với vận tốc 27.000 km/giờ như cũ, nhưng ở quỹ đạo được nới rộng một chút, tiếp tục cuộc hành trình đơn độc không ngưng nghỉ vòng quanh Trái đất.

Liệu công tác sửa chữa có thành công? Liệu Hubble có thể làm đúng chức năng của nó? Liệu tất cả những nỗi hổ thẹn này đã đi đến hồi kết và giá trị đích thực của cỗ máy phi thường cuối cùng cũng sẽ được chứng thực?

Tất cả sự chú ý dồn về phòng điều khiển ở Trung tâm Điều hành Tác vụ ở Goddard, nơi thực hiện công tác điều khiển Hubble; và trên hết là Trung tâm Điều hành Khoa học tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian tại John Hopkins, Baltimore, nơi các nhà thiên văn học sẽ tải xuống và xử lý các hình ảnh truyền về và là những người đầu tiên trả lời được những câu hỏi ở trên.

Tín hiệu đầu tiên truyền về từ Hubble, dựa trên những tiến bộ khoa học từ những năm 1940, được đặt tên là Ánh sáng Đầu tiên. Thất vọng Lớn có lẽ là một cái tên phù hợp hơn, phản ánh chân thực hơn khoảnh khắc Eric Chaisson, cũng ở Baltimore, xem ảnh và thấy lòng mình chùng xuống.

Nhưng giờ đã là ngày 18 tháng 12, năm 1993, 1.300 ngày trôi qua kể từ khoảnh khắc định mệnh đó. Năm 1990, Ánh sáng Đầu tiên xảy ra vào mùa hè. Lúc này, Ánh sáng Thứ hai xảy ra vào mùa Đông, vào một đêm yên ắng và lạnh lẽo ở Baltimore, ở Trung tâm Điều hành Khoa học, một nhà thiên văn học truyền lệnh cho các mô-tơ điện tí hon đưa các gương hiệu chỉnh bên trong COSTAR vào vị trí định trước và bắt đầu tác động lên chùm tia sáng bên trong Hubble. Họ cũng mở cửa trập của Wiffpic, với dàn gương hiệu chỉnh được sắp xếp khôn ngoan của riêng mình, chôn sâu trong chính nó. Goddard hướng kính viễn vọng khổng lồ về một khoảng không gian hứa hẹn cho nhiều quan sát thú vị. Tất cả chờ đợi những hình ảnh chạy dọc theo màn hình của họ.

Ed Weiler, kỹ sư NASA đã trả lời cuộc gọi báo động đầu tiên năm 1990, cũng ở đó. Như tất cả những người khác trong khán phòng, ông dán mắt vào màn hình. Ba giây tiếp theo, Weiler kể lại, là ba giây dài nhất trong cuộc đời ông.

Rồi một tràng pháo tay nhiệt liệt bùng lên. Trên màn hình là hình ảnh sống động của các vì sao, tất cả đều sắc nét, với một ngôi sao ở ngay tâm ảnh, chiếm duy nhất một pixel. Một sao, một pixel.

Hình ảnh rất nét, nét hoàn hảo. Không còn những đốm mờ nhòe như kẹo bông chảy, không còn những viền tờ mờ. Tất cả đều chính xác, hoàn hảo, xứng đáng với kỳ vọng ban đầu, khi Hubble chỉ là một ý tưởng trong đầu một nhóm các nhà thiên văn học. Không kính viễn vọng quang học nào của con người (ngay cả những kính đặt trên đỉnh núi của Hawaii, Chile, hay Đảo Canary và những nơi khí quyển mỏng và trong nhất) có thể sánh được với Hubble.

Bởi dưới mặt đất luôn có không khí – dù không khí mỏng cỡ nào vẫn có gió, vẫn bị ô nhiễm, vẫn đầy các phân tử chuyển động, vẫn gây biến dạng hình ảnh. Nhưng ở độ cao gần 650km, cao hơn tầng đối lưu, cao hơn tầng bình lưu, cao hơn tầng trung lưu, ở ngoài bầu khí quyển của Trái Đất, chỉ có dăm ba phân tử hydro trôi nổi, không có không khí và không có biến dạng, là nơi mà những thiết bị quang học tân tiến nhất đang mang lại cho con người một đài vọng sao chưa từng có trong lịch sử.

Nửa thế kỷ sau khi ý tưởng đầu tiên ra đời, 20 năm sau khi thiết kế được hoàn thiện, 14 năm sau khi cánh tay robot, dưới sự điều khiển của một chiếc máy tính ở Danbury, bắt đầu mài và đánh bóng một khối thủy tinh khổng lồ, và 1.300 ngày sau khi tấm gương (lỗi) của nó đón những chùm sáng đầu tiên từ vũ trụ, Kính viễn vọng Hubble cuối cùng đã có thể nhìn rõ những vùng không gian sâu và những sự kiện diễn ra trong quá khứ xa xôi.

Phần còn lại của câu chuyện Hubble vẫn được kể lại cho đến ngày nay. Đã có bốn chuyến bảo trì được thực hiện để thổi sức sống mới vào đài quan trắc vĩ đại nhất của NASA. Hubble là một công nhân bền bỉ, tuy không quá đẹp đẽ, với tuổi thọ lớn hơn kỳ vọng, và dự định sẽ tiếp tục bay tới năm 2030 hoặc xa hơn nữa, thậm chí đến năm 2040. Có thể nói, nó là thí nghiệm khoa học thành công nhất của thời hiện đại, thậm chí là của mọi thời đại. Nó đã gửi về hàng vạn hình ảnh chưa bao giờ thôi cuốn hút người xem. Tấm gương 2,5m, dù không hoàn hảo, đã và đang mang vũ trụ đến với các nhà khoa học cũng như công chúng một cách sống động nhất.