JWST – skratka, ktorá zmení náš pohľad na vesmír

Detailný popis cesty JWST na obežnú dráhu okolo bodu L2 v sústave Slnko-Zem

Životnosť Hubblovho vesmírneho teleskopu sa postupne kráti. Američania už raketoplány poslali do dôchodku a ďalšia servisná misia teda neprichádza do úvahy. No nemusíme byť smutní. Stroj, ktorý tu bol už od roku 1990, možno o nejakú tú chvíľu prestane fungovať, ale už sa pripravuje jeho nástupca. Bude ním infračervený Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST – James Webb Space Telescope). So zrkadlom s priemerom 6,5 metra bude zároveň aj jednoznačne najsilnejším teleskopom, akým ľudstvo v dobe vypustenia bude disponovať. V roku 2018 sa teda konečne dočkáme pokroku v oblasti astronómie.

Porovnanie primárnych zrkadiel Hubblovho vesmírneho teleskopu a Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba

Porovnanie primárnych zrkadiel Hubblovho vesmírneho teleskopu a Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba
Zdroj: http://www.jwst.nasa.gov/

Vesmírny teleskop Jamesa Webba sa vyznačuje radom odlišností. Zatiaľ čo jeho predchodca, Hubble, má svoje primárne zrkadlo zložené z jedného celistvého kusu špeciálne opracovaného a zakriveného materiálu, Webbove primárne zrkadlo sa bude skladať z osemnástich šesťuholníkových kusov. Každý bude vážiť iba 20 kg. Tak extrémne nízku hmotnosť inžinieri dosiahli výrazným odľahčením celého kusu zrkadla, ktorého hlavnú zložku tvorí berýlium. Každé zrkadlo bude mať zbernú plochu približne 1,4 metra štvorcového. Pre porovnanie, jediné primárne zrkadlo Hubblovho vesmírneho teleskopu disponuje zbernou plochou veľkou iba 4,3 metrov štvorcových. Nový Webb so svojimi dvadsiatimi piatimi (18 x 1,4) metrami štvorcovými teda bude niekoľko krát presnejší. Nový teleskop bude mať rozlišovaciu schopnosť menšiu než 0,1″. Pre predstavu, je to ako rozpoznať detaily mince zo vzdialenosti 40 km, alebo získať ostrý obraz futbalovej lopty zo vzdialenosti 550 km.

Dôležité je, že zatiaľ čo Hubble si získal srdce verejnosti hlavne svojimi úžasnými obrázkami vo viditeľnom spektre, Webb bude skôr operovať v infračervenej oblasti s vlnovou dĺžkou 0,6 až 50 μm, vďaka čomu bude schopný oveľa jednoduchšie a presnejšie pozorovať vzdialené objekty. To sa mu podarí vďaka Dopplerovmu efektu, ktorý hovorí o tom, že svetlo zo vzďaľujúcich sa objektov sa posúva viac do červeného pásma, zatiaľ čo svetlo z približujúcich sa objektov naopak, do modrého.

Jeho hlavnou úlohou bude pozorovanie prvých galaxií a hviezd po Veľkom Tresku. Kvôli skúmaniu v infraspektre musia byť všetky prístroje čo najviac odtienené od slnečného žiarenia. To sa docieli piatimi mohutnými izolačnými fóliami. Tie udržia teplotu zrkadiel niekde na hodnote 45 K (-228°C). Infračervené prístroje a detektory však potrebujú ešte nižšiu teplotu, a tak sa podchladia až na 30, resp. 7 kelvínov (-243°C, resp. -266°C).

Dráha, po ktorej pôjde ďalekohľad na miesto určenia.

Dráha, po ktorej pôjde ďalekohľad na miesto určenia. Zdroj: http://lh3.googleusercontent.com/

Ďalším výrazným rozdielom oproti HST ja vzdialenosť od Zeme. Zatiaľ čo Hubble obieha vo výške 500 – 600 km, Vesmírny teleskop Jamesa Webba si zaletí ešte o trochu ďalej. Po viac než mesačnom lete sa usadí na obežnej dráhe okolo L2 bodu v sústave Slnko – Zem jeden a pol milióna kilometrov od povrchu Zeme. Pre porovnanie, ľudia sa najďalej od svojej rodnej planéty dostali v sedemdesiatych rokoch a bolo to približne 384 403 km. O vynesenie sa postará európska raketa Ariane 5, ktorá vyštartuje z kozmodrómu Kourou vo Francúzskej Guyane.

 

Tak, toľko k základným rozdielom medzi prvou a druhou generáciou veľkých vesmírnych teleskopov. Teraz sa pozrime na históriu tohto úžasného stroja. Prvý návrh prišiel už roku 2002, teda pred haváriou raketoplánu Columbia. Projekt sa vedeniu NASA zapáčil, a tak dostal zelenú. Predpokladaný termín dokončenia bol vtedy okolo rokov 2009 – 2010. Očividne sa však niečo pokazilo. Postaviť ďalekohľad s tak veľkým zrkadlom je veľmi náročné. No poslať ho do vesmíru a zabezpečiť jeho fungovanie na ďalšie desaťročie, to je úloha, ktorá vyžaduje enormné čiastky. Keďže výstavba ISS bola vtedy v plnom prúde, Webb bol odsunutý na druhú koľaj. Neskôr, v roku 2010 bolo dokonca možné, že sa nakoniec všetko zruší. Vedci na celom svete sa však proti rozhodnutiu šetriť práve na takom dôležitom prístroji postavili a rázne vláde USA odporučili, že bude lepšie, ak sa vykašle na pristátie na Mesiaci a radšej sa bude sústreďovať na dôležitejšie veci. Rovnaký názor mal aj prezident Barrack Obama, ktorý zrušil program Constellation a dal perspektívnemu projektu JWST najvyššiu prioritu. Ani to však nejako výrazne termín vypustenia nepriblížilo. Dúfajme, že sa stihne aspoň ten rok 2018.

 

Fotka z testovania umiestnenia jednotlivých segmentov primárneho zrkadla.

Fotka z testovania umiestnenia jednotlivých segmentov primárneho zrkadla. Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Pre predstavu, aký je tento projekt náročný, prihodím jednu zaujímavosť. Zo začiatku sa plánovaná cena pohybovala v rozsahu 4,9 – 5,1 miliardy amerických dolárov. Momentálne sa táto čiastka zastavila na hodnote cca 8,8 miliárd. To je polovica rozpočtu Slovenskej republiky! A čo takto navýšilo jeho cenu? No, ako je známe, prvotné odhady sú takmer vždy úplne mimo reality. Navyše, NASA všetko veľmi starostlivo testuje, aby sa vyhla podobnému trapasu, aký zažila pri vypustení Hubblovho vesmírneho teleskopu. Vtedy sa totiž zistilo, že jeho primárne zrkadlo je zle vybrúsené, chvenie zo solárnych panelov pri prechode z tieňa na priame slnečné svetlo sa prenášalo na vlastný ďalekohľad a ten potom nebol schopný poriadne zaostriť a ešte mnoho iných ťažkostí. Celkovo si opravy tohto stroja vyžiadali až päť štartov amerických raketoplánov, posledná servisná misia prebehla v roku 2009. JWST už bude dokonalý. Niektorým problémom sa šikovne vyhne a niektoré sa vďaka testovaniu včas odhalia a vyriešia. Prípadný chybný výbrus svojich zrkadiel bude schopný sám eliminovať ich naklonením.

Do roku 2015 by mal byť Webb kompletný. Vtedy začnú ostré testy v konfigurácii, v ktorej o tri roky neskôr vyletí do vesmíru. Na palube bude mať okrem zrkadiel aj množstvo ďalších prístrojov, ktoré si teraz popíšeme:

ISIM (Integrated Science Instrument Module) – štyri prístroje, ktoré dokážu spracovávať dopadajúce svetlo:

Prvým z nich bude kanadský Fine Guidance Sensor, čiže senzor presného zamerania.

Druhý, NIRcam dodá firma Lockheed Martin. Bude slúžiť na detekciu blízkeho infraspektra (0,6 – 5 μm). Pozorovať ním bude možné blízke objekty v Mliečnej dráhe alebo v Kuiperovom páse.

Tretí MIRI (Mid Infrared Instrument) dodá Veľká Británia a bude pracovať v spektre 5 – 40 μm. Sledovať sa ním budú napríklad protoplanetárne disky, pozostatky hviezdnych systémov, alebo vzdialené galaxie, či exoplanéty.

Štvrtý NIRSpec, blízky infračervený spektrometer (Near InfraRed Spectrometer) dodá európska firma EADS Astrium a bude schopný sledovať červené hviezdy, červených obrov. Pracovať bude tiež v blízkych infravlnách (0,7 – 5 μm). Tento prístroj má ešte jednu zaujímavosť, takzvané mikroclony (microshutters). Sú to malé doštičky hrubé asi ako 3 – 6 ľudských vlasov. Majú veľkosť 100 – 200 μm  a prezývajú sa strojárenský zázrak. Budú slúžiť na odtienenie silne žiariacich objektov, a tak bude možné pozorovať aj veľmi vzdialené hviezdy, či galaxie. Šesť rokov sa vyvíjali práve pre tento teleskop a využitie nájdu určite aj v iných odvetviach ako biotechnológie, či komunikácia. Vďaka týmto clonám budeme schopní pozorovať naraz až sto objektov!

V budúcnosti bude Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba najvýznamnejší pomocník modernej astronómie. Poskytne nám neskutočne ostrý pohľad na veľmi vzdialené objekty a odhalí javy, o ktorých iba špekulujeme. Tento úžasný stroj bude pre niektorých ako dieťa. Strávia pri jeho vývoji, stavaní a testovaní až šestnásť rokov. Bezpochyby najzložitejší a najsofistikovanejší prístroj raz skutočne opustí Zem a po dlhých týždňoch sa, dúfajme, bezpečne dostane na miesto, z ktorého začne pozorovať vesmír tak detailne, že si to ani nevieme predstaviť. Predtým však na vedcov z NASA čaká obrovský kus práce a mnoho miliárd dolárov investovaných do niečoho, čo ďaleko predčí naše očakávania a poskytne nám pohľad na vesmír v celej jeho kráse a zraniteľnosti.

Zdroje informácií:
http://en.wikipedia.org/
http://forum.kosmonautix.cz/
http://www.jwst.nasa.gov/
http://www.nasa.gov/

Zdroje obrázkov:
http://www.jwst.nasa.gov/images/JWST-HST-primary-mirrors.jpg
http://www.stfc.ac.uk/resources/image/jpg/jwst_new1.jpg
http://lh3.googleusercontent.com/-KKR50SECGt0/URwBSkzWQBI/AAAAAAAABz4/wo8Tao5LzDc/s989/JWSTDeploymentSequence_v02122013.jpg
http://media.skyandtelescope.com/images/JWST_341.jpg
http://www.jwst.nasa.gov/images/microshutters4.jpg
http://www.jwst.nasa.gov/images3/NIRSpec_FM_Integration1_sm.jpg
http://www.jwst.nasa.gov/images3/miri7_sm.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nircam_modules.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/JWST_MIRI_model.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/James_Webb_Space_Telescope_Mirror38.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


Zanechte komentář