Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rozpoczyna swoją misję

Autor: Krzysztof Mularczyk

23 Grudzień 2021
Artykuł na: 6-9 minut

To misja, która musi się udać. Dzięki jego zdjęciom zobaczymy jak wyglądał młody Wszechświat. I choć do jego budowy wykorzystano nawet złoto, wbrew powszechnej opinii nie zastąpi starego Hubble’a…

Miłośnicy kosmosu i naukowcy nie mogli sobie wymarzyć lepszego prezentu na Święta. W Boże Narodzenie z europejskiego kosmodromu w Gujanie Francuskiej rakieta Ariane 5 wyniesie na orbitę teleskop astronomiczny im. Jamesa Webba. Na ten dzień czekaliśmy aż 15 lat.

Budowę Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba rozpoczęto w 2007 roku z inicjatywy Amerykańskiej Agencji Kosmicznej, ale także przy współudziale Europejskiej i Kanadyjskiej. Jego nazwa ma uczcić drugiego administratora NASA, któremu zawdzięczamy rozwój księżycowego programu Apollo.

Wizualizacja teleskopu Webba po osiągnięciu swojej orbity. Fot. NASA

Data startu zmieniała się jak w kalejdoskopie, a budżet misji wielokrotnie przekroczono. Ale w końcu teleskop Webba wyrusza, by realizować swój cel - obserwować wczesny Wszechświat. Liczymy, że pomoże w zrozumieniu procesów powstawania i ewolucji kwazarów, galaktyk i najstarszych gwiazd. Zbada formujące się układy planetarne i podda analizie atmosfery egzoplanet. Mówi się nawet o obserwacjach obiektów w naszym Układzie Słonecznym, choć ten rejon będzie zapewne oznaczony niski priorytetem.

Grafika wyjaśniająca, jak dalekie obiekty będzie mógł obserwować teleskop Webba w porównaniu do możliwości teleskopu Hubble'a. Fot. NASA

Umarł król, niech żyje król? Wcale nie…

Dość szybko w opinii publicznej zakorzeniło się przekonanie, że Webb jest następcą Hubble’a. To trochę tak, jakby powiedzieć, że obiektyw 200 mm zastąpi nam wysłużoną 50-tkę. Oczywiście, Webb będzie największym teleskopem na orbicie i sięgnie z obserwacjami do odleglejszych obiektów dzięki detektorom podczerwieni, jak teleskop Spitzera, ale nie może prowadzić obserwacji w paśmie widzialnym i ultrafiolecie jak Hubble. Oba te teleskopy będą mogły ze sobą współpracować i się uzupełniać, o ile przebywający na orbicie już od 24 kwietnia 1990 roku Hubble jakimś cudem zostanie postawiony na nogi po ostatnich awariach żyroskopów.

Porównanie zakresu długości fal w jakich mogą prowadzić obserwacje teleskopy Hubble'a, Webba i Spitzera. Fot. NASA

W przeciwieństwie do teleskopu Hubble’a, Webb nie będzie też poruszał się na okołoziemskiej orbicie. Zostanie umieszczony w stabilnym punkcie L2 w układzie Ziemia-Słońce znajdującym się około 1.5 mln km od Ziemi (daleko za orbitą Księżyca), w linii prostej łączącej Słońce i Ziemię.

To jeden z tak zwanych punktów libracyjnych (punkt Lagrange’a), w którym równoważy się grawitacja Ziemi i Słońca, a małe ciało może tam pozostawać w spoczynku. Tak naprawdę teleskop Webba będzie ubiegał ten punkt w ciągu około pół roku, po eliptycznej orbicie zbliżając się do niego na odległość 250 000 km i oddalając na 832 000 km. Punkt L2 znajduje się stale w półcieniu Ziemi, więc teleskop nie będzie bezpośrednio oświetlany przez Słońce i razem z Ziemią będzie poruszał się wokół niego przez okrągły rok.

Teleskop Webba będzie krążył po małej orbicie wokół punktu L2, pozostając przez cały czas w półcieniu Ziemi i razem z nią okrążając Słońce. Fot. NASA 

Teleskop ze złota, czyli jak działa Webb

Zwierciadło główne Webba nie jest konstrukcją monolityczną jak Hubble’a. Przypomina współcześnie budowane największe naziemne teleskopy. Składa się z 18 sześciokątnych luster, z których każde z nich ma przekątną 1.32 m. Razem tworzą plaster miodu o średnicy 6.6 m i powierzchni 25 metrów kwadratowych - to powierzchnia 5 razy większa od tej jaką dysponuje teleskop Hubble’a.

Porównanie rozmiarów zwierciadła głównego teleskopów Hubbla'a i Webba. Fot. NASA/Wikipedia

Co ciekawe wszystkie lustra wykonano z berylu, a pokryto 100-nanometrową warstwą złota. Dlaczego? Beryl jest odporny na bardzo niskie temperatury, natomiast złoto doskonale odbija promienie podczerwone. NASA podaje, że do napylenia warstwy refleksyjnej wykorzystano 48 gramów złota, czyli grudkę wielkości piłki golfowej.

Wykonane z berylu elementy lustra głównego pokryto złotem, dlatego mają żółty kolor. Fot. NASA

Cała ta konstrukcja nie jest jednak nieruchoma. Położenie wszystkich segmentów oraz lustra wtórnego o średnicy 74 cm jest regulowane przez siłowniki. Dzięki nim można dokładnie skorygować tor optyczny i skierować wiązkę do trzeciego zwierciadła, które przekazuje ją do detektorów.

Cztery instrumenty naukowe Webba będą obserwować zakres fal podczerwonych, które są dłuższe niż fale światła widzialnego. Fot. NASA

A detektorów na pokładzie Webba jest cztery, wszystkie rejestrujące podczerwień w tzw. zakresie bliskim i średnim. Są to: kamera bliskiej podczerwieni Near-Infrared Camera (NIRCam), spektrograf bliskiej podczerwieni Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), spektrograf obrazujący Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), oraz spektrograf pracujący w średnim zakresie widma podczerwonego Mid-Infrared Instrument (MIRI). Każdego dnia te instrumenty będą mogły zbierać ponad 57 GB danych i wysyłać je na Ziemię z szybkością 28 Mb/s.

Co zobaczy Webb? Dzięki obserwacjom w podczerwieni astronomowie mogą przebić się przez pył międzygwiezdny, który jest wszechobecny we Wszechświecie. Ten krótki film pokazuje różnice w obrazie zarejestrowanym w paśmie widzialnym i w podczerwieni.

Co ważne, zainstalowane detektory muszą pracować w bardzo niskiej temperaturze, dlatego istotnym elementem konstrukcji teleskopu są osłony przeciwsłoneczne. Ich zadaniem jest izolować całą aparaturę przed promieniowaniem słonecznym i zakłóceniami od Ziemi czy Księżyca. Rozkładany, pięciowarstwowy ekran o wymiarach 21x14 metrów ma sprawić, że urządzenia będą pracować w temperaturze 50 Kelwinów, czyli -223 stopni Celsjusza, gdy po drugiej stronie osłona będzie ogrzewana do blisko +100 stopni Celsjusza.

Pięciowarstwowe osłony teleskopu Webba rozłożone po raz pierwszy w laboratorium. Fot. NASA

To musi się udać, czyli przebieg misji

Operacja umieszczenia teleskopu w punkcie L2 będzie mocno skomplikowana, ponieważ rakieta Ariane 5 wyniesie w przestrzeń kosmiczną teleskop w postaci złożonej. Webb w skompresowanej postaci będzie miał ponad 10.5 m wysokości i 4.5 szerokości ważąc blisko 6.5 tony. Po opuszczeniu modułu rakiety będzie miał niecały miesiąc na dotarcie do punktu L2. W trakcie tej podróży będzie powoli się rozkładał - najpierw duża osłona przeciwsłoneczna, a następnie zwierciadło wtórne i boczne elementy głównego. Gdy już dotrze na swoją orbitę rozpocznie się proces kalibracji i testów, który może potrwać nawet pół roku.

Wizualizacja wyniesienia teleskopu Webba przez rakietę Ariane 5. Fot. NASA

Niestety Webb będzie poza zasięgiem załogowych misji. Będzie przecież 4 razy dalej od Ziemi niż Księżyc. Jeśli, odpukać, coś pójdzie nie tak, nie da się do niego polecieć i go naprawić. Nie będzie więc szczęśliwego zakończenia, jak w przypadku naprawy Hubble’a. Ta misja po prostu musi się udać!

Kolejne etapy umieszczenia telskopu Webba na okołosłonecznej orbicie w punkcie L2

Projekt zakłada, że Webb będzie działał na orbicie co najmniej 5 lat, ale jeśli nie zdarzą się nieprzewidziane problemy, teleskop może prowadzić obserwacje dłużej niż 10 lat.

Gdzie oglądać start?

Start rakiety Ariane 5 z teleskopem Webba na pokładzie przewidziany jest na 25 grudnia o godzinie 13:20 naszego czasu. Prowadzona przez NASA relacja z tego wydarzenia rozpocznie się o 12:00 i będzie można ją oglądać na stronie NASA oraz różnych kanałach społecznościowych, takich jak Facebook, Twitter czy YouTube.

Krótki film o teleskopie Webba na wesoło.
Skopiuj link

Autor: Krzysztof Mularczyk

Redaktor serwisu Fotopolis.pl i magazynu Digital Camera Polska. Od 20 lat robi zdjęcia, testuje sprzęt fotograficzny i pisze o fotografii.

Słowa kluczowe:
Komentarze
Więcej w kategorii: Wydarzenia
Poznaj Zofię Rydet - wykład Czytelni Sztuki o jednej z najważniejszych polskich dokumentalistek
Poznaj Zofię Rydet - wykład Czytelni Sztuki o jednej z najważniejszych polskich dokumentalistek
Muzeum Sztuki w Gliwicach zaprasza na wykład online poświęcony sylwetce jednej z najważniejszych polskich fotografek. Spotkanie poświęcone Zofii Rydet odbędzie się w...
11
Leica Street Photo 2021 - poznaliśmy wyniki
Leica Street Photo 2021 - poznaliśmy wyniki
Spośród niemal 3 tysięcy zgłoszeń i 12 tysięcy zdjęć z całego świata, Jury 11. edycji konkursu Leica Street Photo wybrało 20 finałowych prac, oraz zdobywcę Grand Prix, w ręce którego powędrowała...
30
Jak w domowych warunkach stworzyć profesjonalne studio streamera? Zapisz się na warsztaty.
Jak w domowych warunkach stworzyć profesjonalne studio streamera? Zapisz się na warsztaty.
Next77, oficjalny dystrybutor marki Godox w Polsce wraz z domem produkcyjnym Klik Film organizują warsztaty dla wszystkich, którzy chcą tworzyć lepsze streamy i materiały filmowe.
1