Rakieta Ariane 5 z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba na szczycie znajduje się już na stanowisku startowym na kosmodromie Kourou w Gujanie Francuskiej. Rewolucyjne obserwatorium astronomiczne poleci w kosmos 25 grudnia o 13:20 czasu polskiego. W tym artykule podajemy najważniejsze informacje na temat tej misji.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to największy teleskop kosmiczny zbudowany przez człowieka w historii. Naukowcy pokładają w jego obserwacjach wielkie nadzieje, licząc że przyczyni się do dokonania wielu przełomowych odkryć, podobnie jak przez ostatnie lata czynił Kosmiczny Teleskop Hubble’a.
Krótko o teleskopie
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to urządzenie budowane od końca lat 90. wspólnym wysiłkiem agencji NASA, ESA oraz CSA. Będzie obserwował Wszechświat w podczerwieni. Dzięki zastosowanym technologiom będzie można z niespotykaną dotąd dokładnością obejrzeć obiekty w Układzie Słonecznym, zbadać skład atmosfer planet pozasłonecznych oraz po raz pierwszy zobaczyć najodleglejsze znajdujące się w granicach obserwowalnego Wszechświata galaktyki i gwiazdy.
Skomplikowaną konstrukcję teleskopu można podzielić na trzy główne komponenty: platformę satelitarną (Spacecraft Element), moduł naukowy (Integrated Science Instrument Module) oraz moduł optyczny (Optical Telescope Element). W skład platformy satelitarnej wchodzą wszystkie podsystemy odpowiedzialne za funkcjonowanie i lot całego statku. Platformę oddziela od części teleskopowej ogromna rozkładana osłona przeciwsłoneczna. Osłona zapewnia przede wszystkim ochronę od ciepła promieniowania pochodzącego od Słońca, Ziemi czy Księżyca, ale także od samej platformy satelitarnej.
Sercem teleskopu jest oczywiście jego część optyczna wraz z instrumentami naukowymi. Sam teleskop jest zbudowany w architekturze trójzwierciadłowego teleskopu Korscha. Największe rozkładane zwierciadło główne jest zbudowane z 18 berylowych segmentów pokrytych bardzo cienką warstwą złota. Całe zwierciadło główne ma po rozłożeniu średnicę 6,5 m i powierzchnię zbierającą światło, przekraczającą ponad 25 metrów kwadratowych. Światło po odbiciu od zwierciadła głównego, a potem wtórnego trafia do zestawu zwierciadeł w instrumentalnej części teleskopu.
Moduł naukowy składa się z czterech instrumentów, które mają za zadanie rejestrować obrazy celów naukowych i dokonywać analizy ich widma (rozbijać światło na różne częstotliwości), dzięki czemu można poznać skład chemiczny i fizyczną charakterystykę badanych obiektów. Moduł naukowy będzie pracował w temperaturze około 40 K, dodatkowo jeden z instrumentów (MIRI) będzie aktywnie chłodzony do temperatury zaledwie kilku Kelvinów.
Teleskop JWST poleci na orbitę wokółsłoneczną wokół punktu libracyjnego L2 układu Ziemia-Słońce. Jest to orbita znajdująca się w odległości około 1,5 mln km od Ziemi, umożliwiająca odpowiednie ustawienie teleskopu i chroniąca przed niebezpiecznymi temperaturami jego aparaturę naukową.
Na potrzeby tak zaawansowanego technologicznie obserwatorium powstało wiele odkryć, już teraz wykorzystywanych na Ziemi w innych dziedzinach. Żeby zbudować JWST, trzeba było pierwszy raz w historii zbudować tak lekkie i wypolerowane z atomową precyzją lustra, wykorzystać struktury kompozytowe dopasowane w ekstremalnych temperaturach z dokładnością milionowych części milimetra, detektory promieniowania podczerwonego wykorzystujące nowe techniki obserwacyjne czy rewolucyjną kosmiczną chłodnicę.
Więcej szczegółowych informacji na temat teleskopu JWST możecie przeczytać w najnowszym numerze naszego czasopisma Urania – Postępy Astronomii.
Jak będzie wyglądał start rakiety Ariane 5?
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wyniesie rakieta Ariane 5. Za start odpowiada operator tej rakiety, europejska agencja kosmiczna ESA. Ariane 5 wystartuje ze stanowiska ELA-3 na kosmodromie Kourou w Gujanie Francuskiej 25 grudnia o 13:20 czasu polskiego.
Lot rakietowy z teleskopem będzie trwał niecałe 27 minut. Po około 4 minutach owiewka chroniąca teleskop w locie w gęstej atmosferze zostanie odrzucona. Od tego czasu sam JWST zacznie wysyłać pierwsze dane telemetryczne na Ziemię. Pół godziny po starcie, kilka minut po zgaśnięciu silnika górnego stopnia teleskop zostanie wypuszczony na trajektorii w kierunku punktu L2 (wstępnej orbicie okołosłonecznej).
Od razu po wypuszczeniu teleskopu rozłoży on automatycznie panele słoneczne. Dwie godziny po starcie nastąpi rozłożenie parabolicznej anteny wysokiego zysku do bardziej wydajnej komunikacji z Ziemią. Już podczas pierwszego dnia samodzielnego lotu, około 12 godzin po starcie JWST wykona pierwszy z trzech i największy manewr korekcji orbity. Poprawi on trajektorię lotu do punktu L2 i skoryguje ewentualne błędy wynikające z lotu rakietowego.
Kiedy pierwsze obrazy z Webba?
Na pierwsze wyraźne, publicznie dostępne zdjęcia z teleskopu Webba będziemy musieli poczekać około pół roku. Po starcie teleskop będzie przez około 6 miesięcy leciał na swoją docelową orbitę. W czasie tego lotu nastąpi ostrożne rozkładanie teleskopu. W pierwszych dniach rozkładana będzie osłona przeciwsłoneczna. W drugim tygodniu lotu rozpocznie się rozkładanie samego teleskopu – skrzydeł zwierciadła głównego oraz struktury wspierającej zwierciadło wtórne.
Około miesiąca po starcie JWST wykona ostatni manewr korekty, wprowadzający go na docelową orbitę. Rozpocznie się wtedy faza przygotowywania optyki teleskopu do pracy. Teleskop będzie musiał stygnąć za osłoną przeciwsłoneczną, aż będzie można uruchomić wrażliwą na ciepło kamerę NIRCam, która pomoże w kalibracji teleskopu.
Po wielu tygodniach wychładzania NIRCam zostanie uruchomiona, by rozpocząć ustawianie poszczególnych segmentów zwierciadła głównego, aby zaczęły działać jak jedno wielkie lustro. Inżynierowie oceniają, że ustawianie segmentów zakończy się około 4 miesiące po starcie.
Potem czekać nas jeszcze będzie jedna, ostatnia faza przygotowania teleskopu do pracy – kalibracja instrumentów naukowych. Przez kolejne tygodnie obserwowane będą wybrane cele kosmiczne. W ten sposób przetestowane zostaną wszystkie metody obserwacji i zapewnione zostanie, by detektory wykonywały wiarygodne i dokładne pomiary. Różne kalibracje trwać będą przez około rok, ale już 6 miesięcy po starcie JWST powinien zacząć wykonywać pierwsze obserwacje naukowe.
Więcej informacji:
- Blog NASA z aktualizacjami nt. startu teleskopu JWST
- Urania nr 6/2021 z artykułami o teleskopie JWST
Na podstawie: NASA/ESA
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu: Rakieta Ariane 5 z Komiscznym Teleskopem Jamesa Webba na platformie startowej ELA-3 w Kourou. Źródło: NASA/Bill Ingalls.
