Teleskop kosmiczny Webba w drodze do gwiazd

Zbudowany przez firmę Airbus NIRSpec jest jednym z czterech instrumentów misji NASA-ESA, podążającej śladami teleskopu Hubble'a. Teleskop Webba, na którego pokładzie się znajduje, już niebawem będzie badać powstawanie pierwszych gwiazd i galaktyk we Wszechświecie.

Wczoraj, 18 października 2021 roku, Teleskop Kosmiczny Webba (WST) ostatecznie przybył do europejskiego portu kosmicznego w Kourou w Gujanie Francuskiej. Będzie teraz przez kolejne tygodnie przygotowywany do wyniesienia w przestrzeń pozaziemską przy pomocy rakiety Ariane 5, planowanego na 18 grudnia. Jednym z czterech instrumentów naukowych jego misji jest spektrograf bliskiej podczerwieni (NIRSpec) zbudowany przez firmę Airbus.

Przed startem, jeszcze w październiku, odbędzie się seria testów funkcjonalnych. Ma to na celu upewnienie się, że każda część pojazdu kosmicznego po jego przewiezieniu do Kourou nadal działa zgodnie z oczekiwaniami. Pracownicy Airbusa będą wspierać końcowe testy funkcjonalne czterech instrumentów naukowych (w tym NIRSpec), które potrwają sześć dni.

Teleskop Webba zmieni sposób, w jaki postrzegamy Wszechświat – mówi Jean Marc Nasr, szef Airbus Space Systems. Nasz wkład w instrumenty NIRSpec i MIRI stanowi docenienie wiedzy Airbusa i wartości, jakie możemy wnieść do współczesnej astronomii. Cieszymy się, że odegramy kluczową rolę w przyszłych odkryciach misji Webb.

Po pomyślnym wyniesieniu na orbitę Teleskop Webba rozpocznie miesięczną podróż, pokonując cztery razy odległość do Księżyca, aż osiągnie swój ostateczny cel, punkt Lagrange'a L2, znajdujący się w odległości około 1,5 miliona km za Ziemią od strony Słońca.

Ważący 200 kg przyrząd NIRSpec to wieloobiektowy spektrograf zdolny do jednoczesnego pomiaru widma bliskiej podczerwieni co najmniej 100 obiektów, takich jak gwiazdy lub galaktyki, w różnych rozdzielczościach spektralnych do 0,3 nanometra. Obserwacje prowadzone będą w zakresie długości fal od 0,6 do 5,0 mikrometrów. Po uruchomieniu NIRSpec, zwany "super okiem", będzie działał w temperaturze -230°C. Nad projektem, rozwojem, integracją podzespołów i testowaniem NIRSpec pracowało ponad 70 osób w zakładach Airbusa Ottobrunn, Friedrichshafen i Tuluzie. Wspierało ich 17 europejskich podwykonawców i NASA. Instrument został zbudowany przez Airbusa dla Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA. Ze względu na doskonałą czułość, wysoką rozdzielczość i szerokie pokrycie falami, NIRSpec jest kluczowym instrumentem pozwalającym uzyskać głębszy wgląd w ewolucję Wszechświata. Ma atermiczną konstrukcję, ze wszystkimi lustrami, mocowaniami lustra i optyczną płytą bazową wykonanymi z węglika krzemu SiC 100(r).

Inne urządzenie, Mid-InfraRed Instrument (MIRI), również stanowi część europejskiego wkładu w misję Webb. Airbus w Wielkiej Brytanii odpowiadał za zarządzanie, prace inżynierskie i zarządzanie jakością w europejskim konsorcjum, które zbudowało MIRI. Zapewniło to spójne podejście do projektowania, budowy i testów instrumentu. Sensor MIRI działa w zakresie długości fal średniej podczerwieni od 5 do 28,3 mikronów. Będzie w stanie penetrować grube warstwy pyłu zasłaniające regiony gwałtownych narodzin gwiazd. Zobaczy pierwsze generacje galaktyk, które uformowały się po Wielkim Wybuchu i zbada miejsca powstawania nowych planet oraz skład przestrzeni międzygwiezdnej. Aby sygnał ze słabych obiektów nie został zagłuszony przez własną podczerwoną poświatę instrumentu, MIRI będzie schładzany do -266°C, czyli zaledwie 7°C powyżej zera absolutnego!

Z pomocą tego spektrografu Teleskop Webb zbada warunki powstawania pierwszych gwiazd i galaktyk w naszym Wszechświecie, z czasu, gdy miał on zaledwie kilkaset milionów lat. NIRSpec będzie w stanie uchwycić widma od 60 do 200 galaktyk jednocześnie, umożliwiając naukowcom obserwowanie z najdrobniejszymi szczegółami, jak obiekty te powstały i ewoluowały. Obserwując rejony znacznie bliższe Ziemi, NIRSpec będzie również w stanie badać atmosferę egzoplanet krążących wokół gwiazd innych niż nasze Słońce. Będzie tam też szukać sygnatury kluczowych dla życia cząsteczek chemicznych, takich jak woda.

Webb stanowi kontynuację misji Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST), lecz dzięki zestawowi nowych instrumentów naukowych pozwoli astronomom spojrzeć jeszcze dalej w czasie w porównaniu z nim, głównie ze względu na wyższą czułość i szersze pasmo długości fali obserwacji. Naukowcy oczekują, że doprowadzi to do nowych, zdumiewających odkryć w kosmosie. Kosztujący 10 miliardów dolarów Webb Space Telescope jest wspólnym przedsięwzięciem agencji kosmicznych USA, Europy i Kanady.

Na ilustracji: Schemat działania NIRSpec. Copyright NASA2021