Lassacskán testet ölt a James Webb-űrteleszkóp

Nemrégen ünnepelte 25. születésnapját a megérdemelten népszerű Hubble-űrteleszkóp, de már utódja, a valaha elkészült legnagyobb teljesítményű készüléknek tartott James Webb-űrteleszkóp is formálódik a szakemberek keze alatt.

Míg a Hubble alacsony Föld körüli pályáról, 569 kilométeres magasságból vizsgálódik, 2018-ban indítandó utódja, a 8,8 milliárd dolláros James Webb-űrteleszkóp (JWST) az úgynevezett 2-es Lagrange-pontról szemlélődik majd. Ez a gravitációsan stabil pont a Földtől 1,5 millió kilométerre található.

A Space.com információi szerint a pozíció lehetővé teszi, hogy a JWST minden irányban körbepillanthasson, ráadásul a Hubble-nál hosszabb ideig, ez utóbbi ugyanis 90 perces keringésének felét csillagászati szempontból haszontalan napfényben tölti. A JWST pozíciójának hátránya viszont, hogy valószínűleg sosem fogják szervizelni.

Pat McCarthy a Hubble 3-as nagy látószögű kamerája kutatócsapatának tagja szerint a teleszkópműszerek minden egyes generációjával korszerűsödik a technológia. Egy tipikus okostelefon-kamera képe már ma jobb minőségű, mint amire a Hubble 25 évvel ezelőtt képes volt. Ennek megfelelően, az új, űrbe telepített obszervatóriumok könnyű tükörtechnológiákat vonultatnak fel, ilyenek lesznek a JWST méretre gyártott berilliumtükrei is. Mindez csökkenti a kilövési költségeket és a hőhatásokat is. A Webb ezenkívül összehajtogatható, ami újabb előrelépés a Hubble-höz képest.

A James Webb-űrteleszkóp koncepciórajza (Fotó: NASA)

A James Webb-űrteleszkóp koncepciórajza (Fotó: NASA)



Mivel a JWST több részletet lát majd infravörösben, mint a Hubble, a két teleszkóp így egymást kiegészítve végezhet megfigyeléseket bizonyos objektumokról, hogy még részletesebb képet alkothasson belső felépítésükről. A JWST nagyobb elsődleges tükre - 6,4 méter széles a Hubble 2,4 métereséhez képest - azt is lehetővé teszi majd, hogy az  univerzumot 13,82 milliárd éve életre hívó ősrobbanáshoz időben még közelebb született galaxisokat tanulmányozzon.

A 6,4 tonnásra tervezett obszervatórium a NASA, az ESA és kanadai űrügynökség közös projektje. Négy műszerrel szerelik fel, többek között kamerákkal és spektrométerekkel, hogy a nagyon halovány jelzéseket is fogni tudja majd.

A JWST fejlesztésének egyik kulcsfontosságú eleme a tükörszegmensek elkészítése és tesztelése. Alapvetően négyfajta tükör található majd fedélzetén: elsődleges, másodlagos, harmadlagos és finom kormányzású szegmensek. Ezek együttesen irányítják majd a fényt az érzékeny készülékekhez. Elsődleges tükrének két szegmensét helyezték el tavaly októberben egy teszt során a később támasztékukul szolgáló struktúrára a NASA Goddard Űrrepülési Központjának óriási tisztaszobájában.

A tükörszegmensek tesztelésre előkészítése (Fotó: NASA/Chris Gunn)

A tükörszegmensek tesztelésre előkészítése (Fotó: NASA/Chris Gunn)



Mindkét tükör berilliumból készült, és mindkettő valójában tartalékként funkcionál majd. Egyiküket arany mikroszkopikus finomságú filmjével vonták be, ahogyan a valódi tükröket is, míg a másikat nem. A teszteléshez ugyanis nem létfontosságú, hogy mindegyik megkapja az aranybevonatot, ami egyébiránt lehetővé teszi majd a távoli galaxisok infravörös fényének leghatékonyabb tükrözését.

Egy hónappal később tesztelték le azt a háromlábra emlékeztető speciális szerkezetet, amely a JWST másodlagos tükrét mozgatja majd megfelelő pozícióba az űrben. „Kicsomagolódását” követően mintegy 8 méter hosszú lesz. A teljes konfigurációhoz szükséges az elsődleges tükröt tartó, Pathfinder névre keresztelt hátlap is. A folyamatot a Goddard tisztaszobájában vették szemügyre, a novemberi volt az első alkalom, hogy tükörrel együtt vetették alá a próbának. Az eléggé komplikált műveletről lassított videó is készült.

A Pathfinder hátlap elég nagyméretű struktúra, amely megtartja és megtámasztja az elsődleges tükröt alkotó, 18 hatszögű tükörszegmenset, emellett helyet ad más optikai műszereknek, illetve az ISIM-nek (Integrated Science Instrument Module). Eme utóbbi repülésrendszere három fő elemének egyike.

A Pathfinder felkészítése a hőtesztelésre (Fotó: NASA/Chris Gunn)

A Pathfinder felkészítése a hőtesztelésre (Fotó: NASA/Chris Gunn)



A tripod végén található a kerek másodlagos tükör, amely az elsődlegessel néz majd szembe, ez is berilliumból készült, amelyet a nagyon alacsony hőmérsékleti tartományban jellemző merevsége, könnyű súlya és stabilitása miatt választottak. Ez a tükör is konvex, avagy enyhén domború.

Idén áprilisban kezdték meg a houstoni Johnson Űrközpont hatalmas hő vákuumkamrájában a Pathfinder hátlap kriogenikus tesztelését. Ennek során olyan fagyos hőmérsékleteknek teszik ki a készülő űrteleszkóp alkatrészeit, amelyek az űrbeli körülményeket szimulálják. A korábban az emberes űrrepülési misszióknál bevetett kamrában ez volt az első alkalom, hogy az elsődleges tükör két szegmensével együtt tesztelték.

Mindeközben a mérnökök a teszttükrökön már gyakorolják a „hótisztítás” néven illetett folyamatot is. Ennek során szén-dioxid-hó szórásával pucolják a nagy tükröket, így elkerülhetőek a karcolások, mivel a hószerű kristályok lesöprik róluk a szennyező részecskéket és molekulákat. A technikát csak akkor fogják bevetni élesben, ha a JWST tükre az integráció és tesztelés során beszennyeződne.

A tükörszegmensek speciális tisztítása (Fotó: NASA/Chris Gunn)

A tükörszegmensek speciális tisztítása (Fotó: NASA/Chris Gunn)



A Webb-teleszkóp a Hubble tudományos utódja, a valaha kifejlesztett legnagyobb teljesítményű űrteleszkóp lesz. Az elődjénél hétszer nagyobb tükre és infravörös tartományt érzékelő képessége révén a 13,5 milliárd fényévről érkező fényt is be tudja majd fogni, ehhez viszont tükreit tökéletesen tisztán kell tartani, hiszen az apró porrészecskék vagy molekulák már nem kívánatos hatással lehetnek a tudományos megfigyelésekre.

A NASA, gondolva az érdeklődőkre webkamerákat is kihelyezett a szerelőcsarnokban, ahol nyomon követhetőek a különféle műveletek. De ha inkább tömörebb történésekre vágyunk, lassított videókon is elérhetünk többnapi felvételt.

A Webb a szakemberek szerint 70-szer nagyobb fénygyűjtő kapacitást tudhat majd magáénak a Hubble-nál. Elősegítheti az univerzum egyéb szegleteiben is az élet utáni kutatást azzal, hogy új ablakot nyit a Naprendszeren kívüli bolygókra - úgynevezett exoplanétákra -, amelyek akár vizet is hordozhatnak, és megfelelő távolságban keringhetnek gazdacsillaguk körül, ami meggátolja a fagyott vagy éppenséggel pokoli állapotokat.

A termetes teleszkópot a tervek szerint az Európai Űrügynökség Ariane 5 rakétája szállítja fel Francia Guyanából 2018 októberében.