
Időgépet épít a NASA

A legfontosabb kérdés, hogy miért építenek egy újabb űrtávcsövet a Hubble és a Spitzer mellé. Egyszerű erre válaszolni: az 1990-ben felbocsátott, máig működő Hubble volt az utolsó ilyen nagyszabású obszervatórium. Ugyan ontja magából az információt, de forradalmi felfedezéseket már nem várhatunk tőle. A Hubble ugyanis főleg optikai hullámhosszon lát (az ultraviolától a látható tartományon keresztül az infravörösig képes érzékelni a beeső fényt, 115–2500 nanométer között), és kis túlzással a csillagászok itt már megnéztek minden korszakalkotót. A csillagászat fontosabb kérdései az infravörös tartományba tolódtak el. A 2003-ban felbocsátott Spitzer űrtávcső az infravörös tartományban lát, de kicsi, 85 centiméteres tükre nem enged olyan felbontást és érzékenységet, mint amire szükség lenne. A Webb minden téren túlszárnyalja majd a két űrteleszkópot.
Négy fő kutatási iránya lesz:
1. Első fény és reionizáció
Nem túloztunk, amikor azt írtuk a cikk elején, hogy a James Webb űrtávcső egy időgép, ugyanis azokat a fotonokat fogja észlelni, amelyek 13,5 milliárd éve utaznak. Így az űrteleszkóp látni fogja az univerzum első csillagainak a fényét, az első galaxisok formálódását. Minél távolabbi egy objektum a világegyetemben, az általa kibocsátott fény annál inkább a vörös szín felé tolódik. A Hubble nem látja ezeket az első galaxisokat, mert a fényük már kitolódott a közép-infravörösbe, a Spitzernek pedig kevés volt a felbontása ehhez.
2. Galaxisok formálódása
A Hubble már megmutatta, hogy a galaxisok másképpen néztek ki évmilliárdokkal ezelőtt. Felmerül a kérdés hogy miért és hogyan változott az anyag (és a sötét anyag) szerkezete az univerzumban. Hogy teljes képet kapjuk a James Webb űrtávcső felbontására és infravörös érzékenységére van szükségünk. A Hubble 95 százalékkal nézett vissza az univerzum életében, de a teljes képhez látnunk kell az univerzum életének elején, első 5 százalékban történt dolgokat is.
3. A csillagok születése
A fiatal csillagokat rendszerint nem lehet látni, legalábbis az optikai tartományban nem. Ennek oka, hogy csillagközi ködök veszik körbe ezeket. Az infravörös fény azonban áthatol ezeken és láthatóvá válnak a fiatal csillagok, a körülöttük formálódó porkorongok és éppen születő bolygók. A csillag- és bolygókeletkezési terület nagyon aktív kutatási téma a csillagászatban.
4. Bolygók és az élet jelenléte
Ezzel el is érkeztünk ahhoz a kutatási területhez, ami a legtöbb embert érdekli: az életre alkalmas bolygók keresése. A Kepler űrtávcső bebizonyította, hogy a Tejútrendszer tele van bolygókkal. A Webb arra is képes lesz, hogy megtudjuk, pontosan milyen bolygókat látunk más csillagok körül. Még a bolygók légkörét is érzékelni tudja, így a kutatók következtetni tudnak arra, hogy életre alkalmas-e az adott égitest.
A James Webb teleszkóp tervezése nagyjából húsz éve kezdődött, három űrhivatal is részt vesz a megvalósításban, a NASA, az Európai Űrügynökség és a Kanadai Űrügynökség. Az űrtávcső 2002-ben kapta a James Webb nevet a NASA második igazgatója után. A tervezés befejeztével, 2008-ban kezdték meg a ténylegesen repülő hardver (Flight Model) építést és 2018. végén indítják útjára a Guyana Űrközpontból.

A ha minden jól megy kitétel nagyon fontos egy ilyen bonyolult szerkezetnél, főleg azért, mert a Webb nagyon sok téren úttörő. Rengeteg technikai megoldást itt alkalmaznak először a gyakorlatban, ami sok fejlesztéssel és még több teszteléssel jár. Többek között ez is az oka annak, hogy sem a költségeket, sem a tervezett indulást nem sikerült előre megtippelni a projekt legelején. Egy űrprojektnél szinte minden esetben "realisztikusan optimisták" a költségvetési számítások. Egy eleve pesszimista költségvetés tervezetet egyetlen projektvezető sem kockáztatna meg, mert ekkor már a megvalósíthatósági tanulmány fázisban elkaszálnák a döntéshozók a projektet. Ebben az esetben is ez történt, igaz egyszer nagyon meginogott a léc a JWST alatt 2012-ben. Az induló, 1999-es költségvetés 2 milliárd dollárról lassan 8,7 milliárdra dagadt, az eredetileg tervezett 2007-es, majd az újragondolt 2014 fellövés is tolódott négy évvel egy mindent átfogó felülvizsgálat után.
Úttörő lesz minden téren
A James Webb tudományos főműszerei
Near-Infrared Camera (NIRCam) - Közeli Infravörös Kamera, tudományos használata mellett ez a műszer állítja be a 18 tükörszegmenst egy optikai felületté.
Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) - Közeli Infravörös Spektrográf, látómezejében egyszerre több száz csillag vagy képrészlet spektrográfiáját tudja elvégezni.
Mid-Infrared Instrument (MIRI) - infravörös tartományban működő kamera és spektrométer. Egyik fő célja a világegyetem legelső, távoli galaxisaiból érkező igen halvány, a csillagközi porból származó sugárzás detektálása lesz.
Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS) - Leginkább a teleszkóp finom mozgatására tervezett, de tudományosan is használható kamera/spektrográf.
Az űrprojekteknél szeretnek olyan technológiákat alkalmazni, amelyeket már sikerrel használtak más küldetéseknél. Ennek igen egyszerű oka van: az űrben nagyon nehéz megjavítani bármit. De még ha lehetséges is, akkor is nagyon drága mulatság. Emlékezzünk a Hubble esetére, amikor az Endeavour űrsiklót küldték fel nem sokkal a beüzemelés után, hogy javítsa meg. Később több ilyen küldetés is volt, amikor űrsiklókat küldtek a Hubble-hoz, hogy megjavítsanak kisebb-nagyobb hibáit és frissítsék a műszerek technológiáját.
Egy érdekes adalék, hogy annyira szeretik a bevált módszereket, hogy
Ha bevált űrtechnológia nincs, akkor következnek a Földön már bevált megoldások. Itt azonban az a gond, hogy hiába működik valami a Földön, nincs semmi garancia arra, hogy az űrben is működni fog. És van a harmadik eset, amikor teljesen új technológiát kell fejleszteni. A James Webb űrtávcsőnél mindhárom megoldás jelen van, tehát jól bevált technológiát is alkalmaznak, a Földön működőt is kipróbálnak, és teljesen újakat is fejlesztenek.

Például ez az első űrtávcső, amelyet nem héliummal hűtenek, hanem egy kriogenikus hűtővel. Az infravörös kamerákat és minden optikai elemet hűteni kell, mert minden fényt (azaz infrában hőt) sugároz, ami melegebb, mint az abszolút zéró hőmérséklet, vagyis -273 Celsius fok. Ha nem hűtenék, az optikai elemek saját kibocsátott fénye elvakítaná a kamerát. A héliummal hűtés előnye, hogy nagyon egyszerű, mint a gyorsfagyasztó az orvosoknál. Csorgatni kell rá a héliumot, ami elpárolog és hűti a felületet. Óriási hátrány azonban, hogy amint elfogy a hélium, vége a küldetésnek. Ezért kellett másik módszert alkalmazni.
Megoldandó problémák és tesztelés, tesztelés, tesztelés
Ez az első űrtávcső, amelynek nem egyben van a tükre, egyszerűen azért, mert egy ekkora tükör egyetlen űrjárműre sem férne fel. Elsődleges tükrének 6,5 méter az átmérője, ez a tükör 18 darab hatszögű részből áll, amelyet csak az űrben hajtogatnak (a napokban mutatták be először összeszerelt állapotában a főtükröt). Az egyes tükrök berilliumból vannak, gyártásuk nehézségét az adta, hogy
Mi a megoldás? Mint említettük, az űrben minden meleg tárgy sugároz, ezért hűteni kell. A csiszolást azonban technikai okokból csak szobahőmérsékleten tudják elvégezni. De ha lehűtik a tükröt, torzul a felülete. Ezért miután lecsiszolták, lehűtötték -220 Celsius fokra, nanométeres pontossággal minden pontban megmérték a torzulást, hogy aztán megint szobahőmérsékleten a mért apró felületi hibák inverzét csiszolják a felületbe. Ha mindenki jól végzi a dolgát, akkor egy szobahőmérsékleten már használhatatlan rossz, de -220 Celsius fokon tökéletes tükörfelületet kaptunk.

A másik komoly probléma, hogy a 18 tükör a fellövés pillanatában a nagy rázkódástól elállítódik. Hogy 18 elem ismét pontosan egy felületként viselkedjen, az elemek mindegyike apró motorokkal, 7 szabadsági fokkal elmozdítható (3 irányú eltolás + 3 forgatás + 1 feszítés) a fókusztávolság apró pontosítására. Ehhez használják majd a NIRCam tudományos műszert, mint hullámfront detektort.
Hasonló problémákból több ezret kellett a mérnököknek megoldani, ezért tartott ennyi ideig az építés és a fejlesztés. A főtükröt nemrég összeszerelték, most jön az összeépítési munka és a több ezer teszt 2018. végéig. Év végéig a négy tudományos főműszert magába foglaló egységet (ISIM, Integrated Science Instrument Module) építik rá a főtükör részegységre. Ezután következik az integráció a többi elemmel, a nap-pajzzsal, a napelemekkel, a kommunikációs antennával. Minden összeszerelési fázist egy tesztfázis követ, ahol azt tesztelik, hogy a külön-külön jól működő elemek együtt is működnek-e. Amikor már minden egyben van, akkor szerelik rá az Ariane 5 rakétára és jöhet a kilövés. Amikor pedig célba ér, még hátra lesz a kilenc hónapos beüzemelési és kalibrációs folyamat.
A James Webb űrtávcsövet elsőre tökéletesre kell megalkotni. Gene Kranznak, a holdraszállás repülési igazgatójának híres mondata erre is igaz: "Failure Is Not an Option" ("A kudarc nem opció") Itt nem lesz olyan lehetőség, mint a Hubble-nél, hogy el tudnak küldeni valakit, hogy megjavítsa, az űrtávcső ugyanis a Föld-Nap rendszer L2 Lagrange-pontjában (librációs pontjában) fog keringeni. Ez viszonylag messze van, a Föld-Hold távolság háromszorosára.
A James Webb űrteleszkópot minimum öt évre tervezik, de a cél a tíz éves zavartalan működés. Az első igazán nagy felfedezések két évvel az indulás után, nagyjából 2020 környékén jönnek majd. Mert nem úgy kell elképzelni, hogy megnyomják a kapcsolót és minden működik. A teljes beüzemelés hat-kilenc hónapig tart, minden kiadott parancsnál biztosnak kell lenni, hogy minden rendszer egészséges. Ha valami nem jól működik, akkor egy elhamarkodottan kiadott paranccsal nagyobb kárt is okozhatnak. (A fenti videóban megnézheti, hogyan üzemelik be az űrtávcsövet.)
A beüzemelési idő vége felé már készülnek tudományosan is értékelhető képek. Ezek főleg mérőképek lesznek olyan égitestekről, amelyeket ismerünk, hogy összehasonlíthassák ezeket az eddigi adatokkal. De olyan részletgazdag képeket küld majd az űrteleszkóp ezekről is, amilyeneket még nem láttunk. Ha minden jól megy.
Ehhez a cikkhez ajánljuk
- Tudomány
Két héten belül 150 országban cserélik le a védőoltásokat, így jövő tavaszra véglegesen kiirthatja az emberiség a poliovírust. Több évtizedes háborúban győztünk, 2,5 milliárd oltás volt a fegyver.
április 28., 17:21
- Tudomány
A jáva-tengeri csatában megmutatták, hogy kell lopakodva menekülni.
április 29., 07:02
- Tudomány
Az agy fájdalomközpontját aktiválja a bankjegyek átadása. Kártyás fizetésnél ez nem jelentkezik, a hitelkártya-cégek legnagyobb örömére.
2 órája
- Mindeközben
tegnap, 10:04
- Tudomány
Az autózást, a napelemeket, a vasutat és a mesterséges intelligenciát is megújító Elon Musk bejelentette, hogy űrcége 2018-ban űrhajót küld a Marsra. És az van, hogy simán összejöhet neki.
április 29., 11:21
- Tudomány
Ching Shih flottája 1800 hajóból állt, 80 ezer kalóznak parancsolt. Három évig volt a Dél-kínai-tenger korlátlan ura.
április 25., 05:57
- Tudomány
A világ legnagyobb részecskegyorsítója leállt, az állat elpusztult.
április 29., 20:22
- Tudomány
Pontosan kirajzolódott, melyik szavaknál melyik agyterület figyel. Agykárosodásnál segíthet.
április 29., 15:59
- Tudomány
A szén-dioxid-kibocsátás növekedése erősíti a fotoszintézist, egyre több a növényzet.
április 28., 15:10
- Mindeközben
április 30., 10:10
- Címlapon
Ön balek vagy potyautas? A magyar egészségüggyel nemcsak az a gond, hogy az orvosbárókra rengeteg pénz megy el. Igazságtalan és méltánytalan rendszer alakult ki, amiben kevés fizető tartja el a sok nem fizetőt. Mi a baj a magyar egészségüggyel? - 2. rész.
2 órája
- Tudomány
A világ meg egy korábbi univerzum romjaira épült.
tegnap, 07:23
- Tudomány
Több mint száz kutató vizsgált egy óriási adathalmazt, hogy megválaszolják, miből áll a sötét anyag. Lassan, de haladnak.
április 28., 12:56
- Tudomány
A fizikus azt állítja, nem tűnik el minden anyag és információ a fekete lyukakban, hanem valami képes szökni onnan. Ha bebizonyítják, Nobel-díjat érhet.
április 26., 11:55
- Tudomány
Húsz éve keresték a tudósok az utolsó kérdésre a választ, most megvan: tetraszpanin-7.
április 25., 13:57
- Tudomány
Ennyien élnek vadon, folyamatosan csökken az életterük a homokkotrás miatt.
április 26., 17:43
- Tudomány
A kráterek széle a metánjégtől fénylik, ilyet máshol még nem láttak a törpebolygón a kutatók.
április 25., 11:17
- Címlapon
Egy másik kuratóriumi taggal ketten döntöttek milliárdok sorsáról, rengeteg pénz vándorolt unokatestvéréhez.
2 órája
- Címlapon
A 2008-as válság óta nem képes rendesen növekedni a világgazdaság, és a kilátások egyre rosszabbak. Így pedig Magyarországból sem lesz soha fejlett ország. De mi okozza mindezt, és mit lehet tenni ellene?
tegnap, 20:36
- Tudomány
A Sentinel-1b indítását kétszer elhalasztották. Hatnaponta feltérképezik velük a teljes Földet.
április 27., 16:39
- Tudomány
Az atomkatasztrófa után a sugárszennyezett területen dolgozó likvidátorok között kárpátaljai magyarok is voltak. Megkerestünk közülük két túlélőt. Egészségügyi támogatás nélkül, betegen, elfeledve tengetik napjaikat.
április 26., 13:17
- Tudomány
Nem tudjuk mi történt, de megnyugtatjuk a lakosságot: más országokban is voltak hasonló esetek. Bagatellizálás és hazudozás a glasznoszty alatt: Csernobil a magyar sajtóban.
április 26., 01:04
- Címlapon
Az alma negyede ráment a hajnali fagyra, Sopronban elvitte a szőlőt a rossz idő.
2 órája
- Mindeközben
április 29., 18:08
- Tudomány
Egyetlen hibás parancs pecsételte meg a japán röntgentávcső sorsát, egy hibás sor miatt semmisült meg egy 360 millió dolláros műhold. Két elődje volt, az egyik a felszállás közben robbant szét, de a másik sem maradt ép túl sokáig.
tegnap, 08:04
- Tudomány
Nem tudjuk, de azt meg tudjuk mondani, hogy melyik a legközelebbi ismert fekete lyuk.
április 30., 07:40
- Tudomány
Traktorokat gyártott, aztán Enzo Ferrari beszólása miatt kezdett el sportautókat készíteni.
április 28., 07:39
- Címlapon
Moravcsik Gyula: A papíruszok világából című könyvének szövegén dolgozik most 112 ezer diák.
4 órája
- Tudomány
A régivel párhuzamosan futó új csatornaszakasz majdnem a harmadára csökkenti a várakozási időt.
tegnap, 20:15
- Mindeközben
április 29., 11:06
- Címlapon
Ha újra annyit költenénk oktatásra, mint 2008-ban, az hosszú távon 14 százalékkal növelheti a fizetéseket.
3 órája
- Mindeközben
április 27., 13:03
- Tudomány
A katonák testei és tárgyai egy távhővezeték útvonalán kerültek elő.
április 26., 09:19
- Tudomány
A magánűrvállalat Red Dragon nevű, szerdán bejelentett küldetésének ez a célja.
április 28., 10:15
- Tudomány
Megtörtént az új orosz űrrepülőtér, a Vosztocsnij első startja a keddi malőr után.
április 28., 06:04
- Tudomány
Bionerd23 több éven át töltött fel videókat a zónából. Nem ez volt az egyetlen kemény húzása.
április 26., 17:36
- Tudomány
A civilizáció elbomló anyagokra írt, de most előkerült egy kőtábla szent szöveggel.
április 26., 16:47
- Mindeközben
április 26., 15:56
- Címlapon
John Brennan szerint Abu Bakr al-Bagdadi ugyanolyan fontos, mint Oszama bin Laden volt.
tegnap, 23:00
- Tudomány
Akkora hiány van, hogy van, ahol a műtétek nyolcvan százaléka elmaradt.
április 26., 16:31
- Tudomány
Az új orosz űrrepülőtér, a Vosztocsnij első startja lett volna ez. Nem tudni, mi történt.
április 27., 14:45
- Tudomány
Tajvanon találták meg a 4800 éves leleteket.
április 27., 10:57
UNESCO-világörökségi épületben, Budapesten nyílik a kontinens egyik legnagyobb H&M-je
Májusban nyitja a legnagyobb boltját a fővárosban a svéd divatcég, ami az egyetlen minden részleget felvonultató H&M-üzlet lesz Magyarországon, Európában pedig a legszebb.
támogatói tartalom
Rovataink a facebookon