Technologia

13.07.2022 15:36

Teleskop Jamesa Webba – wszystko, co musisz o nim wiedzieć

Inżynieria Kosmos Nauka
19
0
0
19
0

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), czyli następca Teleskopu Hubble’a, operuje już w kosmosie i właśnie dostarczył nam pierwszych zdjęć. Chcesz dowiedzieć się więcej o tym urządzeniu? Ten artykuł odpowie na wiele Twoich pytań związanych z JWST.

25 grudnia 2021 roku oczy całego świata zwrócone były na maleńki kraj w Ameryce Południowej, który prawnie podlega pod Francję. Rzecz jasna chodzi o Gujanę Francuską, gdzie znajduje się Gujańskie Centrum Kosmiczne w Kourou. To właśnie z tego miejsca pod koniec ubiegłego roku rakieta Ariane 5 wyniosła w przestrzeń kosmiczną najbardziej zaawansowany teleskop kosmiczny wykonany przez człowieka.

Start JWST nie był jednak powodem do spoczynku na laurach – udane wystrzelenie było zaledwie pierwszą fazą, która składała się na całą operację pełnego uruchomienia urządzenia w przestrzeni kosmicznej. Dziś, ponad 7 miesięcy od tego wydarzenia, cały trud związany z wyniesieniem Teleskopu Jamesa Webba nareszcie zaowocował. Praca tysięcy osób przynosi wymierne efekty w postaci zdjęć kosmosu, których jakość bije na głowę te dostarczane przez Teleskop Hubble’a.

W niniejszym artykule pochylimy się nad najbardziej zaawansowanym kosmicznym teleskopem i odpowiemy na najważniejsze pytania, które są z nim związane. Jeżeli ciekawi Cię jak daleko Teleskop Webba znajduje się od Ziemi, ile pieniędzy pochłonęła cała misja i wreszcie kim był James Webb, zapraszam do lektury tego tekstu.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – podstawowe informacje i cele misji

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to urządzenie budowane wspólnymi siłami trzech agencji kosmicznych (NASA, Europejską Agencję Kosmiczną ESA i Kanadyjską Agencję Kosmiczną CSA) ze wsparciem takich firm jak Northrop Grumman i Ball Aerospace & Technologies. Opuścił on powierzchnię Ziemi 25 grudnia 2021 roku z Kourou, gdzie znajduje się wspomniane centrum kosmiczne.

Czym jednak dokładnie jest JWST? To obserwatorium kosmiczne, które działa z wykorzystaniem podczerwieni. Na jego pokładzie zamontowano szereg urządzeń pomiarowych, które sprawiają, że stopniem zaawansowania JWST znacznie góruje nad Teleskopem Hubble’a. Przekłada się to na lepszą jakość zdjęć, które wykonuje i przesyła na Ziemię.

zwierciadło główne
18 sześciokątnych elementów składa się na pełną formę głównego zwierciadła, które swoim kształtem przypomina plaster miodu | Źródło: nasa.gov

JWST stanowi obecnie największy (pod względem rozmiarów, nie masy) oraz najpotężniejszy teleskop kosmiczny, który pracuje w kosmosie. Jakie są cele jego misji? Te zostały rzecz jasna sprecyzowane i należą do nich m.in.:

  • szukanie dowodów na istnienie ciemnej materii,
  • wykonywanie zdjęć planet w Układzie Słonecznym,
  • badanie artmoster odległych egzoplanet,
  • badanie procesu formowania się galaktyk i ich ewolucji,
  • badanie tzw. pierwszego światła oraz obiektów, które uformowały się krótko po Wielkim Wybuchu.

Jak widać, cele, które zostały postawione przed Teleskopem Webba, są nader rozległe, począwszy od badania sytuacji po Wielkim Wybuchu, przez zbieranie informacji o obcych planetach. JWST pracuje obecnie razem z Teleskopem Hubble’a do momentu, aż ten drugi nie zostanie wyłączony przez usterkę, której nie da się naprawić. Warto także dodać, że Teleskop Kosmiczny Webba bywa mylnie włączany do programu tzw. Wielkich Obserwatoriów NASA. Nie stanowi on jego części, natomiast można go już traktować w kategorii sukcesora tego programu.

Sprawdź też: Egzoplaneta, której rok liczony jest w godzinach – nowe odkrycie naukowców

Jakie urządzenia naukowe znajdują się na pokładzie JWST?

Liczba czterech instrumentów naukowych na pokładzie teleskopu może nie powalać, jednak to nie wszystko, co zostało na nim zamontowane. Te cztery urządzenia stanowią jednak główne oporządzenie urządzenia i to właśnie z danych zebranych za ich pomocą naukowcy mogą zdobywać więcej informacji o głębi kosmosu. Co wiemy o nich dokładnie?

  • FGS/NIRISS (Fine Guidance Sensor and Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) – to w zasadzie dwa moduły w jednym, których przeznaczenie diametralnie różni się od siebie. FGS pełni ważną funkcję utrzymywania odpowiedniej pozycji w przestrzeni przez całe urządzenie. Zapewnia również stabilizację zwierciadła JWST, co jest niezbędne dla osiągnięcia jak najlepszej jakości zdjęć. Jak to działa? Otóż moduł ten wyszukuje lokalizację tzw. gwiazd przewodnich (punktów orientacyjnych) i na podstawie obliczeń koryguje pozycję całego teleskopu. Moduł NIRISS natomiast odgrywa zupełnie inną rolę – czysto naukową. Odpowiada za wykonywanie fotografii oraz spektrografie w zakresie długości fal od 0,8 do 5 μm w polu widzenia o rozmiarach 2,2 × 2,2 minuty kątowej.
  • MIRI (Mid-InfraRed Instrument) – spektrograf, który mierzy fale podczerwieni w zakresie od 5 do 27 μm. W skład MIRI wchodzi także kamera, wykrywająca fale średniej długości. Co ciekawe, aby moduł funkcjonował poprawnie, jego temperatura nie może przekroczyć 6 K (-267 stopni Celsjusza). Wymagane warunki są zapewniane dzięki dwustopniowemu systemowi chłodzącemu.
teleskop webba grafika
Grafika koncepcyjna przedstawiająca Teleskop Webba w kosmosie, po pełnym rozłożeniu wszystkich elementów | Źródło: northropgrumman.com
  • NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) – jest to spektrograf bliskiej podczerwieni, który może wykonać jednoczesne pomiary spektrum 100 różnych obiektów. Dodatkowo zapewnia trzy różne tryby rozdzielczości wykonywanych pomiarów. Jego praca wymaga również niskiej temperatury (-235 stopni Celsjusza), co osiągane jest za pomocą pasywnego modułu chłodzącego. 
  • NIRCam (Near InfraRed Camera) – kamera bliskiej podczerwieni, która prowadzi obserwacje w domyślnym trybie pracy teleskopu (czyli podczerwieni) oraz odpowiada za właściwe ustawienie modułów głównego zwierciadła. To właśnie NIRcam umożliwia naukowcom obserwacje takich obiektów jak egzoplanety czy dyski protoplanetarne, gdyż posiada on koronograf.

Wiesz, czym jest egzoplaneta? Teleskop Webba ma za zadanie poszukiwać nowe obiekty, które nimi są. Z naszego artykułu dowiesz się, o co dokładnie chodzi.

Gdzie znajduje się Teleskop Jamesa Webba?

Start Teleskopu Jamesa Webba był zaledwie początkiem długiej podróży do jego punktu docelowego. Po 30 dniach urządzenie przebyło odległość 1,5 miliona kilometrów, osiągając tzw. punkt libracyjny L2. Dlaczego naukowcy zdecydowali się na tak daleką lokalizację Webba? Ponieważ znajduje się on w tzw. półcieniu Ziemi – światło emitowane przez naszą gwiazdę jest zasłaniane przez planetę, dzięki czemu nie zakłóca ono zdjęć głębokiego kosmosu wykonywanych przez teleskop.

Jak duża jest to odległość? Dla porównania przedstawmy wysokość, na jakiej pracuje Teleskop Hubble’a: jest to zaledwie około 570 kilometrów nad powierzchnią planety. Natomiast nasz naturalny satelita znajduje się 384,400 kilometrów od Ziemi. Punkt libracyjny został osiągnięty przez Teleskop Webba 24 stycznia 2022 roku.

Punkt libracyjny L2
Punkt libracyjny L2 i jego umiejscowienie | Źródło: scientificamerican.com

Warto nadmienić, że urządzenie nie jest tam zupełnie „osamotnione”. To popularne miejsce do prowadzenia obserwacji głębokiego pola kosmosu, znajdują się tam takie teleskopy jak Teleskop Herschela czy Kosmiczne Obserwatorium Planck. Niestety, są też pewne minusy tego rozwiązania: Teleskop Hubble’a mógł być serwisowany przez załogi kosmonautów – w przypadku punktu libracyjnego L2 taka możliwość nie istnieje – znajduje się on zbyt daleko. Jeżeli w trakcie użytkowania pojawi się jakakolwiek awaria, naprawa będzie niewykonalna.

NASA udostępniła ciekawą stronę o JWST. Sprawdź nasz artykuł na jej temat.

Kim był James Webb?

Kim był człowiek, którego nazwisko nosi najbardziej zaawansowany obecnie teleskop kosmiczny? James Edwin Webb, bo tak brzmi jego pełne miano, piastował stanowisko drugiego administratora NASA (1961-1968), jednak nie z tego powodu zapisał się w historii eksploracji kosmosu. To właśnie wtedy NASA, pod jego przewodnictwem, odpowiadała za realizację programu Apollo, który doprowadził do lądowania człowieka na innym ciele niebieskim. Można więc śmiało stwierdzić, że James Webb przyczynił się w ogromnym stopniu do tego wiekopomnego wydarzenia i w pełni zasłużył na to wyróżnienie.

Z tym jednak nie każdy się zgadza – krytycy wyboru Webba jako ojca teleskopu swego czasu dokonywali starań w celu wywarcia presji na amerykańskiej agencji. Według ich wyjaśnień w czasie urzędowania Webba na stanowisku dochodziło do licznych dyskryminacji pracowników reprezentujących mniejszości seksualnych. Miało się to odbywać za cichym pozwoleniem samego Webba, który rzekomo pałał nienawiścią do gejów i lesbijek. Pomimo tego faktu NASA jeszcze przed startem twardo zaznaczyła, że nazwisko Webba nie zostanie zmienione.

James Edwin Webb
James Edwin Webb, drugi administrator NASA. To jego nazwiskiem został nazwany najpotężniejszy obecnie teleskop | Źródło: nasa.gov

Choć pod jego przewodnictwem NASA zrealizowała ponad 75 misji kosmicznych, urządzenie nie zawsze było określane jako Teleskop Jamesa Webba. Początkowo, teleskop nosił miano Next Generation Space Telescope, zmiana nazwy nastąpiła w 2002 roku. 

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – koszty misji

Według pierwotnych planów koszt budowy teleskopu Jamesa Webba miał osiągnąć pułap 1,5 mld dolarów. Kwota ta jednak systematycznie rosła wraz z przesuwaniem się kolejnych terminów rozpoczęcia misji. W 2010 roku oszacowano, że cały projekt pochłonie ok. 6,5 mld dolarów, co wzbudziło spore zainteresowanie rządzących.

Z powodu olbrzymich nakładów finansowych w 2012 roku pojawiło się duże zagrożenie zakończenia projektu. Już wtedy koszt całości szacowano na 8,7 mld dolarów. Doszło do różnicy zdań pomiędzy Izbą Reprezentantów (izbą niższą Kongresu Stanów Zjednoczonych), która chciała zawiesić projekt budowy teleskopu, i Senatem (izbą wyższą Kongresu). Ostatecznie zdecydowano się przyznać dodatkowe środki na dokończenie projektu, jednocześnie przesuwając jego finalizację na 2019 rok.

Sprawdź też: Teleskop Hubble’a dostrzegł najodleglejszą gwiazdę

Kolejne lata przyniosły jednak następne opóźnienia związane przede wszystkim z chęcią jak najlepszego przystosowania urządzenia do ekstremalnych warunków panujących w kosmosie. W 2018 roku NASA ogłosiła start na rok 2020, a koszt przedsięwzięcia na niespełna 9 mld dolarów.

Jak doskonale zdajesz sobie sprawę, ten termin również – ze względu na pandemię koronawirusa – nie został dotrzymany. W lipcu 2020 roku zdecydowano o kolejnym przeniesieniu startu misji, tym razem na jesień 2021 roku, co jednak po raz kolejny się nie odbyło. Ostatecznie, JWST został wystrzelony w kosmos 25 grudnia 2022 roku. Całkowity koszt inwestycji wyniósł ostatecznie ponad 10 mld dolarów.

Reklama

Teleskop Jamesa Webba i Teleskop Hubble’a – co je różni?

Teleskop Webba traktowany jest jako naturalny następca teleskopu Hubble’a, jednak tego typu określenia są bardzo nieprecyzyjne. Różnica poziomu zaawansowania technologii wykorzystywanej przy powstawaniu obu urządzeń stanowi prawdziwą przepaść. Jeśli zagłębisz się w ten temat, z całą pewnością dostrzeżesz szereg różnic między maszynami.

Oprócz punktów, w których operują oba urządzenia, różnią się one przede wszystkim tym, jak „obserwują” one kosmos. Teleskop Hubble’a pracuje przede wszystkim w zakresie światła widzialnego i ultrafioletowego. Prawdą jest, że posiada on urządzenia, które pozwalają na obserwację w podczerwieni, jednak po pierwsze: w ograniczonym stopniu, po drugie: to nie jest nawet ułamek tego, co oferuje JWST.

teleskop webba i teleskop hubble'a
Porównanie obu teleskopów: Hubble’a i Webba oraz ich zwierciadeł. Obok, dla skali przedstawiona jest sylwetka dorosłego człowieka | Źródło: asc-csa.gc.ca

Nowszy teleskop kosmiczny jest zaprojektowany do prowadzenia obserwacji w spektrum podczerwieni i nie wykrywa ultrafioletu. Nie jest to jednak dla niego problemem, aby skupiać się na bardzo jasnych i odległych obiektach.

Różnice występują rzecz jasna również w kształcie oraz wymiarach. Choć sam Teleskop Hubble’a jest znacznie cięższy (ponad 11 ton w stosunku do 6,1 tony JWST), to nowszy sprzęt góruje nad nim swoimi wymiarami. Powodem jest tu głównie zwierciadło, które jest znacznie większe od tego zastosowanego w starszym urządzeniu. Co ciekawe, pomimo większych rozmiarów, dzięki zastosowaniu lepszych materiałów (głównie berylu), samo zwierciadło jest lżejsze o ponad 100 kg od zwierciadła Hubble’a.

Teleskop Hubble’a wciąż pracuje w przestrzeni kosmicznej – chcesz dowiedzieć się więcej o tym urządzeniu? Poświęciliśmy mu w całości odrębny artykuł.

Jak duży jest Teleskop Jamesa Webba?

JWST jest największym kosmicznym obserwatorium, jakie do tej pory zostało zbudowane ludzką ręką. Powierzchnia jego zwierciadła głównego odpowiada w przybliżeniu rozmiarom kortu tenisowego! Pomimo faktu, że jest dwa razy większy od Hubble’a, jest również od niego znacznie lżejszy.

Reklama

Same zwierciadła urządzenia pokryte zostały złotem, co przekłada się na lepsze funkcjonowanie urządzenia. JWST zapewnia 15 razy szersze pole widzenia niż Hubble, a łączne wymiary urządzenia to ponad 20 na 14 metrów. Teleskop ten stanowi nasze nowe okno na Wszechświat.

W 1990 roku misja teleskopu Hubble’a oznaczała wejście w nową erę astronomii. Po upływie trzydziestu lat galopujący rozwój technologiczny sprawił, że jego naturalny następca, czyli teleskop Webba, jest tak naprawdę zupełnie innym urządzeniem, zdolnym do prowadzenia obserwacji na niewyobrażalnych odległościach.

Sprawdź też: NASA: sprawdź co widział Hubble w dniu Twoich urodzin

Źródło obrazu głównego: smithsonianmag.com

19
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.