NASA-in svemirski teleskop James Webb vratit će nas u zoru kozmosa

Ako primijetite suptilnu promjenu u atmosferi 25. prosinca navečer, to bi mogao biti vakuum stvoren od svakog svemirskog znanstvenika i entuzijasta na svijetu koji zadržava dah. U 7:20 ujutro po istočnom vremenu, raketa Ariane 5 će se zapaliti na lansirnoj platformi u Francuskoj Gvajani i odnijeti u svemir NASA-in svemirski teleskop James Webb, najveći, najskuplji i najiščekivaniji svemirski opservatorij u povijesti.

'Tako sam nestrpljiva samo da završim s tim', rekla je Stefanie Milam, zamjenica projektnog znanstvenika za JWST, za Daily Beast.

Cijela astronomska zajednica je na 'iglama i iglama', rekao je Chick Woodward, profesor na Školi za fiziku i astronomiju na Sveučilištu Minnesota. JWST je misija koja traje dva i pol desetljeća i gotovo 10 milijardi dolara u nastajanju—oko desetljeće i pol kasni s proračunom koji se udvostručio između 2009. i 2021. Nada je da kad teleskop vrati slike najranijih zvijezda i galaksija nastati nakon Velikog praska prije nekih 13,6 milijardi godina, svo dodatno vrijeme i novac će se otopiti u udaljenoj grešci zaokruživanja. Znanost, slažu se stručnjaci, isplatit će se čekati.

“Mnogi korisnici su uzbuđeni da konačno ostvare san koji je zajednica imala u posljednjih 25 ili 30 godina da ima veliki teleskop s velikim otvorom u svemiru koji zaista može pomaknuti granice znanja, od egzoplaneta i njihove atmosfere do prvih zvijezde koje su osvjetljavale svemir”, rekao je Woodward.

Webb se često proglašava nasljednikom svemirskog teleskopa Hubble, koji nas oduševljava svojim slikama kozmosa još od 1990-ih. Ali Webb je tri puta veći i oko 100 puta moćniji. Sa svojim primarnim zrcalom širokim 21 stopu (Hubbleovo je široko 8 stopa), Webb će uhvatiti slabu drevnu svjetlost najstarijih zvijezda i galaksija u svemiru. Hubble, rekao je Milam, može vidjeti kako je svemir izgledao u svojim tinejdžerskim godinama; Webb će nam pokazati svoje dječje slike. (Više dijete nego dojenčad, objasnila je, budući da je sve bilo mračno na samom početku, a mi još ne znamo kako to promatrati.)

“Recimo da vidimo galaksiju, vidimo tu galaksiju onakvu kakva je bila prije milijardi godina. To je kao gledanje u prošlost. Gleda fotografiju te galaksije', rekao je Milam. “Naš planet nije ni postojao kada je to svjetlo emitirano. Taj objekt danas možda ne postoji.”

U milijardama godina otkako je svemir prvi put stvoren, širio se, a najstarija tijela kretala su se sve dalje i dalje. Dok putuju, svjetlosni valovi koje emitiraju proširili su se iz vidljivog u infracrveni spektar - međuzvjezdani Dopplerov efekt. Webb je dizajniran da uhvati ove duže valne duljine svojim masivnim zrcalom, koje je presvučeno mikroskopskim slojem zlata koji ga čini još reflektirajućim na infracrveno.

Budući da je teleskop osjetljiv na infracrveno zračenje, a infracrveno zračenje je toplinsko zračenje – također poznato kao toplina – teleskop mora biti stvarno, jako hladan da bi dobio dobru rezoluciju. Zato ga NASA lansira prema određenom mjestu u svemiru zvanom Lagrange Point 2, milijun milja udaljeno od Zemlje u suprotnom smjeru od sunca. Trebat će 'dug mjesec terora' (kako ga Milam naziva) da JWST stigne do L2, gdje će, zbog gravitacijske posebnosti, prilično ostati na mjestu, kružići oko Sunca u korak sa Zemljom, uvijek na hladnom svoje sjene. (Sagorijevat će malo goriva svakih nekoliko tjedana kako bi bio stabilan; spremnik će trajati oko 10 godina, što je predviđeni vijek trajanja misije.)

Kako bi dodatno izolirao svoje zrcalo od topline koja zrači sa Zemlje i sunca, Webb je opremljen štitnikom od sunca veličine teniskog terena koji djeluje kao ogroman suncobran za plažu. Ovo mora biti presavijeno poput origamija da stane u raketu za put u svemir - uz gigantsko zrcalo napravljeno od 18 manjih šesterokuta i svu tehnologiju whiz-bang koja Webb čini najsofisticiranijim opsegom te vrste.

Kada se nađe na L2, teleskop provede mjesec dana otvarajući se malo po malo; zatim još pet mjeseci hlađenja i podizanja. Ako se štitnik od sunca nalik mylar balonu potrga ili se zrcala ne poravnaju, misija vrijedna 9,66 milijardi dolara mogla bi propasti prije nego što i počne.

Webbova prva godina u svemiru već je rezervirana za istraživačke projekte institucija iz cijelog svijeta. Dio tog vremena namijenjen je Tiffany Katariji, koja proučava egzoplanete – planete koji kruže oko zvijezda izvan našeg Sunčevog sustava – u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon.

Zemaljski teleskopi, Hubble i infracrveni svemirski teleskop Spitzer koji je otišao u mirovinu prošle godine dali su korisne, ali ograničene informacije o egzoplanetima. 'Naučili smo koliko smo mogli o njihovoj atmosferi iz [tih teleskopa]', rekla je Kataria. “S JWST-om dobivamo pristup valnim duljinama na kojima mnogi egzoplaneti emitiraju svoju svjetlost; ovo nam zračenje može puno reći o klimi i kemiji planeta.'

Ova čitanja mogu pomoći Katariji i njezinim suradnicima da potvrde kakva je atmosfera ovih egzoplaneta i mogu li skrivati ​​znakove izvanzemaljskog života. Drugim riječima, Web bi mogao biti odgovoran što nam pomaže odrediti jesmo li sami u svemiru ili ne.

Woodward je također na rasporedu za Webbovu prvu godinu. Neće gledati u daleke krajeve svemira, pa čak ni na druge solarne sustave, već na svemirsku prašinu koja leti s kometa i asteroida upravo ovdje na našem vlastitom vratu svemirske šume. Webb je posebno dobar u očitavanju toplinskih emisija koje dolaze s ovih malih tijela koja ne reflektiraju puno vidljive sunčeve svjetlosti.

“Vidimo tu galaksiju kakva je bila prije više milijardi godina. To je kao gledanje u prošlost. Naš planet nije ni postojao kada je to svjetlo emitirano.”— Stefanie Milam

“Tražimo sastojke koji su doveli do stvaranja stjenovitih planeta u unutarnjem dijelu Sunčevog sustava”, rekao je. 'Ako želite razumjeti kako izgraditi zemaljski svijet poput ovoga u kojem živimo, morate razumjeti od čega je napravljen.'

Woodward će također koristiti Weba za izviđanje metalnog asteroida po imenu Psyche koji kruži oko sunca između Jupitera i Marsa. NASA priprema misiju na Psihu i mogla bi postaviti pozornicu za budućnost svemirsko rudarenje . Sljedeće jeseni JWST će promatratiKamikaza letjelice DART agencije susret s asteroidom.

Ako sve to zvuči kao znanstvena fantastika, Woodward ističe da je isto tako bilo i s mnogo Webbove tehnologije kada je projekt započeo 1996. Prvobitno lansiranje planirano je između 2007. i 2011. Zatim je pomaknuto na 2018. Zatim 2019., 2020., 2021. -Ožujak, listopad, 18. prosinca, 22. prosinca, a sada 25. prosinca. Prelazak teleskopa iz izmišljenog u funkcionalan trajao je puno dulje nego što se očekivalo.

'Na ovom teleskopu ima puno novih stvari koje još nisu letjele u svemir', rekao je Milam. “Puno što je uloženo u razvoj ove misije jest testiranje stvari kako bismo bili sigurni da stvarno rade u svemiru... jer ne možemo poslati astronaute da poprave JWST ako ne uspije.” Ona se osvrnula na katastrofalno lansiranje Hubblea 1990. s neispravnim primarnim zrcalom koje je uzrokovalo mutne slike. Posada je poslana da instalira korektivne leće 1993. Hubble, koji je lebdio 350 milja iznad Zemlje, bio je dostupan. Weba neće biti. U ovome nema mjesta za pogreške.

Bilo je i puno toga za što se NASA-i ne može zamjeriti: mećava tijekom testiranja u Goddard Space Flight Center u Marylandu; uragan u Houstonu kada su testirali u svemirskom centru Johnson; potres u Kaliforniji; i, naravno, pandemija.

JWST se sklapa prije transporta u Francusku Gvajanu na lansiranje.

NASA/Chris Gunn

'Kao porezni obveznik, kao građanin, pa čak i međunarodni partner, to je stresno', rekao je Milam o kašnjenjima. 'Ali kad se jednom nađe gore i radi i prepisuje udžbenike, to nije nešto o čemu se treba petljati.'

Da budemo sigurni, do sada nije nedostajalo niti obrubljivanja niti šišanja. Uz to što kasni 14 godina i košta čak 10 puta od početnih procjenanaziv teleskopabila je točka zastoja. Prije nego što je vodio NASA-u kroz njezine slavne Apollo godine, James Webb je služio kao podtajnik u Trumanovoj administraciji tijekom zastrašivanja od lavande, kada su tisuće homoseksualnih državnih službenika po kratkom postupku razriješene svojih dužnosti. Više od 1700 astronoma i entuzijasta potpisalo je a peticija za promjenu imena. NASA je odbila.

Iako je Woodward rekao da je “dug i mučan razvoj” JWST-a bio “katastrofalan” za njegovu istraživačku grupu, koja mora ponovno planirati svoj znanstveni program svaki put kad dođe do kašnjenja, on je daleko od ogorčenja i veseli se lansiranju 25. prosinca s onim što okarakterizirao je kao stoičku rezignaciju. 'Bolje da je teleskop u fokusu.'

Napomena urednika 12/21: Lansiranje je pomaknuto na 25. prosinca. Datumi u ovom članku su ažurirani.