A James Webb űrtávcső mint időgép

 

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 megjavítani, az űrtávcső ugyanis a Föld-Nap rendszer L2 Lagrange-pontjában (librációs pontjában) fog keringeni. Ez viszonylag messze van, a Föld-Hold távolság háromszorosára. https://youtu.be/073GwPbyFxE 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.

 

 

A Hubble Space Telescope videósorozata a Webb Űrtávcső építését követi nyomon a kezdetektől napjainkig. A sorozat már a 31. résznél tart. Megtalálható a YouTube megosztón.

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 (áprilisban mutatták be először összeszerelt állapotában a főtükröt). Az egyes tükrök berilliumból vannak, gyártásuk nehézségét az adta, hogy a hajszál tízezred részének pontosságával kell egy síkba csiszolni ezeket.

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 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.

(Forrás: index.hu; Hubble Space Telescope)