Loading...

Vesmírný dalekohled Jamese Webba

Vesmírný dalekohled Jamese Webba

Vesmírný dalekohled Jamese Webba (anglicky James Webb Space Telescope, zkr. JWST; původně Next Generation Space Telescope, NGST) je teleskop vyvinutý NASA, Evropskou kosmickou agenturou a Kanadskou kosmickou agenturou, který má v budoucnu nahradit dosluhující Hubbleův teleskop.[1]

Kořeny projektu nalezneme v konceptu, prezentovaném v září 1989. Vývoj začal v roce 1996 s plánovaným rozpočtem 500 milionů USD a po mnoha změnách a odkladech byl završen vynesením teleskopu do vesmíru 25. prosince 2021 a rozpočtem bezmála 10 miliard USD.

Dalekohled nese jméno Jamese E. Webba, ředitele NASA v letech 1961–1968, v době vrcholícího vesmírného závodu. Jedná se o první velkou vesmírnou misi, která není pojmenovaná po významném vědci, ale po formálně vzato úředníkovi.

Aktuálně se teleskop pohybuje po předpokládané trajektorii a všechny systémy pracují podle předpokladů.[2]

Hlavní úkoly

Mezi hlavní cíle mise patří poznání vývoje prvních galaxií a hvězd po Velkém třesku (ty nejvzdálenější objekty), lepší porozumění formování hvězdných soustav a pátrání po životě mimo Sluneční soustavu.

Technický popis

Na rozdíl od svého předchůdce, který snímá vesmír v oblasti viditelného světla bude nový teleskop pracovat v infračerveném oboru světla (vlnová délka 0,6 až 28 μm), což je výhodnější při sledování velmi vzdálených objektů s velkým rudým posuvem a objektů s nízkou povrchovou teplotou.

Umístěn bude v libračním centru L2 soustavy Země-Slunce, tedy asi 1,5 mil. km od Země, na opačné straně než Slunce. Servisní lety současnými běžnými pilotovanými prostředky k tomuto teleskopu jsou proto prakticky vyloučeny.

Fungovat by měl po dobu pěti let, zásoby paliva má na deset let.

Teleskop se skládá ze 4 hlavních celků.

Stínění

Rozvinutý sluneční štít při testování v prostorech výrobce Northrop Grumman v Kalifornii, 2014

Aby mohl teleskop pozorovat vesmír v infračerveném oboru záření, musí být jeho teplota udržována pod 50 K (-223 °C). Každé těleso totiž vysílá záření odpovídající své teplotě, a pokud by došlo k ohřátí součástí teleskopu na vyšší teplotu než zmíněných 50 K, jeho vlastní záření by rušilo pozorování a teleskop prakticky oslepilo.

Stínění proti slunečnímu záření je řešeno ochranným štítem, který je tvořen speciální fólií z kaptonu pokoveného z obou stran hliníkem. Fólie je napnutá v rámu v pěti paralelních vrstvách. Každá vrstva je tenká asi jako lidský vlas.[3] První dvě vrstvy, vystavené slunečnímu záření jsou navíc potaženy materiálem na bázi silikonu, který vyzařuje zachycené teplo zpět do vesmíru.[4]

Štít byl původně 12× přeložen, aby se vešel do nákladového prostoru rakety Ariane 5 o půměru 4,57 m a délce 16,19 m. Sluneční štít je v plně rozvinutém stavu velký cca. 14,16 m × 21,20 m.

Kvůli stínění je zorné pole teleskopu omezené na 40 % oblohy. Díky svému pohybu kolem bodu L2 je teleskop schopen shlédnout oblast celého vesmíru jednou za 6 měsíců.[5]

Optika

Sběrné zrcadlo je složeno z 18 šestiúhelníkových segmentů z pozlaceného berylia (každé o hmotnosti 20 kg) s celkovou plochou 25 m², jeho průměr je 6,5 m. Pohyb jednotlivých segmentů a tedy i zakřivení zrcadla je možné regulovat ze Země.

Vědecká zařízení

Teleskop nese čtyři hlavní vědecká zařízení a naváděcí kameru. Tato zařízení jsou upevněna na modulární platformě vyrobené z kompozitního materiálu na bázi grafitu a epoxidu, která poskytuje elektrickou energii, výpočetní zdroje, chlazení a stabilitu potřebné pro správnou funkci vědeckých zařízení[6]

Nosná konstrukce

Nese množství výpočetních, komunikačních, pohonných a pevnostních částí, stejně jako součásti zajišťující napájení elektrickou energií.[7]

Historie

Průběh

První koncept nového teleskopu byl prezentován v září 1989, tedy ještě před startem svého předchůdce. Vývoj začal v roce 1996 s plánovaným vypuštěním v roce 2007 při celkovém rozpočtu 500 milionů USD.

Po revizi projektu měl být teleskop vypuštěn v roce 2014, ale vypuštění bylo znovu odloženo na první měsíce roku 2018. Kvůli technickému stavu teleskopu bylo opět odloženo až na začátek roku 2020. V červnu 2018 NASA oznámila odložení vypuštění na 30. březen 2021.[8] I tento termín byl ale zrušen, když NASA vydala 16. července 2020 zprávu, že kvůli dopadům pandemie covidu-19 a stálým technickým výzvám, se start teleskopu posouvá na 31. října 2021.[9] Po několika přesunech byl start naplánován na ne dříve než 24. prosince 2021.[10] Kvůli špatnému počasí byl start opět odložen a posunut na 25. prosince 2021.[11]

Dne 25. prosince 2021 v 13ː20 CET odstartovala raketa Ariane 5 v misi s označením VA256 z Francouzské Guyany a dopravila teleskop úspěšně do vesmíru.[12]

NASA o jeho další misi podává informace v reálném čase na webu SPACE.[13]

Financování

Náklady na celou dobu životnosti odhaduje NASA na 9,7 miliard USD. Z toho 8,8 miliardy USD stál vývoj a výroba teleskopu a 861 milionů má stát pětiletý provoz.[14]

Na projektu se podílí také Evropská kosmická agentura (ESA). Jedná se o vynesení teleskopu do vesmíru pomocí vlastní rakety Ariane 5 z Evropského kosmodromu. ESA také vyvinula spektrograf NIRSpec a přibližně 50 % zařízení MIRI.[15]

Přístrojové vybavení dodala také Kanadská kosmická agentura. Náklady na misi tedy tyto příspěvky navyšují o dalších 700 milionů EUR resp. 200 milionů CAD.[16]

Rozpočet NASA
Rok Plánované
vypuštění
Rozpočet
[miliardy USD]
1997 2007[17] 0,5[17]
1998 2007[18] 1[19]
1999 2007 – 2008[20] 1[19]
2000 2009[21] 1,8[19]
2002 2010[22] 2,5[19]
2003 2011[23] 2,5[19]
2005 2013 3[24]
2006 2014 4,5[25]
2008: Předběžná revize návrhu
2008 2014 5,1[26]
2010: Revize návrhu
2010 2015 – 2016 6,5[27]
2011 2018 8,7[28]
2013 2018 8,8[29]
2017 2019[30] 8,8
2018 2020[31] ≥8,8
2019 březen 2021[32] 9,66
2021 prosinec 2021[33] 9,70

Umístění

Již na začátku výroby dalekohledu se vybírala ideální pozice, kam by se měl teleskop umístit tak, aby byl chráněn proti slunečnímu záření, které škodí přístrojům. Jako první se uvažovalo o využití dráhy L1, ta je ale oproti již zmíněné L2 na opačné straně země a je vystavena slunečnímu záření a ještě o 1,5 mil. kilometrů blíže Slunci než země. Tato možnost by řešila problém s napájením systémů prostřednictvím slunečních panelů. Negativem by bylo výrazně vyšší zahřívání systémů a muselo by se počítat s větším objemem hélia, jež dokáže přístroje uchladit. Proto byla nakonec zvolena pozice L2. Teleskop bude umístěn tak, že jeho primární zrcadlo bude natočeno směrem od Slunce i Země do hlubokého vesmíru. Nebude tedy možné pozorovat planetu Zemi a Měsíc, ani planety Merkur a Venuši, jež jsou nepozorovatelné i pro Hubbleův vesmírný dalekohled. Vzhledem k určení teleskopu jsou však tyto nevýhody akceptovatelné.

Odkazy

Reference

  1. James Webb Space Telescope [online]. Space Telescope Science Institute [cit. 2007-12-02]. Dostupné online. 
  2. Where is Webb? NASA/Webb. NASA. Dostupné online [cit. 2022-01-06]. (anglicky) 
  3. Sunshield Coatings Webb/NASA [online]. [cit. 2020-05-03]. Dostupné online. (anglicky) 
  4. The Sunshield [online]. NASA [cit. 2016-08-28]. Dostupné online. (anglicky)  Šablona:PD-notice
  5. FISHER, Alise. Webb Ready for Sunshield Deployment and Cooldown [online]. [cit. 2021-12-31]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. JWST: Integrated Science Instrument Module (ISIM) [online]. NASA, 2017 [cit. 2017-02-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. The Spacecraft Bus [online]. NASA James Webb Space Telescope, 2017. Dostupné online. (anglicky) 
  8. Jim Bridenstine on Twitter. Twitter [online]. [cit. 2018-07-02]. Dostupné online. 
  9. CHOU, Felicia. NASA Announces New James Webb Space Telescope Target Launch Date. NASA. 2020-06-16. Dostupné online [cit. 2020-12-01]. (anglicky) 
  10. 24. prosinec 2021 – termín startu JWST. iRozhlas [online]. 2021-09-10 [cit. 2021-09-16]. Dostupné online. (česky) 
  11. LOFF, Sarah. James Webb Space Telescope Launch Update. NASA [online]. 2021-12-21 [cit. 2021-12-22]. Dostupné online. 
  12. Webb liftoff on Ariane 5 to unlock secrets of the Universe. ESA. 2022-01-25. Dostupné online [cit. 2022-01-06]. (anglicky) 
  13. LOFF, Sarah. James Webb Space Telescope Launch Update. NASA [online]. 2021-12-21 [cit. 2021-12-22]. Dostupné online. 
  14. FY 2022 NASA Congressional Budget Justification [online]. NASA. S. JWST-2. Dostupné online. (anglicky) 
  15. Europe’s role in Webb. ESA [online]. [cit. 2022-01-08]. Dostupné online. 
  16. FOUST, Jeff. JWST launch slips to November. spacenews.com. SpaceNews, 2 June 2021. Dostupné online. (anglicky) 
  17. a b BERARDELLI, Phil. Next Generation Space Telescope will peer back to the beginning of time and space. findarticles.com. CBS, 27 October 1997. Dostupné online. (anglicky) 
  18. LILLY, Simon. The Next Generation Space Telescope (NGST) [online]. University of Toronto, 27 November 1998. Dostupné online. (anglicky) 
  19. a b c d e REICHHARDT, Tony. US astronomy: Is the next big thing too big?. Nature. March 2006, s. 140–143. DOI 10.1038/440140a. PMID 16525437. Bibcode 2006Natur.440..140R. (anglicky) 
  20. OFFENBERG, Joel D; SENGUPTA, Ratnabali; FIXSEN, Dale J.; STOCKMAN, Peter; NIETO-SANTISTEBAN, Maria; STALLCUP, Scott; HANISCH, Robert. Cosmic Ray Rejection with NGST. Astronomical Data Analysis Software and Systems Viii. 1999, s. 141. Dostupné online. Bibcode 1999ASPC..172..141O. (anglicky) 
  21. MIRI spectrometer for NGST [online]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 27 September 2011. (anglicky) 
  22. NGST Weekly Missive [online]. 25 April 2002. Dostupné online. (anglicky) 
  23. NASA Modifies James Webb Space Telescope Contract [online]. 12 November 2003. Dostupné online. (anglicky) 
  24. Problems for JWST [online]. 21 May 2005. Dostupné online. (anglicky) 
  25. Refocusing NASA's vision. Nature. 9 March 2006, s. 127. DOI 10.1038/440127a. PMID 16525425. Bibcode 2006Natur.440..127.. (anglicky) 
  26. COWEN, Ron. Webb Telescope Delayed, Costs Rise to $8 Billion [online]. ScienceInsider, 25 August 2011. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 14 January 2012. (anglicky) 
  27. Independent Comprehensive Review Panel, Final Report [online]. 29 October 2010. Dostupné online. (anglicky) 
  28. AMOS, Jonathan. JWST price tag now put at over $8 bn. www.bbc.co.uk. BBC, 22 August 2011. Dostupné online. (anglicky) 
  29. Moskowitz, Clara. NASA Assures Skeptical Congress That the James Webb Telescope Is on Track [online]. Scientific American, 30 March 2015 [cit. 2017-01-29]. Dostupné online. (anglicky) 
  30. NASA's James Webb Space Telescope to be Launched Spring 2019 [online]. NASA, 28 September 2017. Dostupné online. (anglicky) 
  31. NASA Delays Launch of James Webb Space Telescope to 2020. www.space.com. Space.com. Dostupné online [cit. 27 March 2018]. (anglicky) 
  32. NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021 [online]. NASA, 27 June 2018 [cit. 2018-06-28]. Dostupné online. (anglicky) 
  33. NASA delays launch of Webb telescope to no earlier than Dec. 24 [online]. 14 Dec 2021 [cit. 2021-12-14]. Dostupné online. (anglicky) 

Externí odkazy

Search stories