James Webb Space Telescope

Μετά από 32 χρόνια το Hubble είναι γνωστό για τις σημαντικές συνεισφορές του στην έρευνα του διαστήματος. Αν και δεν ήταν το πρώτο διαστημικό τηλεσκόπιο, ήταν ένα από τα μεγαλύτερα και πιο ευέλικτα με τη διάμετρο του κυρίου καθρέφτη να φτάνει τα 2,4m. To James Webb Space Telescope ή JWST εν συντομία, θεωρείται απόγονος του διάσημου Hubble Space Telescope. Μετά την επιτυχημένη εκτόξευση του στις 25/12/2021 αναμένεται να ξεσκεπάσει μυστικά για την απαρχή του σύμπαντος και πιθανότατα να ανακαλύψει εξωγήινες μορφές ζωής Το τηλεσκόπιο πήρε το όνομα του από τον James Edwin Webb, πρώην διαχειριστή της NASA (1961-1968) που έπαιξε καθοριστικό ρόλο στο πρόγραμμα Apollo. Η κατασκευή του ξεκίνησε το 2002 με εκτιμώμενο κόστος από 1 με 3,5 δισεκατομμύρια δολάρια και ημερομηνία εκτόξευσης το 2010. Λόγω καθυστερήσεων, έλλειψης χρηματοδότησης και συχνών ατυχημάτων το τηλεσκόπιο ολοκληρώθηκε και εκτοξεύθηκε το 2021 με το συνολικό κόστος να φτάνει τα 10 δισεκατομμύρια δολάρια.

Σε αντίθεση με το Hubble, το James Webb εξειδικεύεται στην ανίχνευση υπέρυθρου φωτός. Αν και αυτό το είδος φωτός δεν είναι ορατό με το ανθρώπινο μάτι, επιτρέπει την εμφάνιση λεπτομερειών που δεν θα ήταν δυνατό να ανιχνευθούν αλλιώς. Πιο συγκεκριμένα, επιτρέπει τη μελέτη αστέρων πίσω από σύννεφα σκόνης, την αναζήτηση νερού στις ατμόσφαιρες πλανητών και την ανάλυση  των πρώτων γαλαξιών του σύμπαντος.

Εικ.: Το James Webb ανιχνεύει υπέρυθρο φως ανάμεσα στο Hubble και το Spitzer (near και mid infrared)

Το James Webb συλλέγει φως με τη χρήση 18 εξαγώνων καλυμμένα με μια λεπτή επίστρωση χρυσού, σχηματίζοντας ένας καθρέφτη διαμέτρου 6,5 μέτρων (main mirror). Τα εξάγωνα συγκεντρώνουν το φως στη κορυφή του τηλεσκοπίου (secondary mirror) από όπου αντανακλάται προς τα 4 όργανα στο εσωτερικό του τηλεσκοπίου:

1.Η κυρία κάμερα του Webb, NIRCam μπορεί να ανιχνεύσει φως από τους νεώτερους γαλαξίες, αστέρες σε κοντινούς γαλαξίες και το Milky Way, και σώματα από τη ζώνη Kuiper (απόμακρη περιοχή του ηλιακού συστήματος). Επίσης μπορεί να ακολουθήσει την πορεία εξωπλανητών.

2.Το NIRSpec είναι ένας φασματογράφος που αναλύει το φως για περαιτέρω μελέτη. Χάρη σε ένα καινοτόμο συστήμα που λέγεται microshutter assembly, μπορεί να παρακολουθήσει πάνω από 100 αντικείμενα ταυτόχρονα.

3.Το MIRI είναι μια ευαίσθητη κάμερα και φασματογράφος, ένα όργανο ικανό για την παρακολούθηση αμυδρών και μακρινών σωμάτων, όπως κομήτες και εξωπλανήτες.

4.Τέλος, το FGS και NIRISS βοηθούν στην κατεύθυνση του τηλεσκοπίου και τη μελέτη  φασμάτων εξαιρετικά φωτεινών και αμυδρών σωμάτων αντίστοιχα.

Εικ.: Όλα τα όργανα του James Webb μαζί αποκαλούνται και Integrated Science Instrument Module ή απλώς ISIM

Επειδή το James Webb είναι τηλεσκόπιο υπέρυθρου φωτός τα όργανα του λειτουργούν αποτελεσματικά σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Σε αντίθεση με το Hubble -που περιστρέφεται γύρω από τη γη- το James Webb θα τοποθετηθεί σε ένα σημείο πέρα από την τροχιά της Γης. Το σημείο αυτό λέγεται  Lagrange 2, στο οποίο το τηλεσκόπιο μπορεί να ακολουθεί μια σχετικά σταθερή τροχιά μακριά από τη θερμότητα του ήλιου και της γης. Φυσικά η απόσταση δεν είναι αρκετή, για αυτό το τηλεσκόπιο είναι εξοπλισμένο με μία ασπίδα 5 στρώσεων στραμμένη προς τον ήλιο. Η παθητική ψύξη της ασπίδας μειώνει τη θερμοκρασία στους -233⁰C, παρόλα αυτά όργανα όπως το MIRI χρειάζονται θερμοκρασίες τάξεως -266⁰C (7 βαθμούς πριν το απόλυτο μηδέν) το οποίο διατηρείται σε αυτή τη θερμοκρασία με ένα εξαιρετικά περίπλοκο ενεργό σύστημα ψύξης.

Εικ.: Το James Webb έχει δύο όψεις, τη ψυχρή (cold) και τη θερμή (hot). Aπό τη ψυχρή μεριά βρίσκονται οι αισθητήρες και τα οπτικά, και από τη θερμή τα ηλιακά πάνελ.

Από την ημερομηνία της εκτόξευσης το James Webb θα χρειαστεί περίπου 30 μέρες μέχρι να φτάσει στο σημείο L2 (Lagrange 2). Κατά αυτή τη διάρκεια του ταξιδιού το τηλεσκόπιο θα ξετυλιχτεί στην τελική του μορφή, ξεκινώντας από τα ηλιακά πάνελ, την ηλιακή ασπίδα και τέλος τα οπτικά. Με περισσότερα από 300 σημεία παρουσίασης πιθανής βλάβης οι επιστήμονες παρακολουθούν με προσοχή την πορεία του προς το L2, καθώς σε περίπτωση παρουσίασης οποιουδήποτε προβλήματος το τηλεσκόπιο θα είναι απλώς πολύ μακριά για να επιδιορθωθεί. Όμως αν τα καταφέρει θα σημάνει μια νέα γενιά όχι μόνο διαστημικών τηλεσκοπίων αλλά και επιστημονικής μελέτης του σύμπαντος γενικότερα.

Εικ.: Η διαδικασία μεταμόρφωσης ξεκινάει από την πρώτη ώρα μετά την εκτόξευση και καταλήγει μέχρι το τέλος της πρώτης εβδομάδας.

Δείτε που βρίσκεται το τηλεσκόπιο αυτή τη στιγμή εδώ:

https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html

Πηγές:

Hubble Space Telescope – Wikipedia

James Webb Space Telescope/

How much does the James Webb Space Telescope cost?

Σημείο Λαγκράνζ – Βικιπαίδεια

NASA’s James Webb Space Telescope is about to transform into its final form – The Verge

A costly and difficult path to the launchpad.

Εικόνες:

https://webbtelescope.org/resource-gallery

Βίντεο:

https://youtu.be/aICaAEXDJQQ