Wyniesiony w przestrzeń kosmiczną 25 grudnia ubiegłego roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba osiągnął miejsce docelowe na orbicie wokół drugiego punktu Lagrange'a, oddalonego o około 1,5 miliona kilometrów od naszej planety. Ale zanim obserwatorium będzie gotowe do pracy, minie jeszcze około pięciu miesięcy. W tym czasie operatorzy przeprowadzą długi i skomplikowany proces wyrównywania 18 sześciokątnych segmentów 6,5-metrowego zwierciadła głównego teleskopu.
Warte 10 miliardów dolarów obserwatorium wciąż ma przed sobą kilka skomplikowanych procesów, ale najbardziej ryzykowne manewry, bez których teleskop nie mógłby działać, zostały przeprowadzone podczas podróży. Chodzi o rozwinięcie osłony przeciwsłonecznej oraz rozłożenie 18 elementów zwierciadła głównego teleskopu.
Po miesięcznej podróży Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) dotarł do celu, czyli do orbity wokół stabilnego grawitacyjnie punktu w przestrzeni kosmicznej, znanego jako L2, czyli drugiego punktu Lagrange'a. To z tego miejsca obserwatorium będzie badać zjawiska astronomiczne, egzoplanety, czy okryte pyłem nowo narodzone gwiazdy.
L2 to punkt, w którym siły grawitacyjne Ziemi i Słońca równoważą się, wymagając minimalnej ilości paliwa, aby statek kosmiczny pozostawał na miejscu. Teleskop w punkcie L2 będzie też mniej podatny na promieniowanie słoneczne, które może zakłócać jego obserwacje w podczerwieni i co najważniejsze, będzie miał możliwość swobodnego obserwowania większości nieba. Teleskopy krążące wokół Ziemi, takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a, mają przez większość czasu widok blokowany przez planetę, a JWST najjaśniejsze obiekty — Słońce, Ziemię i Księżyc, będzie miał za „plecami”.
Obecnie wokół L2 orbitują dwie inne aktywne misje. Jedną z nich jest Gaia - sonda kosmiczna Europejskiej Agencji Kosmicznej do mapowania gwiazd. Drugą jest rosyjsko-niemieckie obserwatorium astrofizyczne Spektr-RG. Teraz dołączył do nich JWST. Wszystkie trzy misje znajdują się na różnych orbitach, więc nie ma niebezpieczeństwa zderzenia się ze sobą.
Prawdę powiedziawszy to JWST oraz inne misje nie znajdują się dokładnie w punkcie L2, ale krążą wokół niego. Aby pozostać na tej orbicie, Webb będzie musiał dokonywać drobnych korekt mniej więcej raz na trzy tygodnie. W przeciwnym razie misja odpłynęłaby w przestrzeń międzyplanetarną. Jeśli po drodze nie będzie żadnych poważniejszych problemów, żywotność teleskopu będzie podyktowana ilością posiadanego paliwa.
Wejście na orbitę wokół L2 oznacza koniec pierwszego miesiąca skomplikowanych operacji JWST. Teraz czas na ochłodzenie teleskopu do temperatury roboczej wynoszącej około 40 stopni Celsjusza powyżej zera bezwzględnego, czyli minus 233 st. C.
18 pokrytych złotem berylowych sześciokątnych paneli zwierciadła głównego zostało złożonych przed startem z Ziemi, bo nie mieściło się w luku ładunkowym rakiety Ariane 5, która wyniosła teleskop w przestrzeń kosmiczną. 8 stycznia rozłożono zarówno zwierciadło główne, jak i zwierciadło wtórne. Ale elementy lustra muszą idealnie do siebie pasować, by całość działała jak jedno duże lustro, dlatego potrzeba je odpowiednio wyrównać. Każdy segment lustra o długości 1,3 metra posiada siedem maleńkich silników, które mogą regulować położenie, nachylenie, a nawet krzywiznę segmentów.
Po dostrojeniu lustra specjaliści sprawdzą, czy światło przechodzi czysto do dwóch spektrografów bliskiej podczerwieni. Czwarty czujnik, Mid-Infrared Instrument (MIRI), działa w znacznie niższych temperaturach niż pozostałe trzy, zaledwie 6,4 st. C. powyżej zera bezwzględnego. Wymaga mechanicznej chłodnicy, która, ponieważ emituje ciepło odpadowe, musi znajdować się po ciepłej stronie osłony przeciwsłonecznej. Gdy MIRI zostanie w pełni schłodzony, co stanie się prawdopodobnie na początku kwietnia, również czeka go kalibracja.
Operatorzy spodziewają się, że do początku maja przetestują wszystkie tryby obserwacji. Procedura ta będzie obejmować przeglądanie szeregu obiektów referencyjnych, takich jak gwiazdy o dokładnie znanej jasności lub pola gwiazd z dokładnie zmierzonymi pozycjami. Eksperci będą też chcieli scharakteryzować szum termiczny w samym instrumencie. - Nie chcemy, aby „odciski palców” instrumentu znalazły odzwierciedlenie w obserwacjach – mówi Scott Friedman ze Space Telescope Science Institute.
Wszystkie te niezbędne zadania zajmą trochę czasu, dlatego eksperci przewidują, że planowane obserwacje rozpoczną się nie wcześniej niż w czerwcu.
JWST skupi się na obserwacji Wszechświata w podczerwieni. To pozwoli mu zajrzeć do najdalszych zakątków Wszechświata, ale wymaga również pracy w ekstremalnie niskich temperaturach. Wszystko po to, aby sprzęt mógł wykryć słabe sygnały ciepła pochodzące z odległego kosmosu. Osłona przeciwsłoneczna Webba ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia takich temperatur.
Dzięki obserwacji w podczerwieni, teleskop Webba będzie w stanie spojrzeć znacznie dalej w głąb początków Wszechświata i jednych z pierwszych gwiazd i galaktyk, w momencie, kiedy wciąż się tworzyły, około 200 mln lat po Wielkim Wybuchu. Pozwoli to w lepszy sposób zrozumieć ewolucję Wszechświata, a także m.in. proces tworzenia się gwiazd. Ale to tylko jedna z rzeczy, która ekscytuje naukowców. Inna to możliwość dokładniejszego zbadania atmosfer egzoplanet, czyli planet poza Układem Słonecznym - przede wszystkim pod kątem potencjału do istnienia tam życia.
Teleskop pozwoli też m.in. lepiej zrozumieć jedne z najbardziej zagadkowych koncepcji w nauce, m.in. charakter tzw. ciemnej materii - hipotetycznej, "niewidzialnej" materii, która stanowi większość masy Wszechświata, a także ciemnej energii, która według naukowców odpowiada za przyspieszające tempo rozszerzania się Wszechświata.
Źródło: Science, Nature, fot. Adriana Manrique Gutierrez/NASA GSFC/CIL
