Je to paradox — ak pôjde koncom decembra všetko podľa plánu, potom majú inžinieri a inžinierky NASA aj ESA zarobené na veľmi nervózny začiatok nového roka. Do vesmíru sa totiž po niekoľkých rokoch odkladov konečne vydá vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba.
Dôvodom k nervozite však v tomto prípade nie je samotná cesta ďalekohľadu do vesmíru, ktorá býva v podobných prípadoch najkritickejším bodom celej misie. Ďalekohľad k svojmu cieľu vyštartuje na palube rakety Ariane 5 z vesmírneho centra Guiana vo Francúzskej Guyane.
Mesiac v napätí
Čo však nedá inžinierom spať, sú následné mesiac trvajúce „vesmírne origami“, počas ktorých Webb docestuje do určeného bodu a zo zloženého stavu sa rozvinie do konečného tvaru pripomínajúceho obrovskú slnečnicu. Technologické majstrovstvo poputuje do vesmíru poskladané tak, aby sa zmestilo pod 5,4 metra dlhú kapotáž európskej rakety Ariane 5 – mimochodom najrozmernejšej, ktorú v NASA dokázali nájsť.
Nákres ďalekohľadu vo vnútri rakety Ariane 5. Foto: Arianespace/ESA/NASA
Cieľom ďalekohľadu je obežná dráha okolo jedného z takzvaných libračných centier, kde sa gravitačné sily pôsobiace v slnečnej sústave vzájomne vyrovnávajú a teleso v takom centre si tak drží svoju pozíciu. V tomto prípade ide o centrum L2 vzdialené 1,5 milióna kilometrov od Zeme.
Práve tam sa ďalekohľad rozvinie do svojho konečného tvaru. Vzdialenosť má svoje pozorovacie výhody, ale zároveň znamená, že k ďalekohľadu nemôžeme poslať žiadnych astronautských opravárov. Aj v tom sa líši od svojho predchodcu, Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu – ten musel čoskoro po sprevádzkovaní podstúpiť zásadný servis, zachraňujúci celú vtedajšiu misiu od zlyhania.
Najriskantnejšie v histórii
Aby sa Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba dostal do finálneho stavu, musí vykonať niekoľko veľkých manévrov a tisíce jeho súčiastok musia pracovať úplne správne a v správnom poradí. Ide bezpochyby o najkomplexnejšie a najriskantnejšie nasadenie ďalekohľadu v histórii NASA.
Napríklad jeho rekordné zrkadlá sa po vysunutí začnú ochladzovať na teplotu okolitého kozmického priestoru – a ohrievacie pásky musia zaručiť, aby k ochladzovaniu dochádzalo pozvoľna a rovnomerne, inak by sa materiál mohol rozdielnym teplotným zmršťovaním poškodiť.
To všetko sa navyše odohrá uprostred dvoch teplotných extrémov, keď si strana ďalekohľadu privrátená Slnku podrží „príjemných“ 85 stupňov Celzia a strana odvrátená a ukrytá za tepelným štítom bude chladnúť na mínus 233 stupňov.
„Keď som pred 40 rokmi začínal pracovať v odbore, prvá lekcia, ktorú som sa naučil, bolo vyhnúť sa akémukoľvek veľkému manévrovaniu na obežnej dráhe. Ale Webb sa tomu vyhnúť skrátka nemôže,“ konštatuje Bill Ochs, projektový manažér Webbovho ďalekohľadu v Goddardovom kozmickom stredisku NASA v americkom Marylande.
„Webb bude musieť počas konečného rozvinutia vykonať najzložitejšie sekvencie, o ktoré sa kedy kto pokúsil,“ pripomína Ochs. V celom procese figuruje 300 súčiastok, ktorých zlyhanie znamená zlyhanie celého procesu, päťdesiat veľkých častí a 178 uvoľňovacích mechanizmov.
Každý jednotlivý krok môže byť kontrolovaný zo Zeme, čo dáva operačnému centru vo Vedeckom inštitúte v Baltimore aspoň nejakú možnosť reagovať na nepredvídané problémy. Prípravám na celý manéver veľa členov tímu venovalo niekoľko rokov, niektorí tomuto projektu zasvätili celú svoju doterajšiu kariéru.
Čo sa bude diať krok po kroku?
- 8 minút po štarte: Prvý stupeň rakety Ariane 5 dopadne späť na Zem.
- 31 minút: Rozbalia sa solárne panely ďalekohľadu a vysunie sa anténa pre komunikáciu so Zemou.
- 12 hodín: Zapáli sa motor, vďaka ktorému ďalekohľad vyrazí do libračného centra L2.
- 1,5 dňa: Webb preletí okolo Mesiaca.
- 2,7 dňa: Vysunie sa slnečný štít a segmenty primárneho zrkadla.
- 10 dní: Vysunú sa sekundárne zrkadlá.
- 12 dní: Otvoria sa primárne zrkadlové krídla.
- 29 dní: Ďalekohľad dorazí do svojej finálnej destinácie.
Najriskantnejším bodom celého procesu je pravdepodobne slnečný štít. Ten sa skladá z piatich veľmi tenkých vrstiev a je väčší ako tri tenisové kurty. Obsahuje pánty, motory, ozubené kolesá, pružiny – a 400 metrov káblov.
Na rozvinutie všetkých piatich jeho vrstiev je potrebných 107 rôznych uvoľňovacích mechanizmov, ktoré sa musia v správnej chvíli spustiť. „Celá operácia v skutočnosti zaberie pol roka,“ vypočítava Begoña Vila, systémová inžinierka Webbovho ďalekohľadu v rámci Goddardovho centra.
„Jeden mesiac potrebujeme na rozbalenie celého ďalekohľadu, tri mesiace na správne nastavenie zrkadiel a ďalšie dva mesiace na kalibráciu všetkých prístrojov,“ pripomína, že samotným rozbalením nervy nekončia.
Pohľad do hlbín vesmíru a minulosti
Webb bude na rozdiel od slávneho Hubbleovho vesmírneho ďalekohľadu pozorovať predovšetkým v infračervenom spektre. Vďaka tomu zachytí žiarenie ďaleko vzdialenejších – a teda starších – objektov z hlbín vesmíru. Tie sa totiž kvôli rozpínaniu vesmíru od nás vzďaľujú a ich svetlo sa relativistickým dopplerovým javom posúva práve do infračerveného spektra.
Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba teda uvidí ďalej a hlbšie do minulosti, takže by nám mal poodhaliť podobu vesmíru tesne po veľkom tresku. V praxi to bude znamenať fotografie prvých sformovaných galaxií. Zmapuje tiež tušenú superhmotnú čiernu dieru uprostred našej galaxie.
Mal by nám tiež pomôcť dôkladnejšie preskúmať exoplanéty, teda planéty mimo našej slnečnej sústavy. Ďalekohľad prepátra ich atmosféry, kde bude sliediť okrem iného aj po známkach mimozemského života. Aj tým by mal zhodnotiť rozpočet na svoju konštrukciu, ktorý z pôvodnej pol miliardy dolárov v roku 1997 narástol do súčasných bezmála desiatich miliárd.
Článok vyšiel na Forbes.cz autorom je redaktor Lukáš Grygar a Jamie Carter z Fores.com.