Το διαστημικό τηλεσκόπιο της επόμενης γενιάς James Webb θα εκτοξευτεί το 2011

Πηγή: NASA - Popular Science, Απρίλιος 2005

Επιστήμονες και μηχανικοί σχεδιάζουν ένα νέο παρατηρητήριο, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST), που πρόκειται να ρίξει κάποιο πολύ-προσδοκώμενο φως σε αυτά τα ουράνια μυστήρια. Το JWST θα είναι το ισχυρότερο από οποιοδήποτε τηλεσκόπιο που έχει κατασκευαστεί ποτέ και θα μας επιτρέψει να δούμε ακόμα μακρύτερα στο διάστημα και το χρόνο.

Διαστημικό Τηλεσκόπιο 
                James Webb
126 ειδικοί μηχανισμοί κίνησης θα ρυθμίζουν τη διάταξη των τμημάτων του κατόπτρου με ακρίβεια 10 δισεκατομμυριοστών του μέτρου, ώστε να σκοπεύει με απόλυτη ακρίβεια στο στόχο του. Το δε κάτοπτρο των 6,5 μέτρων θα συλλέγει επταπλάσια ακτινοβολία από το Hubble 

Το JWST, στο παρελθόν ήταν γνωστό ως Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επόμενης Γενεάς, ονομάζεται έτσι από το όνομα του James E. Webb, δεύτερου διοικητή της NASA. Ο James Webb είναι πολύ γνωστός, γιατί κάτω από την ηγεσία του έγιναν οι ιστορικές αποστολές Απόλλων.

Το JWST θα φέρει τη διαστημική αστρονομία στο 21ο αιώνα, φέρνοντας στη γη κάτω τις εικόνες των πολύ απόμακρων γαλαξιών, που σχηματίστηκαν όταν το σύμπαν ήταν πολύ νεαρό. Επίσης, θα μελετήσει  αντικείμενα που μπορούν να δώσουν πληροφορίες για το σχηματίζονται τα ηλιακά συστήματα και οι πλανήτες.

Ποιά είναι η ιστορία του σύμπαντος;  Ποιά θα είναι η μοίρα μας; Πώς δημιουργήθηκαν τα άστρα, οι γαλαξίες και οι πλανήτες; Πώς εξελίχθηκε το σύμπαν στη ροή του χρόνου; Απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις, παλιές όσο και ο κόσμος, σχετικά με τη φύση του σύμπαντος έχουν απασχολήσει την ανθρωπότητα για χιλιάδες χρόνια.

Σε έξι χρόνια

Τον Αύγουστο λοιπόν του 2011, πιθανότατα μέσα σε έναν πύραυλο Ariane από τη γαλλική Γουιάνα, θα εκτοξευτούν τα τρία τμήματα του πτυσσόμενου κατόπτρου του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Θα είναι φτιαγμένα από βηρύλλιο και χρυσό με συνολικό μήκος 6,5 μέτρων. Αν και το πρωτεύον κάτοπτρο του  δεν υπερβαίνει σε μέγεθος ένα γκαράζ δύο θέσεων, δεν υπάρχει άλλος μεγάλος πύραυλος που να μπορεί να το μεταφέρει στο διάστημα. Γι' αυτό και σχεδιάστηκε σε 18γωνικά τμήματα που θα αναρτηθούν σε δύο μεγάλες αρθρώσεις. Έτσι το 'διπλωμένο' κάτοπτρο θα στιβαχθεί στον πύραυλο και θα πάρει το τελικό του σχήμα στο διάστημα.

Τα πέντε σημεία lagrangeΜόλις βρεθεί εκεί, το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο που θα έχει εκτοξευθεί ποτέ θ' αναπτύξει το κάτοπτρο του και το αλεξήλιο έκτασης 223 τετραγωνικών μέτρων, καθώς θα τίθεται σε τροχιά γύρω από το 2ο σημείο Lagrange L2, ένα σημείο που απέχει 1,6 εκατομμύρια χλμ. από τη Γη ή 4 φορές την απόσταση μέχρι τη Σελήνη και στο οποίο η συνισταμένη βαρυτική έλξη είναι πολύ μικρή.

Γιατί να εγκατασταθεί τόσο μακριά, σε μία περιοχή όπου είναι αδύνατο να φθάσει μία αποστολή για τη συντήρηση ή την αναβάθμιση του; Επειδή εκεί το τηλεσκόπιο υπέρυθρης ακτινοβολίας δε θα επηρεάζεται από τη θερμότητα της Γης. Το James Webb Space Telescope (JWST), βλέπετε, θα παρατηρεί το σύμπαν μέσω μίας υπέρυθρης κάμερας, παρόμοια υπό μία έννοια με τα κιάλια νυχτερινής όρασης που χρησιμοποιούν οι στρατιώτες, αλλά ασύγκριτα πιο ευαίσθητη. (Ο επιστήμονας του προγράμματος John Mather χαρακτηρίζει τους ανιχνευτές του τηλεσκοπίου «απίστευτα καλούς» και «σχεδόν τέλειους».)

Οποιαδήποτε πηγή θερμότητας κοντά στο τηλεσκόπιο θ' αποτελούσε πηγή «θορύβου» - γι' αυτό και η μεγάλη απόσταση από τη Γη, το αλεξήλιο και τα συστήματα κρυογενικής ψύξης που θα διατηρούν τα οπτικά του συστήματα στους 37 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν (δηλαδή στους μείον 236° C). Η ευαισθησία του τηλεσκοπίου στο υπέρυθρο φάσμα, λέει υπερήφανα ο Mather, θα είναι τόσο μεγάλη ώστε να μπορεί να εντοπίζει αστέρες και γαλαξίες που εκπέμπουν λίγα μόλις φωτόνια ανά ώρα.

Ποιοι αστέρες όμως και γαλαξίες μπορεί να είναι τόσο φειδωλοί σε φωτόνια υπέρυθρης ακτινοβολίας; Αυτοί που βρίσκονται εξαιρετικά μακριά στο χώρο και στο χρόνο. Αυτή είναι η μεγάλη αποστολή του τηλεσκοπίου.

Από το 1929, όταν ο Edwin Hubble απέδειξε ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο, κατασκευάζονται τηλεσκόπια που να μπορούν να βλέπουν όλο και βαθύτερα στο διάστημα, άρα όλο και πιο πίσω στο χρόνο. Επειδή είναι αρκετά μεγάλο, αρκετά ευαίσθητο και σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία, όπως λέει ο Mather, το JWST θα πρέπει να εντοπίσει «τα πρώτα φωτεινά σώματα που σχηματίστηκαν μετά τη μεγάλη έκρηξη». Εάν το JWST πετύχει το στόχο του, θα έχουμε, υπό μία έννοια, φθάσει στο σημείο μηδέν. Κανένα μελλοντικό τηλεσκόπιο δε θα καταφέρει να εντοπίσει αστέρες πιο μακρινούς στο χώρο και το χρόνο, επειδή απλούστατα δε θα υπάρχουν.

Πριν πάρει το όνομα του δεύτερου διευθυντή της NASA, το JWST ονομαζόταν Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επόμενης Γενιάς, και οι σχεδιαστές του φαίνεται ότι κυριολεκτούσαν. Χάρη στην αυξημένη υπολογιστική ισχύ, στα νέα βελτιωμένα υλικά και την ακρίβεια των εργαλείων, οι τεχνολογίες που διαθέτουν σήμερα είναι απλώς απίστευτες - ανάμεσα σ' αυτές, αισθητήρες που ανιχνεύουν ένα φωτόνιο που έχει διανύσει δισεκατομμύρια έτη φωτός και ένα κάτοπτρο που μπορεί να προσαρμόζει και να διορθώνει το σχήμα του με ακρίβεια 10 δισεκατομμυριοστών του μέτρου, χρησιμοποιώντας 1 26 ειδικούς μηχανισμούς κίνησης.

Το κάτοπτρο του JWST αποτελείται από βηρύλλιο, ένα πολύ σκληρό, δύσκολο στην κατεργασία υλικό, αλλά τόσο ελαφρύ που το 6,5 μ. κάτοπτρο θα ζυγίζει μόλις το 1/3 του βάρους του γυάλινου κάτοπτρου του Hubble των 2,4 μ. θα καλύπτεται από περίβλημα από καθαρό χρυσό, πάχους ενός εκατομμυριοστού του μέτρου, έναν εξαιρετικό ανακλαστήρα της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

«Πριν από 25 χρόνια», εξηγεί ο Mather, «τα εργαλεία που διαθέταμε για τη σχεδίαση διαστημικών σκαφών ήταν εντελώς "πρωτόγονα" και πολλές αποφάσεις μας για το Hubble ήταν απλώς εκτιμήσεις. Το Hubble είχε σχεδιαστεί ώστε να επιδιορθώνεται από το διαστημικό λεωφορείο. Τώρα μπορούμε εκ των προτέρων ν' αναλύσουμε και να προβλέψουμε όλα τα δυνατά ενδεχόμενα».

Παρόλο που το JWST, κόστους περίπου 2,5 δις δολ., είναι το ακριβότερο αστρονομικό όργανο για το προσεχές μέλλον, αυτές οι δραστικές βελτιώσεις χαρακτηρίζουν όλο το στόλο των νέων τηλεσκοπίων. Όπως και στο Hubble, έτσι και στο JWST θα έχει πρόσβαση οποιοσδήποτε αστρονόμος με μία καλή ιδέα. Εκτός από την απαθανάτιση αρχέγονων ουράνιων σωμάτων, το JWST θα φωτογραφίσει περιοχές όπου σχηματίζονται νέα ηλιακά συστήματα, θ' αναζητήσει αποδείξεις ύπαρξης της σκοτεινής ύλης και ενέργειας, και θα μας παράσχει εκπληκτικές φωτογραφίες του Ποσειδώνα και του Ουρανού.

Θα αποτελέσει το κυρίαρχο όργανο της γενιάς του, το «βαρύ πυροβολικό» της αστρονομίας. Οι αστρονόμοι δεν κρύβουν τις προσδοκίες τους: «θα μας εκπλήξει», λέει ο Mather. «Από τα ευρήματα του Hubble, το 50 έως 60% ήταν εντελώς αναπάντεχα. Θα ανακαλύψουμε κάτι που δε θα συμφωνεί με τις προβλέψεις μας για το σύμπαν», δημιουργώντας νέα ερωτηματικά που θα λυθούν από την επόμενη της επόμενης γενιάς τηλεσκοπίων.

Δείτε και τα σχετικά άρθρα
ELT: Το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο της επόμενης γενιάς
Προχωράει η κατασκευή του ισχυρότερου γήινου τηλεσκοπίου LBT
SKA, το ραδιοτηλεσκόπιο της επόμενης γενιάς με έκταση ένα τετραγωνικό χιλιόμετρο
ALMA project: Το ισχυρότερο τηλεσκόπιο του κόσμου

Home