51412123217 7e39fdf2e2 k

Brzy nás čeká jeden z největších milníků astronomie a kosmonautiky. Očekáván je dlouho odkládaný start rakety s vesmírným dalekohledem, který možná změní naše znalosti o vesmíru. V sobotu 18.12. 2021, krátce po poledni našeho času, startuje mise James Webb space telescope (JWST).

James Webb vedl americkou NASA v letech 1961 až 1968 a je známo, že jako vysoký vládní úředník udělal pro vědu více než kterýkoliv vládní činitel. Pod jeho vedením NASA úspěšně realizovala jeden z nejpůsobivějších projektů v historii lidstva, přistání prvních lidí na Měsíci.

Dalekohled Jamese Webba má nahradit již dosluhující Hubbleův dalekohled. Ten loni oslavil 30 let ve vesmíru a přes jeho počáteční konstrukční potíže se stal přístrojem, který posunul hranice našeho chápání kosmu. Jeho cílem bylo zjistit přesnou hodnotu Hubbleovy konstanty, která určuje rychlost rozpínání vesmíru z z ní pak lze vypočítat i věk vesmíru. Takže nyní víme, že stáří vesmíru je 13,799 ± 0,021 miliardy let.

jwst hubble textDalekohled Jamese Webba (JWST) se od Hubblova dalekohledu (HST) v mnohém odlišuje. Velikostí, konstrukcí, pozorovacím detektorem i dráhou ve kosmickém prostoru.
Zatímco HST byl velikosti autobusu, JWST je velký jako tenisové hřiště. HST má hlavní zrcadlo z jednoho kusu o průměru 2,4 m, JWST má zrcadlo tvořené z osmnácti šestiúhelníkových segmentů o celkovém průměru 6,5m. HST obíhá Zemi (nachází se na geocentrické dráze) ve výšce cca 500km ale JWST bude obíhat Slunce, na heliocentrické dráze, 1,5 mil. kilometrů od Země. To je nutné z hlediska pozorování, neboť JWST nebude snímat viditelné záření jako HST, ale záření infračervené. A aby nebylo pozorování rušeno samotnou Zemí, Sluncem a Měsícem, je nutné umístit dalekohled dále do vesmíru. To ovšem s sebou nese jedno závažné omezení. Servisní mise k dalekohledu je téměř vyloučena. Nejdále byli astronauti na Měsíci a ten je cca 385 000 km daleko, ale vyslat raketu s lidskou posádkou do vzdálenosti 1,5 mil. kilometrů, by bylo pro lidstvo možná příliš velká výzva. Otázkou je, zda by se to vyplatilo. Jak víme, k HST se muselo hned po startu letět opravit chybnou optiku a pak ještě provést 4 servisní mise. To v případě nového dalekohledu nebude patrně možné.

I z tohoto důvodu došlo k velkému časovému zdržení. První datum startu dalekohledu Jamese Webba bylo stanoveno na rok 2007. Ale zadržení si vyžádala zejména zdlouhavá kontrola všech systému a ověřovací zkoušky. I díky nim se ukázalo, že původní řešení mělo chyby. Trhaly se například tenké kaptonové folie, které tvoří podstavu dalekohledu a tvoří jeho štít, proti okolnímu, rušivému záření. Další zkoušky odhalily nedostatečnou únosnost šroubových spojů při vyšším akustickém zatížení apod. Další odklad způsobila celosvětová pandemie Covid 19. Pečlivost přípravy je tady namístě, dodatečná oprava dalekohledu bude velmi obtížná, téměř neproveditelná.

JWST ArianeNyní už je dalekohled ve jihoamerické Francouzské Guyaně na kosmodromu Evropské kosmické agentury (ESA), kde bude uložen do nákladového prostoru rakety Ariane 5. A bude čekat na datum startu, které je stanoveno na 18.12.2021, krátce po poledni našeho času. Místo nebylo zvoleno náhodou. Oproti americkým kosmodromům se kosmodrom ESA nachází blíže rovníku a pro vynesení tak velkého nákladu a na tak dlouhou vzdálenost je daná poloha výhodnější. Spotřebuje se méně paliva a méně paliva znamená možnost většího nákladu. Po startu se dalekohled automaticky rozloží a pak se vydá na svoji cestu dlouhou 1,5 mil kilometrů od Země do tzv. Lagrangeova bodu bodu L2. To je bod, kde se vyrovnávají gravitační a odstředivé účinky Slunce a Země. Kolem tohoto bodu bude dalekohled obíhat.

Díky své infračervené optice uvidí dalekohled hlouběji do vesmíru. Je nutné si uvědomit, že každý dalekohled je tak trochu stroj času. Když se díváte dalekohledem na hvězdy, vidíte je tak, jak vypadaly před desítkami a stovkami let. Tak dlouho trvá světlu z hvězd naší Galaxie, než doputuje k Zemi. Nový vesmírný dalekohled dohlédne ovšem mnohem dále. I díky svým infračerveným detektorům, kterým nevadí ani hustá mezihvězdné mračna, dalekohled uvidí první hvězdy, které vznikly 200 mil. let po Velkém třesku. Budeme moci zkoumat zrod a život prvních hvězd a galaxií a možná se tím odhalí další tajemství vesmíru a možná se se i otřesou základy našeho chápání vzniku vesmíru a prvních hvězd. To je také jeho hlavní úkol. Jeden z dalších úkolů je pak výzkum exoplanet a hledání známek života na planetách u jiných hvězd.

Životnost dalekohledu se odhaduje minimálně na 5 let. Všechno závisí na dvou parametrech. Na stavu a množství chladicí kapaliny infračervené optiky a na stavu paliva korekčních motorů. Také je tedy možné, že dalekohled bude v provozu maximálně 10 let. Jakmile ale dojde chladicí kapalina, dalekohled „oslepne“ a nebude už schopen zachytávat vzdálené světlo prvních hvězd a galaxií.

Adventní čas nám tedy zpříjemní start přelomové mise. Už reaktivně brzo po startu se plánuje uveřejnění prvních dat a vědecky bezcenných obrázků, které se budou provádět z kalibračních důvodů a také z důvodů mediálních. Přeci jen musí daňový poplatník vědět, jak bylo vynaloženo téměř 10 miliard dolarů z veřejných prostředků. Přejme si tedy aby se vše povedlo aby společný projekt ESA, NASA a Kanadské kosmické agentury (CSA) nahlédl až k počátkům věků.