Дуго путовање у космос најмоћнијег телескопа на свету Џејмса Веба отпочело је 25. децембра 2021. године, а сада он постиже пуну функционалност. Његов задатак је да прикупља податке о најудаљенијим објектима у свемиру, до којих његов претходник Хабл није био у могућности да доспе. Пред нама су коначно прве спектакуларне слике космоса.
JWST је резултат заједничког пројекта свемирских агенција из САД (НАСА са доминантном улогом), Европе (ЕСА) и Канаде (ЦСА). Назив је добио по Џејмсу Вебу, администратору агенције НАСА током шездесетих година прошлог века, који је одиграо кључну улогу у пројекту Аполло. Главни извођач радова при реализацији ЈЊСТ-а је Нортхроп Грумман, америчка мултинационална компанија за ваздухопловну и одбрамбену технологију, један од највећих светских произвођача оружја и добављача војне технологије.
Свемирски телескоп нове генерације
Развој пројекта отпочео је давне 1996. године, а комплетиран је 2016. године. Затим су уследили строги тестови. Савладавши многобројне проблеме техничке и финансијске природе, Веб је коначно лансиран уз помоћ ракете Ариана 5 с космодрома у граду Куруа у Француској Гвајани. Ушао је у орбиту јануара 2022, а 11. јула НАСА је представила јавности прву фотографију из свемира коју је направио ЈЊСТ. Сутрадан је уследило публиковање још четири фотографије из исте серије које се могу сматрати револуционарним како по техници снимања, тако и по удаљености снимљених објеката.
Научници очекују да ће телескоп на свом задатку функционисати најмање десет година. Очекује се да ће у том периоду допринети научним истраживањима у многим областима астрономије и космологије. Што је најважније, та истраживања би требало значајно да допринесу проучавању настанка галаксија, звезда и планетарних система како би се објаснио настанак живота на Земљи, а можда и на другим небеским телима.
ИЦ лабораторија на 1.500.000 км од Земље
Телескоп Џејмс Веб кружи у тзв. хејло орбити, у близини Лагранжове тачке Земља-Сунце. То је назив за пет тачака у орбиталној конфигурацији где мало тело на које делује само гравитациона сила може да буде непокретно у односу на два већа тела. Њихова гравитациона дејства су у равнотежи, па се не јавља никаква сила која би избацила тело из орбите. Лагранжове тачке се налазе на око 1.500.000 км изван Земљине орбите, тако да Веб кружи управо на тој удаљености, а периапсис (тачка орбите у којој је најближи Земљи) је 374.000 км. Поређења ради, Хабл кружи на 550 км изнад Земљине површине, а Месец је од Земље удаљен отприлике 400.000 км. Позиција је идеална за осматрање свемира, али чини поправку или надоградњу Вебовог хардвера практично немогућом.
Обични земаљски телескопи покривају опсег таласних дужина видљиве светлости (380 до 740 нм), Хабл покрива и мали део ултравиолетног и инфрацрвеног подручја, док је Веб првенствено инфрацрвени телескоп оптимизован за таласне дужине од 0,6 до 28 микрометара (600 до 28000 нм). Том подручју треба додати црвену и наранџасту боју из видљивог спектра, као и широк спектар већих таласних дужина изван тога. Ове инфрацрвене области су врло битне јер хладни објекти као што су планете најчешће емитују у ИЦ спектру.
Инфрацрвени опсег је тешко проучавати са Земље или помоћу Хабла. Телескопи са Земље посматрају објекте кроз атмосферу која је непрозирна у многим ИЦ опсезима, а Хаблово огледало није довољно хладно, одржава се на 15 степени Целзијусових. Телескоп мора бити екстремно хладан да би могао да посматра у инфрацрвеном спектру без сметњи. Код Веба је то решено тако што има велики сунчани штит који његове инструменте и огледало одржава на температури испод 50 К (-220 степени Целзијуса).
Атипична конструкција
Иако су функционално конструисани на истим принципима, по изгледу Веб се разликује од класичних телескопа, па и од Хабла. На први поглед више личи на радио-телескоп него на оптички. Има масу од 6500 кг (упола мање од Хабла), а димензије су му 20,192*14,162 метра. Као извор напајања користи соларне панеле снаге 2000 Њ. Изграђен је око великог примарног огледала, као најважнијег оптичког елемента, пречника 6,5 метара (много веће од Хабловог огледала чији је пречник 2,4 м). Има око пет пута већу колекторску површину од Хабла, а и знатно бољу резолуцију и сензитивност у односу на свог претходника.
Вебово огледало се састоји од 18 хексагоналних сегмената. Сваки сегмент има шест актуатора који контролишу његову оријентацију, као и један актуатор у центру за подешавање кривине огледала. Кључни задатак му је да ухвати што више светлости од објеката који се посматрају. Уместо од стакла, огледало је направљено од берилијума, који је изабран софистицираним компјутерским моделирањем као оптималан материјал (јак је, а врло лаган). Он је најпре врло прецизно исполиран, а затим премазан чистим златом ради што боље рефлексије на инфрацрвеним таласним дужинама.
Осим примарног огледала, Веб садржи бројне инструменте неопходне за његово функционисање и одржавање. Све то заштићено је од могућег загревања од Сунца и других небеских тела великим петослојним штитом од каптон Е филма (полиамидни филм) обложеног алуминијумом са обе стране.
Камере и спектрографи
НИРЦам (Near infrared Camerad) је Вебов примарни снимач слике који покрива ИЦ опсег с таласним дужинама од 0,6 до 5 микрометара. Опремљен је коронографима, инструментима који омогућавају астрономима да сликају веома слабо осветљене објекте око централног светлог објекта. Направљен је у сарадњи научника са Универзитета у Аризони и компаније Лоцхеед Мартин. Садржи класичне аналогне ЦЦД сензоре. Састоји се од два истоветна, потпуно редундантна модула, који указују на суседна видна поља на небу и могу се користити истовремено. Такође, омогућавају спектроскопију широког поља, као и режиме посматрања временских серија за високопрецизно фотометријско праћење и спектро-фотометријски мониторинг.
МИРИ пружа покривеност средњих инфрацрвених таласних дужина. Слика се може добити с девет широкопојасних филтара који покривају опсег таласне дужине од 5,6 до 25,5 микрометара. МИРИ такође има три коронографа оптимизована за средњи инфрацрвени спектар. Развијен је кроз сарадњу Европског конзорцијума и америчке Лабораторије за млазни погон (ЈПЛ – Јет Пропулсион Лабораторy).
,НИРСпец је вишенаменски спектроскопски инструмент који ради у опсегу таласних дужина од 0,6 до 5,3 микрометра. Нуди високопропусну спектроскопију једног објекта кроз фиксне прорезе, просторно решену спектроскопију интегралне јединице поља и моћни спектроскопијски режим с више објеката, који користи склоп микрозатварача. Израдила га је европска компанија Аирбус Индустриес, с тим што је микрозатвараче и подсистеме детектора реализовала НАСА.
Спектроскоп НИРИСС пружа јединствене могућности посматрања између 0,6 и 5 микрометара, допуњујући оне које су доступне са НИРЦам и НИРСпец уређајима.
Његов развој је допринос канадске агенције пројекту. Инструмент је дизајнирала и направила компанија Хонеyњелл Интернатионал у сарадњи са Универзитетом у Монтреалу, а додатну техничку подршку дао је канадски центар за астрономију и астрофизику Херсберг Астрономy анд Астропхyсицс Ресеарцх Центре.
Софтвер и комуникације
Напредну софтверску платформу за дизајнирање и функционисање Веба развио је Сиеменс Дигитал Индустриес Софтњаре, пословна јединица Сиеменс-а са седиштем у Тексасу, специјализована за ПЛМ (Product Lifecycle managment) софтвер за управљање производима. Телеском користи Фемап софтвер ове компаније као претпроцесор за обраду улазних података и постпроцесор који комапајлира излаз у машински читљив језик или покрете. На тај начин су направљена врло обимна испитивања и тестирања Веба пре него што је лансиран
у космос.
Главни облик комуникације између телескопа и центра у НАСИ је примопредајник Ка опсега у микроталасном делу радио-спектра (31,8 до 32,3 ГХз), с брзином преноса података 3,5 Мб/с. Притом се користи једна антена високог појачања (ХГА) висине 60 цм, као и антена средњег појачања (МДА) висине 20 цм. Обе су постављене на заједничку зглобну платформу. На другој страни је примопредајник земаљске станице пречника 34 метра. На тај начин, остварујући свакодневно по један контакт у трајању од четири сата, Веб сваког дана испоручује 270 ГБ научних и инжењерских података командном центру на Земљи.
Тамо далеко…
Прва Вебова слика објављена је 11. јула на ТВ брифингу којем су присуствовали председник САД Јосепх Биден, потпредседница Камала Харрис и администратор агенције НАСА Билл Нелсон. Названа је „Вебово прво дубоко поље“, а приказује јато галаксија под називом СМАЦС 0723, које је око 4,6 милијарди светлосних година удаљено од Земље. То је, како каже НАСА, до сада најдубља и најоштрија слика далеког свемира. Упркос посматрању поља које је величине зрна песка, телескоп је успео да направи композитну слику у боји за само 12,5 сати (Хабл би то радио недељама с много мањом резолуцијом).
Главни облик комуникације између телескопа и центра у НАСИ је примопредајник Ка опсега у микроталасном делу радио-спектра (31,8 до 32,3 ГХз), с брзином преноса података 3,5 Мб/с. Притом се користи једна антена високог појачања (ХГА) висине 60 цм, као и антена средњег појачања (МДА) висине 20 цм. Обе су постављене на заједничку зглобну платформу. На другој страни је примопредајник земаљске станице пречника 34 метра. На тај начин, остварујући свакодневно по један контакт у трајању од четири сата, Веб сваког дана испоручује 270 ГБ научних и инжењерских података командном центру на Земљи.
Надежда Вељковић
Извор: Пц Прес
