James Webb: teleskop, který nahradí Hubblea

30.05.2015 - František Martinek

Známý a velmi úspěšný Hubbleův vesmírný dalekohled (HST) nahradí v budoucnu nový, ještě větší kosmický teleskop. Nebude kroužit kolem Země, ale bude umístěn „na stráži“ v tzv. libračním bodě, ve vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů od naší planety


Reklama

Nový teleskop JWST bude zaměřen na výzkum vesmíru především v oboru infračerveného záření. Rozšíří tak výzkumy svého předchůdce – Hubbleova vesmírného dalekohledu – který prováděl pozorování ve viditelném světle. 

Vzhledem k tomu, že je HST schopen „zaostřit“ jak na objekty na samé hranici vesmíru, tak na nejbližší sousedy naší planety, je jeho oblast zájmu velmi široká. Proto se čas od času využíval i k pozorování těles Sluneční soustavy včetně Měsíce či komet. Hubble sledoval „počasí“ na Venuši, Marsu, Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu, polární záře na obřích planetách, písečné bouře na Marsu, detaily na měsících Io či Titan atd. Stranou zájmu nezůstala ani trpasličí planeta Pluto, ba ani planetky. Nejpřekvapivější poznatky však získal při výzkumu těch nejvzdálenějších objektů. Astronomové mohli studovat do té doby netušené vzdálené galaxie, zrychlující se rozpínání vesmíru, rozložení skryté hmoty apod.

Pohled do počátků vesmíru

Připravovaný dalekohled James Webb Space Telescope (JWST) bude zaměřen na výzkum vesmíru v oboru tepelného záření, které dokáže proniknout například skrz oblaka kosmického prachu, neprůhledná pro viditelné světlo. To umožní lépe studovat vzdálené mlhoviny, molekulární oblaka v místě rodících se hvězd, prachoplynné disky mladých hvězd se vznikajícími planetami, jádra aktivních galaxií apod.

JWST bude schopen soustředit přibližně sedmkrát více světla než Hubble, což umožní astronomům nahlédnout zpět do minulosti vesmíru do doby, kdy se po Velkém třesku začaly formovat první galaxie. Tento obří dalekohled bude přínosem pro všechny obory astronomie a způsobí doslova revoluci například při studiu vzniku a vývoje hvězd a planetárních systémů. Podstatně větší průměr dalekohledu než u Hubblea umožní také zachytit mnohem více světla od vzdálených objektů – v porovnání s HST bude schopen detekovat 400× slabší tělesa. 

Na projektu JWST spolupracuje s NASA rovněž Evropská kosmická agentura (ESA), jejímž členem je i Česká republika, Kanadská kosmická agentura (CSA) a asi stovka vědeckých institucí a společností ze sedmnácti států světa.

Na místo určení

Kosmický dalekohled JWST bude po startu naveden do oblasti Lagrangeova libračního bodu L2 ve vzdálenosti přibližně 1,5 milionu kilometrů od Země (v opačném směru, než se nachází Slunce), což je asi čtyřikrát dále, než činí vzdálenost Měsíce od Země. Kolem tohoto bodu bude teleskop kroužit po dráze o poloměru 800 000 km s dobou oběhu asi devadesát dnů. Veškeré jeho součásti musí fungovat spolehlivě, neboť na rozdíl od HST nebude možné provádět jakoukoliv jeho údržbu či opravy.

Start by se měl uskutečnit v roce 2018 za použití evropské rakety Ariane 5, a to z evropského kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně v Jižní Americe. Vzhledem k průměru nosné rakety není možné umístit dalekohled s objektivem o plánovaném průměru pod aerodynamický kryt vcelku, proto byla zvolena koncepce rozkládacího optického systému.

A proč byl pro JWST vybrán právě librační bod L2? V této poloze bude mít totiž dalekohled nepřetržitý výhled na vesmír. Původně se zvažovalo, zda teleskop umístit na vysokou oběžnou dráhu kolem Země, nebo na dráhu kolem Slunce tak, aby se minimalizovalo omezení vyplývající ze zaclonění výhledu Zemí a Měsícem včetně eliminace rozptýleného světla od obou těles. V Lagrangeově bodě L2 jsou gravitační účinky Země a Slunce v rovnováze a tato varianta nakonec také zvítězila. Odpadla tím nutnost použít u konstrukce dalekohledu tubus, čímž se snížila mimo jiné i jeho hmotnost a cena.

Štít jako tenisový kurt

Vzhledem k tomu, že bude výzkum vesmíru probíhat v oboru infračerveného záření, musí být všechny přístroje co nejvíce odstíněny před slunečním zářením. K tomu poslouží pět vrstev mohutných izolačních fólií, které udrží teplotu zrcadel zhruba na hodnotě 45 K (−228 °C). K rozložení ochranného štítu dojde brzy po startu, před celkovou konfigurací objektivu dalekohledu.

Rozměrný ochranný sluneční štít o velikosti tenisového kurtu (asi 22 × 12 m) bude tvořit nepřehlédnutelnou součást dalekohledu. Přestože se teleskop bude nacházet daleko od Slunce, hrozí nebezpečí v případě, že by se neprozřetelně „podíval“ směrem k naší hvězdě, případně k Zemi či Měsíci. I z tak velké vzdálenosti by totiž došlo k trvalému poškození detektorů infračerveného záření. 

Úkolem slunečního štítu bude nejen eliminovat účinky záření Slunce, Země a Měsíce, ale také chránit dalekohled a jeho detektory před teplem vyzařovaným pomocným modulem. Štít tak bude zajišťovat teplotní režim teleskopu a napomáhat zachování ideálního tvaru optické plochy zrcadla.

Největší, a navíc rozkládací

Objektiv observatoře JWST bude složen z 18 hexagonálních segmentů o celkovém průměru 6,5 m, jejichž plocha bude srovnatelná s kruhovým zrcadlem o průměru 6 m. Větší sběrná plocha soustředí více světla, což umožní nahlédnout hlouběji do kosmického prostoru a pozorovat mnohem slabší objekty. Velké zrcadlo dalekohledu také dovolí pořizovat snímky s mimořádným rozlišením. Segmenty zrcadla ve tvaru šestiúhelníku (průměr 1,32 m) budou vyrobeny z beryllia, jednoho z nejlehčích kovů, přičemž hmotnost každého segmentu dosáhne pouhých 20 kg. Beryllium bylo použito i u jiných kosmických dalekohledů a velmi dobře posloužilo za mimořádně nízkých vesmírných teplot.

K dosažení a udržování požadovaného tvaru optické plochy objektivu se budou používat tzv. aktuátory – velmi malé motorky, které podle potřeby doladí zaostření dalekohledu. Zrcadla budou vybroušena s nebývalou přesností – jejich odchylka od ideální plochy nesmí překročit 1/10 000 tloušťky lidského vlasu. Protože budou pracovat za mimořádně velkých mrazů, jejich tvar se ve vesmíru změní – s tím se musí počítat již při výrobě, broušení a leštění.

Při startu bude zrcadlo složeno, neboť v současné době nejsou k dispozici nosné rakety umožňující vypuštění dalekohledu s rozloženým objektivem o průměru 6,5 m. Během přeletu do bodu L2 se pak objektiv rozloží do požadovaného tvaru.

Náklady rostou

Vývoj kosmického dalekohledu JWST je mnohem složitější a nákladnější, než se původně předpokládalo. V roce 1997 se počítalo se startem v roce 2007 a náklady na vývoj kosmické observatoře byly odhadovány na 0,5 miliardy amerických dolarů. V současné době se start plánuje na rok 2018 a předpokládané finanční náklady se vyšplhaly až na 9 miliard dolarů. Přitom nelze vyloučit, že dosud nejde o konečná čísla.

  • Zdroj textu:

    Tajemství vesmíru 6/2013

  • Zdroj fotografií: Foto a ilustrace NASA, Wikipedie

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Nejen alkohol, ale také rozbujelá prostituce a hazardní hry dennodenně trápily počestné občany Ostravy.

Historie

Nejstarší zobrazení lovu na světě.

Věda

Řada hotelů po celém světě dodržuje letitou tradici neoznačování pokoje s číslem třináct, některé dokonce přeskakují třináctku i v označení pater.

Zajímavosti

Výtrysk prachu a kamení z planetky Bennu letos 6. ledna

Vesmír

Také ve Francii musely po odchodu mužů zastat práci na poli ženy.

Válka

Kaňon je až 27 kilometrů široký a přes půl kilometru hluboký.

Příroda

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907