A James Webb űrtávcső (soha véget nem érő) története

2020. június 22. - PFreddy

Ami az elmúlt hónapokban várható volt, immáron hivatalos: a James Webb űrtávcső jövő év márciusában sem fog elindulni. A járványügyi intézkedések nyomán kialakult helyzetben mindez nem meglepő, azonban a James Webb űrtávcső már így is menthetetlenül a halasztások és az elszálló költségek szimbóluma lett. Hogyan jutott ide a NASA eddigi legambíciózusabb csillagászati projektje?

wt-full-bloom.pngAz aranyborítás mindenképpen jól áll a távcsőtükörnek, de nem pusztán emiatt kerül lassacskén tíz milliárd dolláraba.

1989 A NASA és a Space Telescope Science Institute (STScI) közös szervezésében rendezik meg a Next Generation Space Telescope Workshopot, amelyen a Hubble-űrtávcső (amelynek szavatossági cédulája ekkor még csak 2005-ig szólt) utódjának céljait és az azokkal járó kihívásokat vitatják meg.

 

1996 – Next Generation Space Telescope (NGST) munkacímen zöld utat kap a projekt, amely elsősorban az infravörös tartományon érzékeny, nagyméretű űrtávcsövet hivatott tető alá hozni. A Goddard Space Flight Center és az STScI kutatóiból összeállt független bizottságok megvalósíthatónak ítélik a kitűzött célokat; becsült büdzsé: 500 millió USD.

 

1997 Előzetes tervek és felmérések készülnek a Ball Aerospac és a TWR magánvállalatok részéről, együttműködésben a Goddard Space Flight Institute-tal. Tervezett indítás: 2007.

wt-webb-history-adbox.pngIlyen is lehetett volna az NGST. A nyitott távcső koncepciójáról már viszonylag korán döntöttek.  (Forrás: NASA)

 

1999 A Lockhead Martin is csatlakozik a fenti trióhoz az előzetes koncepciók megalkotásának versenyében.

 

2000 A grandiózus projekt számos új technológiát követel meg, amelyek ugyanakkor jelentős rizikófaktort hordoznak magukban. Ezek élesben való teszteléséhez indítják el a NEXUS programot, egy 2004-ben startoló, technológiai demonstrációként szolgáló kisebb űrtávcsövet.

 

2000 decembere Költségvetési okokból törlik a NEXUS programot. A laboratóriumi tesztelési időszak várható elhúzódása miatt az első alkalommal kell módosítani a céldátumot, 2009-re.

 

2002 A NASA a TRW és a Ball Aerospace közös pályázatát választja a Lockhead Martin koncepciójával szemben. A nyertes cégek egy 6,1 méter átmérőjű főtükörrel bíró, infravörös űrtávcső megépítésére kapnak megbízást.

Az NGST közben új címkét kap: hivatalos neve innentől James Webb Space Telescope (JWST), a NASA '60-as években regnáló igazgatója után. Egyben új az indítási dátum is, amelyet 2010-re tolnak.

1280px-jwst-hst-primary-mirrors_svg.pngA nagyobb távcső jobb távcső, ilyen egyszerű (nem az). (Kép: Wikipedia)

 

2003 Többek között a NASA-val kötött 825 millió dollár szóló szerződés miatt a TRW-t felvásárolja a hadiiparban is érdekelt Northrop Grumman.

 

2004 Megkezdődik a JWST első elemeinek kivitelezése.

 

2005 A költségek elszaladnak, ezért az év közepén alapjaitól tervezik újra az űrtávcső technikai specifikációit és a jövőbeli teszteket. Az új becslések alapján 4,5 milliárd dollár környékén lesz a végösszeg, az indítás pedig 2013-ra tolódik.

Ugyanebben az évben kiválasztják az indítás helyszínét és módját, eszerint az Európai Űrügynökség francia guyanai kilövőállomásáról startol majd a JWST egy Ariane5 rakéta orrkúpjában.

 

2006 A kiadások átlépik az egymilliárd dollárt.

 

2007 tavasza Tíz kritikus technológiai újításból kilenc sikerrel veszi a fizikai koncepciót ellenőrző vizsgálatokat. Ezzel az innovációs fejlesztések zöme lezárul, és a projekt a részletes tervezési fázisba fordul.

isim.jpgAz Integrated Science Instrument Module (ISIM), a James Webb űrtávcső szíve. Az ISIM foglalja magába a négy tudományos műszert: a NIRCam képalkotó detektor és a NIRSpec spektrográf a közeli, a NIRISS spektrográf a közép, a MIRI képalkotó spektrométer peidg a távoli infravörös tartományon fog majd működni, míg az FGS kamera az irányzék tartására fog szolgálni. (Kép: Chris Gunn, NASA)

 

2008 tavasza Elfogadják a projekt előzetes technikai terveit (Preliminary Design Review), és az ún. kritikai összefoglaló (Non-Advocate Review) sem talál végzetes kivetnivalót bennük, az összköltség azonban várhatóan 5 milliárd dollár felett lesz.

 

2009 Sorra készülnek el a tudományos berendezések, az optikai rendszer és a napfénypajzs tervei.

 

2010 áprilisa A JWST-projekt sikerrel veszi a tervezési fázis utolsó akadályát, az MCDR-t (Mission Critical Design Review), ezzel megkezdődhet a kivitelezés. Az eredeti elképzelésekhez képest azonban túl későn történik mindez, így 2015-ös céldátumot jelölnek ki, és további 1,5 milliárd dollárral toldják meg a büdzsét.

 

2011 További késés, az űrtávcső 2018-ig biztosan a Földön marad. Először merül fel komolyan a JWST program törlése, de a novemberi költségvetési tárgyalások során megmenekül az űrtávcső. Igaz, bő kétmilliárd dollárral többe, összesen kb. 8,7 milliárd dollárba fog kerülni.

De legalább elkészül a 18 db hexagonális tükörelem.

yes_the_james_webb_space_telescope_mirrors_can_7986235455.jpg"Meghoztuk a tizennyolc méregdrága tükröt tartalmazó acélhordót a Bell Aerospace-től, hová tehetjük?". (Kép: NASA)

 

2012 Elkészül a Mid-Infrared Instrument (MIRI), az első tudományos berendezés. A következő két évben sorra szállingóznak a detektorok a Goddard Space Flight Center központjába.

 

2013 Megkezdődik a napfénytől védő pajzs fejlesztése, amely a későbbiekben az űrtávcső fejlesztésének kritikus elemévé válik.

 

2014 A JWST éves költségvetése eléri a csúcsot, 650 millió dollárt.

 

2014 márciusa A közeli infravörösben működő NIRCam és NIRSpec detektorokat integrálják az az űrtávcső optikai rendszerébe.

 

2015 novembere Megkezdődik a tükörelemek összeillesztése.

1280px-james_webb_primary_mirror.jpgHat már a helyén, egy tucat még hátravan... (Kép: NASA/MSFC/David Higginbotham)

 

2016 tavasza Befejeződik a tudományos berendezések extrém hőmérsékleteken történő, valamint vibrációs tesztelése. A JWST optikai rendszerének utolsó eleme is a helyére kerül, az űrtávcső 6,5 méteres tükre tehát készen áll a tesztelésre. A 2018. év végi start azonban tarthatónak tűnik...

 

2016 decembere Nem, mégse, talán majd 2019 májusában. A vibrációs tesztek során talált anomáliákat ugyan gyorsan javítják, ám a tesztek egy részét meg kell ismételni.

 

2017 Az utolsó detektor is beszerelésre kerül az optikai rendszerbe, majd a JWST-t Houstonba szállítják. Itt található a NASA Johnson Space Center vákuumkamrája, ahol a tesztelés utolsó fázisát fogják végezni.

 

2018 márciusa A napfénypajzs vezetékein repedések tűnnek fel, miután azok nem tágultak ki kellőképpen a hőingadozástesztek során. Újabb egy év csúszás.

wt-sunsheild.pngA napfénypajzs látszólag mindössze öt vékony fémfólia, valójában azonban a James Webb projekt rákfenéje egy rendkívül érzékeny technológia, amely a Nap perzselő sugárzása mellett is -50 °C-on fogja tartani az űtávcsövet, így az zavartalanul fog tudni dolgozni az infravörös tartományban. (Kép: Chris Gunn, NASA Goddard Space Flight Center)

 

2018 júniusa Ez a határidő volt a legrövidebb életű. Miután a független ellenőrző testület több mint háromszáz potenciális hibát talál az űrtávcsövön, 2021. március 30-ra módosítják az indítás dátumát. A becslések szerint a figyelmetlenségekből fakadó hibák (olyan bagatell apróságokat is beleértve, mint a laza csavarok) már több mint 600 millió dollár pluszköltséget okoztak.

 

2019 augusztusa A Northrop Grumman kaliforniai laborjában végeznek az összeszereléssel, helyére kerül az utolsó csavar is.

25003831358_f5cbd8c678_o-879x485.jpgMegy a távcső a hidegkamrába, mert nyáron jól esik a kellemes -270°C. Kép: (NASA)

 

2019 októbere – A számos problémát és késést jelentő napfénypajzs az utolsó teszteken is átmegy.

 

2020 januárja A Government Accountability Office (GAO) szövetségi ellenőrző testület elemzése mindössze 12% esélyt lát arra, hogy a 2021. márciusi indítás tartható. Az új költségvetési források révén 9,7 milliárd dollárra nő a JWST összköltsége.

 

2020. június 10. A járványhelyzet miatt lelassul az űrtávcső előkészítése, így az indítás menthetetlenül tovább csúszik. Jelen bejegyzés írásakor még nincs kijelölve konkrét dátum; Thomas Zurbuchen, a NASA tudományos igazgatótanácsának vezetője véleménye szerint még 2021 vége előtt jó eséllyel elstartolhat a JWST.

james-webb-space-telescope-images-feature.jpgJWST.zip: az űrtávcső "összecsomagolva", ahogy az Ariane–5 rakétán is utazni fog. (Kép: Northrop Grumman)

 

Az immáron 24 éve készülő, az eredeti összköltséget húszszorosan meghaladó projekt természetesen számos (a NASA és a Northrop Grumman számára egyaránt) kínos kérdést vet fel. Ahogy azonban a NASA vezető munkatársai fogalmazni szoktak ilyen helyzetekben: a téves becsléseket a változó koncepció, a túlzott optimizmus és az emberi hibák elegye okozta, de legfőképp, hogy valami olyasmit alkotnak meg, amelyhez hasonlóra még nem volt példa.

 

Habár a James Webb űrtávcső csillagászati költsége (háh!), valamint indításának újabb és újabb halasztása szakmai körökben is a vicc kategóriájába tartoznak, abban mindenki egyetért, hogy megéri várni rá...

 

Valamikor 2021-ben A James Webb Space Telescope egy Ariane5 rakéta rakományaként elindul négy évig tartó missziójára az ESA Francia Guyanában található kilövőállomásáról. Fél órával az indítást követően az űrtávcső leválik a rakétafokozatról, és útnak indul a NapFöld-rendszer L2 Lagrange-pontjához. A 1,5 millió km-es utat közel két hét alatt teszi meg, ezen időszakban sorra bontja ki napelemtábláit, a napfénytől védő pajzsot és a tükörelemeket. Az L2-höz való megérkezését követően fél éves beüzemelési időszak veszi kezdetét, mielőtt az első tudományos mérésre sor kerülne.

deployment.jpgA NASA tizennégy legizzasztóbb napja egy ábrán. A James Webb űrtávcső az indítást követően fokozatosan bontja ki a saját elemeit, míg meg nem érkezik az L2 Lagrange-ponthoz; ebben a két hétben derül ki, hogy minden stimmel-e a konstrukcióval. A JWST esetleges problémái a Hubble-űrtávcsővel ellentétben nem javíthatóak (túl messze lesz a Földtől), így egy apró hiba is tízmilliárd dollár befektetést és bő húsz év munkáját teheti semmissé (mellesleg pedig nem köthető biztosítás az űrtávcsőre...).

 

2022-2027 Úttörő eredmények születnek a csillag- és bolygókeletkezések, a porképződés, az első galaxisok, valamint a kozmológia kutatásában. A James Webb űrtávcsővel első alkalommal válik lehetségessé kőzetbolygók légköri molekuláinak kimutatása.

 

Valamikor a 2030-as évek elején A James Webb űrtávcső küldetése ugyan csak öt évre szól, problémamentes üzemeltetése esetén ez azonban szinte biztosan meghosszabbításra kerül. Az L2 körüli keringés stabilitása közel tíz évben maximalizálja az űrtávcső működését (könnyen lehet, hogy a Hubble ekkor még működőképes lesz...).

 

Valamikor a 2030-as években Megkezdődik a JWST-utódjának szánt 15 méteres Origins Space Telescope építése.

 

maxresdefault_10.jpg

 

Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Facebook oldalára is, ahol napi rendszerességgel találhatsz csillagászati és űrkutatási híreket, látványos felvételeket és egyéb aktualitásokat - tudományról és science fiction-ről egyaránt.

 

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr4315905234

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

korxi 2020.06.27. 13:09:58

Nagyjából ismerem a Halasztások Űrtávcsövének sztoriját, de elég dermesztő így összeszedve:)
A poszt elején szerepelő a kezdeti tervezett költségnél (500 millió USD) hangosan felröhögtem.
A poszt végén a predikcióknál valami olyasmit vártam hogy "2030: bejelentik hogy 2032 -re csúszik az indítás, mert a 2031 -es céldátum sajnos nem tartható" :)

Egyébként 2021 -ben sem fog elindulni, csak azt nem lehet tudni, hogy mennyi halasztást fognak bejelenteni, illetve már idén bejelentik, vagy jövő évig kell várni az újabb halasztás bejelentésére.

Azt is megmondom, mi lesz az (egyik) következő nagy halasztás oka: az ESA maholnap lecseréli a nagyrakétáját, az Ariane 5 helyébe az Ariane 6 lép (az első indítása az idén lett volna, persze most az is csúszik).
Azért pedig biztosan nem fogják rendszerben tartani az Ariane 5- öt, hogy várják vele a soha el nem készülő JWST - t, ami viszont ha egyszer tényleg indításkésszé válik, én sem merném feltenni egy Ariane 6 -ra mindaddig, amíg az nincs túl legalább kéttucat teljesen problémamentes indításon.
(egyrészt úgy amúgy is, másrészt az Ariane 5 első indítása sem volt egy diadalmenet www.youtube.com/watch?v=gp_D8r-2hwk )

PFreddy 2020.06.28. 09:37:30

@korxi: Jó észrevétel, gyorsan utána is néztem az Ariane 5 tervezett kilövéseinek. Eszerint egészen 2023 végéig kötöttek szerződéseket erre a rakétatípusra, néhány JWST-halasztás tehát még belefér. :)

korxi 2020.06.28. 21:10:34

@PFreddy: Ezt nem néztem, nem gondoltam hogy ezek szerint ennyi ideig tervezik párhuzamosan használni a régit és az újat. Mindenesetre a három éves átfedés valóban elegendőnek látszik, mármint a jelenlegi várakozásaink szerint, csakhát....lásd a fenti poszt tartalmát:)

Ha most a jótündér felajánlaná hogy 2023-ig nem indul el a JWST, de akkor viszont biztos, azt hiszem aláírnám.

Bambula 2020.06.30. 15:21:11

Ezt ismeritek ? xkcd.com/2014/

A grafikon alapán 2026 a fellövés várható időpontja. :)

korxi 2020.07.01. 18:00:34

@Bambula: Nekem is kb. ezek a várakozásaim.
Ez egyébként egy optimista szemlélet mert nem szétfelé megy a két grafikon, hanem konvergensek, lesz találkozási pontjuk

PFreddy 2020.07.01. 22:19:15

@Bambula: Ó, hogyne ismerném, be is akartam szúrni a bejegyzés végére, de kiment a fejemből.
Köszönet, hogy pótoltad.

@korxi: Nekem nincs különösebb kétségem, hogy most már elindul 2021 végéig. A technikai problémákat (elvileg) elhárították, minden teszten átment, a hivatalos kommunikáció szerint tényleg csak a járványhelyzet tette be a kiskaput.
Viszont az indítástól és az L2-höz vezető két hetes úttól igencsak tartok. Itt nincs második esély, nincs szervizmisszió, nincs biztosítás, csak brutális pofára esés, amely miatt a jövő űrteleszkópos küldetései is veszélybe kerülhetnek.

korxi 2020.07.03. 19:55:38

Nyilván ez játszik szerepet a rengeteg halasztásban. Mindenben teljesen biztosra kell menni, zéró tolerancia van a meghibásodási kockázatok terén, tehát ha valamelyik összetevőnél 99,99% -os bizonyosság van aziránt hogy megfelelően működni fog, az nem elég, akkor halasztunk, mert 100% kell.

Azt egyébként tudom hogy az L2 Lagrange pontra megy, de azt nem, hogy miért nem jó valamilyen Föld körüli pálya, miért az L2 Lagrange pontra megy? Az miben tud többet egy űrtávcső esetén?
Mármint, feltételezem hogy a nyitott mivolta miatt (ami űrtávcsőnél új dolog) valamiféle állandó takarás kell neki a Naptól, de tudtommal orbitális pályában is lehet olyat csinálni hogy az objektum mindig a Föld árnyékos oldalán tartózkodik (geoszinkron pályák egy altípusa, ha jól tudom) .

korxi 2020.07.03. 20:06:27

@PFreddy: "Viszont az indítástól és az L2-höz vezető két hetes úttól igencsak tartok"
Az indítástól én nem annyira, az Ariane 5 mostanra egy igen megbízható rakétává vált.
Ami a két hetes utat illeti, ugyebár ott sem az úttal van a gond, mármint nem önmagában azzal hogy két héten át úton van, hanem különféle mechanikus műveletekkel annak során foga kibontogatni magát a végső formájára, mint egy transformer. És itt tényleg drukkolni kell hogy ne akadjon/szoruljon be semmi semmibe.