Csillagvizsgáló

Kész a világ legdrágább távcsöve

2021. szeptember 01. - PFreddy

Háromezer-milliárd forint - ennyibe kerül a James Webb Űrtávcső (JWST), mindezt úgy, hogy még egy percet sem töltött a világűr megfigyelésével. Ez az összeg még akkor is soknak számít, ha a nemzetközi űrkutatásban továbbra is domináns NASA fizeti ki egy olyan eszközért, amely vitathatatlanul előrelépést fog jelenteni a csillagászati kutatásokban. A Halasztások Távcsövének is csúfolt JWST-nek ugyanis nem csak az űrben kellene már tartózkodnia, de az eredeti tervek szerint be is kellett volna fejeznie a tíz évesre tervezett küldetését. Most azonban az utolsó teszt abszolválása után végre útra kelhet - egyelőre még csak az indítóállomás felé, de november elején sor kerülhet a nagy pillanatra is.

 

jwst_mirror_forras_desiree_stover_nasa_via_ap.jpegA JWST főtükre teljes pompájában. (Forrás: NASA / Northrop Grumman)

 

A cikk először a Magyar Hang június 11-i számában jelent meg.

 

A NASA még 1996-ban döntött a Next Generation Space Telescope megépítéséről, amely a tervek szerint nagyobb és érzékenyebb lett volna minden korábbi távcsőnél. Kapkodásra nem volt ok, a Hubble ugyanis a tervek szerint 2005-ig szolgált volna, így bőven volt idő az idő a fejlesztésekre. A

NASA végül csak 2002-ben választotta ki győztes koncepciót, amely a hat méter átmérőjű infravörös űrtávcső megépítését 825 millió dollárból vállalta. A 2010-ben indítani kívánt távcső projekt új nevet is kapott az amerikai űrügynökség második igazgatója, James E. Webb után.

 

jwst_illustration_forras_nasa.jpg

 

A JWST projekt vesszőfutása csak ezután kezdődött. Az új technológiák, mint például minden korábbinál nagyobb napfény-pajzs és az effektívebb krio-hűtés ugyanis a vártnál jóval nagyobb falatnak bizonyult a NASA és az első számú kivitelező, a hadiiparban is érdekelt Northrop Grumman mérnökei számára. Míg az optikai elemek kivitelezése a tervek szerint haladt, 2005-ben az űrtávcső műszaki konstrukciójának számos elemét az alapjaitól kellett újratervezni, az új árcetli pedig már 4,5 milliárd dollárról szólt. 2011-ben a tervezett kiadások már ennek a duplájánál jártak és komolyan felmerült a JWST program törlése. Ám a Concorde-hatás a tudományos fejlesztések terén is működik: a befektetett erőforrásokról való lemondás sem a kutatók, sem pedig a NASA számára nem volt vonzó opció, így inkább újra és újra a fejlesztés meghosszabbítása és az indítás elhalasztása mellett döntöttek.

 

jwst_launch_dates.pngA költségek növekedésee (milliárd dollárban), valamint a tervezeett indítási időpont az évek függvényében.

 

A tudományos berendezések fejlesztése végül 2017-ben fejeződött be, a teleszkóp óriási tükörszegmenseivel pedig minden együtt volt a végső tesztekre és egy két évvel későbbi indításra. A vibrációs- és hőmérsékleti tesztek azonban rendre újabb és újabb gyenge pontokat mutattak ki az űrtávcsövön. Egy becslés szerint az emberi figyelmetlenségből fakadó mulasztások, mint pl. a gyengén meghúzott csavarok több hónapnyi késlekedést és közel 600 millió dollár pluszköltséget okoztak. Ennél is lesújtóbb volt a NASA által megbízott független testület ellenőrzése, amely több száz potenciális hibafaktort tárt fel az űrtávcsövön. Mire az utolsó alkatrészéig összeszerelt JWST teljesítette az utolsó tesztet is, a program teljes költsége elérte a 10 milliárd dollárt - ez a NASA éves költségvetésének 40%-a. A végleges indítási dátum 2021. március 30-ra tolódott, de ez legalább már valóban tartható lett volna - ha nem üt be a tudományos világ működését is lelassító pandémia...

 

A JWST tehát már az indítása előtt minden idők legdrágább csillagászati eszköze lett. Összehasonlításul, a Chilében épülő közel 40 méteres Extremely Large Telescope (minden idők legnagyobb optikai távcsöve) mindössze 1,8 milliárd dollárba kerül, igaz, a földfelszíni obszervatóriumok tervezésénél számos könnyebbség adódik. Űrtávcsövek esetében az eddigi legnagyobb vállalkozás a szinte mindenki által ismert, és kivétel nélkül elismert Hubble Space Telescope volt. Az immáron bő három évtizede az űrben lévő Hubble teljes inflációval korrigált költsége is csak 7 milliárd dollár - és ebben benne van négy űrsiklóval végrehajtott szervizmisszió is.

 

1280px-jwst-hst-primary-mirrors_svg_1.pngA nagyobb távcső jobb távcső, ilyen egyszerű (nem az). (Kép: Wikipedia)

 

Ez az egyik sarkalatos pont, amelyben a James Webb a méretén túl is is különbözni fog a Hubble-től. Míg utóbbi alacsony Föld körüli pályán, átlagosan 550 km-es magasságban keringett, addig a JWST állomáshelye a Nap-Föld rendszer stabil pozíciót biztosító L2 Lagrange-pontjánál lesz, bolygónktól mintegy 1,5 millió km-re, csillagunkkal átellenes oldalon. Ez jelenleg egyetlen emberes utazásra alkalmas űreszközzel sem közelíthető meg, így pedig a szervizmissziók kivitelezése sem lesz lehetséges. Vagyis, a James Webb megérkezésétől és virágbimbóhoz hasonló kinyílásától kezdve egészen az ötéves küldetés végéig mindennek tökéletesen kell működnie.

 

A helyszínválasztás a két űrtávcső közötti másik markáns különbségből fakad. Míg a Hubble elsősorban a látható fény hullámhosszain volt érzékeny, a James Webb már kizárólag az emberi szem számára láthatatlan infravörös tartományon fogja végezni a megfigyeléseit. A nagyobb hullámhosszakon végzett megfigyelésekhez azonban a detektorberendezéseket állandó -220 °C-on, a közép-infravörös tartományon érzékeny MIRI berendezést pedig -257 °C-on kell tartani, ebben pedig már a Földről származó hő is zavaró tud lenni. Ugyanezt a célt szolgálja az űrtávcső lenyűgöző napfény-pajzsa is, amelyet öt réteg hajszálvékony vastagságú és teniszpálya méretű membrán alkot.

 

wt-sunsheild_1.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)

 

Az infravörös tartomány lehetőséget biztosít arra, hogy a fiatal Univerzum első objektumait is megfigyelhessük. Bár ez jelenti a James Webb fő kutatási profilját, az űrtávcső működési idejének jelentős részét pályázati úton osztják szét, így gyakorlatilag csillagászat minden területe profitálni fog a megfigyeléseiből. Ahogy a közelmúltban lezárult első pályázati ciklusból kiderült, magyar kutatók mérési programjai is részesülnek az űrtávcső első évének távcsőidejéből. Ábrahám Péter (Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont) és kutatócsoportja a fiatal csillagok körüli bolygóképződésről gyűjthet minden korábbinál jobb adatokat, míg Szalai Tamás (Szegedi Tudományegyetem) a csillagrobbanások során lezajló porképződést fogja vizsgálni amerikai kollégáival.

 

 

webb_completes_testing_article.jpgAz összecsomagolt James Webb Űrtávcső. (Forrás: NASA)

 

 

A mérésekre azonban leghamarabb csak egy év múlva kerülhet sor. Az indulásra kész űrtávcső jelenleg a Northrop Grumman laboratóriumában várakozik összehajtogatott állapotban, hogy a húsz méteres monstrum beférjen az Ariane 5 rakéta orrkúpjába. Az indítás jelenlegi céldátuma november vége (az Ariane rakéták elérhetősége miatt akad némi bizonytalanság), helyszíne pedig az Európai Űrügynökség Francia Guyana-i indítóállomása lesz, ahová hajóval fogják átszállítani az űrtávcsövet, valamikor a nyár folyamán. A pontos útiterv azonban titkos, nehogy kalóztámadás célpontja legyen az értékes rakomány.

 

webb_launch_timeline_at_europe_s_spaceport_pillars.jpgAz indítás idővonala. (Forrás: Európai Űrügynökség)

 

Ha minden jól megy, a James Webb két hét alatt éri el az L2 Lagrange-pontot, amely idő alatt az űrtávcső sorra bontja ki napelemtábláit, hővédő-pajzsát és tükörszegmenseit. Mire pályára áll az L2 körül, a NASA mérnökei már túl lesznek a beüzemelés legkritikusabb részén, ezt követően azonban közel hat hónapos tesztidőszak veszi kezdetét. Ennek során már a közvéleménnyel is megosztják az űrtávcső szükségszerűen hamis színes (hiszen az infravörös fény az emberi szem számára láthatatlan), ám részletgazdagság miatt így is lenyűgöző első felvételeit. Csak ezt követően veheti kezdetét a tudományos munka, amely a tervek szerint öt éven át fog tartani, ám szinte borítékolható, hogy ezt meg fogják hosszabbítani. Működési idejének elsősorban a pályántartásához szükséges hajtóanyag mennyisége jelent majd korlátot, amely tíz évre elegendő. Ezt követően az űrtávcső irányíthatatlan fog sodródni.

 

deployment_1.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...).

 

Addig azonban számos és úttörő tudományos felfedezés vár ránk. Megfigyelhetjük az első galaxisok keletkezését, közelebb kerülhetünk az Univerzum fejlődésének megértéséhez és rutinszerűvé válhat a más csillagok körül keringő bolygók légkörének vizsgálata - ez pedig még csak a jéghegy csúcsa. Ehhez azonban mindennek tökéletesen kell működnie, máskülönben a úttörő tudományos felfedezések helyett a modern csillagászat legnagyobb fiaskójáról kell majd beszélnünk. Ahogy a NASA-nak tulajdonított (valójában az Apollo 13 filmben elhangzott) mondás is tartja: itt a kudarc nem opció...

 

 


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 fictionről egyaránt.

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr9716677112

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.

Bambula 2021.09.01. 19:43:49

Nem lehet mást mondani, mint hogy nagyom remélem hogy sikeresen be tudják üzemelni, kár volna a két évtizednyi melóért.

korxi 2021.09.02. 16:22:38

Egyszerű halasztásokból ez így túl sok volt, úgyhogy szerintem arról van szó, hogy menet közben arra döbbentek rá, hogy az emberi technológiának egyszerűen még fejlődnie kell ahhoz, hogy átültessék a valóságba a terveket.
Még azzal együtt is, hogy az utóbbi időben már arról volt szó, hogy már csak a napvédő membránokkal szívnak, azon kívül minden nagyjából oké.

Az Űrvilágon viszont volt nemrég egy cikk, miszerint most meg lehet hogy az Ariane 5 -el van gond, ami miatt újabb halasztást is eredményezhet, ami egy váratlan pofon lenne a sorstól, tekintve hogy egyébként az egyik legmegbízhatóbb rakétáról van szó. Plusz bebizonyosodna, hogy tényleg el van átkozva a projekt.

Amúgy itt egy fasza animáció arról, hogy a tervek szerint hogyan fognak történni a dolgok:
www.youtube.com/watch?v=v6ihVeEoUdo

gigabursch 2021.09.04. 08:56:17

A Lagrange pontokat egy apró keretesben célszerű lett volna betenni. Vagy egy hiperlinket..., Még azt, hogy ez miért jó.

korxi 2021.09.10. 19:15:05

Na kitűzték az indítás konkrét dátumát, 2021. december 18.

PFreddy 2021.09.12. 18:40:25

@korxi: Bezony, igazi karácsonyi ajándék lesz.

www.facebook.com/csillagvizsgalo.blog/photos/a.1555588337794067/4706762816009921/

@gigabursch: jogos; de kitűzött cél hogy ne legyenek rétestésztaszerűen nyúló cikkek. Meg kétórás podcastek. Meg barokkosan összetett mondatok. Reménytelen kihívás. :)

rdos · http://h2o.ingyenweb.hu/tema/6.html 2021.09.16. 12:57:22

Nehéz "szülés" volt eddig, bízzunk benne hogy sikerül eljuttatni a helyére, sikerül beüzemelni és hogy nem kell "olvasó szemüveg" neki mint a ahogy az a Hubble teleszkópnak kellett. :-)

korxi 2021.09.19. 15:02:23

@rdos: Azt kizárhatjuk hogy ilyen tervezési alaphiba lenne benne (bár az is érthetetlen mind a mai napig, hogy a Hubble-nál hogyan fordulhatott elő) szóval a nehéz része az lesz hogy az odaúton kinyílik-e rajta minden, és működésbe lép-e.

Az indításig egyébként október 22.-én egyébként lesz még egy Ariane 5 launch, úgyhogy annak érdemes szurkolni hogy ott minden rendben legyen. Az Ariane 5 egy híresen megbízható rakéta, de a covid miatt ott is volt egy leállás, és a december 18.- i JWST indítás az idén csak a harmadik lesz.

A poszttal egyébként annyiban vitatkoznék, hogy "Űrtávcsövek esetében az eddigi legnagyobb vállalkozás a szinte mindenki által ismert, és kivétel nélkül elismert Hubble Space Telescope volt."
A Hubble nem nem vitásan ott van ezen a polcon, de én idesorolnám a Herschel űrtávcsőt is. A NASA persze a Hubble-val veti össze a JWST-t, a közvélemény is, és a posztban levő grafikán is a Hubbléhoz van hasonlítva a mérete, de amúgy a Herschel a maga 3,5 méter tükörátmérőjével nagyobb volt mint a Hubble, igazából ez volt az eddigi legnagyobb űrtávcső.
És mint írva van, a James Webb leginkább időben tekinthető a Hubble "utódának", mert már nem (elsősorban) optikai tartományban, hanem infravörösben néz majd.
Nos a Herschelnek viszont utóda ebben a tekintetben is, mert a Herschel is infravörösben működött és az is az L2 -n volt.

rdos · http://h2o.ingyenweb.hu/tema/6.html 2021.09.20. 18:03:13

@korxi: Amennyire tudom a Hubble tükre esetében nem tervezési hiba volt, hanem ellenőrzési. :-( Amikor kész a tükör az un. gyertya próbával lehet a tükör képalkotását ellenőrizni. Kell hozzá egy sötét szoba, egy gyertya és egy fehér fal, vagy vetítő vászon, már persze a kész tükrön túl. Emlékeim szerint 14 db dokumentált gyertyapróbán esett át a tükör hibátlanul itt a Földön. :-( Ha csak 1 próbán kiszűrik a homályos képet még itt a Földön, mehetett volna vissza további csiszolásra.
süti beállítások módosítása