Nejvýznamnější mise posledních dekád startuje. Nástupce Hubbleova teleskopu se podívá až do počátků vesmíru

jameswebb_33433274343_277deba9eb_o-minInsider

Foto: Desiree Stover/NASA

Pozlacené zrcadlo vesmírného dalekohledu James Webba při pozemním testování

Méně než čtyřiadvacet hodin zbývá do klíčového okamžiku zhruba třicetileté práce, která v historii vesmírného bádání nemá obdoby. Z kosmodromu ve Francouzské Guyaně totiž po poledni na sobotní První svátek vánoční vystartuje vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) – nástupce slavného Hubbleova teleskopu a megaprojekt, jehož vývoj stál 200 miliard korun a kterému nemálo lidí zasvětilo celé své kariéry. S jeho pomocí se lidstvo podívá dále do vesmíru než kdykoliv předtím.

Jedná se o nejdražší vesmírný teleskop, který kdy vznikl. Spolupracovali na na něm NASA, Evropská vesmírné agentura i Kanadská vesmírná agentura. O jak obří záležitost se jedná, trochu komicky ilustrují začátky projektu. První konference, která zkoumala potenciál projektu, jakým je dnes JWST, se konala už v roce 1989.

To bylo ještě za života samotného Jamese Webba, bývalého šéfa NASA (po němž byl projekt pojmenován až později) a také ještě předtím, než se na oběžnou dráhu dostal Hubbleův teleskop, jehož funkci má teď JWST převzít. Jak už to u podobných projektů bývá, start byl z různých důvodů několikrát odložen, aby se inženýři přesvědčili o tom, že vše bude fungovat přesně tak, jak má.

Vědecký význam tohoto dalekohledu lze jen těžko přecenit. Nemá totiž ambici o nic menší než možná zcela změnit nebo alespoň významně posunout vědění o tom, jak vznikl vesmír. Je totiž designovaný tak, aby se dokázal podíval do větších dálek než jakékoliv dosavadní lidské zařízení. A díky fyzikálním zákonům znamenají velké dálky také pohledy do minulosti.

Tak velké minulosti, že lidstvo vůbec poprvé uvidí k počátkům vesmíru do doby před 13,5 miliardy let, tedy k prvním galaxiím a hvězdám, které vznikly po velkém třesku. Není tak divu, že mnozí význam startu Webbova teleskopu přirovnávají i ke slavnému Apollu 11 a přistání na Měsíci nebo začátku programu Space Shuttle.

Pro představu, celé zařízení je tak výkonné, že pokud by bylo umístěné na Zemi, bylo by schopné zachytit tepelnou stopu čmeláka na Měsíci. Jinými slovy, ve skutečnosti bude Webb schopen zachytit i třeba jeden foton, který vzešel z hvězdy před třinácti miliardami let.

Po technologické stránce je Hubbleův teleskop tím nejbližším k JWST, co zatím lidstvo vytvořilo a úspěšně otestovalo. Stejně jako v případě Hubblea můžeme i u Webba čekat fascinující obrázky vesmírných těles a řadu cenných poznatků, ovšem tam podobnosti v zásadě končí. Rozdíl je už jen fakt, že primární zrcadlo optiky Webba je sedmkrát větší než u Hubbleova dalekohled.

Kromě velikosti zrcadla patří mezi hlavní výhody JWST také skutečnost, že jeho optika bude primárně pozorovat světlo v infračerveném spektru, které je neviditelné pro lidské oko. Umožní tak překonat limitaci Hubbleova teleskopu, která znemožnila pozorovat vůbec první světlo po vzniku vesmíru – to totiž za 13,5 miliardy let de facto změnilo svou podobu, postupně červenalo, až se přesunulo právě do infračerveného spektra.

jameswebb_8026703960_8b5fa83d8c_4k-min

Foto: NASA/Chris Gunn

JWST má jako první na světě zrcadlo složené z osmnácti komponentů

Další rozdíly ale dělají výzkumníkům spíš vrásky na čele. Hubble je umístěný na oběžné dráze Země ve výšce asi 545 kilometrů. Takže k němu mohlo ještě v době fungování programu Space Shuttle zamířit hned několik servisních misí, když zkrátka nějaký komponent dosloužil. Webb oproti němu zamíří na docela jiné místo – vzdálené více než 1,5 milionu kilometrů daleko, do takzvaného libračního centra.

Jedná se o označení pomezí míst, kde se vyrovnávají gravitační pole Země a Slunce. Jeho zvláštností je, že umožňuje teleskopu zůstat v jedné přímce se Zemí při jejím pohybu kolem Slunce. To znamená, že velká sluneční clona teleskopu jej může neustále chránit před světlem a teplem Slunce a Země i Měsíce. Nevýhodou samozřejmě je, že v takové dálce žádné opravy podobně jako u Hubbleova přístroje už nebudou po startu možné.

Vše musí vyjít na první pokus

Aby vše fungovalo, jak má, celá konstrukce se bude muset po startu na první pokus rozložit, přičemž žádný tak komplikovaný mechanismus ještě lidstvo do vesmíru nevypustilo. Několik členů týmu to přirovnalo k origami. Vědci identifikovali, vytvořili a otestovali více než tři stovky pohybů, které je nutné udělat, aby vůbec Webb mohl začít pracovat. Pokud se třeba jen jeden nepovede, třicetiletá práce může přijít zcela vniveč.

Asi nejikoničtější částí celého teleskopu je zmíněné zrcadlo. Ve skutečnosti se však jedná o osmnáct šestiúhelníků, které se po startu taktéž musí rozložit s mikroskopickou přesností – ostatně ani rozložitelné zrcadlo ještě doposud nikdo do vesmíru neposlal. Jednotlivé části jsou vyrobeny z materiálu zvaného berylium – to je šestkrát silnější než ocel, ale má jen třetinovou hmotnost oproti hliníku. Pro lepší odraz je pak potažené zlatem.

jameswebb_50426913558_58563d1ad5_6k-min

Foto: NASA/Chris Gunn

Složené jako origami. V takovém stavu byl teleskop naložen do rakety Ariane 5

Fotony, které dopadnou na zrcadla, se následně odrazí do středu celého teleskopu k sekundárnímu zrcadlu a ke dvěma fotoaparátům a dvěma spektrografům. Právě tato zařízení jsou schopná určovat, z jakých molekul přicházející fotony pochází, a tak hledat například molekuly kyslíku ze vzdálených hvězd, které jsou známkami života.

Stejně důležitou součástí dalekohledu je i sluneční clona. Pro pozorování vzdáleného infračerveného světla je nutné co možná nejstudenější prostředí a právě díky ní to bude možné. Jejích pět vrstev, každá tenká jako lidský vlas, se však nejdřív musí bezchybně rozložit přesně ve 178 sekvencích. Pokud se každá z nich podaří, zajistí, že celý teleskop bude moci pracovat v teplotách okolo minus 240 stupňů Celsia, zatímco na druhé straně ozářené slunečními paprsky bude 93 stupňů.

Složité podmínky se staly vodítkem pro mnohá inženýrská rozhodnutí a vynálezy, protože běžné materiály zkrátka nejsou schopné fungovat tak hluboko pod bodem mrazu. Celý teleskop musí vydržet zmenšování i zvětšování materiálů kvůli změnám teplot, přestože je celou dobu stavěný de facto v pokojové teplotě.

jameswebb_james_webb_telescope_sunshield-min

Foto: NASA/Chris Gunn

Zásadní roli má na teleskopu pětivrstvá sluneční clona. Je velká jako tenisový kurt

Fakt, že Webb bude umístěn takto daleko, zároveň znamená, že inženýři museli otestovat všechny systémy na Zemi tak, aby dokázali nasimulovat nejen teplotní podmínky, ale i nulovou gravitaci. Jednoduše řečeno jsou tak některé části zkonstruovány úmyslně špatně a nepřesně pro fungování na Zemi, aby zcela přesně a správně fungovaly ve vesmírném mrazu. Na testování využili inženýři i jednu z největších vakuových komor na světě v texaském Houstonu.

Vesmírný teleskop Jamese Webba je stroj, který vyžaduje mikroskopickou přesnost, ovšem i tak bude muset ustát vibrace a hluk při startu do vesmíru. Spolupracující agentury sází na jistotu a pro vynesení vybraly raketu Ariane 5 od Evropské vesmírné agentury. Ta má za sebou již 111 startů s úspěšností 95,5 procenta. Od dubna 2003 do prosince 2017 Ariane 5 uskutečnila 83 po sobě jdoucích letů bez jediné poruchy, v lednu 2018 došlo k jednomu částečnému selhání nosné rakety a od té doby opět funguje bezchybně.

Start této historické mise je naplánován už na 1. svátek vánoční, 25. prosince ve 13.20 středoevropského času. Sledovat ho můžete například na youtubovém kanálu NASA TV.

Jiří Svoboda

Redaktor CzechCrunch, student politologie a mediálních studií na FSS MU. Píše texty o vesmíru, sociálních sítích a technologiích.

Redaktor CzechCrunch, student politologie a mediálních studií na FSS MU. Píše texty o vesmíru, sociálních sítích a technologiích.