Teleskop Webb pomyślnie wystrzelony w Kosmos. Rusza w podróż, w której znowu ważna jest „pogoda”

W dniu 17 grudnia teleskop  JWST (James Webb Space Telescope) został umieszczony w górnym luku rakiety Ariane 5 i dokładnie zamknięty. W dniu 23 grudnia rakieta została wyprowadzona z hangaru montażowego i umieszczona na stanowisku startowym. Poniżej wideo, które pokazuje tę procedurę.

Tam Webb odczekał jeszcze dwa dni, by 25 grudnia udanie wznieść się ku niebu. Kontrolę nad rakietą systemy pokładowe przejęły na 20 minut przed startem.

Największy strach, czyli start mamy za sobą, poniżej możecie obejrzeć transmisję na żywo ze startu, ale przygód i stresu jeszcze nie koniec. Pierwsze dane telemetryczne zostały odebrane przez lokalny ośrodek w Gujanie Francuskiej. Gdy niepozorna stacja nasłuchowa ESA w Malindi w Kenii za pomocą swojej 10-metrowej anteny odbierze sygnał z teleskopu, dowiemy się czy jest na dobrej drodze do miejsca przeznaczenia. Teleskop należący do europejskiej sieci Estrack będzie później wspierał także teleskopy Deep Space Network NASA. Ta droga do celu również będzie solidnym wyzwaniem.

Webb w przeciwieństwie do teleskopu Hubble nie znajdzie się na orbicie Ziemi w zasięgu wysyłanych z powierzchni pojazdów. Ten największy teleskop kosmiczny w historii, który ma zrewolucjonizować astronomię, musi odbyć miesięczną podróż do tak zwanego punktu L2, w odległości ponad 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Gdy Webb znajdzie się w tym punkcie uzyska stabilną pozycję i orbitę zsynchronizowaną z ruchem Ziemi wokół Słońca. Nie czeka go ruch obiegowy wokół Ziemi tak jak ma to miejsce w przypadku Hubble’a. JWST będzie wciąż w tej samej pozycji względem Ziemi obiegając jednocześnie Słońce.

W trakcie podróży do punktu L2 Webb będzie powoli się rozkładał. Najpierw aktywowana zostanie osłona przeciwsłoneczna, bo to krytyczny element całej konstrukcji. Webb przez cały czas swojej pracy będzie zwrócony tą osłoną do Słońca. Osłona od strony słonecznej będzie nagrzewać się do 85 stopni C, ale po stronie instrumentów będzie to już -233 stopnie. To nie wszystko. Jeden z instrumentów, MIRI, wyposażono w dodatkowe kriogeniczne chłodzenie. Po to, by zainstalowana w nim kamera średniej podczerwieni i spektroskop mogły uzyskać optymalne parametry pracy.

Nie cała struktura teleskopu będzie przesłonięta. Webb musi bowiem komunikować się z Ziemią, by odbierać polecenia i przesyłać obserwacje. Panele fotowoltaiczne muszą być także wystawione na działanie promieni słonecznych, by teleskop miał do dyspozycji energię.

Po rozłożeniu osłony, złoży się także zwierciadło, a po miesiącu Webb będzie gotowy do pierwszych testów w kosmosie. Z niecierpliwością czekamy na ten moment, gdy pierwsze obrazy trafią na nasze ekrany, ale to może jeszcze trochę potrwać, nawet do początku lata, a może i jesieni. Być może jednak kontrola naziemna ulegnie presji i pokaże nam coś znacznie wcześniej.

Pozycja obserwacyjna jaką zajmie Webb w pewnym sensie wpłynie na strategię obserwacji. Przede wszystkim teleskop będzie miał do dyspozycji nieprzesłonięty niczym spory kawałek nieba, co ułatwi wykonywanie bardzo długich ekspozycji. Lecz podobnie jak Hubble nie będzie w stanie obserwować tych rejonów nieba, w których kierunku aktualnie znajduje się Słońce. Będzie musiał odczekać, aż wraz Ziemią okrąży naszą dzienną gwiazdę tak, by trafiły one w jego pole widzenia.

Dla obserwatora na Ziemi kluczowa dla powodzenia startu jest sprzyjająca pogoda. Webb jednak pokonując ponad 1,5 miliona kilometrów w drodze na miejsce pracy może zetknąć się z niesprzyjającą pogodą kosmiczną. Ten czynnik kontrola lotu również musi brać pod uwagę. Nie tylko w trakcie startu, ale przez cały czas trwania misji.

Z kosmiczną pogodą wiąże się tak zwany współczynnik Kp, który definiuje w jakim stopniu występują zakłócenia w magnetosferze Ziemi i jakie jest ryzyko wystąpienia burzy geomagnetycznej. Jest to skala 9 stopniowa, w której każda wartość powyżej 4 oznacza duże prawdopodobieństwo takiej kosmicznej zawieruchy. Jeśli tak by się stało, nawet przy idealnych warunkach na powierzchni Ziemi, kontrola lotu mogła wstrzymać start Webba.

Na szczęście nie pojawiły się okoliczności, przy których zakłócenia w jonosferze Ziemi stanowiłyby poważną przeszkodę dla pomyślnej komunikacji z teleskopem w pierwszych chwilach po starcie.

Słońce nie robi sobie wolnego. Nigdy. Obecnie zbliżamy się powoli do maksimum 11 letniego cyklu słonecznego. Maksimum cyklu numer 25 (numerację stosuje się od momentu, gdy rozpoczęto obserwacje aktywności słonecznej) nastąpi w 2025 roku, a to oznacza że w pierwszych latach swojej pracy Webb musi liczyć się ze wzmożoną aktywnością wiatru słonecznego.

Największym zagrożeniem są tak zwane wysokoenergetyczne cząstki, które poruszają się z prędkością tysięcy kilometrów na sekundę, czyli SEP (Solar Energetic Particles). Gdy trafią na elektronikę mogą wywołać wyładowania, które prowadzą do przełączania się bitów w pamięci, a w efekcie błędnego funkcjonowania aparatury. Dopóki są to drobne błędy, ich korekcja wystarczy, lecz nie można wykluczyć poważnej awarii i niespodziewanej reakcji teleskopu. Utrata kontaktu i co gorsza przypadkowe wystawienie instrumentów na bezpośredni kontakt ze słonecznym promieniowaniem mogłoby być zgubne dla teleskopu.

Kontrola lotu zwraca uwagę, że niemożliwe jest dokładne przewidzenie strumienia SEP. Dlatego tak ważne jest ciągłe monitorowanie aktywności słonecznej, by móc odpowiednio szybko zareagować na możliwość pojawienia się strumienia energetycznej materii ze Słońca w pobliżu teleskopu.

Źródło: ESA, NASA, inf. własna