Je to paradox – pokud půjde koncem prosince vše podle plánu, pak mají inženýři a inženýrky NASA i ESA zaděláno na velmi nervózní začátek nového roku. Do vesmíru se totiž po několika letech odkladů konečně vydá Vesmírný dalekohled Jamese Webba.
Důvodem k nervozitě však v tomto případě není samotná cesta dalekohledu do vesmíru, která bývá v podobných případech nejkritičtějším bodem celé mise. Dalekohled ke svému cíli vystartuje na palubě rakety Ariane 5 z vesmírného centra Guiana ve Francouzské Guyaně.
Co však nedá inženýrům spát, je následné měsíc trvající „vesmírné origami“, během kterého Webb docestuje do určeného bodu a ze složeného stavu se rozvine do konečného tvaru připomínajícího obří slunečnici. Technologický majstrštyk poputuje do vesmíru poskládaný tak, aby se vešel pod 5,4 metru dlouhou kapotáž evropské rakety Ariane 5 – mimochodem nejrozměrnější, kterou v NASA dokázali najít.
Ilustrace Arianespace / ESA / NASA
Nákres dalekohledu uvnitř rakety Ariane 5 | Ilustrace Arianespace / ESA / NASA
Cílem dalekohledu je oběžná dráha kolem jednoho z takzvaných libračních center, kde se gravitační síly působící ve sluneční soustavě vzájemně vyrovnávají, a těleso v takovém centru si tak drží svou pozici. V tomhle případě jde o centrum L2 vzdálené 1,5 milionu kilometrů od Země.
Právě tam se dalekohled rozvine do svého konečného tvaru. Vzdálenost má své pozorovací výhody, ale zároveň znamená, že k dalekohledu nemůžeme poslat žádné astronautské opraváře. I v tom se liší od svého předchůdce, Hubbleova vesmírného dalekohledu – ten musel záhy po zprovoznění podstoupit zásadní servis, zachraňující celou tehdejší misi od selhání.
Aby se Vesmírný dalekohled Jamese Webba dostal do finálního stavu, musí vykonat několik velkých manévrů a tisíce jeho součástek musí pracovat naprosto správně a ve správném pořadí. Jedná se bezesporu o nejkomplexnější a nejriskantnější nasazení dalekohledu v historii NASA.
Napříkad jeho rekordní zrcadla se po vysunutí začnou ochlazovat na teplotu okolního kosmického prostoru – a ohřívací pásky musí zaručit, aby k ochlazování docházelo pozvolna a rovnoměrně, jinak by se materiál mohl rozdílným teplotním smršťováním poškodit.
To vše se navíc odehraje uprostřed dvou teplotních extrémů, kdy si strana dalekohledu přivrácená Slunci podrží „příjemných“ pětaosmdesát stupňů Celsia a strana odvrácená a ukrytá za tepelným štítem bude chladnout na minus 233 stupňů.
„Když jsem před čtyřiceti lety začínal pracovat v oboru, první lekce, kterou jsem se naučil, bylo vyhnout se jakémukoli velkému manévrování na oběžné dráze. Ale Webb se tomu vyhnout zkrátka nemůže,“ konstatuje Bill Ochs, projektový manažer Webbova dalekohledu v Goddardově kosmickém středisku NASA v americkém Marylandu.
„Webb bude muset během konečného rozvinutí provést nejsložitější sekvence, o které se kdy kdo pokusil,“ připomíná Ochs. V celém procesu figuruje 300 součástek, jejichž selhání znamená selhání celého procesu, padesát velkých částí a 178 uvolňovacích mechanismů.
Každý jednotlivý krok může být kontrolovaný ze Země, což dává operačnímu centru ve Vědeckém institutu v Baltimoru alespoň nějakou možnost reagovat na nepředvídané problémy. Přípravám na celý manévr spousta členů týmu věnovala několik let, někteří tomuto projektu zasvětili celou svou dosavadní kariéru.
Co se bude dít krok po kroku?
- 8 minut po startu: První stupeň rakety Ariane 5 dopadne zpět na Zemi.
- 31 minut: Rozbalí se solární panely dalekohledu a vysune se anténa pro komunikaci se Zemí.
- 12 hodin: Zažehne se motor, díky kterému dalekohled vyrazí do libračního centra L2.
- 1,5 dne: Webb proletí kolem Měsíce.
- 2,7 dne: Vysune se sluneční štít a segmenty primárního zrcadla.
- 10 dní: Vysunou se sekundární zrcadla.
- 12 dní: Otevřou se primární zrcadlová křídla.
- 29 dní: Dalekohled dorazí do své finální destinace.
Nejriskantnějším bodem celého procesu je pravděpodobně sluneční štít. Ten se skládá z pěti velmi tenkých vrstev a je větší než tři tenisové kurty. Obsahuje panty, motory, ozubená kola, pružiny – a 400 metrů kabelů.
K rozvinutí všech pěti jeho vrstev je zapotřebí 107 různých uvolňovacích mechanismů, které se musí ve správnou chvíli spustit. „Celá operace ve skutečnosti zabere půl roku,“ vypočítává Begoña Vila, systémová inženýrka Webbova dalekohledu v rámci Goddardova centra.
„Jeden měsíc potřebujeme na rozbalení celého dalekohledu, tři měsíce na správné nastavení zrcadel a další dva měsíce na kalibraci všech přístrojů,“ připomíná, že samotným rozbalením nervy nekončí.
Webb bude na rozdíl od slavného Hubbleova vesmírného dalekohledu pozorovat především v infračerveném spektru. Díky tomu zachytí záření daleko vzdálenějších – a tedy starších – objektů z hlubin vesmíru. Ty se totiž kvůli rozpínání vesmíru od nás vzdalují a jejich světlo se relativistickým dopplerovým jevem posouvá právě do infračerveného spektra.
Vesmírný dalekohled Jamese Webba tedy uvidí dál a hlouběji do minulosti, takže by nám měl poodhalit podobu vesmíru těsně po velkém třesku. V praxi to bude znamenat fotografie prvních zformovaných galaxií. Zmapuje také tušenou superhmotnou černou díru uprostřed naší galaxie.
Měl by nám též pomoci důkladněji prozkoumat exoplanety, tedy planety mimo naši sluneční soustavu. Dalekohled propátrá jejich atmosféry, kde bude slídit mimo jiné po známkách mimozemského života. I tím by měl zhodnotit rozpočet na svou konstrukci, který z původní půl miliardy dolarů v roce 1997 nabobtnal do současných bezmála deseti miliard.
