Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το ισχυρότερο διαστημικό παρατηρητήριο που έχει κατασκευαστεί ποτέ, εκτοξεύθηκε στα τέλη Δεκεμβρίου μετά από δεκαετίες αναμονής. Ένα μηχανικό θαύμα, θα βοηθήσει να απαντηθούν θεμελιώδη ερωτήματα για το Σύμπαν, κοιτάζοντας πίσω στο χρόνο 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακολουθούν πέντε πράγματα που πρέπει όλοι να γνωρίζουμε.
1. Γιγαντιαίος χρυσός καθρέφτης
Το κεντρικό όργανο του Webb είναι το τεράστιο κύριο κατόπτρου του, ένας καθρέπτης με κοίλη δομή πλάτους 6,5 μέτρων που αποτελείται από 18 μικρότερα εξαγωνικά κάτοπτρα. Είναι κατασκευασμένα από βηρύλλιο με επικάλυψη χρυσού, βελτιστοποιημένα για την αντανάκλαση υπέρυθρου φωτός από τις μακρινές περιοχές του σύμπαντος.
Το παρατηρητήριο διαθέτει επίσης τέσσερα επιστημονικά όργανα, τα οποία μαζί εκπληρώνουν δύο κύριους σκοπούς: την απεικόνιση κοσμικών αντικειμένων και τη φασματοσκοπία, τη διάσπαση του φωτός σε ξεχωριστά μήκη κύματος για τη μελέτη των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων της κοσμικής ύλης.
Το κύριο κάτοπτρο και τα όργανα προστατεύονται από μια ηλιακή ασπίδα πέντε στρωμάτων το οποίο έχει σχήμα χαρταετού και είναι κατασκευασμένη για να ξεδιπλώνεται στο μέγεθος ενός γηπέδου τένις! Οι μεμβράνες της αποτελούνται από καπτόν, ένα υλικό γνωστό για την υψηλή αντοχή του στη θερμότητα και τη σταθερότητά του σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Και τα δύο είναι ζωτικής σημασίας, δεδομένου ότι η πλευρά της ασπίδας που είναι στραμμένη προς τον Ήλιο θα θερμανθεί έως και 110 βαθμούς Κελσίου, ενώ η άλλη πλευρά θα φτάσει σε θερμοκρασίες -236C.
Το τηλεσκόπιο διαθέτει επίσης ένα "διαστημικό λεωφορείο" που περιέχει τα υποσυστήματά του για την ηλεκτρική ενέργεια, την πρόωση, τις επικοινωνίες, τον προσανατολισμό, τη θέρμανση και τη διαχείριση δεδομένων. Συνολικά, ο Webb ζυγίζει περίπου όσο ένα σχολικό λεωφορείο.
2. Τροχιά γύρω από τον Ήλιο
Το Webb θα τεθεί σε τροχιά σε απόσταση ενάμιση εκατ. χιλιομέτρων μακριά από τη Γη, περίπου τέσσερις φορές την απόσταση του πλανήτη μας από τη Σελήνη. Σε αντίθεση με το Hubble, το μέχρι πρότινος κορυφαίο διαστημικό τηλεσκόπιο που περιστρέφεται γύρω από τον πλανήτη μας, το Webb θα βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Θα παραμείνει ακριβώς πίσω από τη Γη, από τη σκοπιά του Ήλιου, επιτρέποντάς του να είναι πάντα στη "νυχτερινή" πλευρά του πλανήτη μας. Παράλληλα, η ηλιακή ασπίδα του Webb θα βρίσκεται πάντα μεταξύ του κατόπτρου και του άστρου μας.
Θα χρειαστεί περίπου ένας μήνας για να φτάσει το Webb σε αυτή την περιοχή του διαστήματος, γνωστή ως το δεύτερο σημείο Lagrange ή L2. Ωστόσο, ενώ έχουν σταλεί αστροναύτες για να επισκευάσουν το Hubble, κανένας άνθρωπος δεν έχει ταξιδέψει ποτέ τόσο μακριά όσο η προγραμματισμένη τροχιά του Webb.
Το Webb δε θα βρίσκεται ακριβώς στο σημείο L2, αλλά θα κάνει κύκλους γύρω από αυτό σε μια τροχιά halo, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:
3. Οριγκάμι υψηλής τεχνολογίας
Επειδή το τηλεσκόπιο ήταν πολύ μεγάλο για να χωρέσει στο ρύγχος ενός πυραύλου, έπρεπε να εκτοξευθεί διπλωμένο, σε στυλ οριγκάμι. Το ξετύλιγμα είναι ένα πολύπλοκο και δύσκολο έργο, η πιο δύσκολη ανάπτυξη που έχει επιχειρήσει ποτέ η NASA. Περίπου 30 λεπτά μετά την απογείωση, η κεραία επικοινωνιών και οι ηλιακοί συλλέκτες που την τροφοδοτούν με ενέργεια αναπτύχθηκαν.
Μετά την τρίτη ημέρα και αφού το Webb είχε περάσει τη Σελήνη, ξεκίνησε το ξεδίπλωμα της ηλιακής ασπίδας, που μέχρι τότε ήταν διπλωμένη σαν ακορντεόν. Οι πέντε λεπτές μεμβράνες της καθοδηγούνταν από έναν πολύπλοκο μηχανισμό που περιλαμβάνει 400 τροχαλίες και 1.312 πόδια καλωδίου. Η ασπίδα ξεδιπλώθηκε πλήρως στις 4 Ιανουαρίου 2022. Κατά τη διάρκεια της δεύτερης εβδομάδας, ήλθε η σειρά του κυρίως κατόπτρου να ανοίξει ενώ έπεται η ανάπτυξη του δευτερεύοντος κατόπτρου. Ένα μήνα περίπου μετά την εκτόξευση θα έχουν αναπτυχθεί και τα πλευρικά πτερύγια του κατόπτρου.
Όμως δεν αρκούν αυτά. Μόλις φτάσει στην τελική του διαμόρφωση, τα όργανα του Webb θα πρέπει να κρυώσουν και να βαθμονομηθούν, και τα κάτοπτρα να ρυθμιστούν με μεγάλη ακρίβεια. Μετά από έξι μήνες στο διάστημα το τηλεσκόπιο θα είναι επιτέλους έτοιμο να λειτουργήσει.
4. Απαντήσεις για τη ζωή και το σύμπαν
Ο Webb έχει δύο κύριες επιστημονικές αποστολές, οι οποίες μαζί θα αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50 τοις εκατό του χρόνου παρατήρησής του.
Πρώτον, να εξερευνήσει τις πρώιμες φάσεις της κοσμικής ιστορίας, ανατρέχοντας πίσω στο χρόνο, μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Bing Bang). Οι αστρονόμοι θέλουν να δουν πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες και πώς εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου.
Ο δεύτερος μεγάλος στόχος του είναι η ανακάλυψη εξωπλανητών, δηλαδή πλανητών εκτός του ηλιακού συστήματος. Θα διερευνήσει επίσης το ενδεχόμενο ζωής σε αυτούς τους κόσμους μελετώντας τις ατμόσφαιρές τους.
Το Webb θα δει πιο μακριά όσον αφορά την προέλευσή μας: από τους πρώτους γαλαξίες του Σύμπαντος, στη γέννηση των αστεριών και των πλανητών, στους εξωπλανήτες με δυνατότητα για ζωή και το δικό μας ηλιακό σύστημα.
Η μεγάλη υπόσχεση του Webb έγκειται στην υπέρυθρη ικανότητά του. Σε αντίθεση με το υπεριώδες και το ορατό φως στο οποίο λειτουργεί κυρίως το Hubble, τα μεγαλύτερα μήκη κύματος της υπέρυθρης ακτινοβολίας διαπερνούν ευκολότερα τη σκόνη, επιτρέποντας στο πρώιμο σύμπαν που καλύπτεται από σύννεφα να φανεί πιο καθαρά. Η υπέρυθρη ακτινοβολία επιτρέπει επίσης στους επιστήμονες να πάνε πιο πίσω στο χρόνο λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται μετατόπιση προς το ερυθρό. Το φως από αντικείμενα που βρίσκονται πιο μακριά απλώνεται καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, προς το υπέρυθρο άκρο του φάσματος. Προγραμματίζονται επίσης πιο κοντινές παρατηρήσεις, στο ηλιακό μας σύστημα, του Άρη και της Ευρώπης, του παγωμένου φεγγαριού του Δία.
5. Δεκαετίες υπό κατασκευή με τεράστιο κόστος
Το παρατηρητήριο James Webb είναι το αποτέλεσμα μιας τεράστιας διεθνούς συνεργασίας, από τη NASA, την ESA και την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία. Οι αστρονόμοι άρχισαν να συζητούν για το τηλεσκόπιο που θα διαδεχόταν το Hubble τη δεκαετία του 1990, ενώ η κατασκευή του Webb ξεκίνησε το 2004. Η έναρξη λειτουργίας έχει αναβληθεί αρκετές φορές. Aρχικά είχε προγραμματιστεί για το 2007, στη συνέχεια για το 2018 κυρίως λόγω της πολυπλοκότητας που συνδέεται με την ανάπτυξη. Τελικά, το Webb εκτοξεύθηκε τον Δεκέμβρη του 2021.
Περισσότεροι από 10. 000 άνθρωποι εργάστηκαν για το έργο, με τον προϋπολογισμό να φτάνει τελικά σε περίπου 10 δισεκατομμύρια δολάρια. Η αποστολή θα διαρκέσει τουλάχιστον πέντε χρόνια, αλλά ελπίζουμε 10 ή και περισσότερα.