A James Webb űrtávcső története

Bonczók Zoltán | 2021. december 20., hétfő 20:01

A jelenlegi állás szerint úgy tűnik, hogy alig pár nap múlva, december 24-én végre elérkezik a hosszú évek óta vár pillanat: egy Ariane-5 rakétával elindul az évtized legfontosabb űreszköze, a James Webb űrtávcső. A méltán űrtörténelmi esemény kapcsán egy 4 részes sorozatban mutatjuk be az oldalon a teleszkóp minden apró részletét, az első cikkben a JWST 1996 óta tartó történetét elemezzük ki.

A sorozat részei

  • A James Webb űrtávcső története
  • A JWST felépítése, technikai részletei, főtükör - megjelenés december 21-én
  • A James Webb űrtávcső útja a felbocsátástól az első képekig - megjelenés december 22-én
  • A James Webb űrtávcső tudományos munkája és ehhez használt műszerei - megjelenés december 23-án
  • A JWST építése képekben (naponta frissülő képgaléria)

A teleszkóp előélete

1989-et írunk, és bár a Hubble űrtávcső indítására még sor sem került (a távcső a Challenger űrrepülőgép 1986-os katasztrófája miatt egy raktárban várt a startra), a Maryland államban található Space Telescope Science Institute (STScl) és a NASA egy közös munkacsoportot hozott létre a következő generációs űrteleszkóp terveinek elkészítésére. A később "HST&Beyond" ("Hubble űrtávcső és Tovább") néven ismerté vált kezdeményezéshez az STScl-t is működtető Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) is csatlakozott, és mérnökök, illetve neves csillagászok bevonásával egy a Hubble-nél jóval nagyobb, az infravörös tartományban működő űrteleszkópot álmodtak meg. A távcső koncepcióját az adta, hogy egy ilyen űreszközzel vissza lehetne nézni a kozmikus űridőbe, és akár az első galaxisok keletkezésének a fényét is vizsgálhatná a teleszkóp, amire a Hubble nem képes, ugyanis az főképp a látható fény tartományában végez vizsgálatokat.

A kezdeményezés 1996-ra hivatalos döntést kapott a NASA-tól: "Next Generation Space Telescope" (NGST, - "Következő Generációs Űrteleszkóp") néven megépítenek egy 8 méteres tükörrel rendelkező, az infravörös tartományban vizsgálatokat végző űrtávcsövet, ami a Nap-Föld rendszer L2 pontjára, a Földtől kb. 1,5 millió kilométerre helyeznek el. Az űrhivatal becslése szerint a projekt összköltsége kb. 500 millió dollár lesz. A programhoz az Európai Űrügynökség (ESA) és a Kanadai Űrügynökség (CSA) is csatlakozott.

Az NGST (Next Generation Space Telescope) egy korai koncepciója

1997-ben a NASA Goddard Űrközpontja a Ball Aerospace & Technologies és a TRW vállalatokkal együttműködve a műszaki követelményeket és költségtanulmányokat készítette el, majd 1999-ben a Lockheed Martint és a TRW-t kiválasztva az előzetes koncepció megalkotására került sor. Ekkoriban a JWST indítását 2007-re tervezték, később azonban ezt a dátumot számos alkalommal eltolták.

2001-ben, az 1960-as évek óta minden évtizedben egyszer megjelentett csillagászati és asztrofizikai tanulmányban (Astronomy and Astrophysics Decadal Survey, ahol a tudósok meghatározzák a következő évtized csillagászati céljait és prioritásait), a James Webb űrteleszkóp megépítését választották a legfontosabb célnak.

A tervek további finomítása után 2002-ben kapta meg a távcső a James Webb nevet, aki a NASA második igazgatója volt 1961 és 1968 között, és hatalmas szerepe volt a Holdraszállásban. 2021 márciusában a Scientific American folyóiratban több tudós arra kérte a NASA-t, hogy az űrhivatal cserélje le a James Webb nevet, mondván az egykori igazgató állítólagosan részese volt a Truman-adminisztráció alatti homoszexuális kormányzati alkalmazottak üldözésében. Az űrhivatal ezt a javaslatot 2021 szeptemberében elutasította.

2003-ban került sor az első építésre szóló szerződés kihirdetésére: a TRW fővállalkozóként 824,8 millió dollárt kapott a távcső megépítésére. A céget még abban az évben felvásárolta a Northrop Grumman. A Ball Aerospace & Technologies kapta alvállalkozóként a főtükör, és azt tartó szerkezet (Orbital Telescope Element, OTE) megépítésének a feladatát. A NASA részéről a Goddard Űrközpont koordinálja majd a teleszkóp megépítését és tesztelését, illetve szintén az űrközpont felel a tudományos műszereket tartalmazó "Integrated Science Instrument Module" (ISIM) kifejlesztéséért. A projektet vezető tudós John Mather asztrofizikus, csillagász lett, aki a mikrohullámú háttérsugárzás vizsgálatában való közreműködéséért 2006-ban Nobel-díjat kapott.

John Mather a programot vezető Nobel-díjas tudós

2005-ben egy újratervezésen esett át a projekt a költségek túllépése és a technológiai kihívások miatt, ekkor 4,5 milliárd dollárra becsülték a JWST költségvetését, ebből 3,5 milliárd dollárt a kifejlesztésre, megépítésre, tesztelésre és indításra, illetve 1 milliárd dollár a távcső 10 éves működtetésére szántak. Egy szintén 2005-ös független felülvizsgálat szerint a JWST tervei megvalósíthatók, azonban az amerikai űrhivatalnak módosítani kell a projekt megfelelő finanszírozását, amit a NASA meg is tesz. Az Európai Űrügynökség 300 millió euróval támogatja a projektet (beleszámolva a szintén 2005-ben elfogadott európai hordozórakétát, az Ariane-5 használatát), a Kanadai Űrügynökség 2007-ben pedig a teleszkóp finomvezérlő elemével járul hozzá a projekthez, kb. 39 millió kanadai dollár értékben. Az indítás dátumát 2005-ben 2013-ra tolták el, illetve a tesztelési fázisból kivették az 1,7 mikrométernél rövidebb hullámhosszú obszervatóriumi üzemmód rendszerszintű tesztelését.

A teleszkóp látványterve

A teleszkóp építése

2007 januárjában a teleszkóp 10 technológiai fejlesztése közül 9 kapja meg a szükséges jóváhagyást az ún. "Non-Advocat Review" technikai felülvizsgálaton, a maradék 1 (a MIRI közép-infravörös tartományt vizsgáló kamera és spektrométer kriogén hűtőrendszere) pedig 2007 áprilisában. A felülvizsgálat után a projekt a részletes kidolgozás szakaszába ért, és teleszkóp egyes elemei külön-külön is átestek a különböző felülvizsgálati folyamatokon:

  • 2008 március: Preliminary Design Review (PDR) - a projektre vonatkozó elsődleges design felülvizsgálat
  • 2008 április: Non-Advocat Review - független technológiai felülvizsgálat
  • 2009 március: Integrated Science Instrument Module (ISIM) felülvizsgálat
  • 2009 október: Optical Telescope Element felülvizsgálat
  • 2010 január: a napvédő felülvizsgálata
  • 2010 április: Mission Critical Design Review (MCDR) - igazolják, hogy a távcső képes teljesíteni a küldetésének az összes tudományos és műszaki követelményét

Az MCRD felülvizsgálatot követően kezdődött 2010-ben egy újabb független, ún. "Independent Comprehensive Review Panel", ami már 2015-re, legkésőbb 2018-ra jelezte a távcső indítását. 2011-ben kezdődött a végső tervezési és gyártási fázis (C fázis), aminek minden elemét és mérföldkövét részletesen dokumentálták, illetve folyamatosan felülvizsgálták, mivel a teleszkóp számtalan technológiai újítást tartalmaz, illetve indítás után már semmit nem tudnak javítani rajta.

2011-re sikeresen elkészült a főtükör 18 szegmense, és a tesztekkel sikeresen bizonyították, hogy megfelelnek minden elvárásnak. 2011-ben egy kellemetlen politikai közjáték majdnem leállította az egész projektet: 2011. július 6-án a Képviselőház Kereskedelmi, Igazságügyi és Tudományos előirányzatokkal foglalkozó bizottsága a James Webb-projekt törlését indítványozta egy 2012-es pénzügyi évre vonatkozó költségvetési javaslattal, amely 1,9 milliárdot vonna el a NASA-tól. Ekkoriban már 3 milliárdot költöttek el, és a hardverek 75%-a volt gyártási fázisban. A javaslatot másnap megszavazták a folyamatos költségtúllépésre és a gyenge vezetésre hivatkozva. A döntésre válaszul tiltakozás kezdődött a tudományos közösségben, és számtalan, a teleszkópot támogató vezércikk jelent meg a nemzetközi tudományos sajtóban is. A nyomás hatására 2011 novemberében végül a Kongresszus visszavonta a tervezetet, és 8 milliárd dollárban maximalizálta a program teljes költségvetését - 2018-ban végül ezt az összeget is átlépte a projekt 8,8 milliárd dollárral.

A teleszkóp elkészült főtükre 2017-ben

2012-ben 2013-ban elkezdtek érkezni a JWST elkészült egységei a Goddard Űrközpontba. 2013-ban megkezdődött az ötrétegű napvédő építése, 2013 és 2016 között a tudományos műszerek és azokat tároló egység építése és teszjei zajlottak. 2016 elejére a teleszkóp főbb egységeit is legyártották, illetve a főtükör 18 szegmensét is felhelyezték. 2017-ben főleg az elemek rezgési és kriogenikus tesztjei zajlottak a Johnson Űrközpontban, 2018-ban pedig az egységeket a Northrop Grumman Redondo Beach-ben található üzemébe szállították, ahol 2019-ben került végső összeszerelésre a James Webb űrteleszkóp.

2018 márciusában már 2020-ra tolták a JWST indítását, ugyanis a napvédő egyik membránja egy kábelhiba miatt teszt közben elszakadt és újabb felülvizsgálat és további tesztek voltak szükségesek.

A teljesen összeszerelt űrtávcső 2019-ben

A teleszkóp végső mechanikai integrációja 2019 augusztusában fejeződött be, ezután kezdődtek az utolsó tesztek a már elkészült teleszkóppal. Végül 2021. szeptember 26-án hajóval indult a már becsomagolt, és repülésre kész JWST a Panama-szoroson keresztül Francia Gayanára, ahova október 12-én érkezett meg.

Az indítást végző Arianespace szakemberei november 18-án helyezték be a teleszkópot az Ariane-5 rakéta áramvonalazó kúpjába, ahonnan december 24-én utazik a világűrbe. Ad Astra James Webb!

Sorozatunk holnapi részében a James Webb teleszkóp felépítéséről, technikai részleteiről, illetve a főtükörről olvashattok. A december 24-i startot a Spacejunkie Youtube-csatorna is élőben közvetíti az alábbi linken.


A JWST az Ariane-5 áramvonalazó kúpjába helyezés közben

A küldetés hivatalos posztere


Elkötelezettek vagyunk, hogy tevékenységünk reklámoktól mentes maradjon és kizárólag közösségi finanszírozásból működhessünk. Ha tetszik a munkánk, akkor azt kifejezheted egy megosztással, illetve ha van módod, anyagilag is hozzájárulhatsz az oldal működéséhez, ezt a "Támogatás" gomb megnyomásával teheted meg.



"A James Webb űrtávcső története" bejegyzés hozzászólásai (0 db)

Jelenleg még senki nem szólt hozzá a témához! Légy Te az első!

Hozzászólás írása +