Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA, IČO: 26551772, ISSN: 1214-1674,
Číslo 19 (vyšlo 12. května), ročník 1 (2003)
(c) Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.

Email: bulletin@aldebaran.cz
 

Speciál A/2003 19/2003 20/2003

Lukáš Kupka: Jaký bude nástupce HST?

Dalekohled Hubble Space Telescope (HST), který je na oběžné dráze již do roku 1990, má v blízké budoucnosti nahradit dalekohled James Webb Space Telescope (JWST). JWST je navržený k tomu, aby odhalil a studoval první galaxie, které se ve vesmíru tvořily po Velkém třesku. Jeho dalším úkolem bude určení velikosti a geometrie vesmíru, vysvětlit vznik skryté (nebaryonové) hmoty a zkoumat procesy tvorby hvězd a planet. Dalekohled JWST se původně nazýval Next Generation Space Telescope (NGST), ale 10. září 2002 byl přejmenován na počest Jamese E. Webba.

James E. Webb

James E. Webb

James E. Webb (1906 − 1992) byl v šedesátých letech minulého století ředitelem NASA a měl nemalý podíl na celé éře Apolla a sérii výzkumných programů na Měsíci. Zodpovídal za více než 75 kosmických letů, včetně vystoupení prvního Američana do meziplanetárního prostoru. Již v roce 1965 se podílel na výzkumu a přípravě vesmírného dalekohledu, později přejmenovaného na Hubble Space Telescope.

Hlavní fakta o JWST
Předpokládaný rok vypuštění: 2010
Délka mise: 5 až 10 let
Hmotnost: 5400 kg
Průměr primárního zrcadla: 6.5 m
Hmotnost primárního zrcadla: bude určeno
Ohnisková vzdálenost: bude určeno
Počet segmentů primárního zrcadla:   36
Optické rozlišení: 0.1″
Přesnost primárního zrcadla: (0.6÷28) μm
Rozměry sluneční clony: 22 m × 10 m
Vzdálenost od Země (v L2): 1 500 000 km
Provozní teplota: 50 K
Cena: 825 mil. USD

 

  • Hlavní cíle mise:

    • určit topologii vesmíru,

    • vysvětlit vývoj galaxií,

    • porozumět vzniku a vývoji hvězd,

    • určit jak se planetární systémy tvoří a jak na sebe působí,

    • určit jak se vesmír tvořil a jeho současné chemické složení,

    • zkoumat povahu a množství skryté (nebaryonové) hmoty.

  • Přístroje JWST:

    • kamera v pásmu blízkého IR - Near Infrared Camera (NIRCam),

    • spektrograf v pásmu blízkého IR - Near Infrared Spectrograph (NIRSpec),

    • detektory v pásmu IR - Mid Infrared Instrument (MIRI),

    • senzory jemného navádění - Fine Guidance Sensors (FGS).

  • Významnější inovace chystané na JWST:

    • optika z vylehčených materiálů,

    • stínění proti slunečnímu svitu,

    • sklápěcí segmentované zrcadlo,

    • zlepšené detektory,

    • kryogenní zařízení a aktivní optika,

    • mikrouzávěrky.

Další zajímavosti o JWST

Hlavním autorem projektu JWST je NASA, spolupracuje s European Space Agency (ESA) a Canadian Space Agency (CSA), což znamená, že v projektu je zapojeno 17 států (15 v Evropě). Hlavním průmyslovým partnerem je TRW Redondo Beach v Kalifornii, který teleskop postaví a také připraví raketu pro vypuštění. JWST bude vypuštěn na postradatelné nosné raketě, jako například Atlas V, Delta IV, nebo Ariane V a na svoji oběžnou dráhu poletí tři měsíce.

JWST bude mít 2,7 krát větší průměr zrcadla a 7,3 krát větší plochu než HST. Primární rcadlo zabere značnou část hmotnosti teleskopu, přesto bude nesrovnatelně lehčí než u HST. HST je přibližně dvakrát těžší než JWST. Důvodem jsou nové zrcadlové technologie, které byly vyvinuty po zkonstruování HST. Dnešní zrcadla jsou výrazně lehčí než před dvaceti lety. Vývoj ukazuje následující graf. Jednotlivé obrázky ve vývoji patří k HST (240 kg/m2), Adaptive Large Optics Technologies (60 kg/m2), Space Infrared Telescope Facility (30 kg/m2), Next Generation Space Telescope (JWST 15 kg/m2).

Vývoj hmotnosti zrcadel na jednotku plochy

Primární zrcadlo bude složeno z 36 ultratenkých a velmi lehkých zrcadlových částí, které budou ve správném tvaru a místě drženy velkým množstvím držáků napojených na hlavní rám. Jakékoli odchýlení od správného tvaru zrcadla musí být menší než nejkratší pozorovaná vlnová délka. Pro HST je tato hodnota 0.1 μm (ultrafialové světlo)  a pro JWST 0.6 μm (zelené světlo). Plošná hustota primárního zrcadla bude menší než 15 kg/m2 a pracovat by mělo při teplotách (30 ÷ 60) K. Rozlišovací schopnost  by měla být menší než 0,1″, což umožňuje vidět detaily mince na vzdálenost 40 km nebo ostrý obraz fotbalového míče umístěného 550 km daleko.

Největší částí JWST bude sluneční clona, která musí být schopna chránit primární zrcadlo a také věž s pomocným (sekundárním) zrcadlem. Její rozměry přibližně odpovídají velikosti tenisového hřiště. Tato clona bude chránit teleskop před přímým slunečním světlem, a udrží teplotu přístrojů a zrcadel pod 45 K (což odpovídá −228°C). Přístroje v pásmu blízkého IR budou pracovat při teplotě asi 30 K, čehož dosáhnou za pomoci pasivních chladicích zařízení. Detektory v oblasti IR budou chlazeny na teplotu asi 7 K. JWST bude mít dva typy detektorů, které budou pracovat v oblastech viditelného a blízkého pásma infračerveného záření s rozlišením 2 048×2 048 pixelu a v oblastech středního pásma infračerveného záření s rozlišením 1 024×1 024 pixelu. Další tři technologie detektorů se teprve vyvíjejí a budou upřesněny až v létě 2003.

JWST s protisluneční clonou

Cena JWST by se měla pohybovat v rozmezí jedné čtvrtiny až jedné třetiny ceny HST. Největší úspory v nákladech jsou díky progresivním technologiím vyvinutým od doby vzniku HST, kratší době existence JWST a nulovým nákladům na údržbu, neboť JWST bude příliš daleko od Země a tudíž nebude možné provozovat servisní mise, jak jsme je znali z HST.

Komunikace mezi Zemí (konkrétně JWST Science & Operation Center v Space Telescope Science Institute v Baltimore) a JWST bude probíhat na vysokofrekvenčních radiových vlnách, k čemuž JWST bude vybaven velkými radiovými anténami.

A kdo bude používat JWST? Všichni astronomové a vědci z univerzit nebo jiných výzkumných ústavů mohou napsat návrhy svých výzkumných projektů pro využití JWST. Všechny tyto návrhy budou posouzeny týmem nezávislých odborníků, kteří rozhodnou podle vědecké výhodnosti, které projekty se budou realizovat. Výsledky těchto projektů pak budou zveřejněny na www stránkách, ve vědeckých časopisech a v knihách, aby byly dále k dispozici astronomům a široké veřejnosti pro další výzkum. Stejný systém je používán také u HST a u mnoha podobných zařízení.

Odkazy

 

Aldebaran Homepage