Jacek KRUK Kosmiczne szkiełko i oko

Kosmiczne szkiełko i oko

Jacek Kruk

24 kwietnia amerykańska agencja kosmiczna NASA i cały świat astronomiczny świętowały trzydziestą rocznicę wysłania w Kosmos najdoskonalszego instrumentu astronomicznego wszechczasów — Kosmicznego Teleskopu im. Hubble’a (HST). Urządzenie to wyniesione zostało na stosunkowo wysoką orbitę 600 km w ładowni wahadłowca Discovery. Taka orbita zapewniała mu wiele dziesiątków lat funkcjo nowania bez obawy, że ten pozbawiony silników własnych instrument spadnie na Ziemię. Teleskop o średnicy zwierciadła 2,4 m wcale nie był największym spośród używanych przez astronomów instrumentów optycznych: już od 1948 roku działał na Mount Palomar teleskop pięciometrowy. Jednak wyniesienie HST poza ziemską atmosferę miało mu zapewnić znacznie większą zdolność rozdzielczą.

Długo oczekiwane umieszczenie teleskopu w Kosmosie nie stało się jednak okazją do świętowania — już pierwsze obrazy nieba przesłane na Ziemię wykazały błąd optyczny instrumentu! Powstał on podczas szlifowania zwierciadła głównego i nie został wykryty w czasie testów na Ziemi. N a szczęście teleskop przystosowany został do serwisowania na orbicie — głównie do wymiany elektroniki i żyroskopów. Tym razem trzeba było opracować na Ziemi optyczny system korekcyjny, a potem precyzyjnie wprowadzić go do układu optycznego HST. Pomyślnie dokonała tego załoga wahadłowca Endeavour wgrudniu 1993 roku i odtąd optyka teleskopu działa nienagannie. Potem jeszcze czterokrotnie organizowano wyprawy serwisowe do teleskopu; ostatni raz w maju 2009 roku odwiedził go wahadłowiec Atlantis.

Kosmiczny Teleskop im. Hubble’a dokonał prawdziwej rewolucji w astronomii, zwłaszcza pozagalaktycznej, lecz jest równie użyteczny do badania ciał U kładu Słonecznego, jak i obiektów naszej Galaktyki. Pozyskiwane przezeń obrazy stanowią nie tylko bezcen ny materiał naukowy, ale są swego rodzaju dziełami sztuki. N a trzydziestolecie teleskopu NASA opublikowała zdjęcie dwóch mgławic wchodzących w skład Wielkiego Obłoku M agellana (fotografia na następnej stronie). To sąsiednia do naszej Drogi Mlecznej galaktyka, widoczna tylko z półkuli południowej. Czerwonawa mgławica NGC 2014 jest obszarem tworzenia się nowych gwiazd a niebieska mgławica NGC 2020 została utworzona przez jedną centralną gwiazdę.

Miejmy nadzieję, że aparatura HST będzie działać jak najdłużej, bo już nie ma możliwości jej naprawienia. Wahadłowce od 2011 roku znajdują się w muzeach, a żaden inny statek załogowy nie nadaje się do takiej misji. Do naprowadzania teleskopu na cel obserwacji służy system żyroskopów i dopóki będą działać choć dwa żyroskopy, HST będzie mógł funkcjonować, potem stanie się kosmicznym złomem. Warto dodać, że na początku lat 80., kiedy teleskop budowano, przewidywano sprowa dzenie go na Ziemię w ładowni wahadłowca po zakończeniu służby. M iał zająć zaszczytne miejsce w muzeum lotnictwa i astronautyki w Waszyngtonie. N ikt wówczas nie przypuszczał, że teleskop przeżyje wahadłowce…

Od dwudziestu lat budowany jest następca HST — Teleskop Kosmiczny im. Jamesa Webba ( JWST). O ile pierwszy teleskop kosmiczny nosił imię wybitnego astronoma Edwina Hubble’a(1889–1953), ten drugi upamiętnia dyrektora agencji NASA z okresu jej świetności (1961–1968). Będzie to instrument

o średnicy zwierciadła 6,5 m po rozłożeniu, bowiem składa się ono z 18 sześciokątnych segmentów. Taki sposób konstruowania zwierciadła nie był specjalnie opracowany do misji kosmicznych: teleskopy naziemne już w latach 90. wyposażano w podobne lustra, np. oddany w 1993 roku teleskop Keck I ma lustro o średnicy 10 m złożone aż z 36 segmentów.

Budowanie coraz większych, monolitycznych zwierciadeł dla teleskopów naziemnych napotkało fizyczne granice przy 5–6 m śred nicy (Rosjanie w 1975 roku uruchomili na Kaukazie teleskop sześciometrowy, ale nie funkcjonuje on dobrze). Zwierciadła takich rozmiarów ważą kilkadziesiąt ton i odkształcają się pod wpływem własnego ciężaru. Wsukurs przyszły zwierciadła wielosegmentowe, ale warunkiem utrzymania prawidłowego kształtu takiej konstrukcji jest komputerowy system sterowania każdym segmentem. Segmenty zwierciadła JWST wykonane zostały z berylu i pokryte złotem. Są one stosunkowo cienkie, dzięki czemu masa całego teleskopu wynosi zaledwie 6,5 tony (masa HST wynosi 10,8 t).

N owy teleskop kosmiczny będzie służył do obserwacji nieba nie wświetle widzialnym, lecz wpodczerwieni. Jego obrazy będą bardzo cenne dla naukowców, ale trochę mniej spektakularne dla szerszej publiczności — to jakby świat oglądany przez noktowizor… Teleskop JWST zostanie wysłany w roku 2021 przy pomocy europejskiej rakiety Ariane-5 i umieszczony znacznie dalej, niż teleskop Hubble’a. Jego detektory muszą być schłodzone do temperatury -223°C, więc musi być chroniony nie tylko przed Słońcem, ale też przed promieniowaniem cieplnym Ziemi. Teleskop Webba znajdzie swą przystań w punkcie libracyjnym L2 układu Słońce–Ziemia, w odległości 1,5 mln km od naszej planety. I musi działać dobrze, bo żadna misja serwisowa nie jest przewidziana!

Obok: „Jubileuszowy” obraz mgławic w Wielkim Obłoku Magellana