Üzlet

Aranytükrei egymillió kilométerről kiszúrnak egy méhecskét

Knittel Martin
2021. december 25. 8 perc olvasás

Közelebb kerülnek a legtávolabbi galaxisok, pontosan láthatjuk, hol vannak életre alkalmas bolygók, megtudhatjuk, mi közünk is van a sötét anyaghoz. Holdraszállás kaliberű nagy ugrásnak lehettünk szemtanúi – útnak indult a jövő űrtávcsöve, a James Webb teleszkóp. A bő 10 milliárd dolláros projekt az emberiség történetének legélesebb szempárját jutattja a világűrbe, bepillantást enged a kozmosz mélységébe, megérthetjük, honnan jöttünk, és akár azt is, hová megyünk. Elmagyarázzuk, miért. 

Negyedévszázadnyi fejlesztés, jelentős technológiai korlátok és az eleinte félmilliárd dolláros büdzsé többszöri áttörése után ma végre fellőtték a James Webb űrteleszkópot, az emberiség történelmének legerősebb, legélesebb távcsövét. A fellövés többszöri halasztás után simán ment a francia guyanai Kourou űrkikötőből, a teleszkóp nagyjából 27 percnyi út után le is vált a rakétáról, kinyitotta a nepelemeit és megkezdte 1,5 millió kilométeres útját. 

A James Webb űrteleszkóp munkára kész állapotban. Forrás: NASA

Közel sem rutinmisszióról beszélünk. A Webb-távcsőnek másfél millió kilométeres magasságban, a világűr zord környezetében kell origamiként kihajtogatnia saját magát egy teniszpálya méretű, hattonnás teleszkóppá. Nanométereken is múlhat egy kolosszális hiba és közel tizenegy milliárd dollár kukázása, de megéri a kockáztatni – az első galaxisok és csillagok kialakulása mellett más naprendszerek bolygóin lévő élet jeleit is megfigyelhetjük.

Így hajtogatja ki majd magát a James Webb.

Harmincévnyi tervezés ért ma révbe

Más léptekben beszélünk stratégiai tervezésről, ha a világűrről van szó – még pályájára sem állt a közel ötven évnyi fejvakarás és fejlesztés után a Hubble 1990 tavaszán, amikor az amerikaiak már egy éve azon gondolkodtak, mi lehet a következő nagy dobása a kozmosz kutatásának. Jól tették: tizennégy ország tudósainak, mérnökeinek és technikusainak negyvenmillió munkaórája, újabb huszonöt év kellett ahhoz, hogy elérkezzünk a Webb-űrtávcső startjához.

A hordozórakéta, az Ariane 5 a fellövés előtt. Forrás: NASA

Nem csak az eltöltött idő szempontjából gigászi a Webb-projekt. A Francia Guyana-ból induló, iskolabusznyi, 6,3 tonnás teleszkópot az ESA legerősebb hordozórakétája, az Ariane 5 juttatta a világűrbe. A távcső hatalmas, 6,5 méter átmérőjű, 25 négyzetméteres, berilliumból készült, aranyborítású tükre azonban túl nagy ahhoz, hogy beleférjen egy rakéta belsejébe. Ezért a mérnökök a fő műszert tizennyolc ugyanakkora hatszögre tagolták, ami lehetővé teszi a Webb-teleszkóp origami-szerű összehajthatóságát, így megoldva a szállítás problémáját.

Hosszú utat kell azonban még megtennie az űrtávcsőnek, mielőtt az első tudományos eredményeket elkezdhetik feldolgozni a NASA-ban. Egy hónapig tart az Webb útja a Lagrange-pontig. Ez az a pont, ahol a Föld és a Nap gravitációs mezeje kiegyenlítik egymást, a távcső a Föld viszonylagos takarásában, a Nap körül keringve dolgozhat. Nem pontosan a Lagrange-pontot célozza meg, hanem akörül kering majd, hiszen a folyamatos takarásban nem működnének a teleszkóp napelemei. De ez a pont így is másfél millió kilométerre van a Földtől. Összevetésül: a Hold mindössze 384 ezer kilométerre kering tőlünk.

A tükör még a hangárban. Forrás: NASA

Minden hiba végzetes

Az út nagyjából egy hónap, megtétele alatt hajtogatja ki magát eredeti, teniszpálya méretű formájára. Az érkezés után a teleszkópnak: mínusz 228 fokra kell hűlnie, a műszereket 5 rétegből álló, kapton polimer film védi a Nap hőjétől, amit a távcső szintén kihajtogat. A NASA mérnökei ezután a Webb-távcső kalibrálásába kezdenek, a tizennyolc tükröt nanométernyi pontossággal kell beigazítaniuk, hogy egy nagy egészként működhessenek. Ha a fenti, nagyon komoly precizitást igénylő műveletekből bármelyikbe hiba csúszik, a James Webb használhatatlan lesz.

Míg a Hubble az emberi szem által látható fényt fotózta, a Webb-távcső gigantikus mérőszerei az infravörös sugárzásra specializálódtak. A nagyobb hullámhosszú infravörös sugárzás lényege, hogy képes áthatolni a sűrű molekulafelhőkön, így tovább és pontosabban lehet látni ebben a tartományban. A távoli galaxisokat is csak így láthatjuk: mire fényük eléri Naprendszerünket, a szüntelenül táguló univerzum a látható fény hullámhosszát kicsit „megnyújtja,” ezzel az átcsúszik az infravörös spektrumra. A Webb-teleszkóp óriási tükreivel jóval messzebbre hatolva így nézheti a jóval távolabb lévő első galaxisok kialakulását, a kutatók pedig egyszerre több galaxist megfigyelve rakhatják össze az univerzum keletkezésének lépéseit.

A NASA grafikája arról, hogy az elektromágnesen spektrum mely szeletét látják az egyes teleszkópok. A Spitzer tavaly év elejéig működött, az infravörös tartomány szintén nagy szeletét látta, de tükrének mérete töredéke volt a Jamess Webbének. Forrás: NASA

A Webb mérőszere ugyanis olyan erős, hogy a tőle egymillió kilométerre lévő Holdon képes lenne érzékelni egy méhecske hőkibocsátását – így akár 13,5 milliárd évvel ezelőttre, a nagy robbanás után alig párszázmillió évre is visszatekinthet. A teleszkóp koronográffal képes kitakarni a csillagok fényét, így a körülötte keringő égitesteket, mint a Földhöz hasonló, a lakhatósági zónában keringő exobolygók légkörét is pontosan vizsgálhatja, és megállapíthassa, alkalmasak lehetnek-e az életre. Nem véletlen, hogy a Nature szerint A teleszkóp egyik első célpontja a tőlünk alig 40 fényévre lévő Trappist-1 bolygórendszer lehet, amelynek hét exobolygójából három vagy négy a lakhatósági zónában kering, azaz távolsága alapján alkalmas lehet az életre. 

A teleszkóp becsomagolva várja az indulást. Forrás: NASA

Választ adhat a legrejtélyesebb kérdésekre

Nemcsak a múltba utazhatunk, a jövőnkre is fordíthatjuk a tekintetünket az űrteleszkóppal. A fekete lyukak tisztább megfigyelése mellett a Webb-távcső az infravörös szempárjának segítségével érzékelhet kémiai anyagokat, többek között a metánt és a vizet is, így kutatva a Földön kívüli élet távolabbi jelei után. És választ kaphatunk arra is, hogy a kozmológia talán legnagyobb rejtélye, a sötét anyag hogyan hogyan befolyásolja az univerzumot, s vele együtt minket.

Összességében a teleszkóp alkalmas lehet olyan felfedezésekre, amik alapjaiban változtathatják meg gondolkodásunkat az univerzum kialakulásáról, a galaxisok és bolygók, így a mi Földünk létrejöttéről. Megtudhatjuk vele, hová tartunk a bolygónk és hova mehetünk, ha a Naprendszerünket már kinőttük. És arra is választ adhat, egyáltalán mi tartja össze a világegyetemet a ma ismert formában.

Magyarok is részt vesznek a munkában

A Qubit arra is felhívta a figyelmet, hogy James Webb leendő eredményeihez magyar kutatók is hozzáadják a magukét. A Szegedi Tudományegyetem Optikai és Kvatumelektronikai Tanszékének munkatársa, Szalai Tamás kollégáival együtt szupernóva-robbanások csillagközi por formálódásához vezető utóhatásait derítheti fel a teleszkóppal. Ábrahám Péter, a CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetből pedig munkatársaival az Ex Lupi csillag körüli porból és gázokból álló akkréciós korong jellemzőit fogja vizsgálni a teleszkóppal.

A teleszkóp fejlesztéséről, finanszírozásáról, valamint az Amerikai, Kanadai és az Európai Űrügynökség (NASA, CSA és ESA) együttműködéséről későbbi cikkben foglalkozunk.

A cikk eredeti változata a decemberi Forbes-ban lévő Forbes Nextben jelent meg.

Borítókép: a James Webb űrteleszkóp, forrás: NASA