Projekat svemirskog teleskopa “James Webb” se smatra jednim od najvećih dostignuća moderne nauke. Uz “Veliki hadronski sudarač” u institutu CERN, te globalni projekat istraživanja svemirskih čestica “Dune”, “James Webb” treba da pruži fundamentalne informacije o nastanku samog svemira, sazvežđa, planeta i živog svijeta.
Iako se “James Webb” često smatra naslednikom teleskopa “Hubble”, on je ne samo daleko napredniji, već može da vidi i u daleku prošlost – čak i u vreme nakon Velikog praska.
‘Hubble’ imao mnogo problema
“Hubble” je bio prvi svemirski teleskop, lansiran u orbitu oko Zemlje još 1990. godine. Zapravo, on je bio prvi teleskop koji je mogao da “vidi” i zabeleži infracrveni i vidljivi pojas svetla. Sjedinjene Američke Države su imale slične teleskope još od ranih šezdesetih godina. Projekat OSO (Orbiting Solar Observatory) je činilo niz satelita koji su imali rane verzije elektronskih teleskopa. Ovaj projekat je bio primarno namenjen za proučavanje aktivnosti Sunca, ali je kasnije njihova uloga i namena dodatno proširena. Prvi put lansirani 1962, ovi sateliti su trebali da prouče tzv. “Sunčeve pege”, delove Sunca gde je magnetno polje zvezde izuzetno jako, čak 2.500 puta jače nego Zemljino magnetno polje. Ova mesta velike magnetske aktivnosti deluju mračnije nego ostatak Sunčeve površine, pa su tako dobile i svoj naziv. Serija OSO satelita je imala teleskop koji je snimao u spektru “X zraka” (poznatijih i kao rentgenski zraci), zraka veoma visoke frekfencije od 0,01 do 10 nanomenatara talasne dužine, a nalaze se između ultraljubičastog svetla (UV zraka) i gama zraka. Do 1975. godine lansirano je ukupno osam OSO satelita, a projekat je zavnično završen sredinom 1986.
Od teleskopa “Hubble” se očekivalo daleko više – da po prvi put u istoriji ljudske civilizacije i proučavanja svemira pošalje fotografije veoma udaljenih galaksija. Sa svojim (u to vreme) revolucionarnim ogledalom prečnika 2,4 metra, te pet specijalnih detektora za UV i infracrveni spektar, “Hubble” je, barem u teoriji, trebao da bude najnapredniji naučni instrument ikada. Ipak, odmah po lansiranju, ispostavilo se da satelit i sam teleskop imaju ogromnu manu – slike su bile mutne, a kvalitet fotografija je bio slabiji čak i od najjeftinijeg teleskopa na Zemljinoj površini. Ubrzo je pronađen i krivac – samo ogledalo je na svojoj ivici bilo suviše ravno, te je “rasipalo” zrake, problem u fizici poznat kao “sferična aberacija”. U praksi, teleskop jednostavno nije mogao da dobro fokusira prikupljene zrake svetlosti, te su fotografije bile mutne. Naučnici su mogli da “spasu” neke od fotografija korišćenjem računarskog softvera za korekciju, ali je prvih meseci projekat svemirskog teleskopa smatram neuspešnim.
Agencija NASA, kao i cela američka naučna zajednica, su zahtevali rešenje, a formirana je i posebna komisija, koju je vodio veteran svemirskih istraživanja Lew Allen. Komisija je uskoro utvrdila da je greška od samo 1,3 milimetara u dizajnu ogledala bila dovoljna da učini ceo teleskop gotovo bezvrednim. Ipak, stručnjaci su uspeli da ubrzo dizajniraju seriju “korektivnih senzora” za teleskop, zajedno sa unapređenim CCD kamerama daleko veće rezolucije. Već u decembru 1993. godine, misija letelice Space Shuttle STS-61 je servisirala teleskop “Hubble”, a ova popravka je koštala čitavih 500 miliona dolara. U januaru 1994, NASA je saopštila da je misija bila uspešna, te da “Hubble sada odlično vidi”.
Sam “Hubble” je tokom godina rada poslao više od 1,5 miliona fotografija, koje su dovele do 18.000 novih naučnih otkrića, teorija ili unapređena postojećih podataka o našoj galaksiji i dubokom svemiru. Projekti poput “Frontier Fields” i “Cosmic Evolution Survey” su doveli do nikada pre viđenih fotografija udaljenih sazvežđa i galaksija. Možda i najpoznatija fotografija sa ovog teleskopa je nazvana “Pillars of Creation’ (stubovi postanka), na kojoj se nalazi “Orao Nebula” (Messier 16), zvezdano jato u sazvežđu Zmije koje je od Zemlje je udaljeno 7.000 svetlosnih godina.
Projekt kasnio dvije decenije
Odmah nakon početka rada teleskopa “Hubble”, NASA je počela sa planovima za još veći svemirski teleskop. Prvi projekti su krenuli već 1996. godine, a 1999. je inicijalni dizajn odobren, sa lansiranjem planiranim za 2007. Budžet je bio više od milijardu dolara, dotada neviđena suma za neki projekat istraživanja svemira (i naučni projekat generalno). Godine 2005. je dizajn samog satelita radikalno promenjen, što je dovelo do novog odlaganja lansiranja. Do 2016, budžet je porastao na više od 10 milijardi dolara, a sam teleskop i dalje nije bio završen.
Najveći problem je bio dizajn “sunčevog štita”, koji bi držao teleskop dovoljno hladnim. Štit se sastoji iz pet slojeva, svaki od njih tanji od ljudske dlake, napravljen od izuzetno složenog materijala “Kapton E”, koji se inače koristi u složenoj elektronici i svemirskim letelicama. Specijalni silikonski film je sa obe strane obložen aluminijumom, i iako je stabilan i na velikim površinama, veoma lako se može pocepati. Kada je štit konačno uspešno dizajniran i sklopljen, pojavio se novi problem – satelit sa takvim štitom nije mogao da stane u raketu “Ariane 5”, koja bi se koristila za lansiranje. Naučnici su ponovo morali da promene dizajn teleskopa i pronađeno je rešenje sklopa koji bi štit “preklopio” 12 puta, te ga nakon lansiranja rasklopio u Zemljinoj orbiti. Na kraju celog ovog procesa, sve je moralo biti ručno sklopljeno u pogonima kompanija “Man Tech” i “Northrop Grumman” u Redondo Beachu u Kaliforniji.
Primarno ogledalo teleskopa “James Webb” ima radijus od 6,5 metara, načinjeno je od berilijuma i ima sloj zlata visoke čistoće, kako bi se poboljšala njegova reflektivnost. Ogledalo je sačinjeno od 18 heksagonalnih (šestostranih) delova, a svaki od delova ima svoj motor za precizno pozicioniranje. U orbiti, satelit prikupljeno svetlo sa ogledala obrađuje tehnikom “rikupljanja talasa” (wavefront sensing), te kreira finalnu sliku korišćenjem “Gerchberg-Saxton” algoritama.
Na kraju, projekat “James Webb” teleskopa je koštao čitavih 11 milijardi dolara. Iako je budžet pređen više od deset puta, projekat se i dalje smatra veoma uspešnim. Sam svoj naziv svemirski teleskop je dobio po jednom od prvih direktora NASA, Jamesu Webbu, koji je bio i inicijalni pokretač američkog programa Apollo i letova na Mesec šezdesetih godina.
Nova naučna realnost
Prve fotografije sa ovog svemirskog teleskopa su zapanjile i naučnu, kao i širu svetsku javnost – nikada do sada u ljudskoj istoriji nisu viđene oštrije fotografije udaljenih galaksija i sazvežđa. Fotografije su tzv. kompoziti, nastali računarskim kombinovanjem fotografija u nekoliko spektara svetlosti (vidljivog i infracrvenog).
Prve fotografije iz “dubokog polja” sa “James Webba” su sazvežđa NGC 3324 poznatog i kao “Carina Nebula” (Maglina Pramac), koja je udaljena 8.500 svetlosnih godina od Zemlje, što znači i da je “vidimo” onako kako je ona izgledala pre toliko godina. Druga fotografija pokazuje udaljenu planetu (gasnog džina) pod imenom WASP-96b. Ovo je prvi put da je neka planeta ovog tipa snimljena u ovako visokoj rezoluciji. Takođe, slika skupa pet galaksija pod imenom “Stefanov kvintet” pokazuje njihov sudar sa poljem gasa i čestica, a udaljene su neverovatnih 290 miliona svetlosnih godina od Zemlje.
Fotografija koja je izazvala najviše pažnje u medijima je “Southern Ring Nebula” (NGC 3132), planetarna maglina u sazvežđu Jedra, koja se sastoji od polja gasa i prašine, koja je nastala eksplozijom zvezde pre 2.500 godina.
“James Webb” će se u budućnosti fokusirati na proučavanje udaljenih planeta (egzoplaneta), za mnoge od kojih naučnici veruju da poseduju vodu kao i na Zemlji, te udaljena sazvežđa. “James Webb” bi tokom svog rada trebao da pruži i odgovore na pitanja kako su se sazvežđa formirala u ranom svemiru nakon Velikog praska, te da li se i kojom brzinom svemir “ubrzano širi”, fenomen koji je otkriven još pre jednog veka.
Naučna zajednica čak poredi teleskop “James Webb” sa prvim avionom braće Wright, prvim Teslinim generatorom naizmenične struje, te pronalaskom tranzistora. Koliko je teleskop “James Webb” napredniji od svog “starijeg brata” Hubblea, govore i očekivanja naučnika da njegov broj fotografija (nastalih za dve decenije rada), “Webb” nadmaši – do kraja ove godine.
Pratite nas i na Twitteru, Facebooku i Instagramu.
