Habla kosmiskais teleskops neapšaubāmi ir plašākā sabiedrības lokā viena no vislabāk atpazīstamajām astronomijas iekārtām. Taču šis veterāns vēl nebija nogādāts kosmosā, kad pie apvāršņa jau vīdēja pirmās vīzijas par nākamās paaudzes kosmisko teleskopu. Habla teleskops Zemes orbītā nonāca 1990. gadā, bet jau 1989. gadā astronomi sāka spriest par projektu, kas vēlāk attīstījās un kļuva par to, ko šobrīd pazīstam ar nosaukumu Džeimsa Veba kosmiskais teleskops. Starts gan kārtējo reizi pārcelts – no 24. decembra uz 25. decembri, kad tam jānotiek laika posmā no pulksten 14.20 līdz 14.52 pēc Latvijas laika. Cerams, beidzot "visas zvaigznes sakritīs" un NASA un Eiropas Kosmosa aģentūra varēs sarūpēt lielisku Ziemassvēktu dāvanu astronomijas entuziastiem. Rudenī izdevums "Vox" ne bez pamata norādīja, ka Veba teleskops ļaus ieraudzīt Visumu tā, kā nekad līdz šim to neesam redzējuši, un burtiski "izšaus korķus" vai "uzspridzinās prātu" – kāds tēlainās izteiksmes līdzeklis nu kuram tuvāks.
Projekta pirmsākumos tā starts bija iecerēts 2000. gadu pirmajā pusē, pēc tam 2007. gadā, tad 2011. un tā tālāk. Arī pērn tika noteikti vairāki palaišanas datumi, un "Campus" cerībā, ka viens no tiem beidzot būs īstais, veltīja Veba teleskopam rakstu "Zeltā klātais Visuma pētnieks sola ieskatu ļoti tālā pagātnē". Diemžēl pandēmijas laika ierobežojumi atkal ieviesa savas korekcijas, 2020. gada pavasarī ieplānoto startu pārbīdot vispirms uz vasaras vidu, tad rudeni, bet tad jau uz nākamo gadu. Arī pēdējā finiša taisnē vēl vairākkārt distancē daži metri nākuši klāt – 18. decembrī plānotais starts pārcelts uz 22. decembri, bet pēc tam uz 24. decembri un nu jau 25. decembri.
Protams, šādos megaprojektos steigties nedrīkst – Veba teleskops ir vairākas desmitgades ilga darba rezultāts, kas ir ne tikai ārkārtīgi dārgs (apmēram 10 miljardi dolāru vai gandrīz 9 miljardi eiro), gan ar milzīgu zinātnisku nozīmi un potenciālu pavērt mums tādus Visuma apvāršņus, kādus ar pašreiz pieejamām iekārtām nevaram apgūt. Kļūdīties nedrīkst, visam jānorit perfekti, jo likmes ir augstas.
Pēctecis, ne aizvietotājs
Viens no jautājumiem, kas var rasties saistībā ar ļoti dārgo Veba teleskopa projektu – priekš kam mums tāds, ja jau eksistē un aizvien cītīgi datus vāc Habla teleskops? Kaut abi ir kosmiskie teleskopi, šīs iekārtas ir fundamentāli atšķirīgas vairākos aspektos, tāpēc Veba teleskopu jāuztver drīzāk kā Habla pēcteci, ne aizvietotāju.
Ja Habla teleskops Visumā veras galvenokārt redzamās gaismas diapazonā – tajā, ko varam saskatīt ar savām acīm –, kā arī daļēji ultravioletā starojuma diapazonā, tad Veba teleskops ir speficiski pielāgots infrasarkanajam diapazonam. Tiesa, tas nedaudz redzēs arī optiskajā diapazonā – sarkano un oranžo gaismu – bet tā ar superplānu zelta kārtu klātie spoguļi absorbēs zilo gaismu.
Gan Habla teleskopa, gan Veba teleskopa leņķiskā izšķirtspēja būs līdzīga. Kā liecina NASA faktu lapa par Veba teleskopu, ar to no 40 kilometru attāluma var izšķirt objektus, kas ir viena penija ASV penija izmērā. Taču, salīdzinājumā ar Habla teleskopu, Veba teleskopa milzīgais no 18 segmentiem veidotais spogulis ar diametru 6,5 metri daudz labāk spēs savākt gaismu, attiecīgi ar šo teleskopu varēs "redzēt" objektus, kas ir no 10 līdz pat 100 reižu blāvāki.
Logs uz pagātni
Veba teleskops faktiski ļaus astronomiem ielūkoties tālāk Visuma pirmsākumos nekā tas līdz šim bijis iespējams – šis teleskops ir mūsu logs uz pagātni.
Pērn par nišu astronomiskajos novērojumos, ko nu ieņems Veba teleskops, "Campus" vairāk pastāstīja Latvijas Astronomu biedrības projektu vadītājs Mārtiņš Gills.
"Kāpēc tas ir būtiski, šis infrasarkanais diapazons? Pirmkārt, no Zemes vairākus viļņu garumus nevaram novērot, jo planētas atmosfēra tos bloķē. Otrkārt, ja gribam skatīties ļoti tālu, tad ir jāņem vērā tāda lieta kā sarkanā nobīde (redshift). Proti, ja objekti, piemēram, zvaigznes, tuvumā ir redzami zilgani, tad tālāk no mums tos jau redzam nedaudz sarkanīgus. Ja gribam skatīties īpaši tālas galaktikas, objektus, viss aizbīdās uz "sarkano galu", ko ar Habla teleskopu vairs redzēt nevar. Lai veiktu principiāli jaunus atklājumus, šī ir tāda niša, kas līdz šim nebija aizpildīta," klāstīja eksperts.
Vienkāršoti skaidrojot, sarkanā nobīde rodas tāpēc, ka Visums izplešas. Attiecīgi līdz novērotājam gaisma no arvien tālākiem un tālākiem objektiem nonāks ar nobīdi uz "sarkano galu". No ļoti tāliem objektiem tā jau būs infrasarkanajā, proti, cilvēka acij nesaskatāmajā gaismas diapazonā.
Gills piedāvā vienkārši uztveramu analoģiju: "Ja mums ir nepiepūsts gumijas balons un uz tā sazīmējam strīpas vai vilnīšus, bet pēc tam balonu piepūšam, tās izplešas un attālums starp strīpām atšķiras. Konceptuāli ne jau pati gaisma mainās, bet telpa izplešas. No brīža, kad vilnis tika izstarots, telpa ir izpletusies, un arī vilnis, ceļojot, līdz ar visu telpu izplešas." Pretējs efekts būtu, ja Visums nevis izplestos, bet sarautos, tad telpas izmaiņas nozīmētu viļņu garuma samazināšanos un attiecīgi nobīdi uz zilās gaismas pusi.
Konceptuāli ko līdzīgu esam ikdienā piedzīvojuši ikviens, tiesa gan ar skaņu un nevis telpas kā tādas izplešanās dēļ, bet svārstību avota un novērotāja pārvietošanās attiecībā vienam pret otru dēļ. Proti, ja pretī traucas ugunsdzēsēju vai mediķu automašīna ar ieslēgtu skaņas signālu, tuvojoties, skaņa šķiet augstāka (īsāks vilnis), bet, automašīnai lielā ātrumā patraucoties garām, skaņa kļūst zemāka (garāks vilnis). Šo parādību sauc par Doplera efektu.
Bet ko tas viss nozīmē Džeimsa Veba teleskopa kontekstā? Ja ar Habla teleskopu uzstādītais rekords ir fiksēta galaktika "GN-z11", kas radusies vien 407 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena, tad ar Džeimsa Veba teleskopa infrasarkano "aci" varēs novērot galaktikas, kas ir vēl senākas – radušās pat tik sen kā vien 200 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena. Faktiski šī observatorija ļaus astronomiem un pasaulei ielūkoties daudz senākā Visuma vēsturē, tas būs jau minētais logs uz pagātni.
Smalka inženierija
Neprecīzi nopulēta galvenā spoguļa dēļ Habla teleskopa misijas pirmie gadi bija ar skābu piegaršu – attēli nebija tik asi, kādiem tiem jābūt. Taču – Habla teleskops ap Zemi riņķo vien 550 kilometru augstumā, un tā bija ASV atkārtoti izmantojamo kosmoplānu jeb šatlu ēra, tāpēc apkopes misijā tika labots gan spoguļa defekts, gan pēc tam vairākkārt Habls uzlabots un "apčubināts".
Džeimsa Veba teleskopa gadījumā šādas iespējas nebūs – tas atradīsies 1,5 miljonu kilometru attālumā no Zemes otrajā Lagranža punktā. Lagranža punkti ir tādi punkti, kuri atrodas konkrētā attālumā no diviem lieliem objektiem, un daudz mazākais objekts (šajā gadījumā Veba teleskops) saglabā pozīciju attiecībā pret abiem šiem lielajiem debesu ķermeņiem. Citā vietā teleskops ieietu orbītā ap kādu no diviem objektiem – vai nu ap Zemi, vai ap Sauli.
Otrais Lagranža punkts Veba teleskopam īpaši izdevīgs ir tāpēc, ka tas ir relatīvi ātri sasniedzams, bet gana tālu no Zemes. Tas ir īpaši būtiski teleskopam, kas vērsies Visumā infrasarkanajā (siltumstarojuma) diapazonā. "Ja teleskops būtu tuvu pie Zemes, jāslēpjas ne tikai no Saules, bet jāslēpjas arī no Zemes. Zeme arī ir pietiekami karsta, un arī Mēness atstaro siltumu," pērn skaidroja Gills.
Ar to gan vien nepietiks – viena no sarežģītākajām lietām būs milzīgā piecu slāņu siltumvairoga izvēršana. Izvērstā veidā tik lielu iekārtu kosmosā nogādāt nav iespējams. Daļēji salocīts ir gan galvenais spogulis, gan siltumvairogs.
Pat pēc veiksmīga starta vēl vairākas dienas būs neliels trilleris – vai visa siltumvairoga izvēršana notiks bez aizķeršanās? Šis process prasīs aptuveni trīs dienas un secīgi veiksmīgi jānotiek apmēram 300 darbībām. Katrā no tām kaut kas var noiet greizi. Aizsargvairoga materiāls ir arī ļoti plāns – pirmais un pret Sauli pavērstais slānis ir vien 0,05 milimetrus biezs, bet atlikušie četri vēl plānāki, tikai 0,025 milimetrus biezi. Vairoga slāņi veidoti no kaptona, kas noklāts ar ļoti plānu alumīnija pārklājumu (jo pats kaptons ir caurspīdīgs). Ņemot vērā mikrometeoroīdu radīto bojājumu risku, materiālā arī ir iestrādātas šuves, kas izsista cauruma gadījumā neļaus vairogam plīst tālāk par vienu ar šuvēm ierobežotu segmentu.
Vairoga nodrošinātajai pasīvajai aizsarzībai komplektā ar aktīvo dzesēšanu jāpanāk, ka teleskopa tuvā infrasarkanā diapazona instrumenti (NIRCam, NIRSPec, FGS/NIRISS) neuzkarst vairāk par -234 grādiem pēc Celsija, bet vidējā infrasarkanā diapazona instruments (MIRI) optimāli var darboties tad, ja temperatūra būs ap -266 grādiem pēc Celsija, proti, vien dažus grādus virs absolūtās nulles.
Palaidīs ar uzticamo "Ariane 5"
Veba teleskopa starts notiks no Franču Givānas. Starti, kas notiek no palaišanas laukumiem tuvu ekvatoram, vislabāk ļauj izmantot Zemes rotācijas ātrumu savā labā – Zemes virsmas lineārais ātrums ekvatorā ir ap 1670 kilometriem stundā jeb 465 metriem sekundē.
Starts notiks ar Eiropas Kosmosa aģentūras nesējraķeti "Ariane 5". Tā lieliski sevi pierādījusi, laika posmā no 2003. gada līdz šim brīdim veicot gandrīz 100 sekmīgus startus. Vienīgā aizķeršanās šajā laika posmā bija 2018. gada 25. janvāra starts, taču arī toreiz galu galā krava sasniedza plānoto galamērķi.
Šim notikumam līdzi varēs sekot arī NASA tiešraidē:
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
