Pavērs vēl nebijušu skatu uz Visumu. Iespaidīgais Veba teleskops beidzot devies kosmosā  (7)

Arī pašā finiša taisnē Veba teleskopa starts vairākkārt tika pārcelts – 18. decembrī plānotais starts pārcelts uz 22. decembri, pēc tam uz 24. decembri. Nelabvēlīgu laikapstākļu prognozes dēļ tas pārcelts par vēl vienu dienu uz 25. decembri, kad visbeidzot arī notika, "Ariane 5" raķetei no EKA kosmodroma startējot pulksten 14.20 pēc Latvijas laika. Vēlamais starta logs bija nedaudz vairāk kā pusstundu ilgs – tam bija jānotiek posmā no pulksten 14.20 līdz pulksten 14.52 pēc Latvijas laika, pēc iespējas ātrāk šī laika loga robežās.

Raķete ar startam "sapakoto" teleskopu ceļu uz starta platformu sāka 23. decembrī ap pulksten 17 pēc Latvijas laika. Tas prasīja aptuveni divas stundas. Starta priekšvakarā, 24. decembrī, "Arianespace" apstiprināja, ka laika prognoze startam sestdien izskatās cerīga, un tiešām – šoreiz laikapstākļi bija labvēlīgi līdz pat starta brīdim. Šādos gadījumos, kur uz spēles likts tik daudz, pat vismazākās bažas par laikapstākļu radītiem riskiem varētu startu kārtējo reizi apturēt.

Nākamai solis – degvielas uzpilde, kas arī prasīja aptuveni divas stundas. Raķetes pirmās pakāpes tvertnēs bija jāsapilda 150 tonnas šķidrā skābekļa un 25 tonnas šķidrā ūdeņraža. Raķetes otrajā pakāpē – aptuveni 15 tonnas degvielas. Viss uzpildes process pabeigts aptuveni stundu un divdesmit minūtes pirms starta.

Divarpus minūtes pēc starta veiksmīgi atdalījās abi starta paātrinātāji. Nākamais kritiskais punkts bija kravas nodalījuma aizsargapvalka atdalīšanās – tam jāpasargā teleskops raķetes lidojuma laikā cauri Zemes atmosfērai. Aizsargapvalka atdalīšanās notika bez aizķeršanās, un ceļu kosmosā Veba teleskops turpināja nu jau atsegts. Deviņas minūtes pēc starta savu darbu bija pabeigusi arī raķetes pirmā pakāpe. Augšējā pakāpe no teleskopa atdalījās pēc 27 minūtēm un septiņām sekundēm. Viss notika sekundi sekundē pēc plāna – perfekts starts! Dažas minūtes vēlāk tika izvērsti Veba teleskopa saules paneļi un saņemts apstiprinājums, ka Veba teleskops saņem nepieciešamo enerģiju.

Ideja par kosmisko teleskopu, kas vērtos Visumā infrasarkanajā diapazonā, tapusi jau pirms aptuveni 30 gadiem – ap to laiku, kad kosmosā nogādāts nu jau leģendārais Habla kosmiskais teleskops, kas galvenokārt veic novērojumus redzamās gaismas un daļēji arī ultravioletajā diapazonā. Sākotnēji bija plānots, ka šādam infrasarkanās gaismas teleskopam jātop aptuveni desmitgades laikā un jāizmaksā ap pusmiljardu dolāru. Taču, kā vienmēr, viena lieta ir vīzijas, ieceres un plāni, pavisam cita – īstenošana. Realitātē no pirmajām idejas skicēm līdz teleskopam, kas "uzsēdināts" nesējraķetes galā un gatavs doties pildīt savu uzdevumu, pagājušas trīs desmitgades, bet izmaksas laika gaitā uzauga līdz 10 miljardiem dolāru. Taču vairumam astronomijas aprindās nav šaubu – tas būs tā vērts. Kādreizējā NASA administratora Džeimsa Veba vārdā nosauktais teleskops spēs to, ko iepriekš nav spējis neviens no citiem lielajiem kosmiskajiem teleskopiem – tas faktiski mums pavērs logu uz Visuma pagātni.

Arī 2003. gadā palaistais Spicera kosmiskais teleskops (ilustrācijā zemāk) uztvēra infrasarkano starojumu. Tas ir siltumstarojums, tāpēc – jo tālāk šāds teleskops no siltuma, jo labāk. Pretējā gadījumā teleskopa jutīgos sensorus pārsātinātu fona siltumstarojums, un nekādi labi novērojumi neizdotos. Tas attiecas arī uz būšanu pārāk tuvu Zemei – arī Zemes izstarotais siltumstarojums šajā gadījumā ir traucēklis. Spicera teleskops sākotnēji bija samērā tuvu Zemei, bet riņķoja orbītā ap Sauli aiz Zemes, pamazām atpaliekot. Tādējādi misijas noslēguma posmā (oficiāli tā beidzās 2020. gadā) Spicera teleskops orbītā atradās jau vairāk nekā 250 miljonus kilometru aiz Zemes.

Veba teleskops savukārt "dzīvos" otrajā Lagranža punktā aptuveni 1,5 miljonu kilometru attālumā no Zemes. Tas ir punkts, kas atrodas konkrētā attālumā no diviem lieliem objektiem, un daudz mazākais objekts (šajā gadījumā Veba teleskops) saglabā pozīciju attiecībā pret abiem šiem lielajiem debesu ķermeņiem.

Tādējādi panāktas uzreiz divas lietas. Pirmkārt, orbītas saglabāšanai būs nepieciešami nelieli resursi – to aizvien vajadzēs koriģēt, bet visai nedaudz. Diemžēl arī orbītas uzturēšanai nepieciešamais propelents reiz beigsies, un Vebs savu vēlamo orbītu zaudēs. Hipotētiski dažādos forumos tika spriests par iespējām Veba teleskopa propelenta krājumus nākotnē atkal uzpildīt un pagarināt misijas "derīguma termiņu", taču, radot teleskopu, šādas iespējas netika apsvērtas, tādēļ pagaidām par to varam vien fantazēt. Otrkārt, Veba teleskops vienmēr būs līnijā ar Zemi attiecībā pret Sauli, kā arī būs gana tālu no Zemes, lai minimizētu traucējošo siltumstarojumu no mūsu planētas, Mēness un Saules.

Protams, ar to vien nepietiek, tāpēc Veba teleskopa kritiska sastāvdaļa ir tenisa korta izmēra Saules vairogs. Pieci slāņi superplāna kaptona (0,05 milimetri pirmajam slānim un 0,025 milimetri pārējiem četriem), kas pārklāts ar alumīniju nodrošinās neticami saltus apstākļus Veba teleskopa superjutīgajiem sensoriem. Temperatūras atšķirība vairoga abās pusēs būs milzīga. Saules pusē gandrīz varētu uzvārīt ūdeni (temperatūrua tuvu pie 90 grādiem pēc Celsija), bet sensoru pusē temperatūra būs mīnus 225 grādi pēc Celsija. Vienam no insturmentiem – vidējā infrasarkanā diapazona instrumentam MIRI – palīdzēs arī inovatīva termoakustiskā aktīvās dzesēšanas sistēma, kas to atdzesēs līdz pat mīnus 266 grādiem pēc Celsija, jau visai tuvu absolūtajai nullei.

Jau 2003. gadā palaistais Spicera teleskops mums sniedza unikālu ieskatu Visumā, taču Džeimsa Veba kosmiskais teleskops solās būt vairāk nekā par galvastiesu pārāks.

Milzīgais galvenais spogulis, kas veidots no 18 ar zeltu pārklāta berilija segmentiem, ir speciāli pielāgots infrasarkanās gaismas atstarošanai, un arī spoguļa diametrs ir iespaidīgi 6,4 metri. Tas spēs savākt vairāk gaismas nekā jebkurš kosmiskais teleskops līdz šim.

Kāpēc būtiski vērot Visumu tieši infrasarkanajā diapazonā? Lūk – 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.

Taču ar sekmīgu startu viss nupat tikai sācies – Veba teleskopam priekšā mēnesi ilgs ceļojums uz otro Lagranža punktu, un procesā ir perfekti jānorit daudziem simtiem darbību, sākot ar milzīgā Saules vairoga izvēršanu, paša teleskopa galvenā spoguļa izvēršanu (tas raķetē bija daļēji salocītā stāvoklī), līdz zinātnisko instrumentu, sakaru un citu sistēmu pārbaudei. Taču jau 2022. gadā varam gaidīt pirmos rezultātus, ko ļaus sasniegt šis 30 gadus ilgi lolotais astronomijas brīnums.