SVEMIRSKA TEHNOLOGIJA

Pripremio: Mirko Jakovljević

Naslednik „Habla“

Svemirski teleskop „Džejms Veb” će omogućiti stvaranje infracrvenih slika najranijih zvezda i galaksija. Ipak, možda neće biti naslednik „Habla” kakvom se nadaju astronomi

Sunčev štit je lakši deo posla, ali 18 heksagona se moraju savršeno uklopiti

Ovoga puta, NASA neće dobiti drugu šansu. Osamnaest komada berilijuma, koji će postati ogledalo svemirskog teleskopa „Džejms Veb“, moraju biti uklopljeni savršeno. Prošli put, bila je potrebna posebna svemirska misija da bi se ispravila optika „Habla“ jer je njegovo ogledalo bilo pogrešno polirano. Ovakva mogućnost neće postojati za „Džejmsa Veba“ jer se on šalje na toliko udaljenu orbitu da ga nijedan astronaut neće posetiti tokom postojanja.

Problem je i što „Veb“ pokazuje značajne razlike od prvobitno zamišljenog projekta. Tehnički izazovi su ga pomerili u drugom pravcu. Mada naučnici obećavaju da će „Veb“ napraviti neverovatne fotografije, mnogi astronomi nisu ubeđeni u to.

Hlađenje pri -220 stepeni

Kada se razmišljalo o nasledniku „Habla“, naučnici su zamišljali desetmetarsko ogledalo, koje bi pružalo bolju rezoluciju. Takođe su planirali da teleskop slika infracrvenim zracima, kako bi mogao da prikaže neke od najranijih objekata u svemiru. Ipak, ubrzo su shvatili da njihov plan neće uspeti. Sve što ima temperaturu emituje infracrvenu svetlost, a u blizini Zemljine orbite, „buka“ bi ometala infracrvene detektore. Da bi se izborili protiv ovoga, naučnici bi morali da ohlade teleskop. Godine 1995, kada je započeta gradnja teleskopa, tehnologija nije bila u stanju da se izbori sa ovim problemom. Stoga su naučnici rešili da hlade instrumente umesto čitavog teleskopa. Primenjeno je rešenje koje bi trebalo da omogući da instrumenti ostanu na temperaturi od -220 stepeni, što je mnogo hladnije nego da su zarobljeni unutar cevi kakvu ima „Habl“.

Ovako bi se mogle praviti infracrvene fotografije, ali to predstavlja nov problem. Simulacije su pokazale da će, vremenom, kosmički zraci i Sunčeva radijacija uticati na plastične delove teleskopa koji bi se mogli istopiti i zamazati ogledalo.

Dok „Habl“ čeka penzija, „Veb“ postaje jedina nada za snimanje najstarijih galaksija

Dokaz za ovo je sloj debeo 0,37 mikrometara koji se pojavio na ogledalu svemirskog teleskopa „Čandra“ tokom četvrte godine boravka u svemiru. „Habl“ nema ovaj problem jer su njegova ogledala i instrumenti zatvoreni u vakuumskoj komori i zaštićeni od kontaminacije, što se ne može izvesti kod projekta koji je otvoren na delovanje svemira. Inženjeri nisu bili u stanju da osmisle način da reše ovaj problem direktno pa su ga zaobišli, iako je to značilo promenu prvobitnih planova.

„Veb“ je prvobitno trebalo da slika u infracrvenoj svetlosti, ultraljubičastoj i u vidljivim delovima spektra. Topljena plastika bi trebalo da smeta teleskopu prilikom pravljenja fotografija samo pri ultraljubičastoj svetlosti, pa su naučnici odustali od te opcije. Čak je i raspon snimanja „Veba“ dodatno smanjen u okviru infracrvenog dela spektra.

Nove specifikacije menjaju mogućnosti “Veba“, što znači da će, kada „Habla“ prestane da radi, astronomi ostati bez optičkog i ultraljubičastog svemirskog teleskopa. Stoga je pokrenuta inicijativa da se „Habl“ servisira da bi radio i duže od 2010. posle lansiranja „Veba“.

Objekte sa visokom energijom poput regiona u kojima nastaju zvezde i kvazari „Veb“ neće moći da snimi. A zbog toga što radi na dužim talasnim dužinama, nikada neće dostići izuzetno visoku rezoluciju snimaka sa „Habla“. Zato su pojedini američki astronomi počeli da prave planove za svemirski teleskop koji mogao da fotografiše na optičkim talasnim dužinama, u boljoj rezoluciji od „Habla“.

Povratak ka Velikom prasku

Ipak, „Veb“ bi trebalo da pokaže veoma zanimljive rezultate u infracrvenom delu spektra. Trebalo bi da bude u stanju da nas vrati i do 200 miliona godina posle Velikog praska, otkrivajući najranije galaksije. Simulacije su pokazale da je ovo dovoljno daleko da se vide pojedinačne eksplozije „supernovih“ nastale prilikom smrti prve generacije zvezda.Potraga za eksplozijama bila bi jedan od načina da se testira teorija da su prve zvezde bile džinovi sa masom 300 puta većom od mase Sunca. Takvi džinovi su, verovatno, postojali samo nekoliko miliona godina, a njihove smrti mogu da objasne kako se gas u ranom svemiru jonizovao.

Posmatranje galaksija u periodu od 300 miliona godina posle Velikog praska trebalo bi da otkrije kako su galaksije izgledale tada, što bi objasnilo i kako su nastale današnje strukture.

Da bi sve funkcionisalo, svemirska konstrukcija teleskopa bi morala da prođe bez ikakvih problema. Ogledalo je najvažnije. „Vebovo“ ogledalo od berilijuma biće široko 6,5 m. Ali, ako raketa koja će ga lansirati ne može da ponese nešto toliko teško, ogledalo će biti sačinjeno od 18 delova koji će biti sastavljeni u svemiru.

Tim naučnika zadužen za kontrolu proizvodnje ogledala već pravi prototip. Kada ogledalo bude spojeno u svemiru, biće teško održati ga potpuno mirnim i ohlađenim do optimalne temperature. Prototip će biti testiran na Zemlji u vakuumskoj komori kako bi se simulirali uslovi niske gravitacije.

Ako bi „Veb“ samo kružio oko Zemlje, bilo bi teško inkorporirati projekat blokiranja Sunca u trenucima kada se teleskop okrene ka Suncu. Zato će „Veb“ kružiti na tački, u noćnoj strani Zemlje, po imenu tačka Lagranž L2. Da bi dospeo do ove tačke, „Vebu“ će biti potrebno nekoliko meseci uz još nekoliko meseci da se ohladi. Potom na red dolazi podešavanje, što znači da bi mogao da počne sa radom tek 6 meseci posle lansiranja. Zbog toga što neće moći da bude servisiran, životni vek „Veba“ biće 5 godina.

Najvažniji Vebov infracrveni instrument je senzor koji će napraviti NASA i jedan evropski konzorcijum. U pitanju je silicijumski čip sa malom količinom sredstva za hlađenje. Kada ova količina istekne, pet godina posle lansiranja, infracrvena buka će uništiti čip i onemogućiti mu snimanje preko određenih talasnih dužina. Ostali instrumenti će nastaviti da rade dok ne nestane goriva, 10 godina posle lansiranja. Tada će teleskop lagano utonuti u solarnu orbitu i njegov rad će se okončati.

Mirko Jakovljević