A NASA forradalmi James Webb űrteleszkópja elérte utolsó űrbéli pályáját

Miután az elmúlt hónapban több százezer kilométert tett meg az űrben, a NASA forradalmian új James Webb űrteleszkópja ma délután végrehajtotta utolsó nagy pályakorrekciós manőverét, és ezzel végső nyugvópályára állt az űrben. Az obszervatórium mostantól örökké a Földtől nagyjából 1 millió mérföldes távolságban lesz, így a jármű az első sorból tekintheti meg az Univerzum legősibb csillagait és galaxisait.

A karácsony napján indított NASA James Webb űrteleszkópnak, vagyis a JWST-nek vad utazása volt a célállomásig. A teleszkóp túl hatalmas ahhoz, hogy végleges formájában repüljön az űrbe, ezért a rakétában összehajtogatva kellett elindítani. Miután elérte az űrbe, a JWST rendkívül összetett rutinszerű alakváltoztatásba és kibontakozásba kezdett, egy olyan koreográfiába, amelyet korábban még egyetlen űreszköz sem hajtott végre. A JWST mégis minden lépést hibátlanul hajtott végre, január 8-án befejezte a főbb telepítéseket, és teljes konfigurációjában kivirágzott.

Rengeteg aggodalom övezte ezeket a telepítéseket, mivel a tervek szerint kellett működniük; egy hiba is veszélyeztethette volna a JWST teljes küldetését. De a missziócsapat nyugtalansága nem ért véget a kibontás befejeztével. A JWST-nek még el kellett helyezkednie a végső űrbeli pozíciójában, hogy megfelelően elvégezhesse a feladatát. Ha az obszervatórium ma nem lassul le kellőképpen, akkor fennállt annak a veszélye, hogy rossz pályára kerül, vagy teljesen lemarad a célpályáról. Egy ilyen hiba megnehezíthette volna a küldetés jövőjét, hihetetlenül megnehezítve a tudósok számára a közel 10 milliárd dolláros űrobszervatóriummal való kommunikációt.

Szerencsére a JWST ezt az utolsó manővert hibátlanul végrehajtotta. „Az elmúlt hónap során a JWST elképesztő sikert ért el, és ez elismerés mindazoknak, akik hosszú éveket, sőt évtizedeket töltöttek a küldetés sikerének biztosításával” – mondta Bill Ochs, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának JWST projektvezetője egy nyilatkozatban.

Bár egy hónapig tartott eljutni idáig, a JWST-nek nem kellett sokáig várnia, hogy ma délután a végső célállomásra álljon. 14 óra körül a JWST nagyjából 5 percre beindította a fedélzeti hajtóműveit. Ez volt az utolsó a három pályakorrekciós égés közül, amelyet a JWST végrehajtott, és amely eléggé lelassította az űreszközt ahhoz, hogy egy nagyon pontos pályára álljon az űrben.

A JWST most a világűr egy láthatatlan pontja, a Föld-Nap Lagrange-pont körül kering. Ez az űr egy kissé misztikus területe, ahol a Nap és a Föld gravitációs és centripetális erői éppen megfelelőek, lehetővé téve, hogy a tárgyak viszonylag „stabil” helyzetben maradjanak. „Van egy kis kötélhúzás, ahol [a gravitáció] tökéletesen egyensúlyban van” – mondta a The Verge-nek Jean-Paul Pinaud, a földi műveletek delta-V vezetője a Northrop Grumman-nél, a JWST elsődleges kivitelezőjénél. „Tehát senki sem nyeri meg ezt a kötélhúzást.”

A Nap és a Föld öt ilyen Lagrange-ponton osztozik, amelyek bolygónk körül helyezkednek el. Van egy közvetlenül a Föld és a Nap között, egy pedig a csillagunk velünk ellentétes oldalán. A JWST a Földtől távolabb, a Naptól távolabbi oldalon található egyik Lagrange-pont körül kering, amelyet L2-nek nevezünk. Ebben a pozícióban, ahogy a Föld a csillag körül mozog, a JWST szinte lépésben követi a bolygót, mint egy állandó kísérő, amely mindig ugyanabban a helyzetben van a bolygónkhoz képest. Nem számít, hol van a Föld a Nap körüli pályáján, a JWST garantáltan körülbelül 1 millió mérföldre lesz tőlünk.

A JWST által az L2 körül bejárt pálya valójában meglehetősen széles, nagyjából a Föld és a Hold közötti távolságot teszi ki. De az obszervatórium nem maradhat örökké ezen a pályán segítség nélkül. Az L2 úgynevezett „álstabil”, ami azt jelenti, hogy az ezen a helyen keringő objektumok hajlamosak lesznek egy irányba elsodródni. „Olyan, mintha egy ló nyergében ülnénk” – mondja Pinaud. „Egy ló nyergében az ember elég stabil. Képzeld el magad úgy, mint egy üveggolyót… a ló fejétől a ló farkáig valószínűleg középre gurul, de aztán amint a nyereg bármelyik oldalára megy, egyszerűen leesik a földre.”

A JWST-nek tehát kis korrekciókat kell majd végrehajtania pályáján élete során. A teleszkóp körülbelül 20 naponta egyszerre két-három percre be fogja lőni a hajtóműveit, hogy a pályáján maradjon. Végső soron ezek a kiigazítások határozzák meg, hogy a JWST meddig maradhat aktív az űrben. Amikor a következő 10-20 évben elfogy a hajtóanyag, akkor ér véget az obszervatórium küldetése. (Szerencsére a JWST-t az Ariane 5 rakéta olyan nagyszerű pályára állította, hogy a teleszkóp élettartama jóval hosszabb lesz, mint eredetileg jósolták).

Ez bonyolult helyzetnek tűnhet, sok extra erőfeszítésre van szükség a JWST stabilan tartásához. De az L2 több okból is elég vonzó hely ennek az obszervatóriumnak. A legnagyobb előnye talán az, hogy milyen messze van mind a Földtől, mind a Naptól. A JWST az infravörös fény gyűjtésére készült, amely a hővel kapcsolatos fénytípus. E tervezési döntés miatt a teleszkópnak mindig rendkívül hidegnek kell maradnia. Ezért van felszerelve egy napellenzővel, amely mindig a Nap felé néz, egy védőernyővel, amely visszaveri a csillag hőjét, és extra hidegben tartja a teleszkópot. Mégis, bármilyen közeli, hőt és infravörös fényt kibocsátó objektum megzavarhatja a JWST megfigyeléseit, ha a NASA nem vigyáz. Azzal, hogy a NASA a teleszkópot közel 1 millió mérföldre helyezi el bolygónktól, garantálja, hogy a Földről és a Holdról érkező infravörös fény nem fogja zavarni vagy felmelegíteni a teleszkópot.

Az L2 energiaellátás szempontjából is nagyszerű, mivel a JWST egyik oldala mindig a Nap felé néz majd. Ezen a fűtött oldalon a teleszkópnak van egy napelemtáblája, amely folyamatosan gyűjti a napfényt az energiaellátáshoz. Más űreszközök, például a Föld körüli pályán keringő Hubble űrteleszkóp nem rendelkezik ezzel a luxussal. Amikor a Hubble a Föld éjszakai oldalán kering, nem látja a Napot, és az akkumulátoraiban kell energiát tárolnia. A JWST esetében ez soha nem lesz így. „Alapvetően korlátlan energiával rendelkezünk a küldetés működéséhez, és nem kell aggódnunk a napfogyatkozások miatt” – mondta a The Verge-nek Kyle Hott, a Northrop Grumman cégnél a JWST küldetésrendszerek tervezéséért felelős vezetője.

A Föld körüli pályán való folyamatos nappali és éjszakai váltásnak vannak hátrányai is; a szélsőséges hőmérséklet-ingadozások megrázhatják és vibrálhatják az űreszközt, ami idővel a műszerek romlásához vezethet. A JWST nagyjából azonos hőmérsékleten fog működni egész élettartama alatt.

És ott van még a folyamatos kommunikáció előnye. Mivel az L2 mindig ugyanabban a helyzetben van a Földhöz képest, a JWST mindig meghatározott távolságra lesz bolygónktól. Ez azt jelenti, hogy állandó kapcsolatban lehetünk az obszervatóriummal. „A Föld-Nap rendszer mintegy magával rángathat bennünket az L2-nél, így a járművel való folyamatos, kényelmes és kellemes kommunikáció biztosított” – mondja Hott. „Ez pedig leegyszerűsíti a küldetés műveleteit is.”

Ez a döntő fontosságú finálé lezárja az obszervatórium kockázatos utazását a kozmoszban, és megnyitja az utat a tudomány számára, hogy végre megkezdődhessen a kutatás. A JWST megfigyeléseire azonban még várnunk kell egy kicsit. A tudósok és mérnökök hamarosan megkezdik a teleszkóp tükreinek egyre pontosabb beállítását, mielőtt az obszervatóriumot üzembe helyezik, és tesztelik az összes műszerét, hogy megbizonyosodjanak arról, készen állnak-e arra, hogy összegyűjtsék az első rendkívüli képeket az Univerzum legősibb csillagairól és galaxisairól.

Ez a folyamat sok hónapot vesz igénybe, de ha minden jól megy, a JWST által készített első történelmi felvételeket már idén nyáron visszasugározhatják a Földre.