James Webb: 344 powody, dla których nie udało się wdrożyć teleskopu kosmicznego

Zajęło to 30 lat rozwoju i prawie 9,7 miliarda dolarów inwestycji. Ale po latach opóźnień – pierwsza data premiery została ustalona na 2007 rok -, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) Wreszcie gotowy. Zamontowany z przodu rakiety Ariane 5 ECA, powinien wystartować z Centrum Kosmicznego Gujany (CSG) 22 grudnia. Historyczny moment dla NASA, a także dla jej europejskich i kanadyjskich partnerów. „To najbardziej złożona misja, która postawi Kourou 22 grudnia w centrum świata” – podsumowuje niemal spokojnie Pierre Ferot, dyrektor naukowy teleskopu w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Kilka dni przed startem ciśnienie z konieczności wzrasta. Ponieważ Amerykanie nigdy nie powierzyli wydania jednej z najcenniejszych perełek technologicznych obcemu mocarstwu, w tym przypadku ESA i ArianeGroup. „Wyboru dokonano w 2003 r., ponieważ nasz pocisk miał największą możliwą nośność: 5,4-metrowy streamer do przenoszenia maszyny o masie 6,2 tony” — określa Hervé Gilbert, dyrektor techniczny ArianeGroup. Jeśli decyzja zostanie podjęta dzisiaj, X. spacja Być może wygrałeś zakład. Ta opcja jest jednak nadal wygodna, ponieważ oprócz dużej pojemności Ariane 5 okazała się niezawodna (111 odpalonych wszystkich wersji łącznie, 5 awarii, w tym 3 awarie częściowe) i wystarczająco mocna, aby napędzać JWST do miejsca docelowego, „Lagrange’a Point 2″, 1,5 miliona km od naszej planety (w porównaniu do 384 400 km dla Księżyca). Jednak porażka nie wchodzi w grę: byłaby katastrofalna dla całego europejskiego przemysłu lotniczego.

„Przygotowujemy się ze szczególnym naciskiem i zawsze przy tym samym celu: wystartować z pełną świadomością, to znaczy z pewnością, że zrobimy jak najwięcej, gdy nastąpi ostateczny 'start’, kontynuuje Herve Gilbert. Ta sama historia dotyczy Narodowe Centrum Badań Kosmicznych (CNES), które obsługuje bazę w Kourou: „JWST przybył tu dwa miesiące temu”, zauważa Olivier Bognet, zastępca dyrektora Ariane w Agence France-Presse. Pod „dzwonkiem nie tylko w czystym pomieszczeniu, ale także w wyznaczonym namiocie, aby najmniejsze zabrudzenia nie osadzały się tam, szczególnie na poziomie lustra głównego i na jego instrumentach” .

oferta limitowana. 2 miesiące za 1 euro bez zobowiązań

Prewencja, która nie zapobiegła wypadkowi, gdy konieczne było złożenie teleskopu na miejscu: taśma poluzowała się, a główna konstrukcja zatrzęsła się, na szczęście bez konsekwencji. Ale NASA musiała przeprowadzić serię kontroli, które opóźniły wyjazd o kilka dni. Wkrótce teleskop dotrze na szczyt Ariane 5, zanim zostanie starannie „owinięty” wewnątrz nasadki dzięki milimetrowemu systemowi naprowadzania. Ostatecznie zespół zostanie przeniesiony na wyrzutnię na dzień przed startem.

Najbardziej złożone wdrożenie w historii kosmosu

Najwyraźniej start będzie kluczowym momentem misji. Inżynierowie pracowali nad tym, aby maksymalnie zredukować wibracje wewnątrz owiewki, a następnie na wentylacji: podczas wynurzania następuje nieunikniona dekompresja, która będzie napędzana przez zawory, aby była jak najbardziej płynna. Ale przede wszystkim sequel to ten, który obiecuje ciężko pocić się inżynierom. Ponieważ po starcie teleskop, oddzielony od Ariane 5, rozpocznie „najbardziej złożoną sekwencję rozmieszczeń w historii podczas pojedynczej misji kosmicznej” – zapewnia Anthony Boccaletti, zastępca dyrektora Laboratorium Badań Kosmicznych i Instrumentacji Astrofizyki (Meudon). I nie bez powodu „potwór” Jamesa Webba – o rozpiętości skrzydeł 22 metrów – musiał zostać złożony jak gigantyczne origami, aby pasował do francuskiej rakiety. W kosmosie rozpocznie odwrotny proces.

„Istnieją 344 punkty, które zawiodły około 80% z nich [275, NDLR] W związku z rozmieszczeniem” – ostrzegł Mike Menzel, główny inżynier misji internetowej NASA, podczas konferencji prasowej w listopadzie. Innymi słowy, jeśli jeden z tych „punktów” zawiedzie, cały teleskop nie będzie w stanie funkcjonować. w szczególności obejmują 144 mechanizmy startowe, które powinny działać. Wszystko idealne. Wystarczająco, aby każdy inżynier kosmiczny bladł. „Kiedy zaczynałem studia, powiedziano nam w klasie tylko wtedy, gdy „projektowaliśmy misję kosmiczną, musimy spróbować. t mają mechanizmy!Tam jest ich ponad setka – zauważa Olivier Bernier, naukowiec, astrofizyka w Narodowym Centrum Badań Naukowych, odpowiedzialny za jeden z programów naukowych w JWST. Proces byłby tak skomplikowany, że specjaliści planowali rozłożyć go na 29 dni (Zobacz wideo poniżej), który jest czasem potrzebnym JWST na dotarcie do miejsca docelowego, Lagrange Point 2.

Pierwszy etap rozpocznie się trzydzieści jeden minut po wystrzeleniu, kiedy teleskop rozłoży panele słoneczne, aby go zasilić. Po 1:30 kolej na kontakt anteny z ziemią. Po trzech dniach podróży zacznie się otwierać i rozdzielać pięć różnych warstw osłony termicznej. Ten główny element będzie chłodził instrumenty teleskopu, które powinny pozostać na poziomie – 233 °C, podczas gdy po drugiej stronie osłony jest + 80 °C, nagrzane słońcem. Nawet najbardziej wrażliwe MIRI skorzystają z „kriochłodziarki”, aktywnego systemu chłodzenia, który utrzymuje temperaturę -266°C. „Jest tylko 7 stopni Celsjusza powyżej zera absolutnego” — twierdzi Anthony Boccaletetti, który współprojektował instrument. Chłodzenie jest procesem niezbędnym, ponieważ ciepło emituje promieniowanie podczerwone. Jednak instrumenty JWST będą precyzyjnie skanować głęboką przestrzeń w widmie podczerwieni. Innymi słowy, teleskop nie może się przegrzać, w przeciwnym razie zanieczyściłby jego obserwacje.

„JWST bez osłony termicznej jest jak człowiek spoglądający w niebo nocą, ale pod latarnią”, wyobraża sobie Pierre Ferrouette, opisując zasadniczą rolę tego żagla, wielkości kortu tenisowego. „To spowodowało pewne problemy podczas pierwszych testów na Ziemi. Często nie są to ważne części (detektory, elektronika), ale części mechaniczne, które były trudne do opracowania” – wspomina Olivier Le Masel, szef programu kosmologicznego w National Center for Space Studies. .

„Bez ryzyka, bez nauki”

Saga techniczna na tym się nie kończy, ponieważ JWST nie opublikowało jeszcze swoich dwóch mirrorów. Większe światło odbije światło z powrotem do drugiego, co z kolei odbije je z powrotem do środka lustra głównego. „Pierwsze, największe, opublikuje swoje 18 sekcji niezależnie od siebie, chociaż przymocowane do tej samej struktury, z wyszczególnieniem Anthony’ego Boccaletti. Powyżej lustro wtórne, trzymane przez trzy gałęzie, powinno być idealnie wyrównane, aby odbijać światło Prawidłowo do układu optycznego i instrumentów! Żaden teleskop kosmiczny nie ma zwierciadła segmentowego, chyba że zrobiło to już wojsko, ale w astrofizyce, w naukach cywilnych to duży krok, to szaleństwo!

W obliczu takiej złożoności naukowcy nie mogą całkowicie ukryć swoich obaw, zwłaszcza że Lagrange Point 2 jest zbyt daleki od nadziei, że astronauci przyjdą to naprawić, jak to zrobili w przypadku Hubble’a. „Koniecznie trochę się martwię, ale jestem też pełna nadziei, a przede wszystkim ufam inżynierom NASA, wiedząc, że będą wiedzieć, jak w pełni kontrolować wdrożenie”, wyjaśnia Nicole Nesvadba, badaczka CNRS w laboratorium. JL Lagrange odpowiedzialny za program naukowy JWST mający na celu lepsze zrozumienie interakcji między nimi czarne dziury Ogromne obiekty i otaczające je galaktyki.

Środki ostrożności amerykańskich inżynierów wyjaśniają również – po części – nagromadzone opóźnienia: wraz z wykryciem każdej nowej usterki planowali ją wyeliminować. Niektóre mechanizmy mogą zostać zrestartowane, na przykład poprzez wysłanie polecenia cyfrowego. Zero ryzyka nie istnieje. „Bez pewnej śmiałości nie moglibyśmy uprawiać nauki” — analizuje Nicole Nesvadba. Wizja, którą w pełni podziela jego kolega Olivier Bernet. „Złożoność tej misji wiąże się z jej ambicją naukową, jaką jest zrewolucjonizowanie astrofizyki i naszej wiedzy o wszechświecie. Aby osiągnąć taki cel, musimy podjąć pewną ilość ryzyka” – mówi.

Ekspresowa aplikacja

Aby kontynuować analizę i dekodowanie, gdziekolwiek jesteś

Pobierz aplikację

I nawet jeśli wydaje się, że wdrożenie przebiegło idealnie, zaledwie pięć miesięcy później JWST dokona pierwszych obserwacji, do których NASA przeprowadzi szereg testów, aby zapewnić prawidłowe działanie czterech głównych instrumentów: kamery NIRCam, imagera NIRISS, spektrometr NIRSpec i MIRI. Każdy spojrzy na przestrzeń w widmie podczerwieni, które jest niezbędne do eksploracji kosmosu, bo w szczególności pozwala… cofnąć się w czasie! W rzeczywistości im więcej światła przemieszcza się w przestrzeni – im jest starsze – tym staje się bardziej czerwone. Dzięki swojej wizji w podczerwieni JWST cofnie się do -13,5 miliarda lat (Ma) lub kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu (-13,8 miliona lat)! Następnie przyjrzy się „ciemnym wiekom” wszechświata, kiedy gwiazdy zabłysły po raz pierwszy. Będzie również w stanie zbadać procesy powstawania pierwszych gwiazd, a także zbadać pierwsze galaktyki i ich związek z supermasywnymi czarnymi dziurami, które chronią je w ich centrum. Nadal będzie obserwował Mgławicę Oriona, „szkółkę” gwiazd, w której ożywają gwiazdy podobne do naszego Słońca. Wreszcie powinieneś być w stanie przeanalizować atmosferę planety zewnętrzne Być może nawet do wykrycia obecności cząsteczek wody lub metanu, które, jeśli same nie uzasadniają istnienia życia, są niezbędne do ich pojawienia się. Pierwsze wyniki powinny zostać opublikowane między końcem czerwca a początkiem lipca 2022 roku… jeśli wszystko pójdzie dobrze.

opinie

chroniczny

Christoph Donner

Pamiętnik liberała

przez Alana Madeleine

chroniczny

autorstwa Christopha Donnera

Pamiętnik liberała

przez Alana Madeleine