Teleskop pod paľbou

Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) pracuje iba niekoľko mesiacov, napriek tomu už stihol ohúriť nielen vedeckú verejnosť. Snímky, ktoré posiela na Zem, sú fascinujúce a údaje, ktoré zhromažďuje, budú zamestnávať vedcov po dlhé roky. Pochopiteľné bolo preto znepokojenie, ktoré vyvolala správa o jeho poškodení.

Webbovo prvé hlboké pole zobrazuje kopu galaxií a demonštruje efekt gravitačnej šošovky

Ani jedno kozmické teleso sa nemôže vyhnúť zrážkam s mikroskopickými časticami. Sú príliš malé na to, aby boli včas detegovateľné, niekedy však môžu mať dostatočnú energiu na to, aby dokázali družicu alebo iné vesmírne plavidlo poškodiť. Rátali s nimi, samozrejme, aj konštruktéri JWST. Napriek tomu ich dokázala udalosť z 22. až 24. mája 2022 prekvapiť.

Bez šance na reparát

Občasné zrážky s mikrometeoroidmi poznajú aj operátori Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) či Hubblovho vesmírneho teleskopu. Obe plavidlá napriek tomu dlhodobo fungujú a slúžia svojim účelom. Na rozdiel od nich je však JWST umiestnený do rovnovážneho bodu medzi Zemou a Slnkom nazývaného L2, ktorý je vzdialený viac ako jeden a pol milióna kilometrov od Zeme. Vzdialenosť Hubblovho teleskopu a ISS od Zeme je mnohonásobne menšia.
K Hubblovi sa tak mohla už krátko po jeho vypustení v roku 1990 vybrať (v roku 1993) opravárska misia, ktorá odstránila následky výrobnej chyby na hlavnom zrkadle. Dostupnosť personálu schopného vykonávať prípadné opravy na ISS zasa vyplýva priamo z podstaty práce vesmírnej stanice. Na nič z toho sa v prípade JWST predbežne nedá spoliehať.
Všetko muselo byť dôkladne zostavené ešte na Zemi a keď po dopravení teleskopu do L2 vedci na diaľku riadili viac ako 300 úkonov potrebných na jeho uvedenie do prevádzky, nemali ani v jednom prípade šancu na reparát. Aj preto sa toto vesmírne observatórium neustále kontroluje samo a do segmentov zrkadla zabudovali aj mechanizmy umožňujúce do určitej miery korigovať následky chýb či nehôd.

Nepokorený ďalekohľad

Skupina galaxií Stephanov kvintet

Počas procesu zarovnávania primárneho zrkadla Webbovho vesmírneho teleskopu, pri nastavovaní jeho 18 hexagonálnych segmentov do najlepšej polohy na zachytávanie svetla snímače zaznamenali prvých šesť deformácií povrchu – známok nárazov mikrometeoroidov. Nárazy rozložením v čase zodpovedali očakávaniam, ktoré vyslovili odborníci pred štartom (približne jedna zrážka za mesiac). Každý mikrometeoroid môže zhoršiť kvalitu vlnoplochy. Napokon, postupná degradácia zrkadla v dôsledku zrážok bola súčasťou kalkulácií celého projektu ešte pred štartom. Väčšia chyba vlnoplochy a odrazu od zrkadla do detektora však môže mať za následok vychýlenie ohniska či iných parametrov a okamžité znehodnotenie pozorovania.
Päť z prvých mikrometeoroidov malo len zanedbateľný vplyv – spoločne prispeli k celkovej chybe vlnoplochy o menej ako jeden nanometer. Takýto vplyv na fungovanie zrkadla a výsledné pozorovania je takmer nemerateľný a prípadné deformácie sa dajú korigovať prestavením zrkadla a preskupením segmentov. Ani ďalších 19 zistených nárazov vôbec nemalo vplyv na chybu vlnoplochy. Veľkosť jedného z prvej šestice nárazov však vyvolala obavy – tento náraz spôsobil výrazné poškodenie segmentu označeného ako C3.
Náraz, ktorý nastal v čase medzi 22. až 24. májom, spôsobil významnú nekorigovateľnú zmenu tohto segmentu, uviedli v súhrnnej správe o stave a vyhliadkach projektu Webbovho teleskopu z 12. júla. Poškodenie segmentu C3 možno vidieť aj na selfie primárneho zrkadla, ktorú urobili snímače teleskopu 21. júna a NASA ju zverejnila spolu so správou.

Snímka Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba z 21. júna 2022 po zásahu mikrometeoroidom, poškodený segment C3 sa nachádza vpravo dole na zrkadle, zdroj doi.org/10.48550/arXiv.2207.05632

Nekorigovateľná chyba

Výrazy ako nekorigovateľná zmena či nezvratné poškodenie, ktoré sa začali v spojitosti s udalosťou spomínať, sa stali vďačným sústom pre médiá – zariadenie stálo 10 miliárd dolárov a verejnosť o jeho technickej vyspelosti dovtedy počúvala iba superlatívy.
Jednotlivé segmenty zrkadla teleskopu zbierajú svetlo zo vzdialených vesmírnych objektov a odrazom (zmenou smeru vlnoplochy obrazu na povrchu zrkadla) ho posielajú do detektora a ďalších prístrojov, kde sa spracúva a skladá do výsledného obrazu. V prípade Webbovho teleskopu sa dáta spracúvajú primárne v pásme pre nás neviditeľného infračerveného vlnenia, výsledkom však napokon môžu byť aj také úchvatné viditeľné snímky, aké už stihol poslať do sveta.
Chyby výsledného obrazu spôsobené deformáciou povrchu (napríklad nárazom nejakého kozmického kameňa) možno na segmentoch primárneho zrkadla JWST korigovať ich prestavením. Ak bolo poškodenie C3 vyhodnotené ako nekorigovateľné, znamená to, že mikrometeoroid narazil do zlato-berýliového povrchu zrkadla s takou energiou, že ho deformoval za hranicu toho, čo by bolo možné vyrovnať kontradeformáciou.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 9/2022. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

R, foto NASA, ESA, CSA, STScI

Komentáre