Wyczekiwany latami Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest już na ostatniej prostej do celu. Już niedługo wejdzie na orbitę wokół punktu libracyjnego L2 i stamtąd będzie prowadził obserwacje najodleglejszych zakątków Wszechświata w podczerwieni. Cały świat czeka z niecierpliwością na pierwsze zdjęcia, które mają pojawić się za około pół roku. Jednak w NASA nigdy nie ma zbyt dużo czasu na świętowanie. Opracowanie projektu i budowa tak zaawansowanego urządzenia zajmuje lata albo nawet jak mieliśmy się okazję przekonać – dekady. Dlatego też, od jakiegoś czasu trwają poszukiwania następcy Webba.

Ile będzie trwała żywotność Teleskopu Webba?

Ostatnie 30 lat to czas dominacji Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, lata 20. i 30.będą należały do Webba. Jego żywotność jest jednak ograniczona, chociaż i tak została przedłużona o kilka, może nawet kilkanaście dodatkowych lat, dzięki sporym ilościom paliwa zaoszczędzonym podczas manewrów korygujących kurs. Paliwo będzie teraz wykorzystywane do uruchamiania co jakiś czas silniczków korekcyjnych, które będą miały za zadanie utrzymać teleskop na prawidłowej orbicie wokół punktu L2. Jednak prędzej czy później po prostu się skończy. Wówczas Webb będzie sukcesywnie zmieniał swoją orbitę, aż w końcu stanie się całkowicie bezużyteczny. Zakładano, że będzie działać około 10 lat, teraz NASA oczekuje, że może uda się wydłużyć misję nawet do 20 lat. Jednak z końcem lat 30 lub na początku 40 możemy spodziewać się zakończenia misji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. NASA pomimo ogromnego i wciąż świeżego sukcesu, musi już zacząć mierzyć się z pytaniem jaki teleskop będzie kształtował nasze obserwacje w latach 40., 50. czy 60.?

Nowa koncepcja – LUVOIR

Chociaż wydaje się to dość odległą przyszłością, NASA finansuje już szeroko zakrojone badania i projekty nowych kosmicznych teleskopów. Najbardziej zaawansowana jest koncepcja teleskopu o wstępnej nazwie LUVOIR. Bardzo możliwe, że jeszcze o nim nie słyszeliście, bo cały czas jest na wczesnych etapach projektowania.

LUVOIR czyli Large Ultraviolet Optical Infrared Telescope będzie czerpać z wiedzy i doświadczeń jakie udało się zgromadzić przez lata prac zarówno nad Webbem jak i Hubblem. Z wyglądu Luvoir przypomina Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba w wersji Pro Max i oprócz obserwacji w podczerwieni, ma być bardziej uniwersalny i prowadzić obserwacje również w świetle widzialny i ultrafiolecie. Podobnie jak Webb, tak i Luvoir ma orbitować wokół punktu lagrange’a L2, który ze względu na swoje unikalne położenie i właściwości, jest idealnym miejscem dla tego rodzaju teleskopów.


Artystyczne przedstawienie LUVOIR, jednego z czterech kandydatów do kolejnego flagowego teleskopu kosmicznego NASA. (Źródło zdjęcia: NASA)

Dwie wersje teleskopu

Zespół projektowy rozważa dwie architektury. Wersja Luvoir A znana wcześniej jako High Definition Space Telescope, w skrócie HDST miałaby składać się z aż 36 lustrzanych segmentów, o łącznej średnicy wynoszącej 15,5 metra. Główne lustro teleskopu miałoby być tak duże, że kosmiczny teleskop Hubble’a zmieściłby się w otworze znajdującym się pośrodku lustra. Luvoir A tak jak Luvoir B, będzie składać się podobnie jak Teleskop Jamesa Webba. Segmentowa budowa to jedyny sposób, aby pomieścić teleskopy takich rozmiarów wewnątrz rakiety. Wersja A jest projektowana do startu przy użyciu SLSa. Zaś obie wersje przyszłego teleskopu wyposażone zostaną w osłony przeciwsłoneczne. LUVOIR-A ma posiadać osłonę o wymiarach56 na 56 metrów (wielkość połowy boiska do piłki nożnej). Jest też prostsza w konstrukcji, łatwiejsza w rozkładaniu i napinaniu niż w przypadku osłony Webba i posiada 3 warstwy zamiast 5. Wstępne szacunki kosztów budowy wynoszą około 10 miliardów dolarów, a późniejsze koszty “życia” teleskopu, mogłyby wynieść od 18 do 24 miliardów. Warto pamiętać, że w początkowych etapach projektowania Jamesa Webba jeszcze w latach 90. szacowano koszt jego budowy na około 500 milionów. Jeśli więc w przypadku Luvoira zakładany koszt wynosi dziesięć miliardów, to w miarę jak projekt będzie realizowany – koszty będą znacząco wzrastać… Być może nawet do kilkudziesięciu miliardów.

Luvoir B znany wcześniej jako Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope w skrócie ATLAST jest nieco mniejszą wersją, ze zwierciadłem o średnicy 8 metrów. Dzięki zmniejszeniu rozmiarów mógłby zmieścić się do odpowiednio zmodyfikowanej rakiety takiej jak Ariane 5, która wyniosła niedawno w przestrzeń kosmiczną Teleskop Jamesa Webba. Nieco mniejsza niż w wersji A byłaby też osłona przeciwsłoneczna, a jej wymiary to 48 na 48 metrów.

LUVOIR ma być podobnie jak Teleskop Hubble’a naprawialny. Albo przez bezzałogowy statek kosmiczny albo przez astronautów, którzy mogliby dotrzeć do punktu L2 na przykład na pokładzie Starshipa. Instrumenty takie jak kamery, mogłyby więc zostać wymienione i zabrane z powrotem na Ziemię, w celu analizy ich komponentów, wymiany zużytych części czy modernizacji w miarę rozwoju technologii. Obecnie Webb jest poza naszym zasięgiem, punkt L2 jest tak odległy, że nie dysponujemy statkiem kosmicznym, który mógłby dolecieć wraz z misją serwisową do teleskopu, naprawić czy też przeprowadzić jakąkolwiek modernizację, a co dopiero później  wrócić jeszcze na Ziemię. Tak dalekie podróże załogowe będą niemożliwe jeszcze przez dość długi czas, ale być może za około 20 lat będzie już w zasięgu naszych możliwości i Luvoira faktycznie będzie można bezproblemowo serwisować.


Makieta teleskopu LUVOIR (źródło: Space.com/Hanneke Weitering)

INSTRUMENTY

Teleskop będzie wyposażony w cztery główne instrumenty naukowe nazwane ECLIPS, LUMOS, HDI, oraz POLLUX.

Pierwszy z nich – Extreme Coronograph for Living for Living Planetary Systems czyli ECLIPS, to koronograf, którego zadaniem jest tłumienie blasku obserwowanych gwiazd, dzięki czemu możliwe będzie nawet dostrzeżenie krążących wokół nich planet. Byłby to prawdziwy przełom w prowadzeniu obserwacji egzoplanet. Póki co, odkrywamy je głównie z wykorzystaniem metody tranzytu. Niestety obecna technologia nie pozwala jeszcze na prowadzenie bezpośrednich obserwacji tak odległych i słabo świecących obiektów.

Kolejny instrument to Luvoir Ultraviolet Multi Object Spectrograph w skrócie LUMOS. Jest to wieloobiektowy spektrograf, zdolny do obserwacji w szerokim polu widzenia, setek celów jednocześnie. LUMOS ma być swego rodzaju następcą instrumentu STIS czyli spektrografu znajdującego się na wyposażeniu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Z tą różnicą, że będzie co najmniej 2 razy bardziej wydajny – z możliwością prowadzenia wielu obserwacji jednocześnie.

Instrument HDI czyli High Definition Imager to podstawowe urządzenie do prowadzenia obserwacji w zakresie od bliskiego nadfioletu do bliskiej podczerwieni.

Ostatnie z urządzeń o nazwie POLLUX ma być zaprojektowane i budowane pod nadzorem Francuskiej Agencji Kosmicznej CNES. Będzie to spektropolarymetr UV o wysokiej rozdzielczości, który ma stanowić uzupełnienie spektrografu LUMOS.

OBSERWACJE

Gatunek ludzki ma to do siebie, że zawsze chcemy dowiedzieć się więcej i zdobywać coraz nowsze informacje dzięki każdemu instrumentowi naukowemu, który tworzymy w naszym dążeniu do zrozumienia otaczającego nas Wszechświata. Aby to wszystko usystematyzować, raz na dekadę całe środowisko najznamienitszych astrofizyków zbiera się, aby w ramach specjalnej konferencji przedstawić propozycje projektów, które przyniosłyby największe korzyści naukowe. LUVOIR jest właśnie jednym z efektów tej konferencji.

Jak potężny ma być Luvoir?

Wyobraźcie sobie, że bierzemy największe działające obecnie teleskopy naziemne – jak na przykład te z Obserwatorium Kecka czy Wielki Teleskop Kanaryjski i wyposażamy je w najlepsze, najnowsze instrumenty badawcze jakimi dysponujemy. Następnie wysyłamy je w kosmos, gdzie mogą prowadzić obserwacje bez zakłóceń wywoływanych przez ziemską atmosferę. Tak w najprostszy sposób można zobrazować moc i zdolności teleskopu Luvoir.

Czy jesteśmy sami w kosmosie?

Projektanci teleskopu uważają, że ich urządzenie będzie w stanie znaleźć odpowiedź na to pytanie, nawet jeśli natura nie będzie współpracować. Koronograf ECLIPS ma odsłonić przed nami małe, słabo świecące planety podobne do Ziemi, co pozwoli nam bezpośrednio zobrazować i scharakteryzować  mnóstwo planet, które czekają na odkrycie.

LUVOIR będzie szukać warunków do zamieszkania i oznak życia na dziesiątkach potencjalnie nadających się do zamieszkania światów poza Układem Słonecznym. Wyniki tych poszukiwań przyniosą ogrom danych na temat składu atmosferycznego i warunków powierzchniowych planet skalistych, znajdujących się w ekosferach przy różnych gwiazdach. Chyba, że wcześniej ślady życia znajdzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Cóż – wtedy będziemy szukać kolejnych światów wykazujących ślady obecności żywych organizmów albo zaczniemy poważniej zastanawiać się czy w ogóle próbować nawiązać z nimi kontakt.

Luvoir ma pomóc znaleźć odpowiedzi na pytania, na które nie odpowie James Webb. A niewiadomych jest wciąż całe mnóstwo. I nie tylko na temat odległych zakątków Wszechświata. Cały czas nie wiemy masy rzeczy odnośnie naszego najbliższego kosmicznego podwórka, naszego własnego Układu Słonecznego. Levoir również może odkryć przed nami rzeczy, z których nie zdawaliśmy sobie dotąd sprawy.

Nie ma co ukrywać, że Luvoir czerpie garściami z wiedzy i doświadczeń zebranych w trakcie projektowania oraz wieloletniej realizacji najnowszego teleskopu NASA. Jednak naukowcy liczą na to, że właśnie dzięki zastosowaniu konstrukcji sprawdzonej w przypadku Webba, prace będą przebiegać sprawniej niż do tej pory. Luvoir będzie większy, potężniejszy, bardziej wymagający, ale tym razem nie zaczynalibyśmy już praktycznie od zera, a mamy skąd brać inspirację. 

O wszystkim zadecyduje NASA

Los Teleskopu Luvoir nie jest jednak przypieczętowany. Póki co jest to jedynie koncepcja, bardzo prawdopodobna, ale wciąż tylko koncepcja. Wszystko zależy teraz od tego, jaką decyzję podejmie administracja NASA. Czy zdecydują o dalszym rozwoju właśnie tego projektu czy też zostanie on porzucony na rzecz czegoś innego? Prędzej czy później decyzja będzie musiała zapaść. Zbudowanie takiego urządzenia to co najmniej kilka, a nawet kilkanaście lat pracy. Chociaż Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nie wykonał jeszcze nawet jednego zdjęcia i wciąż ma przed sobą mnóstwo czasu, to jak dobrze wiemy, nie będzie działał wiecznie. 

Zobacz odcinek:

30 komentarzy

Zostaw odpowiedź

Twój e-mail nie zostanie opublikowany