JWST - James Webb Space Telescope
JWST - James Webb Space Telescope
Životnost Hubbleova vesmírného dalekohledu se postupně krátí. Stroj vypuštěný na oběžnou dráhu Země při misi STS-31 24. dubna 1990 bude sloužit pravděpodobně do roku 2013. Už teď se za něj ale připravuje náhrada. A nebude to rozhodně žádný drobeček. JWST neboli James Webb Space Telescope bude disponovat zrcadlem o průměru 6,5 metru! Na obrázku je porovnání velikosti primárního zrcadla u Hubbleova vesmírného teleskopu a zrcadla JWST.
Zrcadlo u JWST bude složeno z 18 šestiúhelníkových segmentů (tvar jako včelí plástve) vyrobených z berylia – díky použití tohoto prvku bude každý segment vážit pouze 20 kilogramů. Důležité je, že segmenty nebudou připojeny ke kostře napevno, ale budou mít vlastní kalibrační systém, který umožní drobné korekce jejich polohy. Sběrná plocha zrcadla bude nevídaných 25 metrů čtverečních (Hubble má 4,3 metru čtverečních) a ohnisková vzdálenost 131,5 metru (Hubble má 57,6). Rozlišovací schopnost dalekohledu by měla být menší než 0,1″. Pro lepší představu je to jako na vzdálenost 40 kilometrů vidět detaily mince, nebo získat ostrý obraz fotbalového míče umístěného 550 km daleko. Na obrázku je model JWST v poměru 1:1 vystavený v Goddard Space Flight Center.
Důležité je, že zatímco Hubble si získal srdce široké veřejnosti tím, že zobrazoval objekty ve viditelné části spektra (tedy tak jak bysme je viděli i pouhým okem), JWST bude vesmír zkoumat v infračerveném spektru s vlnovou délkou 0,6 až 28 μm. Díky tomu bude moci snáze sledovat velmi vzdálené objekty s výrazným rudým posuvem, nebo tělesa s nízkou povrchovou teplotou. Jeho hlavním úkolem bude zkoumání vývoje prvních galaxií a hvězd po Velkém třesku, bude se tedy zaměřovat na ty nejvzdálenější objekty v nám známém vesmíru. Kvůli zkoumání v infraspektru musí být jeho přístroje co nejvíce odstíněny od slunečního záření – JWST proto bude mít 5 vrstev izolačních fólií. Ty udrží teplotu zrcadel někde na hranici 45 K (−228°C). Infračervené přístroje budou pomocí chladičů pracovat při teplotě asi 30 K. Vlastní detektory infračerveného záření budou zchlazeny až na teplotu asi 7 K.
Dalším významným rozdílem oproti Hubbleovi je umístění teleskopu. Zatímco HST obíhá kolem Země ve výšce 500 – 600 kilometrů, JWST bude od naší planty mnohem dál. Zaparkuje totiž v takzvaném libračním centru (Lagrangeově bodě) L2. Librační centrum je bod v soustavě dvou těles – zde Slunce a Země – ve kterém se vyrovnávají gravitační a odstředivé síly soustavy tak, že těleso v tomto bodě nemění vůči soustavě svou polohu (zachovává si od obou těles konstantní vzdálenost). Libračních bodů je celkem pět. Body L1, L2 a L3 leží na spojnici obou těles. L1 je umístěn mezi nimi, L2 a L3 na jejich vnějších stranách. Centra L4 a L5 tvoří s tělesy rovnostranné trojúhelníky. Lépe než číst těžkopádný popis bude podívat se na obrázek.
Jak jsem psal výše, JWST bude umístěn v bodě L2. Ten leží ve vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů od Země a takhle daleko se nikdy žádný člověk nedostal. Pro srovnání – nejvzdálenější objekt, kam se lidé dostali byl Měsíc ve vzdálenosti 384 403 km, což je zhruba čtvrtinová vzdálenost. Nepřipadá tedy v úvahu, že by se k JWST mohla vyslat lidská posádka, která by ho opravila – Hubble přitom potřeboval 5 servisních raketoplánových misí. JWST bude mít rozměry 22 x 10 metrů, takže by se v rozloženém stavu nevešel do žádné rakety – bude se tedy muset sám složit až ve vesmíru.
O vynesení JWST do kosmu se má v roce 2014 postarat evropská raketa Ariane 5, která bude startovat z kosmodromu v Kourou ve Francouzské Guyaně.
Zrcadlo u JWST bude složeno z 18 šestiúhelníkových segmentů (tvar jako včelí plástve) vyrobených z berylia – díky použití tohoto prvku bude každý segment vážit pouze 20 kilogramů. Důležité je, že segmenty nebudou připojeny ke kostře napevno, ale budou mít vlastní kalibrační systém, který umožní drobné korekce jejich polohy. Sběrná plocha zrcadla bude nevídaných 25 metrů čtverečních (Hubble má 4,3 metru čtverečních) a ohnisková vzdálenost 131,5 metru (Hubble má 57,6). Rozlišovací schopnost dalekohledu by měla být menší než 0,1″. Pro lepší představu je to jako na vzdálenost 40 kilometrů vidět detaily mince, nebo získat ostrý obraz fotbalového míče umístěného 550 km daleko. Na obrázku je model JWST v poměru 1:1 vystavený v Goddard Space Flight Center.
Důležité je, že zatímco Hubble si získal srdce široké veřejnosti tím, že zobrazoval objekty ve viditelné části spektra (tedy tak jak bysme je viděli i pouhým okem), JWST bude vesmír zkoumat v infračerveném spektru s vlnovou délkou 0,6 až 28 μm. Díky tomu bude moci snáze sledovat velmi vzdálené objekty s výrazným rudým posuvem, nebo tělesa s nízkou povrchovou teplotou. Jeho hlavním úkolem bude zkoumání vývoje prvních galaxií a hvězd po Velkém třesku, bude se tedy zaměřovat na ty nejvzdálenější objekty v nám známém vesmíru. Kvůli zkoumání v infraspektru musí být jeho přístroje co nejvíce odstíněny od slunečního záření – JWST proto bude mít 5 vrstev izolačních fólií. Ty udrží teplotu zrcadel někde na hranici 45 K (−228°C). Infračervené přístroje budou pomocí chladičů pracovat při teplotě asi 30 K. Vlastní detektory infračerveného záření budou zchlazeny až na teplotu asi 7 K.
Dalším významným rozdílem oproti Hubbleovi je umístění teleskopu. Zatímco HST obíhá kolem Země ve výšce 500 – 600 kilometrů, JWST bude od naší planty mnohem dál. Zaparkuje totiž v takzvaném libračním centru (Lagrangeově bodě) L2. Librační centrum je bod v soustavě dvou těles – zde Slunce a Země – ve kterém se vyrovnávají gravitační a odstředivé síly soustavy tak, že těleso v tomto bodě nemění vůči soustavě svou polohu (zachovává si od obou těles konstantní vzdálenost). Libračních bodů je celkem pět. Body L1, L2 a L3 leží na spojnici obou těles. L1 je umístěn mezi nimi, L2 a L3 na jejich vnějších stranách. Centra L4 a L5 tvoří s tělesy rovnostranné trojúhelníky. Lépe než číst těžkopádný popis bude podívat se na obrázek.
Jak jsem psal výše, JWST bude umístěn v bodě L2. Ten leží ve vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů od Země a takhle daleko se nikdy žádný člověk nedostal. Pro srovnání – nejvzdálenější objekt, kam se lidé dostali byl Měsíc ve vzdálenosti 384 403 km, což je zhruba čtvrtinová vzdálenost. Nepřipadá tedy v úvahu, že by se k JWST mohla vyslat lidská posádka, která by ho opravila – Hubble přitom potřeboval 5 servisních raketoplánových misí. JWST bude mít rozměry 22 x 10 metrů, takže by se v rozloženém stavu nevešel do žádné rakety – bude se tedy muset sám složit až ve vesmíru.
O vynesení JWST do kosmu se má v roce 2014 postarat evropská raketa Ariane 5, která bude startovat z kosmodromu v Kourou ve Francouzské Guyaně.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Re: JWST - James Webb Space Telescope
To je velmi zajímavé... 
Co mě ale asi nejvíc zaujalo je ta vzdálenost - když Hubble potřeboval 5 servisních zásahů, to počítají, že u tohoto nebude potřeba žádný? Co kdyby se tam vyskytla nějaká třeba i jen drobná chyba, která by nešla opravit bez lidského zásahu? To by znamenalo, že ten celý projekt bude v háji, ne? Není to moc velké riziko? 
Co mě ale asi nejvíc zaujalo je ta vzdálenost - když Hubble potřeboval 5 servisních zásahů, to počítají, že u tohoto nebude potřeba žádný? Co kdyby se tam vyskytla nějaká třeba i jen drobná chyba, která by nešla opravit bez lidského zásahu? To by znamenalo, že ten celý projekt bude v háji, ne? Není to moc velké riziko? 
Re: JWST - James Webb Space Telescope
Uznávám, že i když má JWST stát jen něco mezi čtvrtinu a třetinou ceny HST, pořád se bavíme o 4,5 miliardách dolarů (94 miliardách Kč) a dávat takhle drahému projektu jedinou šancíi je poměrně riskantní.
Ale NASA asi ví co dělá. Přecijen v poslední době se jí vypuštěným družicím, které jsou ale mnohem menší než JWST, vyhýbají problémy. Od dob HST pokročila technika neskutečně dopředu. Spoustu problémů si umí družice opravit samy, případně stačí jim poslat pokyny z řídícho střediska. Automatizace, robotizace a miniaturizace by se měly postarat o to, že by JWST neměl potřebovat lidskou pomoc.
Ale NASA asi ví co dělá. Přecijen v poslední době se jí vypuštěným družicím, které jsou ale mnohem menší než JWST, vyhýbají problémy. Od dob HST pokročila technika neskutečně dopředu. Spoustu problémů si umí družice opravit samy, případně stačí jim poslat pokyny z řídícho střediska. Automatizace, robotizace a miniaturizace by se měly postarat o to, že by JWST neměl potřebovat lidskou pomoc.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Re: JWST - James Webb Space Telescope
Když jsem se díval na wallpapery z Hubbleova teleskopu co tu dával Tommy, tak jsem se nestračil divit jaké šílenosti Hubble vyfotil a co vůbec ve vesmíru existuje za fantastické obrazy. Tento nový dalekohled, ale bude zkoumat v infračerveném spektru, tudiž už ty obrázky asi nebudou tak pěkné na oko, ale moc mu fandím, zase uvidíme dál a budeme zas o něco chytřejší (myslím jako lidstvo celkově 
) , každopádně bude to jen mini pidi zlomeček z vesmíru.
Jak jsem si říkal, že po zrušení raketoplánu nebude v kosmanautice co sledovat, tak jsem se zmylil, pořád bude co sledovat
) , každopádně bude to jen mini pidi zlomeček z vesmíru. Jak jsem si říkal, že po zrušení raketoplánu nebude v kosmanautice co sledovat, tak jsem se zmylil, pořád bude co sledovat
JWST vs HST
NASA udělala moc hezkou flashovou ukázku, ve které porovnává Hubblea a Webba. Můžete si tak názorně představit jejich vzájemnou velikost, porovnat světelné spektrum, ve kterém pracují, nebo uvidíte jejich vzdálenost od Země. Ze všech kosmických agentur si dává nejvíc NASA záležet na tom aby byla vidět - jinými slovy dbá na své PR, což je v dneší době mimořádně důležité. Dobří být můžete, ale když se o vás neví, je to k ničemu. 
A tady už je slíbené porovnání.
A tady už je slíbené porovnání.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
JWST v mrazáku
Jelikož bude pro stavbu JWST použito nejmodernějších materiálů, které dosud nikdo tak podrobně netestoval, musí před použitím projít řadou testů. V posledních dnech se jednalo o kryogenní měření, kdy byla kompozitová konstrukce vystavena teplotám -246°C (27 kelvinů) aby se potvrdilo, že materiály snesou i třeskutý mráz vesmíru.
Pevnost materiálů v chladu je přitom velmi důležitá. Pokud by se konstrukce při teplotních změnách hodně smrštila, mohlo by se to negativně odrazit na kvalitě teleskopem získaných dat. Požadovaná odchylka při teplotě 27 kelvinů byla 500 mikronů, testy předčily očekávání a dosáhly pouze 170 mikronů.
Pevnost materiálů v chladu je přitom velmi důležitá. Pokud by se konstrukce při teplotních změnách hodně smrštila, mohlo by se to negativně odrazit na kvalitě teleskopem získaných dat. Požadovaná odchylka při teplotě 27 kelvinů byla 500 mikronů, testy předčily očekávání a dosáhly pouze 170 mikronů.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Testy štítu JWST
JWST má za sebou velmi důležitou část testování. V Aerospace Systems v Redondo Beach v Kalifornii se totiž uskutečnily testy slunečního štítu. Jelikož bude teleskop pracovat v infraspektru, musí být jeho chlazení co nejdokonalejší. Aby mohl pozorovat ty nejchladnější objekty vesmíru, nesmí jeho citlivé snímače nic ohřívat. A sluneční záření proto musí být co nejkvalitněji odstíněno. A úkol je to opravdu těžký, protože teplota nesmí překročit 50 kelvinů (-223°C). O to se postará 5 vrstev speciálního materiálu s názvem Kapton ®E se speciální povrchovou úpravou z hliníku a křemíku. Tato vrstva má odrazit sluneční záření pryč od teleskopu.
Testy spočívaly hlavně v tom, zda je tepelná clona schopná vydržet rychlé změny tlaku při startu rakety, ale i to, zda jí nedělá problémy rozkládání ve vakuu a podobně. Nakonec se ukázalo, že když je štít složený tak z něj zachycený vzduch průběžně uniká, takže při přechodu do vakua nebezpečí nehrozí.
Testy spočívaly hlavně v tom, zda je tepelná clona schopná vydržet rychlé změny tlaku při startu rakety, ale i to, zda jí nedělá problémy rozkládání ve vakuu a podobně. Nakonec se ukázalo, že když je štít složený tak z něj zachycený vzduch průběžně uniká, takže při přechodu do vakua nebezpečí nehrozí.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Výroba zrcadel pro JWST
Našel jsem super video, které ukazuje výrobu segmentů zrcadla pro JWST hezky krok za krokem. Od tavení berylia, přes proměřování velikosti, rentgenovou kontrolu kvality až po odlehčování konstrukce.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Rozkládání JWST
Už ve svém prvním příspěvku o JWST jsem se věnoval problematice jak dostat obejkt o rozměrech tohoto teleskopu mimo zemské gravitační pole. Co do velikosti je to skutečný macek, který si velikostí nezadá s tradičním tenisovým kurtem. Jediným řešením je teleskop na Zemi složit a v meziplanetárním prostoru ho rozložit. Už do prvního příspěvku jsem vložil video s touto animací, ale doba od té doby pokročila, takže nyní si můžeme tento proces prohlédnout s mnohem více detaily a žasnout nad perfektně promyšleným rozkládacím systémem, díky kterému nepřijde ani centimetr krychlový nazmar.
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Co uvidí JWST?
Co uvidí James Webb Space Telescope? Na to se ptá nějen veřjenost, ale také vědci. Ti proto nakrmili superpočítače všemi dostupnými daty a nechaly je pořádně chroustat. Nakonec z toho vznikla dvě videa, která ukazují jak velký přínos pro průzkum vesmíru bude mít JWST. Jestli mohu doporučit, pusťte si obě videa v HD rozlišení, je to skutečně zážitek. 
"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij