To może być albo wielka naukowa rewolucja, albo koszmarnie droga katastrofa. W podróż rusza największy kosmiczny teleskop w historii. Jest tak czuły, że może podejrzeć początek wszechświata. Ma otworzyć nam oczy na kosmos, ale najpierw musi przetrwać.
Nestor Espinoza będzie miał bardzo trudne święta. - To będzie najbardziej nerwowy okres w całym moim zawodowym życiu - mówi nam astronom. - Kiedy wysyłamy misje na Marsa, proces lądowania nazywany jest siedmioma minutami grozy. My będziemy mieli prawie 30 dni strachu.
Trudno jest wstrzymać oddech na cztery tygodnie, ale tysiące astronomów na całym świecie będzie tego bliskich. Nie ma chyba na Ziemi badacza kosmosu, który 25 grudnia, i przez kolejne tygodnie, nie będzie odczuwał głębokiego niepokoju. W końcu chodzi o los najważniejszego astronomicznego eksperymentu ostatnich 30 lat, wartego, bagatela, 10 miliardów dolarów.
Obiektem świątecznych stanów lękowych będzie kosmiczny teleskop Jamesa Webba. Ogromne, supernowoczesne obserwatorium, które może wywrócić do góry nogami wszystko, co wiemy o wszechświecie i naszym w nim miejscu. Opracowywany od 30 lat instrument długo czekał na debiut, a w ostatniej chwili niemal padł ofiarą wydarzeń sprzed 60 lat.
***
Na pierwszy rzut oka Webb przypomina eksponat z galerii sztuki nowoczesnej, a nie instrument naukowy. Dla laika w ogóle nie wygląda jak teleskop. Jego kształt kojarzy się raczej ze złotym kwiatem origami albo anteną satelitarną z dachu wyjątkowo ekscentrycznego i rozkochanego w przepychu miliardera.
Złota podzielona na segmenty tarcza to główne zwierciadło teleskopu. Zbiera docierające do niego światło i skupia je na drugim, mniejszym lustrze, które z kolei odbija je do instrumentów pokładowych. Im większe lustro główne, tym czulszy instrument. Legendarny teleskop Hubble'a, który zrewolucjonizował to, jak postrzegamy kosmos, miał lustro o średnicy około 2,5 metra. Złote lustro Webba jest prawie trzykrotnie większe. Hubble jest w stanie dostrzec obiekty 60 tysięcy razy słabsze, niż byłoby w stanie zobaczyć ludzkie oko. Webb będzie sto razy czulszy.
Do tego będzie widział wszechświat inaczej niż Hubble. Tamten teleskop "dostrzega" światło widzialne oraz promieniowanie ultrafioletowe. Webb będzie obserwował niebo w podczerwieni. A to, w połączeniu z jego rozmiarami, ma dać niespotykane dotąd możliwości.
- Problemem w obserwacji najodleglejszych obiektów jest tak zwane przesunięcie ku czerwieni - tłumaczy Espinoza. Chilijski astronom pracuje w Space Telescope Science Institute, ośrodku, który będzie odpowiadał za wszelkie obserwacje prowadzone przez nowy teleskop. - Wszechświat się rozszerza, a konsekwencją tego jest to, że emitowane przez gwiazdy światło zwiększa długość swojej fali. Im dalej, tym wszystko staje się coraz bardziej czerwone. Pierwsze galaktyki, jakie powstały po narodzinach wszechświata, dają się obserwować tylko w podczerwieni.
A to jeden z głównych celów obserwacji Webba. Ma być swoistym wehikułem czasu. Patrząc w głąb wszechświata, będzie widział gwiazdy i galaktyki nie takimi, jakimi są dzisiaj, ale takimi, jakimi były miliardy lat temu. Astronomowie szacują, że instrument powinien być w stanie dojrzeć obiekty, które powstały przed 13,7 mld lat. Zaledwie 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Gdyby sfotografowanie narodzin wszechświata nie było dostatecznie ekscytujące, Webb może też odpowiedzieć na być może najważniejsze pytanie, jakie stawia sobie nie tylko astronomia, lecz także cała nauka. Czy jesteśmy sami w kosmosie?
- Obserwując planety pozasłoneczne, będziemy w stanie ustalić dokładnie, co znajduje się w ich atmosferach. W tym to, czy znajdują się tam cząsteczki związków, które mogą stanowić sygnał o tym, że na ich powierzchni istnieje życie - wyjaśnia Espinoza, którego praca polega właśnie na tropieniu egzoplanet. - To już teraz jest w pewnym stopniu możliwe, kiedy użyje się istniejących instrumentów, jednak najważniejsze z tych związków, takie jak dwutlenek węgla czy woda, są widoczne właśnie w podczerwieni.
Teleskop będzie tak czuły, że naukowcy zyskają możliwość ustalenia, czy planety mają chmury, oceany, z czego składa się ich gleba. Urządzenie pozwoli też wskazać, jakie światy rzeczywiście mogą stanowić oazy życia, a jakie są jedynie wypalonymi, toksycznymi pustyniami. Hipotetycznie, w przypadku najbliżej położonych planet pozasłonecznych, takich jak leżąca zaledwie cztery lata świetlne stąd Proxima b, byłby w stanie nawet wyłowić łunę świateł po ich nocnej stronie, na przykład wywołaną nocnym oświetleniem dróg i miast. Jeśli gdzieś tam, w kosmosie, jest druga Ziemia, Webb ją znajdzie.
Żeby uświadomić sobie skalę rewolucji, warto pamiętać, że jeszcze 30 lat temu nie mieliśmy twardych dowodów na istnienie żadnej planety poza naszym sąsiedztwem. Dzięki Webbowi będziemy mogli przygotowywać prognozy pogody dla światów położonych setki lat świetlnych stąd. I zaglądać na podwórko ich ewentualnych mieszkańców.
- Choć oczywiście, nawet jeśli odkryjemy coś, co może być śladem życia, to debata na temat tego, czy ten ślad rzeczywiście nim jest, potrwa dziesięciolecia - zastrzega badacz. - Na początku będziemy w stanie powiedzieć tylko to, że znaleźliśmy "coś dziwnego".
Najważniejsza broń w arsenale Webba - jego gigantyczne lustro - jest jednak także jego największym problemem. I przyczyną nadchodzącej bezsenności astronomów.
***
Nie ma na świecie rakiety wystarczająco dużej, by pomieścić siedmiometrowe lustro. Nawet ogromna europejska Ariane 5, na której pokładzie Webb poleci w kosmos, ma "zaledwie" 5,5 metra średnicy. Żeby zmieścić się w ładowni, teleskop musi zostać złożony. To właśnie 18 ruchomych segmentów z berylu pokrytego złotem nadaje mu wygląd przypominający japońskie rzeźby z papieru.
Inżynierowie testowali mechanizm rozkładania lustra od lat, w warunkach o wiele gorszych niż te, które pojazd napotka w kosmosie. W zasadzie wszystko powinno zadziałać. W zasadzie.
- W inżynierii mamy termin, który nazywa się "awarią jednopunktową" - tłumaczył w stacji telewizyjnej CBS News Scott Willoughby z odpowiadającej za budowę i testy Webba firmy Northrop Grumman. Oznacza to, że jeśli element nie zadziała idealnie, całe urządzenie nie będzie funkcjonować. Webb ma ponad 300 takich elementów.
Jeśli którykolwiek z nich zawiedzie, Webb będzie bardzo drogą kosmiczną błyskotką.
Cały proces "rozpakowywania" teleskopu zacznie się wkrótce po starcie. Po 30 minutach uruchomiona zostanie antena komunikacyjna i panele słoneczne zasilające pojazd. Po trzech dniach rozwinie się złożona jak akordeon osłona przeciwsłoneczna wielkości kortu tenisowego. Jej cienkie membrany będą rozsuwane przez mechanizm składający się z 400 krążków i 400 metrów kabla. Lustro rozwinie się dopiero w drugim tygodniu misji. Na koniec zza głównego lustra wysunie się drugie, mniejsze, które odbija światło z powrotem do instrumentów. Jeśli nie zadziała, Webb będzie ślepy.
- To będzie potworna nerwówka, ale rozmawiałem wielokrotnie z inżynierami i jestem pewny, że wszystko zadziała. Wszystko zostało przetestowane wielokrotnie, w wielu różnych warunkach i najdrobniejszych detalach, więc jestem pewny, że wszystko będzie w porządku - mówi Espinoza.
Wypadki się jednak zdarzają. Sonda Lucy, która w listopadzie wystartowała na spotkanie nietypowych asteroid z początków Układu Słonecznego, miała problem z panelami słonecznymi. Jeden z nich nie zablokował się we właściwej pozycji. Sonda Galileo, badająca Jowisza, nigdy nie uruchomiła swojej głównej anteny, co drastycznie ograniczyło ilość przesyłanych danych. Sam Kosmiczny Teleskop Hubble’a okazał się po starcie bublem - jego lustro było na zewnętrznej krawędzi zniekształcone o 1/450 milimetra, przez co obserwatorium dawało obrazy tak rozmazane, że pomogło dopiero wysłanie ekipy astronautów, która wyposażyła je w szkła korekcyjne.
W przypadku Webba to będzie niemożliwe. Po starcie zapewne nigdy już nie zobaczy go żaden człowiek. Bo w przeciwieństwie do Hubble’a, który pozostaje na orbicie Ziemi, Webb leci daleko w kosmiczny mrok.
***
Łatwo jest zachwycać się cudami Układu Słonecznego. Delikatnymi pierścieniami Saturna, bladymi duchami komet zmierzających w stronę Słońca, ognistymi fajerwerkami księżyca Io. Ale może najbardziej hipnotyzującym zjawiskiem jest pewien taniec - trwający od miliardów lat grawitacyjny balet planet, księżyców i asteroid, w którym porządek narzucany przez Słońce jest stale zaburzany przez wzajemne muśnięcia grawitacyjnych domen wirujących wokół niego obiektów.
W tym wiecznym ruchu istnieją jednak niewidzialne punkty, w których wzajemne oddziaływania poszczególnych ciał - Słońca, Ziemi, Księżyca i innych - tworzą niemal magiczną równowagę. To punkty spokoju w morzu grawitacyjnego chaosu. Jeśli w takim punkcie znajdzie się jakiś obiekt - asteroida, chmura pyłu albo statek kosmiczny - pozostanie tam w zasadzie na zawsze, wiecznie utrzymując tę samą pozycję w stosunku do pobliskich ciał niebieskich.
To tak zwane punkty Lagrange’a, nazwane tak na cześć matematyka, który przewidział ich istnienie pod koniec XVIII wieku. Kosmiczne miejsca parkingowe.
Wzajemne oddziaływanie Ziemi, Księżyca i Słońca tworzy pięć takich punktów. Dwa z nich, L1 i L2, leżą na linii prowadzącej od Słońca do Ziemi i są stosunkowo blisko nas. Punkty L4 i L5 znajdują się na torze, którym Ziemia okrąża Słońce odpowiednio przed i za naszą planetą. Punkt L3 jest dokładnie po drugiej stronie Słońca.
Celem Webba jest punkt L2, leżący mniej więcej półtora miliona kilometrów od Ziemi, czyli cztery razy dalej niż Księżyc. Zbyt daleko, by polecieć tam i go naprawić. Żaden człowiek nigdy nie znalazł się tak daleko od domu. Ale widoki są warte dalekiej podróży.
- Jest wiele powodów, dla których Webb musi być tak daleko - zaznacza młody chilijski astronom. - Najważniejszy jest taki, że chcemy, żeby teleskop był bardzo, bardzo zimny. Ciepłe przedmioty emitują światło podczerwone. Ciepły teleskop obserwujący kosmos w świetle podczerwonym dałby nam tylko bałagan. Dlatego staramy się odlecieć tak daleko, jak to tylko możliwe.
Umieszczenie teleskopu po oddalonej od Słońca stronie Ziemi pomaga utrzymać go w niskiej temperaturze. Ale nawet tam niezbędna jest wspomniana tarcza słoneczna. Nawet półtora miliona kilometra dalej od Słońca, wystawiona na jego promienie strona tarczy będzie osiągała temperaturę, w której gotuje się woda. Osłonięta część teleskopu będzie tak zimna, że zamarzałby na niej azot.
***
Ryzyko towarzyszące startowi instrumentu jest niczym w porównaniu ze śmiertelnym niebezpieczeństwem, które już nie raz zaglądało teleskopowi w oczy. Webb niemal zginął, zanim w ogóle miał szansę powstać. Jego zabójcą miała być polityka budżetowa.
Pierwsze plany dotyczące superteleskopu snuto jeszcze na początku lat 90. Webb miał być następcą wystrzelonego w 1990 r. Hubble’a. Miał kosztować 500 mln dol., ale ta kwota okazała się drastycznie niedoszacowana.
Budowa instrumentu zaczęła się w 2004 r., z zamiarem wystrzelenia go w 2007 r. Okazało się jednak, że projekt jest o wiele bardziej złożony i trudniejszy, niż ktokolwiek przypuszczał. Kolejne opóźnienia sprawiły, że ten rok niemal okazał się końcem projektu. NASA groziła odcięciem funduszy. Teleskop przeprojektowano, ale koszty rosły. Współuczestniczący w projekcie Europejczycy i Kanadyjczycy dorzucili swoje - technologie, rakietę nośną i gotówkę, lecz ostatecznie cały projekt dobił do ceny ponad 9,5 miliarda dolarów, z których większość wydali z własnej kieszeni Amerykanie.
Nad projektem pracowało około 10 tysięcy ludzi. Wszyscy z niepokojem czekali na start, który stale się oddalał. Nawet kiedy ostatecznie pojazd, na pokładzie barki, której trasa była pilnie strzeżoną tajemnicą na wypadek pirackiego ataku, dotarł do swojej wyrzutni w Gujanie Francuskiej, pech nie przestał opuszczać Webba. Tuż przed załadowaniem pojazdu na pokład rakiety wykryto problem z jednym z mocujących go zaczepów, co po raz kolejny doprowadziło do przełożenia jego startu.
- Wszystkie te opóźnienia były dla nas bardzo trudne, ale ostatecznie można się w nich dopatrzyć czegoś pozytywnego - uważa Espinoza. - Gdyby Webb został wystrzelony zgodnie z planem około 2011 r., nie mielibyśmy aż tylu ciekawych obiektów do badania. Opóźnienia były trudne, nawet niebezpieczne, ale warto było czekać, bo dziś możemy osiągnąć dzięki temu teleskopowi o wiele więcej.
Kontrowersje związane z teleskopem nie zakończyły się jednak wraz z jego dotarciem do kompleksu startowego. Dogoniła go przeszłość.
***
Około godziny 2 nad ranem 22 października 1963 r. Clifford L. Norton, analityk budżetowy NASA, podjechał swoim samochodem na waszyngtoński plac Lafayette’a. Tam spotkał innego mężczyznę, z którym udał się do swojego mieszkania. Zanim jednak do niego weszli, obaj mężczyźni zostali zatrzymani na parkingu przez dwóch policjantów z wydziału do spraw moralności waszyngtońskiej policji. Podczas przesłuchania drugi mężczyzna stwierdził, że Norton trzymał go w samochodzie za nogę. Gdy wyszło na jaw, gdzie pracuje analityk, do komisariatu wezwano przedstawiciela wydziału bezpieczeństwa NASA. Przesłuchiwany Norton przyznał się, że mógł w przeszłości miewać homoseksualne relacje. W konsekwencji został wyrzucony z agencji. Był jedną z ofiar tzw. lawendowej paniki, która ogarniała wówczas USA.
Homoseksualizm nie był formalnie podstawą do zwolnienia kogokolwiek z pracy, ale rząd federalny uznawał, że homoseksualiści nie mogą sprawować publicznych funkcji. W całym kraju ofiarą nagonki padły setki osób, których jedyną winą była orientacja seksualna.
James Webb, którego imię nosi teleskop, był jednym z twórców sukcesu NASA. Kierował agencją od 1961 do 1968 r. W tym czasie NASA zbudowała podstawy całego załogowego programu kosmicznego, który w nieco ponad rok po jego ustąpieniu ze stanowiska zaprowadził Amerykanów na Księżyc.
Webb nie był jednak astronautą, inżynierem czy naukowcem. Był doświadczonym urzędnikiem, który przepracował wcześniej 12 lat w amerykańskiej administracji. I właśnie w tej roli miał odgrywać kluczową rolę w prześladowaniu homoseksualistów pracujących dla amerykańskiego rządu. Norton miał być zaledwie ostatnią ofiarą czystek.
***
W połowie 2021 roku w środowisku astronomów i entuzjastów astronomii zaczęła krążyć petycja mająca na celu zmianę nazwy teleskopu. Ostatecznie podpisało się pod nią 1200 osób, w tym astronomowie, którzy chcą wykorzystać możliwości teleskopu do swoich badań. Sygnatariusze uważali, że nazwanie teleskopu nazwiskiem osoby powiązanej z prześladowaniami homoseksualistów jest niegodne.
- Historia Jamesa Webba jest w najlepszym przypadku złożona - mówiła amerykańskiej publicznej rozgłośni NPR Chanda Prescod-Weinstein, kosmolożka z Uniwersytetu New Hampshire. - W najgorszym przypadku wysyłamy w kosmos niesamowity instrument pod nazwiskiem homofoba.
W odpowiedzi na petycję, NASA rozpoczęła dochodzenie. Wyniki nie były zaskakujące. Agencja uznała, że Webba nie można w żaden sposób łączyć z prześladowaniami osób homoseksualnych.
"Zrobiliśmy, co było możliwe, i wyczerpaliśmy możliwości dalszego prowadzenia badań" - pisała w oświadczeniu rzeczniczka NASA Karen Fox. "Nasze badania nie doprowadziły do ujawnienia żadnych dowodów wymuszających zmianę nazwy" - dodała.
***
Bez względu na kontrowersje teleskop Webba ma wszelkie szanse stać się najważniejszym instrumentem naukowym ostatnich 30 lat.
- Dostarczy nam obrazów jeszcze bardziej widowiskowych niż Hubble - przekonuje Espinoza. - Ale każdy z nich będzie jeszcze bogatszy dzięki informacjom, które dzięki niemu uzyskamy. Zobaczymy zdjęcia pierwszych galaktyk, pierwszych planet mogących stanowić schronienie dla żywych istot. Będą zadziwiające i zmienią nasz sposób postrzegania Wszechświata.
Ale jednocześnie astronomowie wiedzą, że cuda ukazane przez Webba szybko przestaną napływać. W najgorszym przypadku teleskop przestanie pracować już po pięciu latach. W najlepszym - jego paliwo wyczerpie się po 15. W porównaniu z ponad 30-letnią karierą Hubble’a to niemal mgnienie oka.
- To bardzo mało czasu, ale sądzę, że nawet jeśli teleskop przetrwa zaledwie pięć lat, wiedza którą za jego pomocą uzyskamy, będzie rewolucyjna - mówi astronom. - Zobaczymy rzeczy, których nie widzieliśmy nigdy wcześniej. I mimo krótkiego czasu doprowadzimy do kolosalnych zmian w nauce.
Autorka/Autor: Wojciech Brzeziński
Źródło: tvn24.pl
Źródło zdjęcia głównego: NASA's Goddard Space Flight Center