James Webb -avaruusteleskooppi

avaruusteleskooppi

James Webb -avaruusteleskooppi (JWST, engl. James Webb Space Telescope) on avaruusteleskooppi, joka on tarkoitettu Nasan Hubble-avaruusteleskoopin seuraajaksi. Teleskooppia on suunniteltu vuodesta 1996, ja se laukaistiin avaruuteen 25. joulukuuta 2021.[1][2][3]

James Webb -avaruusteleskooppi
Havainnekuva, jossa teleskoopin alla on viisikerroksinen aurinkosuoja.
Havainnekuva, jossa teleskoopin alla on viisikerroksinen aurinkosuoja.
Alkuperäinen nimi James Webb Space Telescope (JWST)
COSPAR ID 2021-130A
SATCAT № 50463
Organisaatio Nasa, Euroopan avaruusjärjestö ja Kanadan avaruusjärjestö
Valmistaja Northrop Grumman
Tehtävätyyppi avaruusteleskooppi
Kohde Lagrangen L2-piste
Laukaisu 25. joulukuuta 2021
Guayanan avaruuskeskus
Laukaisualus Ariane 5
Tehtävän kesto 10+ vuotta
Aiheesta muualla
Virallinen sivusto
Tunnus
JWST Launch Logo.png

Webbin pääpeili on 6,5-metrinen, ja teleskooppi kykenee havainnoimaan pääasiassa infrapunan aallonpituuksilla.[1][4] Se soveltuu hyvin monenlaisten kohteiden havaitsemiseen.[4] Teleskooppi toimii −233 celsiusasteen lämpötilassa.[3]

Avaruusteleskooppi rakennettiin Nasan, Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Kanadan avaruusjärjestön yhteistyönä. Se on nimetty Nasan toisen johtajan, Apollo-avaruusohjelmaan merkittävästi vaikuttaneen James Webbin (1906–1992) mukaan.[1]

Ensimmäinen kuva julkaistiin 12. heinäkuuta 2022.[5]

HistoriaMuokkaa

 
Kokovertailu Hubblen pääpeiliin

Teleskooppi oli alkuperäisen suunnitelman mukaan tarkoitus laukaista vuonna 2014,[6] mutta pian ilmeni, että se laukaistaisiin todennäköisemmin vasta vuonna 2016 – yhdysvaltalaisten lähteiden mukaan.[7][8]

Vuoden 2010 keväällä ilmeni, että alusta pitää testata enemmän. Nasan kongressille lähettämässä budjettipyynnössä projektille oli määritelty 60 miljoonaa dollaria enemmän kuin aiemmin oli puhuttu. Senaatissa Nasan rahoituksesta vastaavan komitean puheenjohtaja Barbara Mikulski (demokraatti) nosti esille kustannusylitykset ja vaati erillistä komiteaa asian käsittelemiseksi.[9] Heinäkuussa 2011 Yhdysvaltain kongressissa oltiin tekemässä budjettiratkaisua, joka olisi lopettanut Webbin kehittämisen.[10] Marraskuussa edustajainhuone hyväksyi Nasan kompromissiehdotuksen, joka takasi Webb-projektille täyden rahoituksen.[11] Webbin kokonaiskustannukset ovat olleet 11 miljardia euroa.[12]

Teleskooppi läpäisi keväällä 2010 Nasan toimeenpaneman kriittisen suunnittelukatselmuksen (Mission CDR).[13] Joulukuussa 2015 kantoraketiksi varmentui Ariane 5, kun ESA allekirjoitti Arianespacen kanssa laukaisusopimuksen.[4] Teleskooppi oli tarkoitus lähettää avaruuteen lokakuussa 2018, mutta laukaisua jouduttiin siirtämään maaliskuulle 2021 avaruusaluksen teknisten ongelmien takia.[4][14]

 
Auringon ja maan keskinäiset Lagrangen pisteet. Webb kiertää L2-pistettä.

Laukaisua siirrettiin jälleen vuoden 2020 aikana koronapandemian takia. Seuraavaksi aiheutti ongelmia Ariane 5 -kantoraketti sekä observatorion kuljettaminen Kaliforniasta Ranskan Guyanaan.[14] Teleskooppi laukaistiin lopulta avaruuteen Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta 25. joulukuuta 2021.[2][12] Kokoontaitetun rakenteen avautuminen päättyi onnistuneesti 8. tammikuuta 2022.[15] Teleskooppi saapui määränpäähänsä ja ohjattiin kiertämään Lagrangen L2-pistettä 25. tammikuuta 2022.[16]

Arvioiden mukaan mukana oleva polttoainemäärä riittää operoimaan teleskooppia yli kymmenen vuoden ajan.[17] Arvio on kahden kurssin säätöön tarvittavan ohjausliikkeen jälkeen.[17] Laukaisun onnistuminen tarkoitti myös että teleskoopin aurinkopaneeli tuli käyttöön ennakoitua aikaisemmin.[17] Myöhempien arvioiden mukaan teleskoopin mukana oleva polttoaine riittäisi 20 vuoden käyttöön.[18][19]

Maaliskuun puolivälissä Nasa julkaisi kuvan, joka esitteli pääpeilin kohdistavan valoa fysiikan sallimissa rajoissa.[20] Huhtikuussa Nasa kertoi seuraavan tavoitteen onnistumisesta: kaikki instrumentit olivat nyt kohdennettuja.[20] Näiden jälkeen seuraa muiden laitteiden toiminnan tarkistaminen, jonka arvioidaan kestävän kaksi kuukautta ja teleskooppi olisi valmis käyttöön kesäkuun puolivälissä.[20]

Laitteisto ja toimintaMuokkaa

 
Teleskooppi kaikki peilit asennettuina.

Webbin kokoontaittuva pääpeili on halkaisijaltaan 6,5 metriä.[6] Se koostuu 18 pienemmästä, kuusikulmaisesta ja kullalla päällystetystä berylliumpeilistä, joita ohjataan pienillä moottoreilla pääpeilin kaarevuuden säätämiseksi.[21][3] Teleskooppi on optiikaltaan rakennettu suoriutumaan parhaiten 2–5 mikrometrin aallonpituuksilla[22] ja kolme neljästä havaintolaitteesta toimiikin sillä alueella. Se painaa noin 6,2  tonnia ja sen neljä havaintolaitetta ovat:[21]

NIRCam (engl. Near Infrared Camera)
Webbin pääkamera, joka on herkkä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksille 0,6–5 μm. Havainnoi kaukaisimpia syntyviä tähtiä ja galakseja, lähigalaksien tähtipopulaatioita, Linnunradan nuoria tähtiä ja Kuiperin vyöhykkeen kohteita.[23] Valmistettu Arizonan yliopiston ja Lockheed Martinin yhteistyönä.[24]
NIRSpec (engl. Near Infrared Spectrograph)
Spektrografi, joka on herkkä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksille 0,6–5 μm. Voi kartoittaa kerralla jopa sata kohdetta 9 neliökaariminuutin kokoiselta alueelta. Analysoi kohteiden lämpötilaa, massaa, kemiallista koostumusta ja muita fyysisiä ominaisuuksia.[25] Valmistettu Airbusilla ESA:n toimeksiantona paitsi mikrosuljinjärjestelmä (engl. microshutter array) Nasalla.[24]
MIRI (engl. Mid-Infrared Instrument)
Yhdistetty kamera ja spektrografi, joka on herkkä infrapunasäteilyn aallonpituuksille 5–28 μm. Instrumentti jäähdytetään kryostaatilla 7 kelvinin lämpötilaan. Havainnoi punasiirtynyttä valoa kaukaisista galakseista, syntyviä tähtiä, himmeitä komeettoja ja Kuiperin vyöhykkeen kohteita.[26] Valmistettu Euroopan valtioiden muodostaman konsortion ja Jet Propulsion Laboratoryn yhteistyönä.[24]
FGS/NIRISS (engl. Fine Guidance Sensor / Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph)
FGS:ää käytetään teleskoopin suuntaamiseen, jotta sillä saadaan tarkkoja kuvia. NIRISS:iä käytetään maailmankaikkeuden vanhimman valon havaitsemiseen sekä eksoplaneettojen löytämiseen ja tutkimiseen. Instrumentti on herkkä infrapunasäteilyn aallonpituuksille 0,8–5 μm.[27] Valmistettu Honeywellin ja Université de Montréalin yhteistyönä Kanadan avaruusjärjestön toimeksiantona.[24]
Webbin kiertorata Auringon ja Lagrangen L2-pisteen ympäri (ei mittakaavassa).

Teleskooppia suojaa Auringon, Maan ja Kuun lämpösäteilyltä tenniskentän kokoinen viisinkertainen aurinkosuoja, joka estää sen herkkiä instrumentteja lämpenemästä.[28]

Avaruusaluksen suunnittelusta ja rakentamisesta vastasi Goddardin avaruuskeskus yhteistyössä pääurakoitsija Northrop Grummanin kanssa.[1] Laukaisun jälkeen Webbin toiminnasta on vastannut Nasan, ESA:n ja Kanadan avaruusjärjestön yhdessä muodostama Space Telescope Science Institute, jonka tilat ovat Baltimoressa.[1][29]

Teleskooppi kiertää Aurinkoa Lagrangen L2-pisteessä 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta ulospäin eikä sitä voida siten huoltaa kuten Hubblea.[28] Se on itse asiassa ohjattu kiertämään L2-pistettä eikä täsmälleen sen kohdalle – vastaavasti kuin WMAP, Herschel ja Planck sitä aikaisemmin.[21][30] Kiertorata L2-pisteen ympäri on suurin piirtein saman kokoinen kuin Kuun kiertorata Maan ympäri ja teleskooppi kiertää sen kertaalleen kuudessa kuukaudessa. Kiertorata on suunniteltu sellaiseksi, ettei teleskooppi joudu koskaan Maan tai Kuun varjoon, minkä ansiosta se pystyy olemaan jatkuvasti toiminnassa.[30]

Teleskoopin ottamia kuviaMuokkaa

KalibrointiMuokkaa

NASA:n 11.2.2022 julkaisema kuva HD 84406 -tähdestä. Teleskoopin peilejä ei oltu vielä hienosäädetty, minkä vuoksi tähdestä näkyi 18 epätarkkaa kuvaa.
Viikkoa myöhemmin peilejä oli säädetty niin, että yksittäiset kuvat asettuivat peilien sijainnin mukaisesti.
Kahta viikkoa myöhemmin yksittäiset kuvat oli yhdistetty yhdeksi kuvaksi.
 
Peilien hienosäätäminen saatiin päätökseen huhtikuussa 2022 ja NASA julkaisi oheiset, eri instrumenttien muodostamat kuvat.

Ensimmäiset kuvatMuokkaa

Galaksijoukko SMACS J0723.3–7327
Hubblen kuvaamana
Webbin kuvaamana


Katso myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  1. a b c d e About JWST Nasa. Viitattu 10.9.2009. (englanniksi)
  2. a b The Launch NASA. Viitattu 25.11.2021. (englanniksi)
  3. a b c Jonathan Amos: James Webb Space Telescope lifts off on historic mission bbc.com. 25.12.2021. Viitattu 25.12.2021. (englanniksi)
  4. a b c d Hubblen seuraaja saa kyydin avaruuteen Arianella Tiedetuubi. Viitattu 29.12.2015.
  5. Viivi Koivistoinen:James Webb -avaruusteleskooppi näkee ennennäkemättömän pitkälle maailmankaikkeuteen – näin tulkitset Webbin ensimmäistä kuvaa Ylen uutiset 12.7.2022
  6. a b The James Webb Space Telescope Nasa. Viitattu 10.9.2009. (englanniksi)
  7. Svitak, Amy: Budget Request Offers No Immediate Relief for JWST Spacenews.com. 18.2.2011. (englanniksi)
  8. Rockets, doughnuts could face ax in US budget cuts Space-Travel.com. 10.2.2011. Viitattu 12.2.2011. (englanniksi)
  9. Klamper, Amy: Webb Telescope Cost Growth Prompts Mikulski Demand for Outside Review Spacenews.com. 9.6.2010. Viitattu 26.12.2021. (englanniksi)
  10. Leone, Dan: NASA Budget Bill Would Cancel Webb Telescope Spacenews.com. 6.6.2011. (englanniksi)
  11. Matson, John: Funds Restored to Build the James Webb Space Telescope 17.11.2011. Scientific American. Viitattu 26.12.2021. (englanniksi)
  12. a b Avaruustutkimus | Avaruusteleskooppi Webb painelee Kuun radan tuolla puolen ja kohti kaukaista L2-pistettä Helsingin Sanomat. 27.12.2021. Viitattu 28.12.2021.
  13. James Webb Space Telescope Completes Critical Design Review Aerospace. 29.4.2010. Viitattu 30.4.2010. (englanniksi)
  14. a b Howell, Elizabeth & Dobrijevic, Daisy: NASA's James Webb Space Telescope: The ultimate guide Space.com. 25.12.2021. Future US, Inc. Viitattu 26.12.2021. (englanniksi)
  15. Remarkably, NASA has completed deployment of the Webb space telescope arstechnica.com. 8.1.2022. Viitattu 10.1.2022. (englanniksi)
  16. Orbital Insertion Burn a Success, Webb Arrives at L2 25.1.2022. Nasa. Viitattu 25.1.2022. (englanniksi)
  17. a b c John Timmer: Webb continues to unfold; has enough fuel for over a decade arstechnica.com. 29.12.2021. Viitattu 31.12.2021. (englanniksi)
  18. James Webb telescope completes epic deployment sequence bbc.com. Viitattu 10.1.2022. (englanniksi)
  19. All hail the Ariane 5 rocket, which doubled the Webb telescope’s lifetime arstechnica.com. 10.1.2022. Viitattu 10.1.2022. (englanniksi)
  20. a b c John Timmer: Webb’s mirror alignment is done—now it’s on to the instruments arstechnica.com. 29.4.2022. Viitattu 8.5.2022. (englanniksi)
  21. a b c Webb Key Facts Webb/NASA. Viitattu 25.12.2021. (englanniksi)
  22. James Webb Space Telescope: Summary 28.5.2021. ESA. Viitattu 9.1.2022.
  23. Near Infrared Camera (NIRCam) Webb/NASA. Viitattu 3.1.2022. (englanniksi)
  24. a b c d Science Instruments James Webb Space Telescope. Space Telescope Science Institute. Viitattu 4.1.2022. (englanniksi)
  25. Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) Webb/NASA. Viitattu 3.1.2022. (englanniksi)
  26. Mid-Infrared Instrument (MIRI) Webb/NASA. Viitattu 3.1.2022. (englanniksi)
  27. Fine Guidance Sensor / Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph Webb/NASA. Viitattu 3.1.2022. (englanniksi)
  28. a b How does JWST contrast with HST? NASA. Viitattu 10.9.2009. (englanniksi)
  29. Mäkinen, Jari: Avaruusteleskooppi Webb on valmis hommiin – kahden viikon riskialtis alku on sujunut odotettua paremmin YLE. Viitattu 8.1.2022.
  30. a b About Webb Orbit NASA. Viitattu 29.12.2021. (englanniksi)

Aiheesta muuallaMuokkaa