Mata baru untuk menemukan alam semesta

Penerbangan itu berlangsung selama 25 tahun, tetapi belum mengambil tempat yang dijanjikan di luar angkasa. Setelah beberapa penundaan dan kontroversi mengenai biayanya yang tinggi, tanggal baru telah ditetapkan untuk peluncuran yang diharapkan dari Teleskop James Webb. Dijadwalkan untuk diluncurkan pada 24 Desember, keajaiban teknologi yang mulai terungkap pada tahun 1996 ini akhirnya bersiap untuk mengumpulkan cahaya inframerah dari sudut terjauh dunia. Kosmos Dan itu menjadi observatorium luar angkasa terbesar dalam sejarah.

Ketika dia mulai mendesainnya, dia menyebutnya Teleskop Luar Angkasa Generasi Berikutnya (NGST), karena dia dipandang sebagai pewaris agung untuk Teleskop Hubble, yang diluncurkan ke orbit pada tahun 1990 dan masih mentransmisikan informasi setelah 31 tahun pelayanan, meskipun kerusakan ditemukan beberapa bulan lalu di komputer utamanya yang akhirnya diperbaiki oleh pensiunan dari NASA, satu-satunya yang sepenuhnya memahami cara kerja teleskop luar angkasa yang legendaris. Hubble dihormati dan efektif, namun menunjukkan efek waktu.

Pada tahun 2002, NGST mengubah namanya menjadi James Webb, yang merupakan Administrator NASA dari tahun 1961 hingga 1968 dan memainkan peran penting dalam program Apollo yang sukses yang menempatkan manusia dalam kegelapan. Luna. Dengan nama baru, Teleskop James Webb juga mengalami masalah baru dalam perjalanannya. Itu dirancang ulang pada tahun 2006, tetapi setelah lima tahun ada upaya untuk membatalkan program karena biaya pengembangannya yang sangat besar. Akhirnya, anggaran atap disetujui – $8 miliar, akhirnya menjadi 9.700 juta – dan rencana-rencana itu diikuti sampai pembangunannya selesai lima tahun lalu. Fase pengujian dimulai dan dimulai lagi dengan beberapa kegagalan dan kejadian tak terduga lainnya –pandemi Termasuk – yang telah berulang kali menunda rencana peluncuran.

Baca juga: Dikonfirmasi: Teleskop James Webb NASA akan diluncurkan pada Malam Natal

proyek luar angkasa yang ambisius

Kompleksitas dan tujuan ambisius dari artefak ini sebagian besar menjelaskan penundaan tersebut. Perbedaan dengan pendahulunya menghadirkan bagian dari tantangan: sementara Hubble terletak di orbit Bumi yang rendah, sekitar 540 kilometer dari planet kita; James Webb terletak 1,5 juta km, hanya untuk mengorbit Matahari di sekitar titik Lagrangian kedua (L2). Jarak seharusnya meningkatkan peluang untuk mengenal alam semesta, tetapi juga menimbulkan masalah: tidak mungkin mengirim misi untuk memperbaikinya, jika terjadi kerusakan. Dengan demikian, penantian panjang juga tentang seberapa akurat para ilmuwan mempersiapkan peluncuran mereka dari Bumi dan apa yang telah mereka perinci selama bertahun-tahun tentang instrumen yang menyusunnya, seperti cermin utama, yang kira-kira berdiameter tiga kali lipat. Ini terdiri dari 18 cermin heksagonal yang terbuat dari berilium yang dilapisi dengan lapisan emas.

Setelah peluncuran yang direncanakan dari Guyana Perancis Di atas roket Ariane 5 Eropa, di mana teleskop telah “dilipat” seperti semacam origami, James Webb akan terungkap secara bertahap selama 30 hari dan akan mulai menguji sistemnya di luar angkasa selama sekitar setengah tahun sebelum memulai fungsinya yang terkait dengan kata pendek tapi intens: merah inframerah. Semakin jauh cahayanya, semakin merah warnanya.

George Rick, Profesor Astronomi di Universitas Arizona, dan Gillian Wright, direktur Pusat Astronomi di Inggris, menulis sebuah artikel di mana mereka secara akurat berbicara tentang pentingnya istilah dalam kaitannya dengan tujuan astronomi saat ini. Perluasan alam semesta menggeser energi ke arah panjang gelombang yang panjang, sehingga benda-benda yang telah ada sejak ia masih muda dapat terlihat berkat pengamatan infra merah.

Dalam hal ini, penting untuk diingat bahwa meskipun Hubble menangkap cahaya tampak, ultraviolet, dan beberapa cahaya inframerah, Teleskop James Webb akan fokus sepenuhnya pada cahaya inframerah. Dengan demikian, energi inilah yang akan menjadi kunci untuk memungkinkan teleskop ruang angkasa baru melakukan perjalanan lebih jauh ke masa lalu daripada pendahulunya.

Baca juga: Covovax, vaksin COVID-19 India yang disetujui WHO

Para ahli menjelaskan bahwa alam semesta relatif belum dijelajahi pada panjang gelombang inframerah menengah. Karena apa pun pada suhu kamar memancarkan cahaya inframerah-sedang, spesialis yang bekerja dengan teleskop berbasis darat memantau emisi jenis energi ini di depan teleskop dan atmosfer, di mana ada banyak “kebisingan”, yaitu, benda-benda yang memancarkan Energi Jenis ini – Pemanggang dan parutan ada di menu. Meskipun demikian, beberapa hasil menarik telah diperoleh dengan menggunakan teleskop berbasis darat yang mampu menangkap energi ini, tetapi pemandangan dari pesawat ruang angkasa memiliki banyak kemungkinan.

Hasil terbaik datang dalam inframerah-tengah dari teleskop di ruang hampa udara, tetapi di mana pendinginan hingga suhu yang sangat dingin diperlukan untuk kinerja yang baik. Ini membawa serta tantangan teknis yang signifikan. Teleskop inframerah pertama di luar angkasa dibuat sebagai jenis lupin dengan dinding tebal untuk mempertahankan vakum, tetapi ini dinilai sangat kecil, sekitar sepersepuluh dari diameter jaring.

Dikembangkan pada skala yang dekat dengan teleskop terbesar di Bumi, Teleskop James Webb akan cukup keren untuk memberikan potensi penuh dari inframerah-tengah. Ia memiliki pelindung surya berlapis silikon-aluminium yang akan mempertahankan suhu operasinya di bawah 50 derajat Kelvin (minus 223,15 derajat Celcius), meskipun terkena radiasi matahari. Perlindungan ini akan sangat penting untuk pengoperasian Maria, instrumen inframerah yang menambahkan panjang gelombang hingga 28,5 mikron, membuat terlihat seluruh rangkaian benda langit yang jauh, seperti protobintang dan piringan protoplanet di sekitarnya. Sebelum instrumen ini, salah satu dari empat yang membentuk teleskop, dapat bekerja, ia harus benar-benar dingin hingga suhu terendah yang dapat dicapai bahan, itulah sebabnya lemari es berpendingin dipasang pada tubuh James Webb.

Sekitar 77 hari setelah peluncuran, kriogenik akan menghabiskan 19 hari untuk menurunkan suhu detektor instrumen hingga minus 7°C. “Relatif mudah untuk mendinginkan sesuatu hingga suhu ini di Bumi, umumnya untuk aplikasi ilmiah atau industri,” kata Konstantin Benanen, spesialis kriogenik di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan yang mengoperasikan instrumen MIRI NASA. Sistem di Bumi ini sangat besar dan tidak efisien dalam penggunaan energi. Untuk observatorium luar angkasa, kami membutuhkan pendingin yang secara fisik kompak, hemat energi, dan sangat andal karena kami tidak dapat keluar dan memperbaikinya. Ini adalah tantangan yang kami hadapi, dan dalam hal itu, saya akan mengatakan bahwa MIRI Refrigerated Chiller tidak diragukan lagi berada di depan kurva.”

Baca juga: “Danau atmosfer”: fenomena iklim baru yang ditemukan oleh ahli meteorologi

Tujuan ilmiah

Teleskop James Webb akan memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari struktur dan asal usul alam semesta kita. Salah satu tujuan besar Webb adalah mempelajari sifat-sifat bintang generasi pertama. NIRCam akan dapat mendeteksi objek yang sangat jauh dan akan membantu para ilmuwan mengkonfirmasi apakah sumber cahaya redup adalah gugus bintang generasi pertama. Selain mengungkap di mana bintang lahir, teleskop juga akan membantu mendeteksi partikel umum di Bumi, seperti air, karbon dioksida, dan metana, serta mineral berbatu seperti silikat. Eksplorasi ini akan berlangsung di lingkungan dingin di sekitar bintang terdekat, di mana planet dapat terbentuk, membuka babak baru untuk tujuan spesifik dalam eksplorasi ruang angkasa. Pengamatan exoplanet di zona layak huni bintangnya akan memberikan petunjuk baru tentang air cair dan di mana mungkin ada petunjuk tentang kelayakhuniannya. Menggunakan teknik yang disebut spektroskopi transmisi, observatorium akan memeriksa cahaya bintang yang disaring melalui atmosfer planet untuk melihat komposisi kimianya secara mendetail.

Objek studi ambisius lainnya adalah quasar, yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif, yang miliaran kali lebih masif dari Matahari. Setelah peluncuran, beberapa target studi pertama James Webb akan menjadi hanya enam dari quasar paling jauh dan bercahaya. Para ilmuwan akan dapat mengamati bagaimana mereka saling berhubungan selama tahap awal evolusi galaksi di alam semesta awal. Dengan demikian, kemampuan untuk melakukan perjalanan melalui waktu dan menemukan apa yang kita ciptakan dengan janji akan ditingkatkan oleh program internasional ambisius yang dijalankan oleh NASA, dalam kemitraan dengan Badan Antariksa Eropa (yang mana) dan CSA, yang diharapkan memiliki masa manfaat sekitar sepuluh tahun.

$9,7 juta Teleskop anggaran tertinggi James Webb dibangun dalam 25 tahun.

frasa

“Untuk observatorium luar angkasa, kami membutuhkan pendingin yang sangat ringkas, hemat energi, dan andal.” Konstantin Benannis. Spesialis di NASA