Hyppää sisältöön

Avaruusteleskooppi Webb on valmis hommiin – kahden viikon riskialtis alku on sujunut odotettua paremmin

Tiukkana pakettina jouluna avaruuteen laukaistu James Webb -teleskooppi on saatu lähes avattua. Viimeiset, kriittiset toimet ovat edessä juuri nyt, mutta tutkijat uskaltavat jo hengähtää helpotuksesta.

Millainen Webb-teleskooppi on?
Millainen Webb-teleskooppi on?

Avaruusteleskooppi James Webbiltä odotetaan suuria. Luvassa on ennennäkemättömiä kuvia planeetoista kaukaisten tähtien ympärillä, näkymiä maailmankaikkeuden vanhimmista galakseista ja paljon muuta.

Ennen kuin teleskooppi pääsee tositoimiin, se on täytynyt avata, sillä kookas laite ei mahtunut täysissä mitoissaan raketin nokkaan.

Nyt tiedetään, että laitteen avaaminen avaruudessa on sujunut erinomaisesti, jopa paljon joutuisammin kuin kukaan uskalsi odottaa.

– Webbin saaminen käyttökuntoon on vaativampi tapahtumaketju kuin laskeutuminen Marsiin. Niin monen asian pitää mennä täysin oikein, kuvaa Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan tiedejohtaja Thomas Zurbuchen Ylelle.

Piirroskuva Webbistä avaruudessa näyttää teleskoopin täysin avautuneena. Suuri peili ja sen takana olevat havaintolaitteet ovat varjossa ja kylmässä. Kuva: STSCI / Nasa

Zurbuchen oli seuraamassa Webbin laukaisua jouluna Kouroun avaruuskeskuksessa Etelä-Amerikassa. Hän on sanonut Twitterissä ajavansa partansa vasta, kun teleskooppi on toimintakunnossa.

Näyttää siltä, että Zurbuchen voi ottaa partakoneensa esiin sunnuntaiaamuna.

Avautuu kuin kukkanen

Laukaisuhetkellä teleskooppi oli kooltaan vain noin 5 x 10 metrin paketti. Nyt teleskoopin avaruudessa avautuneen aurinkosuojan mitat ovat lähes tenniskentän luokkaa, ja iso pääpeili on halkaisijaltaan 6,5 metriä.

Laitteen avaamisessa on 344 yksittäistä toimenpidettä. Niistä yhdenkin meneminen mönkään olisi voinut vaarantaa laitteen saamisen toimintaan.

Alun perin arveltiin, että tutkijat olisivat joutuneet koettamaan joitakin toimia useaan kertaan tai keksimään kikkoja esimerkiksi laitteen avautuvien liitosten ja kääntyvien mekanismien nytkäyttämiseksi auki.

Aurinkosuoja koostuu viidestä aluminoidusta kevlar-kerroksesta, jotka yksinkertaisesti rullattiin ennen laukaisua pieneen tilaan. Kuva: Nasa

Yksi syy siihen, miksi Webb-teleskoopin lähettäminen tapahtui lähes vuosikymmenen myöhässä, oli korkealle nostettu luotettavuusvaatimus. Tämä tarkoitti lähes loputonta testaamista, korjaamista, kokeilemista ja varasuunnitelmien tekemistä.

Varautuminen ilmeisesti sai aikaan sen, että ongelmia ei lopulta ollut.

Teleskoopin peili on pieni ihme

Webb-teleskoopin suuri peili koostuu 18:sta kuusikulmaisesta palasta. Peili on jaettu suureen keskiosaan ja kahteen sivuosaan, jotka laukaisun aikana oli käännetty sivulle.

Tänään perjantaina ja huomenna lauantaina peilin sivuosat käännetään paikalleen. Sen jälkeen kaikki tärkeät toimet Webbin saamiseksi käyttökuntoon on tehty.

– Haastavinta oli saada näin suuri peili mahtumaan mahdollisimman pieneen tilaan, kertoo Ylelle Mackenzie Lystrup, peilin valmistaneen Ball Aerospace -yhtiön siviilipuolen avaruustuotteiden varajohtaja.

Mackenzie Lystrup on tähtitieteilijä ja paljon avaruudessa käytettävää optiikkaa tuottavan Ball Aerospace -yhtiön siviilituotelinjan johtaja. Kuva: Jari Mäkinen / Yle

Peilin takana on mekanismi, joka kääntää sivuosat ja naksauttaa ne paikalleen noin hiuksen kymmenestuhannesosan tarkkuudella. Myös peilin yksittäisen osan muotoa ja asentoa voidaan säätää vielä avaruudessa siten, että kokonaisuuden muoto on täsmälleen oikea, Lystrup sanoo.

Peilin palat on tehty kevyestä ja kestävästä beryllium-metallista. Koko peilin massa kääntömekanismin kanssa on vain 625 kilogrammaa.

Tämä on selvä parannus verrattuna Webbin edeltäjään, avaruusteleskooppi Hubbleen. Hubblen yhdestä isosta lasipalasta tehty peili on massaltaan noin tonnin, mutta pinta-alaltaan vain noin kuudesosa Webbin peilistä.

Ensimmäisiä kuvia saadaan vielä odottaa

Webb on tällä hetkellä hieman yli miljoonan kilometrin päässä maapallosta matkallaan kohti niin sanottua Lagrangen pistettä. Maan lähiavaruudessa on viisi tällaista paikkaa, joissa Maan ja Auringon vetovoimat ikään kuin kumoavat toisensa, ja avaruusalus voidaan laittaa kiertämään näitä matemaattisia pisteitä tyhjässä avaruudessa.

Lagrangen piste 2 sijaitsee 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta "poispäin" aurinkokunnassa. Sieltä katsottuna Maa ja Aurinko ovat molemmat samalla suunnalla. Siksi paikka soveltuu erinomaisesti tähtitieteellisiin havaintoihin. Siellä on jo nyt muutamia muitakin avaruutta tutkivia laitteita.

Webbin tutkimuslaitteet ovat monimutkaisia laitteita, joiden sisällä on valoa ohjaavia peilejä ja suotimia. Kuvassa on Euroopan avaruusjärjestön toimittama NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) eli lähi-infrapuna-alueella toimiva spektrografi. Kuva: ESA

Webbin mukana on neljä havaintolaitetta, joiden sisälle peilistä tulevaa valoa voidaan ohjata. Niiden avulla voidaan paitsi kuvata, myös hajottaa valoa osiin spektriksi. Näin havaittavasta kohteesta saadaan paljon enemmän tietoa kuin vain kuvia ottamalla.

Koska laitteet toimivat infrapunavalon eli lämpösäteilyn alueella, ne pitää viilentää mahdollisimman kylmiksi, noin -230 celsiusasteen lämpötilaan. Suuren aurinkosuojan tehtävänä onkin paitsi varjostaa teleskooppia Auringon loisteelta, myös pitää teleskooppia kylmässä.

Kun Webb on saapunut perille Lagrangen pisteeseen 2, sen peiliä aletaan säätää oikeaan muotoonsa ja tutkimuslaitteita viritellä toimimaan.

Säätäminen ja kalibrointi vie kuukausia. Tähtitieteilijöiden tutkimuskäyttöön teleskooppi tulee vasta noin puolen vuoden päästä.

Teleskoopin operoinnista vastaa Nasan, Euroopan avaruusjärjestön ja Kanadan avaruusjärjestön yhdessä muodostama STSCI (Space Telescope Science Institute), joka sijaitsee Baltimoressa, Yhdysvalloissa.

Instituutista luvataan Webbin ensimmäisiä kuvia vasta keväällä. On kuitenkin mahdollista, että maistiaisia saadaan jo aikaisemmin.

Voit keskustella aiheesta lauantaihin 8.1. klo 23:een asti.

Lue myös: