NASA wystrzeliła swoja najnowszą perłę w koronie – Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman
Wczoraj o godzinie 13:26 czasu polskiego NASA wysłała w przestrzeń kosmiczną swoją najnowszą perłę w koronie – Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman. To nowe wielkie obserwatorium kosmiczne, które będzie badało ciemną energię, ciemną materię i planety pozasłoneczne. Teleskop wystartował na pokładzie rakiety Falcon Heavy firmy SpaceX z historycznego stanowiska 39A Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego na Florydzie. Teraz niezwykłe urządzenie czeka 3-miesięczna podróż i przygotowania do rozpoczęcia pracy.
Historia Nancy Grace Roman Space Telescope rozpoczęła się od niezwykłego prezentu, jaki NASA otrzymała od jednej z najbardziej tajemniczych agencji wywiadowczych, Narodowego Biura Rozpoznania (National Reconnaissance Office, NRO). W 2012 roku NRO przekazało NASA... dwa teleskopy szpiegowskie klasy Hubble'a. Teleskopy nigdy nie były używane, znajdowały się w stanie Nowy Jork. Były mniejsze, nowsze i nowocześniejsze od Hubble'a, miały 100-krotnie większe pole widzenia. NRO przed ich przekazaniem usunęło z teleskopów niektóre elementy, nie zdradzając jednak, jakie. Tym samym, zupełnie niespodziewanie, NASA stała się właścicielem dwóch teleskopów z optyką na najwyższym światowym poziomie. Na bazie jednego z nich zbudowano Teleskop Nancy Grace Roman i kilkanaście lat później prezent rozpocznie pracę na rzecz nauki.
Siedem minut po starcie kontrolerzy zaczęli odbierać dane telemetryczne, a po 31 minutach teleskop oddzielił się od rakiety. Godzinę i 23 minuty po starcie NASA potwierdziła prawidłowe rozłożenie paneli słonecznych i dolnej części osłony instrumentów.
Teleskop zmierza w kierunku punktu libracyjnego L2 układu Słońce–Ziemia. Jest on położony około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, po stronie przeciwnej niż Słońce. To właśnie stamtąd będzie prowadził obserwacje.
Najważniejszym instrumentem teleskopu jest zwierciadło o średnicy 2,4 metra – takiej samej jak w Teleskopie Kosmicznym Hubble'a. Teleskop Roman będzie jednak obserwował znacznie większy obraz nieba. Jego Wide Field Instrument (WFI) to 300-megapikselowa kamera na podczerwień, wyposażona w 18 detektorów. Na pojedynczym zdjęciu obejmie ona obszar większy niż widoczny z Ziemi Księżyc w pełni. Pole widzenia nowego teleskopu jest około 100-krotnie większe niż pole widzenia Hubble'a. Dzięki temu w ciągu pierwszych 5 lat pracy Teleskop Roman ma sfotografować 50-krotnie większy obszar nieba niż Hubble w ciągu 30 lat.
Tak ogromne pole widzenia pozwoli prowadzić wielkie przeglądy wszechświata w wysokiej rozdzielczości. Roman ma pracować niemal tysiąckrotnie szybciej niż Hubble i przesyłać na Ziemię około 1,4 TB danych dziennie, czyli 24-krotnie więcej niż Webb. To więcej niż jakakolwiek wcześniejsza misja astrofizyczna NASA. Musimy pamiętać, że Webb jest przede wszystkim teleskopem wykonującym bardzo głębokie obserwacje niewielkich pól, a Roman to teleskop wielkich przeglądów nieba.
Jednym z głównych zadań nowego teleskopu będzie ustalenie, jak materia rozmieszczona jest we wszechświecie i jak zmieniała się struktura wszechświata. Ma to pomóc w lepszym zrozumieniu ciemnej materii, ciemnej energii, historii rozszerzania się wszechświata i jego przyszłości.
Drugim z wielkich zadań będzie wyszukiwanie planet pozasłonecznych metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Teleskop Roman będzie obserwował miliony gwiazd, tworząc pełniejszy obraz populacji planet Drogi Mlecznej.
Teleskop wyposażono w zaawansowany koronograf. Jego głównym zadaniem będzie demonstracja technologii bezpośredniego obrazowania planet. Instrument będzie tłumił światło gwiazdy za pomocą masek i deformowalnych zwierciadeł, co pozwoli na dostrzeżenie światła odbitego od krążącej wokół niej planety. NASA chce m.in. fotografować planety wielkości Jowisza krążące wokół gwiazd podobnych do Słońca. Zastosowane rozwiązania mają być od 100 do 1000 razy bardziej skuteczne od wcześniej stosowanych technologii. Misja będzie nie tylko prowadziła badania egzoplanet, ale też przetestuje technologie potrzebne przyszłym teleskopom, które mają bezpośrednio fotografować mniejsze planety, podobne do Ziemi.
W najbliższych tygodniach NASA będzie stopniowo uruchamiała i testowała instrumenty teleskopu. Cały proces rozruchu i kalibracji ma potrwać kilka miesięcy. Pierwszych zdjęć z Teleskopu Roman możemy spodziewać się na początku 2027 roku. Warto tutaj zauważyć, że jeszcze niedawno przewidywano, że start teleskopu nastąpi w maju 2027 roku. Jest to więc jeden z niewielu przykładów wielkiego projektu kosmicznego, który nie tylko nie miał opóźnienia, ale został zrealizowany przed czasem.
Dlaczego punkt libracyjny L2?
Punkt libracyjny (punkt Lagrange'a) to taki punkt w przestrzeni, w układzie dwóch ciał powiązanych grawitacją, w którym trzecie ciało o pomijalnej masie może pozostawać w spoczynku względem obu ciał układu. Tutaj mówimy o układzie Słońce–Ziemia i o teleskopie, czyli trzecim ciele, tym o pomijalnej masie. W układzie takich trzech ciał występuje pięć punktów libracyjnych, oznaczonych od L1 do L5. Na linii Słońce–Ziemia znajdują się trzy z nich. L3 leży za Słońcem z punktu widzenia Ziemi, L1 znajduje się pomiędzy Słońcem a Ziemią, a L2 to miejsce za Ziemią z punktu widzenia Słońca.
Punkt ten zapewnia szczególnie korzystną pozycję obserwacyjną oraz termiczną. Konstrukcja teleskopu osłania go przed niepożądanym światłem Słońca, Ziemi i Księżyca, a L2 pomaga utrzymywać instrumenty w odpowiedniej temperaturze i zapewnia stabilne warunki termiczne. Co interesujące, Teleskop Roman nie ma tak olbrzymiej pięciowarstwowej osłony termicznej, w jaką wyposażono Teleskop Webba (również znajdujący się w punkcie L2). Rolę osłony termicznej pełnią panele słoneczne, dodatkową ochronę zapewniają osłony poszczególnych instrumentów i sam kształt teleskopu.
Teleskop Roman – podobnie zresztą jak teleskop Webba – nie zostanie umieszczony w samym punkcie L2, a będzie krążył na jego orbicie. Znacznie większej niż orbita Księżyca wokół Ziemi. Dlaczego nie będzie w samym L2? Otóż punkty libracyjne przemieszczają się wraz z ruchem Ziemi wokół Słońca. Teleskop musiałby za L2 podążać. L2, podobnie jak L1 i L3, jest punktem metastabilnym. Jeśli narysujemy siatkę przedstawiającą gradient zmian grawitacji w tych punktach, będzie ona miała kształt siodła. Tak jakby punkty te znajdowały się na krawędzi łączącej dwa wystające ponad nią górskie szczyty. W kierunku obu szczytów nasze punkty (L1, L2 i L3) są stabilne. Kulka pchnięta w kierunku jednego ze szczytów wróci do punktu wyjścia. Jednak po bokach naszej krawędzi opadają doliny i w tych kierunkach punkty te są niestabilne.
Znacznie łatwiejszą i bardziej efektywną alternatywą wobec umieszczenia Teleskopu Roman dokładnie w L2 jest wprowadzenie go na orbitę wokół tego punktu. Ma to i tę zaletę, że orbitujący teleskop będzie równomiernie oświetlany przez Słońce, nie doświadczy zaćmienia Słońca przez Ziemię. A to bardzo ważne zarówno dla ładowania paneli słonecznych jak i utrzymania równowagi termicznej.
Teleskopowi Roman napęd na orbicie L2 będą nadawały same oddziałujące siły grawitacyjne. Natomiast, jako że L2 jest metastabilny, urządzenie będzie miało tendencję do opuszczenia jego orbity, dlatego co jakiś czas konieczne będą manewry korygujące. Teleskop Roman ma na pokładzie około 1100 litrów hydrazyny. Paliwo służy zarówno do prowadzenie manewrów podczas podróży do L2, jak i późniejszego utrzymania orbity i orientacji obserwatorium. Główną misję naukową zaplanowano na 5 lat, ale NASA szacuje, że paliwa powinno wystarczyć teleskopowi na co najmniej 10 lat pracy.
Co interesujące, w przeciwieństwie do Teleskopu Webba, Teleskop Roman został zaprojektowany tak, by można było w nim uzupełnić paliwo. Obecnie NASA nie dysponuje możliwościami serwisowania teleskopów na L2 i nie jest planowana misja celem uzupełnienia paliwa w Teleskopie Roman, ale sama możliwość tankownia oznacza, że misja taka nie jest wykluczona.
Komentarze (0)