Horror w kosmosie

Inżynierowie agencji NASA twierdzą, że każde lądowanie kolejnego statku kosmicznego na powierzchni Marsa kończy się „siedmioma minutami horroru”. To krytyczny moment, w czasie którego wchodzący w marsjańską atmosferę z ogromną prędkością pojazd musi skutecznie wyhamować i osiąść łagodnie na powierzchni Czerwonej Planety, a naziemna kontrola nad nim jest bardzo ograniczona. Jednak już wkrótce, bo w grudniu tego roku, ma dojść do znacznie trudniejszej misji...

Złote lustra

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to niezwykle zaawansowane urządzenie, które ma zastąpić starzejący się teleskop Hubble’a. 18 października tego roku JWST ostatecznie przybył do europejskiego portu kosmicznego w Kourou w Gujanie Francuskiej. Będzie teraz przez kolejne tygodnie przygotowywany do wyniesienia w przestrzeń pozaziemską przy pomocy rakiety Ariane 5, co jest planowane na 18 grudnia. Teleskop jest wspólnym dziełem NASA, Kanady oraz Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), a jego zbudowanie pochłonęło sumę 10 miliardów dolarów, wielokrotnie wyższą od początkowo przewidywanej.

Ta niezwykle wysoka cena jest zrozumiała. Główne zwierciadło teleskopu składa się z 18 sześciokątnych luster wykonanych z berylu pokrytego złotem. Beryl wybrano ze względu na właściwości termiczne i mechaniczne w bardzo niskich temperaturach. Natomiast dzięki warstwie złota lustro będzie w stanie odbijać promieniowanie podczerwone. Zwierciadło rozłoży się dopiero na orbicie, a jego średnica wyniesie 6,5 m, czyli dwa i pół raza więcej niż teleskopu Hubble’a, przy prawie trzykrotnie mniejszej masie. Powierzchnia zbierająca promieniowanie ma 25 metrów kwadratowych (ponad pięć razy więcej niż w zwierciadle Hubble’a). Lustra w grudniu 2011 roku przeszły pomyślnie testy kriogeniczne, co według pracowników NASA było największym wyzwaniem technicznym.

Obserwacje odległych obiektów astronomicznych nie mogą być zakłócane przez promieniowanie samego teleskopu, w związku z czym będzie on pracować w bardzo niskiej temperaturze – poniżej 50 K (–223 °C), stąd urządzenie będzie wyposażone w osłonę blokującą światło i ciepło dochodzące ze Słońca. Jeśli wszystko odbędzie się pomyślnie, Kosmiczny Teleskop Webba będzie w stanie obserwować obiekty dotąd zupełnie nam niedostępne. Chodzi w szczególności o gwiazdy i galaktyki powstałe wkrótce po tzw. Wielkim Wybuchu, w wyniku którego powstał wszechświat. Należy przypomnieć, że w tym przypadku przez frazę „wkrótce po Wielkim Wybuchu” rozumie się miliony lat.

NASA przyznaje jednak, że cała ta misja może okazać się bardzo kosztownym niewypałem. Po pomyślnym wyniesieniu na orbitę Teleskop Teleskop Webba rozpocznie miesięczną podróż, by osiągnąć swój ostateczny cel, punkt Lagrange’a L2, znajdujący się w odległości około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. W przestrzeni kosmicznej lustra teleskopu muszą być precyzyjnie ustawione, aby mogły skutecznie prowadzić obserwacje. Segmenty nie mogą być odchylone od właściwego ustawienia więcej niż 38 nanometrów (kartka papieru ma grubość ok. 100 tysięcy nanometrów), co jest ogromnym wyzwaniem. W sumie naukowcy z NASA twierdzą, że będą mieli do czynienia z „dwoma tygodniami horroru”.

Ryzykowna misja

Misja ma przebiegać w ten sposób, że teleskop z lustrami w stanie złożonym znajdzie się na orbicie, a tam przez następne 14 dni odbywać się będzie niezwykle skomplikowany proces uruchamiania poszczególnych podzespołów i „rozwijania” paneli słonecznych oraz luster. Już w pierwszym dniu muszą rozłożyć się wspomniane panele, bez których niemożliwe jest zasilanie pozostałych urządzeń. Następne w kolejności są anteny telekomunikacyjne potrzebne do utrzymywania łączności z teleskopem.

W trzecim, czwartym i piątym dniu misji mają się „rozwinąć” supercienkie membrany stanowiące osłonę pojazdu przed promieniowaniem słonecznym. Osłona ta ma wymiary 21 na 14 metrów i jest niezwykle delikatną konstrukcją. W jedenastym dniu misji uruchomione ma zostać lustro pomocnicze, co pozwoli na przeprowadzenie najbardziej ryzykownej operacji, która odbędzie się w trzynastym i czternastym dniu lotu. Wtedy to wspomniane wcześniej lustra z berylu pokrytego złotem rozłożą się do swoich pełnych rozmiarów i zostaną odpowiednio ustawione.

Jeśli wszystkie te kroki zakończą się pomyślnie, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba opuści ziemską orbitę i rozpocznie swoją główną misję, a przystąpi do działania 180 dni po starcie. Jeśli coś zawiedzie, nie będzie żadnych szans na wykonanie zakładanego planu. NASA twierdzi, że w czasie tych pierwszych 14 dni będzie 344 „punktów krytycznych”, czyli takich, w których całe przedsięwzięcie może zakończyć się fiaskiem.

Bill Ochs od 11 lat jest jednym z menedżerów projektu Webb. Twierdzi on, że jego zespół złożony z niezwykle utalentowanych ludzi nigdy nie myśli o możliwości poniesienia porażki. Ekipa Ochsa koncentruje się raczej na przewidywaniu wszelkich możliwych scenariuszy i odpowiednim reagowaniu na nie. Przyznaje jednak, że akurat w tym przypadku prawdopodobieństwo wystąpienia fatalnych w skutkach zdarzeń jest szczególnie duże.

NASA twierdzi, że nigdy przedtem nie stała w obliczu tak skomplikowanej misji, która wymaga rekordowej precyzji i niemal absolutnej bezbłędności. Jednak przedstawiciele poszczególnych firm zaangażowanych w to przedsięwzięcie (Airbus, Northrop Grumman, etc.) wyrażają przekonanie, iż wszystko odbędzie się zgodnie z planem. Twierdzą, że poszczególne operacje w ramach „dwóch tygodni horroru” były wielokrotnie i z powodzeniem testowane w warunkach zbliżonych do tych, jakie panować będą na orbicie.

Jeśli 18 grudnia istotnie dojdzie do planowanego startu, staniemy się świadkami najbardziej zaawansowanego bezzałogowego lotu w historii podboju przestrzeni kosmicznej. Ewentualny sukces stanie się bezprecedensowym osiągnięciem.

Krzysztof M. Kucharski