編集者注:この記事は 9 月に公開されました。それ以来、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げは再び延期されました。現在、12 月 24 日までに離陸する予定です。
今月初め、NASA は 12 月 18 日に、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡が、何年にもわたる遅れの後、天体物理学と宇宙論に革命を起こす使命を帯びて、ついに地球を離れると発表しました。
しかし、この 100 億ドルの天文台がその作業を開始する前に、海上での航海、ロケットの打ち上げ、目的地であるラグランジュ ポイント 2 (L2) への 150 万キロメートルの飛行を含む困難な通勤を乗り切らなければなりません。月の軌道をはるかに超えた (そして、短期的な救助任務の範囲外である) L2 は、地球と太陽の引力が釣り合って、望遠鏡のための完璧な長期駐車場を作り出す領域です。 Webb が地球と月を後にするとき、ロケットの中に収まるように折りたたまれた主要なコンポーネントを展開する必要があります。この緊迫したプロセスには、約 178 のリリース メカニズムが含まれており、望遠鏡が 40 回ほどの主要な展開を完了するには、それぞれが完璧に動作する必要があります。
宇宙望遠鏡科学研究所 (STSci) の副所長である Nancy Levenson は、次のように述べています。 「うまく行かなければならないことがたくさんあります。」
Webb は、これまでに製造された中で最も先進的な宇宙望遠鏡であることは間違いありません。宇宙船の赤外線視線は、宇宙の塵の雲を突き抜けて、形成の途中にある恒星の苗床と初期の原始惑星の隠された詳細を明らかにします。また、ビッグバン後に形成された最初の星や銀河から放出されたかすかな光子も収集します。最初は可視光として放出されましたが、宇宙の膨張によって引き伸ばされた、つまり「赤方偏移」したものです。
NASA の Webb のプログラム ディレクターである Greg Robinson は、次のように述べています。 「物理学の本を書き換えると言いたいです。」
しかし、それはすべてが計画通りに進むことを前提としています.
陸と海で
Webb の旅は、カリフォルニア州レドンド ビーチの Northrop Grumman 施設で始まり、建設と最終テストが完了しました。そこで、現在折りたたまれている宇宙船は、航空、道路、海上用の超宇宙望遠鏡トランスポーター、またはスーパー STTARS と呼ばれる特殊な輸送用コンテナに入れられます。カスタム トラベル ポッドは、湿度、振動、温度変化から Webb を保護します。
今月後半、ウェッブはハイテクの繭に収容されたまま、市の港に運ばれ、ボートに乗せられます。 STScI の Webb ミッション オフィスの責任者である Massimo Stiavelli は、著作権侵害を抑えるために正確な出発日は秘密にされていると述べています。
望遠鏡に付随するセキュリティの詳細は公開されていません。それでも、Stiavelli 氏は、海賊が貴重な貨物を盗むことについて心配していないと言います。これは、海の旅のために実施された、非公開ではあるが非常に現実的なセキュリティ対策のおかげです。公海で強盗が試みられた場合、彼は「私は海賊自身の[安全を]心配するだろう」と言います。
海岸を離れた後、望遠鏡はまだスーパー STTARS に格納されており、海岸に沿ってパナマ運河を通って南に航海します。 Webb は 10 月初旬、つまりハリケーン シーズン中にカリブ海に入る可能性があります。
セーフハーバーは、宇宙船の輸送ルートに沿って確認されています。また、気象条件を綿密に監視して、予期せず嵐に見舞われないようにします、と Stiavelli 氏は言います。
海で約 2 週間後、望遠鏡はフランス領ギアナのクールーにある港と欧州宇宙機関 (ESA) の発射場に到着します。そこでウェッブは、燃料の補給、最終的な電子機器のチェック、そしてもちろん宇宙船を天体の乗り物である ESA のアリアン 5 ロケットに搭載することを含む打ち上げの準備を行います。
6,500 キログラムの望遠鏡は、折り畳まれたままで、ロケット上部のフェアリングと呼ばれるチャンバー内に固定されます。配置が完了すると、Webb は空に飛び立つ準備が整います。
爆破
12 月 18 日の早朝、ウェッブは発射台への経路にこれ以上の遅れがないと仮定して、大西洋上空をわずかに東向きの軌道で打ち上げます。そのアリアン 5 ロケットは信頼できる主力製品と見なされており、望遠鏡自体は打ち上げのストレスを再現するためのテストに合格しているため、軌道への旅がスムーズに進むという確信は高いとロビンソンは言います。
それでも、「最大の安堵のため息の 1 つは、打ち上げが成功することです」と、天文学研究大学協会の副会長である Heidi Hammel は言います。 「私たちがビジネスで言うように、これは ロケット科学。この信じられないほど貴重な資源をロケットの上に載せて、いわば導火線をセットしています。」
ブルーム オブ ウェッブ
約 10,400 km 進んだら その旅の後、Webb はアリアン 5 の第 2 ステージから切り離され、打ち上げの終了を意味します。それにもかかわらず、Webb の旅の最も神経をすり減らす部分はまだ始まったばかりです。L2 への 150 万キロメートルの巡航では、折りたたまれた望遠鏡がゆっくりと展開し始めます。
「それが爪噛みの始まりです」と Hammel は言います。 「私たちはそこにいません。調整はできないので、うまくいくはずです。」
ロケットから分離した直後に、ウェッブの太陽光発電アレイが展開し、宇宙船に電力を供給し始めます。ソーラー アレイの展開は比較的単純な手順ですが、その成功は、その後のすべての操作を強化するために重要です、と Stiavelli は言います。
打ち上げから約 12 時間後、機体のスラスターが初めて発射され、軌道修正が行われます。コース補正は、望遠鏡の燃料を節約し、その寿命を最大化するために効率的でなければなりません、と Stiavelli は言います。コース修正が成功したという確認は、事後になってからでないとわかりませんが、必要に応じて、その後 Webb の飛行軌道を微調整することはできます。
望遠鏡が宇宙で 3 日目に近づくと、Webb は最も複雑で顕著な機器の 1 つである日よけを展開し始めます。問題なく巻き取られた場合、ポリイミド フィルムの 5 つの巨大な凧の形をしたシートの積み重ねが、太陽光と熱が望遠鏡の赤外線センサーに到達するのを防ぎます。赤外線センサーは、適切に機能するために非常に低い極低温を維持する必要があります。
日よけは、望遠鏡を十分に低温に保ち、宇宙の夜明けの赤外線の輝きを感知できるようにするために重要である、と Hammel は言います。 「展開はうまく行かなければなりません」と彼女は付け加えます。
しかし、サンシールドを開くには、約 150 のリリース メカニズムが 3 日間にわたって正しく作動する必要があります。複雑な展開には、400 個のプーリー、8 個のモーター、140 個のリリース アクチュエーターを含む約 7,000 個の部品が含まれます。日よけの展開は、天文台に対する科学者の途方もない夢を実現するための鍵です。しかし、航空宇宙エンジニアにとって、手順の複雑さと多数の単一点障害は悪夢のようなものです.
「これは大変な作業です。それぞれがテニス コートのサイズであるこれら 5 つの非常に薄い層をすべて伸ばして、互いに分離させることです」と Hammel 氏は言います。そして、名目上の日よけ展開では不安は薄れません。飛行開始から 6 日後、3 本の長いアームの先端にある望遠鏡の副鏡が所定の位置に下がります。その名前にもかかわらず、副鏡は Webb の成功にとって重要な要素である、と Hammel は言います。他の展開が完全に機能しない場合は、回避策がある可能性があります。 「しかし、副鏡が正常に展開されない場合、望遠鏡はありません」と彼女は言います。 「何も得られなかった」
7 日目には、ウェッブの 6.5 メートルの主鏡、18 のベリリウムで削られた金メッキの六角形セグメントのコレクションが展開し始めます。まず、2 つの「翼」が折り畳みテーブルのように飛び出し、所定の位置に固定されます。次に、小さなアクチュエータが各ミラー セグメントを押したり引いたりしてミクロン単位の正確な位置合わせを行い、主ミラーの特異焦点を生成します。主鏡の展開と位置合わせには、132 個のアクチュエータとモーターが必要で、それぞれが適切に機能する必要があります。
最後に、打ち上げから 1 か月後、Webb は L2 に到達し、これまでに試みられた中で最も大胆な宇宙飛行の 1 つを完了し、世界の天文学者が一斉に息を吐くことができるようになります.
「私たちはこのために何年も練習してきました」と Hammel は言います。 「これは、何百人もの人々がそれぞれ異なる楽器を演奏するオーケストラ コンサートのようなものです。全員が自分のパートを練習し、すべての楽器を準備する必要があります。そして、音楽を演奏します。」
