安堵は、賭け金が高かったのと同じくらい深いものでした。午前7時20分(ET)、史上最大かつ最も野心的な宇宙望遠鏡を搭載したロケットはフランス領ギアナの発射台を通過し、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所のミッション コントロールのメンバーは高揚感を示しました。
サスペンスはまだ終わっていませんでした。打ち上げから30分後、望遠鏡はまだホストロケットから分離する必要があり、その後、太陽電池パネルを展開して移動に電力を供給しなければなりませんでした。 NASA のスポークスパーソンは、最初の配備が成功したことが証明されて初めて、Scientific American への声明で次のように述べています。 、「私たちには使命があることを知っている」でしょうか。
天文学者は、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) よりも多くのロケットに乗っています。また、天文学そのものの将来ではないにしても、NASA の膨大な宇宙科学ポートフォリオの存続可能性も危険にさらされています。ハッブル宇宙望遠鏡 (HST) の後継である JWST は、政府の後援者の忍耐力と責任ある機関の信頼性に負担をかけるだけでなく、何十年にもわたる分野を定義する、一世代に一度の科学プロジェクトの 1 つです。来て、おそらくそれを永遠に再定義します.
「今日は素晴らしい日です。アメリカとヨーロッパとカナダのパートナーにとってだけでなく、惑星地球にとっても素晴らしい日です....[JWSTは]宇宙の始まりに私たちを連れ戻します」とNASAは言いました.管理者の Bill Nelson は、打ち上げ後のコメントで述べています。 「大きな報酬には大きなリスクがあることを私たちは知っています。それがこのビジネスのすべてであり、それが私たちがあえて探求する理由です。ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、その探査の一部です。」
JWSTがロケットの上部ステージから分離したとき、ビデオフィードは、宇宙の闇のベールを突き破る探求が地球から遠く離れてアクセスできないようになる前に、天文台の最後のクローズアップを捉えた、現在独立した宇宙船が太陽光で輝いていることを示しました.宇宙望遠鏡科学研究所の所長であるケン・センバッハは、次のように述べています。 「今日、私たちは地上の望遠鏡に別れを告げ、宇宙に目を向けました。」
JWST のソーラー パネルが登場した瞬間、ミッションの管理は正式にボルチモアに移りました。宇宙望遠鏡科学研究所について、JWST ミッション オフィスの責任者である Massimo Stiavelli 氏は、「簡単な部分が終わり、難しい部分が今から始まります」と述べています。それから彼は笑います。 「これまでで最高のクリスマスです。」
最初に戻る
JWST となる望遠鏡は、HST が 1990 年 4 月に打ち上げられる前からすでに議論されていました。地球を周回することで、HST は地球の大気に固有の光学的歪みのない視界を持つことになります。したがって、地上の望遠鏡よりも宇宙全体を遠くまで見ることができます (そして、光の速度が有限であることを考えると、より遠くまでさかのぼることができます)。
それでも、HST は主に光の波長 (人間の目が検出できる電磁スペクトルのごく一部) を観測します。次世代宇宙望遠鏡 (将来の JWST として当時知られていました) は、赤外線で宇宙を観察します。赤外線は、宇宙膨張が 130 億年以上前に放出された可視光を引き伸ばした、または赤方偏移した領域です。
今日の打ち上げに至るまでの注目の多くは、ビッグバンから約 4 億年後の初期銀河を観測してきた HST よりも過去を覗く JWST の能力に集中しています。しかし、宇宙の歴史のその時点で、物質はすでに数世代の進化を遂げていました.銀河は融合して細断され、超新星は宇宙に種をまき、元素の周期表に追加されました.
しかし、JWST は、ビッグバンから 1 億年後までの過去を見ることができます。この期間は、ほとんどの物質が原始元素のみで構成され、星や銀河に合体し始めたばかりの時期です。 JWST の開始以来、主な目標はこれらの現象、つまり宇宙で最初に発光する物体を垣間見ることでした。
人生の新たな探求
JWSTが調査するもう1つの主要な科学的フロンティアは、あまり注目されていませんが、宇宙の理解において同様に深遠であることが証明される可能性があるものです.それは一種のおまけであり、1980 年代の先見の明のある人々がほとんど予測できなかったであろう研究対象である、系外惑星です。
太陽以外の恒星を周回する惑星の証拠は、1990 年代に最初に出現しました (発見者の一部は 2019 年のノーベル物理学賞の一部を獲得しました)。それ以来、天文学者は系外惑星を数千個発見しており、今後数年間でさらに数万個の惑星がカタログをオーバーフローする可能性があります。ただし、これらの発見のほとんどすべては、間接的な証拠に依存しています。惑星がその面を通過する際の星の定期的な明るさと暗さ、または近くの世界の引力によって引き起こされる星の軸のぐらつきです。
JWST は、より 直接的 を提供する必要があります 証拠:惑星自体の観測は、この新しい宇宙望遠鏡の約束された明快さを備えたものではありませんが、他のいくつかの施設だけが管理できる偉業です.可視光では、星の明るさは近くの物体を圧倒しますが、赤外線で観測することにより、JWST はコントラストを減らし、惑星が背景の星のまぶしさから小さな光のブリップとして飛び出すようにします。このコントラストの低下は、観測者が酸素 (光合成植物によって地球上で生成される) などの潜在的なバイオシグネチャーや、水や二酸化炭素などの居住可能性のトレーサーを求めて、少数の世界の大気を調査するのにさらに役立ちます。
要するに:JWST は、わずかではありますが、永遠の疑問に答えるチャンスを提供します:私たちは一人ですか?
テキサス A&M 大学の天文学者で、アメリカ天文学会の元副会長であるニコラス・サンツェフは、「そこに大きな発見があるでしょう」と予測しています。 「宇宙に他の生命はいますか？もしそうなら、それは科学史上最大の発見に違いない .」
臨死体験
しかし、最初に JWST が動作しなければなりません。 .
JWST プロジェクトのメンバーの多くは、HST が 1990 年に立ち上げられた時点ではまだ生まれていませんでした。しかし、NASA 全体を悩ませているのと同じように、次に起こったことは彼らに影を落としています。いくつかの「過去のミッションの亡霊」のように、天文台の初期の時代からの恐ろしい出来事が、宇宙望遠鏡科学研究所 (HST の運用本部であり、現在は JWST のミッション コントロール) の他の点では手付かずの廊下に沿ってその鎖を引きずり、ガタガタ鳴らしています。 HST からの最初の観測は焦点が合っておらず、エンジニアはすぐにそのミラーが不適切に研磨されていることに気付き、宇宙近視の破滅的なケースと広範な世間の嘲笑につながりました。宇宙遊泳中の宇宙飛行士は後にミラーを修理しましたが (莫大な費用がかかりました)、大失敗は「あなたの仕事は 1 つしかない」の典型的な例であり、HST をほとんど役に立たなくする恐れがあり、NASA は絞殺に近い議会の監視に対して無防備な状態になりました。
JWST の場合、同様の重大な後退 (技術的、政治的、社会的) が先行しました。 打ち上げ。当初の予算見積もりは 15 億ドルから 30 億ドルという漠然としたもので、同様に漠然とした打ち上げ日は 2010 年としましょう。製図板の上。 JWST の無数の基礎となる新技術の開発は、計画担当者が想像していたよりも困難であることが証明されていました。わずか 1 年後、予算は 60% も膨れ上がって 80 億ドルになりました。この時点で議会が介入し、JWST のコスト上限を設定しました。80 億ドルまたはバストです。
議会は、そのような野心的な科学的使命をあえてキャンセルするでしょうか?はい、そうなります。 1993 年 10 月、ビル クリントン大統領は、世界で最も強力な粒子加速器となるはずだった超伝導スーパー コライダーを廃止する法案に署名しました。プロジェクトの費用はすでに 20 億ドル (2021 年のドルで 31 億 5000 万ドル) だったことは気にしないでください。地下ボーリングによって、計画された 51 マイルのトンネルのうち 19 マイル近くがすでに除去されていたことは気にしないでください。粒子加速器が革新的な科学的ブレークスルーを約束したことは気にしないでください。議会は、プロジェクトの予算が制御不能であると判断しました。このキャンセルは、米国の素粒子物理学コミュニティの心臓部に穴を開け、30 年経った今でも完全には回復していません。
2018年までに、JWSTプロジェクトは議会の上限をいじくり回し、打ち上げ日をますます先延ばしにしていました.後に政府説明責任局の調査で明らかになったように、舞台裏では技術的な問題が増加していました。JWST の一次請負業者である Northrop Grumman の労働者は、不適切な溶剤の使用によって天文台の推進弁が損傷したことを発見しました。配線エラーにより、圧力トランスデューサが破損しました。また、振動試験中に数十本のボルトが宇宙船から飛び散りました。
予算は公式にさらに 8 億ドル増加しました 議会の上限を超えています。そして、発売日は 2021 年にずれ込みました。
望遠鏡の名前でさえ論争の的となっています。 2002 年、NASA の当時の管理者ショーン・オキーフは、次世代宇宙望遠鏡がその後ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と呼ばれることになると発表しました。望遠鏡や天文台の一般的な名前を著名な科学者の名前に置き換えることは、日常的に行われています。しかし、オキーフは 2 つの規範に違反していました。彼の受賞者の選択は本質的に一方的な決定であり、その受賞者は科学者ではなく、仲間の管理者でした。実際、オキーフの前任者の 1 人でした。 James E. Webb は、1961 年から 1968 年までの月へのレース全盛期に NASA のチーフを務めていました。
しかし、近年、ミッションの名前は別の論争の層を獲得しています.Webbが誰であるかということです。ウェッブが 1940 年代後半から 1950 年代前半にかけて国務省で 2 番目の指揮官を務め、その後 NASA の長官に就任したことは、歴史家が現在「ラベンダーの恐怖」と呼んでいるもの、つまり、これらの機関やその他の機関での LGBTQ 従業員の捜索と粛清と一致していました。連邦機関。近年の調査では、ウェッブの関与を示す具体的な証拠はほとんど見つかっていませんが、一部の天文学者はこのプロジェクトを「ウェッブ」ではなく「JWST」とのみ呼ぶことを主張するほど、官僚と偏見の関係は十分に密接です。
うまくいきますか?
ランチパッドへの道のりで、小さな遅れが JWST を悩ませ続けています。ここ数週間で、最初は望遠鏡が偶発的に衝突したため (検査で損傷はなかったことが明らかになった)、次に望遠鏡を地上システムに接続する通信ケーブルに欠陥があったため、打ち上げ日は繰り返しずれました。ちょうど先週の火曜日、フランス領ギアナの発射場であるクールーの強風の予報により、打ち上げのタイミングがクリスマス イブからクリスマスの日に少しずつずれました。
来月、JWST は、科学的観測の準備をしながら、350 近くの致命的な操作 (NASA の命名法では「単一障害点」) を実行する必要があります。おそらく最も難しいのは、ミラー、またはより正確にはミラーの展開です。ハニカム配置の18個の六角形の金でコーティングされたスラブです。望遠鏡が打ち上げるのに重すぎないようにするための一部として、エンジニアは比較的軽量な要素であるベリリウムからミラーを作ることを選択しました。しかし、ミラーの重量は設計上の最も難しい課題ではありませんでした。
ミラーが最終的な構成になると、それらは集合的に 21 フィート以上に広がり (HST の直径 8 フィートとは対照的に)、ロケットのペイロード フェアリングには広すぎます。そこでエンジニアは、ハニカムをいくつかのセグメントに分割して、地球上のロケットの内部に収まるように折り畳み、宇宙で折り紙のように展開するという独創的なソリューションを開発しました。
すべてが順調に進めば、打ち上げから約 30 日後に JWST はその最後の休憩場所 (いわば) に到達します。天文学者が 2 番目のラグランジュ ポイントまたは L2 と呼ぶ空間の領域です。イタリア系フランス人の数学者、ジョセフ＝ルイ・ラグランジュは、太陽の周りの軌道で地球と歩調を合わせることにしました。ラグランジュ点では、地球と太陽の間の重力バランスが安定化の影響として作用し、それによって宇宙船が燃料を節約できるようになります。 (L2 を占有した他の天文学的プロジェクトには、ウィルキンソン マイクロ波異方性プローブと、ハーシェルとプランクの宇宙天文台が含まれます。)
ただし、JWST の場合、L2 にはさらに利点があります。地球の太陽の真向かい側に位置するため、光だけでなく熱への曝露も軽減されます。これは、赤外線波長に敏感な機器にとって重要な問題です.それでも、JWST は、絶対零度より数十度高い動作温度まで数か月にわたって徐々に冷却できるように、熱保護を必要とします。航海の最初の 1 週間で、望遠鏡はテニス コート サイズの 5 層のサンシールド (SPF 100 万) を展開し、デリケートな光学系と機器をすべての潜在的な熱汚染物質から分離します。シールドの望遠鏡側では、温度は華氏 -400 度に近づきます。反対側では、華氏 200 度以上にまで熱くなる可能性があります。
しかし、L2 にはすべての利点がある一方で、1 つの重大な欠点があります。それは、地球から遠く離れていることです。約 100 万マイル、または月の距離の 4 倍です。 HST は、たとえば、ミラーの欠陥を修正するなど、人間によるサービス ミッションの恩恵を受けました。ただし、そのオプションは JWST では使用できません。何かが壊れたら、壊れたままになります。
しかし、何も問題がなければ、JWST は今年の夏に科学データを地球にストリーミングし始める予定です (ミッションに関する NASA の協力者である欧州宇宙機関とカナダ宇宙機関は、それぞれ観測時間の 15 パーセントと 5 パーセントを受け取ります)。これらの望遠鏡の宝物には、宇宙構造の起源と太陽系外惑星の大気に関する新しい洞察だけでなく、天の川の星形成の秘密と太陽系の外惑星の地質学も含まれます.
そうして初めて、世界中の JWST コミュニティのメンバーが真にリラックスできるようになり、希望する人は 7 月にクリスマスを祝うことができます。
