JWST aurinkosuojat avattiin onnistuneesti

James Webb avaruusteleskoopin aurinkosuojat avattiin eilen tiistaina (4.1.2022) onnistuneesti luotaimen ollessa noin puolivälissä matkallaan kohti Lagrangen L2 pistettä. Aurinkosuoja koostuu viidestä Kapton-kalvosta valmistetusta kerroksesta, joista jokainen avattiin ja kiristettiin erikseen. Kerrosten välissä on rako ja aurinkosuojan mitat ovat 21,2 × 14,2 m.

Avaruusteleskooppi toimintavalmiina taiteilijan näkemyksen mukaan. Kuva NASA.

 

Aurinkosuojan kerroksellinen rakenne varmistaa sen, että itse teleskooppi ja havaintolaitteet pysyvät hyvin matalassa lämpötilassa. Ilman suojaa Auringon säteily kohottaisi laitteiston korkeaan lämpötilaan [1], jolloin se olisi täysin toimintakyvytön. Avauksen sujuminen ilman ongelmia olikin kriittinen vaihe teleskoopin käyttöönotossa.

Seuraavaksi avataan avaruusobservatorion teleskooppi, joka myös on hyvin monimutkainen ja kriittinen tapahtuma. Ensimmäisessä vaiheessa teleskoopin apupeili sijoitetaan kolmen tukivarren avulla oikealla paikalleen. Apupeilin heijastaa teleskoopin pääpeilin keräämän ir-valon havaintolaitteisiin, jotka ovat pääpeilin takana.

Kun apupeili on oikealla paikallaan, seuraa pääpeilin sivulohkojen avaaminen ja lukitseminen paikoilleen. Tämäkin on operaatio, jollaista ei aikaisemmin ole avaruudessa tehty. Tällä kertaa se on välttämätöntä, sillä pääpeilin halkaisija on noin 6,5 metriä ja Ariane 5 kantoraketin lastiruuman halkaisija oli vain noin 4,5 metriä. Jotta teleskooppi mahtuisi siihen, peili oli rakennettava taittuvaksi.

Molemmat peilit on valmistettu berylliumista ja päällystetty kultapinnoitteella. Beryllium on kevyt ja sitkeä metalli, joka mahdollisti pääpeilin massaksi vain 705 kg. Kultapinnoite peileissä mahdollistaa infrapunaisen aallonpituuksien käyttämisen, kullan heijastusominaisuudet ovat suurimmillaan infrapunaisen valon aallonpituuksilla ja paljon parempi kuin muiden pinnoitteiden (alumiini tai hopea).

JWST:n erotuskyvyksi on suunniteltu 0,1 kaarisekuntia. Erotuskyky saattaa tuntua alhaiselta esimerkiksi Hubblen erotuskykyyn (0,05 kaarisekuntia) verrattuna. Kaukoputken erotuskyky määräytyy kuitenkin pääpeilin halkaisijan ja käytetyn aallonpituuden perusteella. Vaikka JWST on paljon suurempi kuin Hubble (n. 2,5 m) niin käytetty aallonpituus infrapunaisilla aallonpituuksilla on myös paljon suurempi, joten aivan Hubblen tarkkuuteen ei päästä. Tarkkuus on kuitenkin suurempi kuin milloinkaan aikaisemmin paljon pienemmillä ir-avaruusobservatorioilla.

Teleskoopin laukaisu joulukuun 25. päivänä 2021 onnistui suunnitelmia paremmin. Ensimmäiseen ratakorjaukseen muutama vuorokausi laukaisun jälkeen kulutti vain noin 1/3 siihen varatusta polttoaineesta, joten säästynyt osa on myöhemmin käytettävissä teleskoopin ohjaamiseen. Tästä syystä suunniteltu toiminta aika (5,5 vuotta) on nyt arviolta noin 10 vuotta, jos mitään yllättävää ei tapahdu ja laitteisto muutoin pysyy toimintakuntoisena.


Huomautukset

[1] Auringonpuoleisen ensimmäisen kerroksen lämpötilaksi on laskettu 383 K eli noin 110 °C. Viidennen kerroksen lämpötila on arviolta 221 — 36 K. Havaintolaitteiden tavoitelämpötila on alle 50 K.