Kosmiczna kolizja z udziałem teleskopu Webb. A kto był drugim uczestnikiem zdarzenia?

Jedną z rzeczy, o których rzadko wspominano przy okazji budowy i umieszczania na orbicie teleskopu kosmicznego Webb było jego przygotowanie na to co w kosmosie jest nieuniknione. Bo choć tam gdzie znajduje się Webb (okolice punktu L2) przestrzeń kosmiczna wydaje się pusta, wciąż istnieje niezaniedbywalne ryzyko zderzeń z meteoroidami przemierzającymi przestrzeń kosmiczną.

A skoro Webb jak wiecie nie jest teleskopem, którego zwierciadło można zabezpieczyć tak jak to ma miejsce w przypadku Hubble’a, konieczne było zaplanowanie wytrzymałości konstrukcji, w tym zwierciadeł, tak by drobne zderzenia z kosmicznym pyłem nie wpływały na jakość jego pracy i pozwoliły na udany debiut obserwacyjny 12 lipca.

Teleskop Webb to kosmiczny twardziel, wytrzyma niejedno

Inżynierowie Webba przygotowali jego konstrukcję na takie okoliczności, czyli zderzenia z mikrometeoroidami, czyli fragmentami materii, które ważą nie więcej niż jeden gram. To bardzo mała masa, ale przy dużej prędkości z jaką mikrometeoroidy przemierzają przestrzeń, wciąż zagrożenie dla zwierciadła teleskopu, którego nie można bagatelizować. W przypadku aparatury naukowej sytuacja jest lepsza, bo chronią ją osłony, o które drobiny kosmicznego pyłu po prostu się rozbiją.

Kosmiczny pył to nie jedyne zagrożenie na jakie przygotowano teleskop Webb. Testowany był on także pod kątem silnych wibracji, zmian temperatury, a także wszechobecnego promieniowania (UV, wiatr słoneczny, promieniowanie kosmiczne), które może mieć znaczący wpływ na funkcjonowanie elektroniki

W trakcie budowy Webba przeprowadzono liczne symulacje, które pozwoliły upewnić się astronomom, że nawet postępująca degradacja zwierciadeł w wyniku zderzeń z kosmicznym pyłem nie wpłynie negatywnie na wyniki naukowe. Dlatego też, doskonałe parametry obserwacyjne jakie udało się uzyskać Webbowi na etapie przygotowań do pracy, a także wysoka czystość zwierciadeł przed ich wysłaniem w kosmos, są tak istotne. Jeśli będzie się psuło coś co jest bardzo dobre na początku, to tym później zauważymy skutki.

Zwierciadło teleskopu Webb i jego elementy w trakcie testów naziemnych

To nie pierwsze zderzenie Webba z mikrometeoroidem, ale pierwsze tak poważne

Webb od momentu umieszczenia na orbicie już cztery razy zaliczył zderzenia z drobinami materii, które odpowiadały wcześniejszym symulacjom. Jednakże pomiędzy 23 a 25 maja miało miejsce zdarzenie, które było nieuniknione, a jednocześnie nie dało się go wcześniej wymodelować.

Zderzenie z większym niż wcześniej mikrometeoroidem trudne było do przewidzenia, gdyż nie był on związany z żadnym znanym astronomom strumieniem materii, na przykład takim związanym z kometami. Na tę ostatnią okoliczność jest już przygotowana procedura, która pozwala Webbowi „odwrócić się”, tak by zminimalizować zagrożenie.

Uderzenie zostało zauważone podczas analizy danych z teleskopu i powiązano je ze zwierciadłem o oznaczeniu C3. Kontrola misji uspokaja jednak, zapewniając, że choć zderzenie było silniejsze niż te, na które przygotowywano teleskop, a jego efekty są zauważalne w strumieniu danych, wpływ na wyniki przyszłych obserwacji można uznać za zaniedbywalny.

Zderzeń z meteoroidami będzie z pewnością jeszcze wiele

Webb ma spędzić na orbicie w okolicach punktu L2 przynajmniej 10 lat. Skoro już w pierwszych miesiącach, jeszcze przed oddaniem do regularnych obserwacji, miało miejsce zderzenie ze sporym z perspektywy teleskopu fragmentem materii, to nietrudno wnioskować, że w przyszłości do takich zdarzeń dojdzie jeszcze wielokrotnie. Dlatego kontrola misji będzie cały czas monitorować to co dzieje się w okolicy teleskopu, a w przypadku nieuniknionych, ale i nieprzewidywalnych zdarzeń, wdroży procedury korekty pracy danych zwierciadeł, by skompensować ewentualne uszkodzenia.

Każde kolejne zderzenie mikrometeoroidu ze zwierciadłem Webba będzie miało też swoje pozytywne strony. Pomoże bowiem kontroli misji dopracować techniki ochrony i przeciwdziałania skutkom takich zdarzeń

Choć większość wrażliwych elementów (elektroniki, okablowania, instrumentów optycznych i mechanicznych) umieszczono wewnątrz metalowych puszek i innych elementów ochronnych, to są granice wytrzymałości Webba. Dlatego miejmy nadzieję, że do naprawdę poważnych zderzeń nigdy nie dojdzie. Byłyby one szkodliwe nie tylko dla zwierciadła, ale także dla osłony termicznej, której sprawne działanie jest kluczowe dla całego teleskopu. Ochrona przed negatywnym wpływem uszkodzeń osłony termicznej jest też jednym z powodów, dla których ta osłona ma pięć warstw.

Źródło: NASA, inf. własna