טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) הוא הטלסקופ "הדור הבא" המיוחל, המיוחל. מתוכנן להשקה ב 2013 באוקטובר 2018 הוענק JWST כיורש של טלסקופ החלל האבל. בעזרתו מקווים האסטרונומים להסתכל אחורה בזמן אל היקום בן 200 מיליון שנה בלבד, ולראות את הכוכבים והגלקסיות הראשונות. המדען הראשי המנחה את הפרויקט הזה הוא ד"ר ג'ון מת'ר, שותף בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2006 על עבודתו עם סייר הרקע הקוסמי (COBE), שמדד את צורת הגוף השחור ואת האניסוטרופיה של הרקע הקוסמי של המיקרוגל.
כובד אותנו כמובן כשד"ר מת'ר יצר קשר עם מגזין החלל ואמר שהוא רוצה לדבר איתנו על מעמדה של JWST. "שיערתי שאולי הגיע הזמן לדבר על מה שאנחנו עושים," אמר, "כי דברים מרגשים מתחילים לקרות."
מגזין החלל: ד"ר מת'ר, במשך יותר מעשור שמענו על טלסקופ החלל הדור הבא, שלימים נקרא רשמית טלסקופ החלל ג'יימס ווב. אתה יכול לספר לנו איך התחיל הרעיון לטלסקופ זה?
ג'ון מת'ר: בשנת 1989, עוד לפני השקת האבל, נערך ועידה בנושא מה צריך להיות טלסקופ החלל הבא. הם דנו בטלסקופים גדולים של העתיד ומההליכים, פרסמו ספר. אבל הם באמת לא חשבו שאינפרא אדום הוא הגל הגדול של העתיד. ואז, בשנת 1993, הייתה ועדה בשם HST ומעבר. הם פרסמו דו"ח קטן ומקסים בשנת 1996 שאמר שיש שני דברים חשובים לעשות. האחד היה לבנות טלסקופ אינפרא אדום, שלא כמו מה שהספר הקודם אמר, והשני היה לבנות טלסקופ לחיפוש אחר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ. באותה נקודה, אסטרונומים רק הכירו בכך שחיפוש אחר כוכבי לכת חוץ-אפשרי. אז באוקטובר 1995 מטה נאס"א התקשר אלי, נתן לי רשימת מדענים ומהנדסים לפנות אליהם ואמרו להתחיל לתכנן. כך עשינו ומיד הגענו להתכנסות מדהימה של מחשבה ודעה. סיכמנו במהירות על מושג העונה על רצונות הקהילה המדעית ונכנס לשאיפותיה של נאס"א. אתה תגלה שהטלסקופ שרצינו לטוס אז הוא דומה מאוד לזה שאנחנו הולכים לטוס בשנת 2013.
UT: האם אתה יכול לתת לנו עדכון על סטטוס ה- JWST ברגע זה?
משנה: חומרת מכשיר הטיסה תגיע מכל רחבי העולם בקיץ 2010. חיישן ההנחיה המשובח מגיע מקנדה, חבילות מכשירים וחצי מגיעות מאירופה והשאר מארצות הברית. אז תוך 18 חודשים חבילת המכשירים מתחילה להיכנס יחד, ואז היא נפגשת עם הטלסקופ כשנה לאחר מכן. ארבעת מכשירי המדע הם מצלמה כמעט אינפרא אדום, ספקטרוגרף רב-אובייקט כמעט-אינפרא אדום, מכשיר אינפרא אדום באמצע ותמונת פילטר הניתנת להתאמה.
פשוט עברנו את סקירת העיצוב הקריטי עבור מודול הכלים. בשבוע שעבר באנו מאות אנשים להסתכל על הכל ולומר לנו אם אנחנו עושים את זה נכון. אני חושב שעברנו, למרות שעדיין לא ראיתי את הניירת הרשמית. אבל אפילו התרשמתי.
UT: השאלה שרבים שואלים אותי היא, מכיוון שהאבל הצליח כל כך, מדוע JWST לא תהיה טלסקופ אופטי?
משנה: מדוע הועדה שינתה מאופטיקה לאינפרא אדום? זה היה כפול. האחת הייתה שהאבל משתפר כל כך, שהם יכלו לראות שיהיה קשה לנצח אותו, לא משנה כמה גדול תבנית טלסקופ. דבר נוסף שקרה היה שאנשים ראו שאתה יכול לבנות טלסקופים אופטיים גדולים על הקרקע. הטלסקופ של הקק עבד ממש טוב ואנשים התחילו לדבר על אופטיקה אדפטיבית, מה שאומר שהטלסקופים גדולים יותר בשטח היו כדאיים. אז שני הדברים האלה כיוונו אל עבר טלסקופ אינפרא אדום. גם כל מדעני JWST אמרו שאנחנו צריכים אינפרא אדום. מהיכולת המועטה שהייתה לנו באותה תקופה, אינפרא אדום היה מרתק, מגלה שהיקום הרחוק ביותר מלהיב ומועבר אדום מהנראה. זה מתחיל באולטרה סגול ומגיע לאינפרא אדום בגלל המרחקים הגדולים של האובייקטים הללו והזזת האדום האדירה שיש להם. אז אם אתה רוצה לעשות אסטרונומיה אולטרה סגולה בקצה כמעט היקום אתה זקוק לטלסקופ אינפרא אדום.
UT: כעת, כאשר טלסקופ החלל שפיצר האינפרא אדום פועל כל כך טוב, האם זה שינה את דעתו של מישהו, או שמא זה גורם למדענים לרצות לעבור אינפרא אדום לשלב הבא?
משנה: כן, שפיצר הוכיח שזו למעשה טריטוריה מרתקת. שפיצר הוא בעצם טלסקופ קטן ונשמע בסטנדרטים מודרניים; רוחבו רק מטר וחצי, 85 ס"מ. אבל זה הפך כמה הפתעות מדהימות. הם יכולים לראות דברים אל משמרות אדומות מאוד גבוהות, ואף אחד מהדברים האלה לא היה צפוי. אז, זה אומר לנו שאינפרא אדום הוא המקום בו יהיו הגילויים הנפלאים. אנו יודעים כעת שאנו יכולים לעשות את הטכנולוגיה, אז בואו נקבל טלסקופ טוב יותר. המדע הוא דרך, מלהיב כל כך, וכל כך הרבה שם מחכה להתגלות.
UT: לדעתך, מה יבדיל את JWST מטלסקופי חלל קודמים?
משנה: כל טלסקופ אומר, "אני יותר טוב מזה שלפני", ואנחנו אומרים אותו דבר. כמובן שהטלסקופ הזה יראה רחוק יותר בזמן עם יכולתו האינפרא-אדום והצמצם העצום שלו; הוא יראה דרך ענני אבק כדי לראות היכן נולדים כוכבים; זה יראה דברים שהם טמפרטורת החדר, כמוני, כוכבי לכת או כוכבים צעירים שנולדים. ניתן לראות את כל הדברים האלה ישירות עם יכולת האינפרא אדום שיש לנו בטלסקופ חדש זה. רוב העבודות יבוצעו באינפרא אדום, עם יכולת מסוימת בטווח הגלוי.
אבל בנינו טלסקופ למטרות כלליות. לאחר ההשקה, מדענים יכולים לכתוב הצעות כפי שהם עושים עבור האבל, על מה שהם היו רוצים לצפות בהם, כך שהם יוכלו לצפות בכל הנושא החם באותה תקופה.
UT: מהניסיון שלך עם COBE וההצטיינות שקיבלת לאחר מכן, כיצד הגשת מועמדות לכך ל- JWST?
משנה: לא כל כך הרבה ההוקרות השפיעו על חיי, העובדה שעברתי את התהליך מההתחלה ועד הסוף במצפה כוכבים מאוד מעוצב, שהיה COBE, זה שנתן לי את העצב לחשוב גדול דברים. אז כאשר מטה נאס"א אמר שהם רוצים יורש של האבל, חשבתי שזה יהיה מעניין והיה לי מספיק עצב להגיד כן, הייתי רוצה לנסות את זה. COBE היה מאוד שאפתני באותה תקופה, אך קטן דיו שהכרתי את המהנדסים באופן אישי ויכולתי לדבר איתם בכל יום על כל דבר. אז חשבתי שאוכל לסיים פרויקט גדול יותר.
UT: ועכשיו אתה עובד עם אנשים מכל העולם?
מתר: כן, מדובר בעסקת ענק. צוות המדע שלנו מונה כ -19 איש, מאירופה, ארה"ב וקנדה. צוות ההנדסה מונה מעל 2,000 איש הפרוסים בכל רחבי העולם. ברור שאני לא מכיר את כולם. אני עובד עם המדענים בצורה הכי קרובה ומדבר איתם על מה שאנחנו רוצים להשיג, ומוודא שאנחנו משיגים את זה. אז יש לי תפקיד אחר עכשיו. אין לי אחריות מעשית לחומרה כלשהי, אבל אני עובדת עם האנשים שכן. יש לנו גישה לכמה מהאנשים הטובים ביותר בעולם בכל נושא.
UT: האם אתה יכול לדבר על הבעיות שעל הטלסקופ הזה היה להתגבר, על חריגות העלויות ועל העיכובים שהיו לו?
משנה: במקום הראשון, הצפת העלות אינה גדולה כמו שמוצגים על ידי אנשים מסוימים שירצו את הכסף עבור רעיונות הפרויקט שלהם. במקור, דן גולדין היה ראש נאס"א כשהתחלנו, והוא אמר, "אנחנו רוצים שתחשבו על דרך לעשות את המצפה הזה תמורת חצי מיליארד דולר ב -1996 דולר." אמרנו שננסה. אבל מהר מאוד הבנו שהבניין שזה הולך להיות קשה. כשהתכוננו להציג אותו לסקר העשירון בשנת 2000, העלות הייתה יותר ממיליארד דולר. ואז, לפני שלוש שנים, ראינו שהתפקיד הולך ומתקשה ועלינו לתכנן מחדש ולהתחדש. עכשיו, אם אתה סופר את כל העלות של נאס"א מההתחלה בשנת 1995 עד הסוף, אי שם אחרי 2019 עם אינפלציה ועובדי מדינה (שלא ספרנו קודם), זה בערך 4.5 מיליארד דולר בדולרים אמיתיים ולא 1996 דולר. אז יש צמיחה בעלויות, אך הצלחנו הצלחה מצוינת ואנחנו בדרך להשקת המכונה הנהדרת הזו, שתשמש את אלפי האסטרונומים. ולא היינו צריכים לשנות את התוכנית שלנו או את התקציב הכולל שלנו בשלוש שנים, הודות למנהיגות קבועה ממרכז המטבח של נאס"א ועבודה טכנית מבריקה של הצוותים.
UT: זה טוב לדעת. אני חושב שלאנשים יש מושג כללי לפיו ה- JWST עבר חריגה בעלויות אדירות.
משנה: ובכן, זה לא משהו קטן, והלוואי והיינו יכולים להצליח בזה יותר. אבל זה בערך גורם של שני צמיחה, ולא גורם של חמישה שפרסם כמה אנשים שצריכים לדעת טוב יותר. טלסקופ זה יעבוד זמן רב. הדרישה היא חמש שנים, אך אנו מקווים לנהל אותה במשך עשר. אז הפרויקט שלנו משתרע משנת 1995 ועד אולי 2024 כאשר הפעילות תסתיים.
תן לי לתת לך מושג מה היינו צריכים לעשות כדי להתכונן ומה הספקנו לנו כל הזמן הזה. פיתחנו רשימה של עשר טכנולוגיות עיקריות הדרושות לנו. הדבר הכי קשה היה לפתח את המראות. זה דרש שנים-עשר חוזים שונים רק לצורך פיתוח המתחרים למקום בו העיצובים שלהם היו מספיק טובים, כך שלקח לא מעט שנים. ברור שיש לשפר את הגלאים ביחס למה שיש לנו בטלסקופי שפיצר והאבל. אז עכשיו יש לנו גלאים גדולים וטובים יותר, והם נהדרים. מדד אחד שיש לאסטרונומים הוא כמה אלקטרונים תועים אתה מקבל מהגלאים. אם אתה סוגר את כל האור אתה צריך לקבל אפס. יש לנו עכשיו גלאים שמפיצים כמה אלקטרונים תועים לפיקסל בשעה, וזה כמעט מושלם. יהיה טוב להיות אפילו יותר טוב, אבל זה מדהים. אני מתרשם.
היינו צריכים לשפר את המקררים בחלל. התחלנו לומר שאנחנו צריכים להשיג טלסקופ מקורר radiativ כדי שהוא יהיה די קריר בפני עצמו, וזה נכון בעיקר. אבל מסתבר שאנחנו עדיין זקוקים למקרר פעיל בכדי לשמור על קור רוח לגלאי אורך הגל הארוך ביותר, ולכן היינו צריכים לפתח את זה.
אז אלה רק חלק מהדברים שהיינו צריכים לתכנן, וכל פיתוח הטכנולוגיה הסתיים סוף סוף בשנת 2007 ועבר את אישור מועצת הבדיקה שאמר, "כן, הדברים האלה סוף סוף מוכנים לבנייה."
אז פשוט להגיע לשנת 2007 היה הרבה זמן, ואני לא חושב שאנשים באמת העריכו את מה שצריך כדי להכין טכנולוגיות חדשות. מצד שני, התברכנו בכך שלא נצטרך "לגבות". הכנסנו מספיק תכנון ומאמץ לטכנולוגיות אלה שהם עובדים כעת. זה היה אחד הדברים שלמדנו מפרויקט האבל, שהיה, אל תסיימו את העיצוב שלכם עד שתדעו מה אתם אמורים לבנות.
UT: מה דעתך על תהליך הבדיקה שלך. האם זה די קפדני?
משנה: זה עוד שיעור שהיינו צריכים ללמוד מהאבל. אם לא תבדוק את זה, זה לא יעבוד. למדנו לעבור תהליך מאוד נחוש וקפדני. הם ביצעו מספיק בדיקות על האבל שיכלו לדעת על בעיות מיקוד המראה. ליצרן הראי היו שתי בדיקות שלא הסכימו והם החליטו להתעלם מאחת מהן במקום לאתר את הסיבה וזה התגלה כטיפש ויקר.
יש לנו הכללה שאם משהו באמת חשוב, עשו זאת פעמיים. אנו נבדוק למעשה את הטלסקופ קר במיכל האבק הגדול למטה במרכז החלל ג'ונסון. אז זה יהיה מבחן בקנה מידה מלא "קל-בהתחלה, אור-בסוף-בסוף" מבחן, דבר שהם לא יכלו לעשות עבור האבל. אך הם ידעו שהם יוכלו לתקן את האבל בחלל, ואנחנו יודעים שאנחנו לא יכולים לתקן את JWST, מכיוון שהטלסקופ יהיה בנקודה L-2, במרחק של כמיליון וחצי קילומטרים מכדור הארץ, שנמצאת בערך פי ארבעה הרחק מ כדור הארץ מאשר הירח.
זה פרויקט מסובך, אבל הגישה שלנו לביצוע פרויקט מורכב שונה באופן דרמטי ממה שהייתי פלפל צעיר. כשהגעתי לכאן לגודארד השתמשנו בעפרונות וכללי שקופיות, והמחשבים היו די חדשים ורוב האנשים לא היו להם. עכשיו יש לנו מחשבים בכל מקום שעוקבים אחר המסמכים שלנו. אנחנו יכולים לעשות הנדסת מערכות, ואפילו יכולים לבצע הדמיות מדויקות מאוד, כדי לדעת אם משהו ישתלב יחד ויעבוד עוד לפני שבנינו אותו. אז העולם השתנה וזה דבר נפלא לראות. לכן אנו יכולים לבנות את המצפה הזה בערך באותה עלות אמיתית שנדרשה כדי להשיק את האבל ולעבוד. אבל JWST הוא כל כך גדול וחזק יותר.
UT: האם אתה יכול לספר לנו על העיצוב למראה ל- JWST?
משנה: הדבר הקשה ביותר לבנות היה המראה, כי היינו צריכים משהו שהוא גדול בהרבה מאשר האבל. אבל אי אפשר להרים משהו גדול או להתאים אותו לטיל, אז אתה זקוק למשהו שמשקלו קל יותר אך בכל זאת גדול יותר, כך שיהיה לו את היכולת להתקפל.
המראה עשויה מבריליום קל משקל, ויש לה 18 קטעים משושים. הטלסקופ מתקפל כמו פרפר בצ'ריסליס שלו ויצטרך לבטל אותו לחלוטין. זה תהליך די מורכב שייקח הרבה שעות. הטלסקופ ענק, בגובה 6.5 מטרים, כך שהוא די מרשים.
מגן השמש חדש לחלוטין, וגם הוא יצטרך לפרוס. אז מה שנארך בצילינדר קטן, באופן יחסי, הופך למגן ענק בערך כמו מגרש טניס. זה ענק. כל זה קורה במספר שלבים וייקח ימים. שכרנו חברה, נורת'רופ גרוממן, שהתנסה בפיתוח דברים בחלל, והם אומרים לנו שזה בהחלט לא הדבר הכי מסובך שהם פרשו בחלל, וזה מרגיע.
סרטון של פריסת JWST בחלל:
UT: האם היה דיון באור ראשון ובמה יראה JWST תחילה?
משנה: כן קצת. זה יהיה החלק המהנה אחרי שנרכיב את הדבר.
UT: יש לך הצעות מועדפות?
משנה: אני חושב שעלינו להתחיל ביעדים קלים שיהיו יפים, שיאפשרו לציבור לומר "הו, אני רואה שזה עובד!" כמה מהתצפיות הראשונות ניתן לעשות כאשר אנו מקימים את הטלסקופ, עוד לפני שהוא מותאם במלואו. מכיוון שהיא פרוסה לאחר ההשקה והמראה אינה קרובה לצורה הנכונה בהתחלה, נעבוד על כך בהדרגה. ישנו מודל מבחן ב- Ball Aerospace בבולדר קולורדו, שם אנו מתאמנים להכניס את 18 קטעי המראה למצב. לכל קטע יש 7 מנועים על מנת לשלוט במיקום ובעקמומיות, ולכן עלינו לחזור על המנוע הזה.
זה משהו שהם לא היו יכולים לעשות עם האבל. הם היו רוצים שהם יכלו, ויש לזה מנועים אבל הם לא יכלו לדחוף מספיק חזק. זה סיפור מעניין. למדנו מהאבל כיצד לתקן את האופטיקה על סמך התמונות שקיבלנו, ולכן אנו עושים זאת בכוונה לטלסקופ זה.
UT: הייתה מחלוקת מסוימת לגבי האופן בו יושק JWST.
משנה: ניקח את הטלסקופ לגיאנה הצרפתית ונעמיס אותו ברקטה שם למטה. ESA קונה עבורנו את רכב השיגור; זו הרקטה Ariane 5, מוצר מסחרי מאירופה והייתה להם ריצה טובה לאחרונה, כך שהיא מאוד אמינה.
באופן טבעי זה גרם למחלוקת רבה. גם אם אירופה הייתה נותנת לנו את רכב השיגור, כביכול, היו כאן אנשים שלא רצו לקבל אותו. שנתיים לקח מטה לקבל אותה. זה עלה לנו כסף. הסיבה היחידה שהתקבלה הייתה שקיבלנו מנהל חדש שיקבל את זה. זה היה מייק גריפין, אז אני רוצה לומר, "תודה רבה מייק גריפין!"
UT: לצוות שלך עדיין יש הרבה מה לעשות לפני 2013, שכנראה יהיה כאן לפני שאתה יודע זאת!
משנה: כן אני יודע. עברו למעלה מ 13 שנים מאז נאס"א יצרה איתי קשר בנושא זה, אבל עכשיו הסוף עולה מהר. לפנינו שפע של אתגרים טכניים בהרכבת הכל. ואנחנו עוד לא הגענו מספיק כדי לגלות כמה דברים שברנו או כמה טעויות עשינו, אבל אני חושב שאנחנו די טובים להבין אותם לפני שאנחנו עושים אותם.
יהיה מאוד מרגש לחבר את הציוד לראשונה. יש לנו את הקטעים, יש לנו את התמונה על הקופסה כדי להראות לאן הם הולכים, ודי מהר אנחנו צריכים להוכיח שהם עובדים יחד, או לא. כשנקבל את כל החלקים כאן בגודארד, כולם ייבדקו בנפרד, כך שהם אמורים לשחק ביחד בסדר גמור. אבל הטבע לא אוהב יהירות, ולכן עלינו לבחון את כל העניין מההתחלה ועד הסוף, בדיוק כמו שאנחנו הולכים להשתמש בו בטיסה. אחרי שהרכבנו אותו כאן, אנו מורידים אותו למרכז זרימת החלל ג'ונסון, ומכניסים אותו למיכל הוואקום הענק שם. זה יהיה תהליך יוצא דופן.
UT: תודה רבה שדיברת איתנו.
משנה: זה היה כיף. אני אוהב לספר את הסיפור שלי ואני שמח שתרצה לספר אותו איתנו. חשבתי שאולי הגיע הזמן לדבר על מה שאנחנו עושים כי דברים מרגשים מתחילים לקרות. דברים מפוארים קורים. יש לנו את מצפה הכוכבים קפלר עכשיו, ואני מקווה שהם ימצאו קומץ כוכבי לכת דמוי אדמה להתחקות אחריהם ונביט בהם מקרוב.
