James Webb -avaruusteleskooppi

James Webb -avaruusteleskooppi (JWST, ) on avaruusteleskooppi, joka on tarkoitettu Nasan Hubble-avaruusteleskoopin seuraajaksi. Teleskooppia on suunniteltu vuodesta 1996, ja se laukaistiin avaruuteen 25. joulukuuta 2021.

Webbin pääpeili on 6,5-metrinen, ja teleskooppi kykenee havainnoimaan pääasiassa infrapunan aallonpituuksilla. Se soveltuu hyvin monenlaisten kohteiden havaitsemiseen. Teleskooppi toimii −233 celsiusasteen lämpötilassa.

Avaruusteleskooppi rakennettiin Nasan, Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Kanadan avaruusjärjestön yhteistyönä. Se on nimetty Nasan toisen johtajan, Apollo-avaruusohjelmaan merkittävästi vaikuttaneen James Webbin (1906–1992) mukaan.

Ensimmäinen kuva julkaistiin 12. heinäkuuta 2022.

Historia 

Teleskooppi oli alkuperäisen suunnitelman mukaan tarkoitus laukaista vuonna 2014, mutta pian ilmeni, että se laukaistaisiin todennäköisemmin vasta vuonna 2016 – yhdysvaltalaisten lähteiden mukaan.

Vuoden 2010 keväällä ilmeni, että alusta pitää testata enemmän. Nasan kongressille lähettämässä budjettipyynnössä projektille oli määritelty 60 miljoonaa dollaria enemmän kuin aiemmin oli puhuttu. Senaatissa Nasan rahoituksesta vastaavan komitean puheenjohtaja Barbara Mikulski (demokraatti) nosti esille kustannusylitykset ja vaati erillistä komiteaa asian käsittelemiseksi. Heinäkuussa 2011 Yhdysvaltain kongressissa oltiin tekemässä budjettiratkaisua, joka olisi lopettanut Webbin kehittämisen. Marraskuussa edustajainhuone hyväksyi Nasan kompromissiehdotuksen, joka takasi Webb-projektille täyden rahoituksen. Webbin kokonaiskustannukset ovat olleet 11 miljardia euroa.

Teleskooppi läpäisi keväällä 2010 Nasan toimeenpaneman kriittisen suunnittelukatselmuksen (Mission CDR). Joulukuussa 2015 kantoraketiksi varmentui Ariane 5, kun ESA allekirjoitti Arianespacen kanssa laukaisusopimuksen. Teleskooppi oli tarkoitus lähettää avaruuteen lokakuussa 2018, mutta laukaisua jouduttiin siirtämään maaliskuulle 2021 avaruusaluksen teknisten ongelmien takia.

Laukaisua siirrettiin jälleen vuoden 2020 aikana koronapandemian takia. Seuraavaksi aiheutti ongelmia Ariane 5 -kantoraketti sekä observatorion kuljettaminen Kaliforniasta Ranskan Guyanaan. Teleskooppi laukaistiin lopulta avaruuteen Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta 25. joulukuuta 2021. Kokoontaitetun rakenteen avautuminen päättyi onnistuneesti 8. tammikuuta 2022. Teleskooppi saapui määränpäähänsä ja ohjattiin kiertämään Lagrangen L2-pistettä 25. tammikuuta 2022.

Arvioiden mukaan mukana oleva polttoainemäärä riittää operoimaan teleskooppia yli kymmenen vuoden ajan. Arvio on kahden kurssin säätöön tarvittavan ohjausliikkeen jälkeen. Laukaisun onnistuminen tarkoitti myös että teleskoopin aurinkopaneeli tuli käyttöön ennakoitua aikaisemmin.
Myöhempien arvioiden mukaan teleskoopin mukana oleva polttoaine riittäisi 20 vuoden käyttöön.

Maaliskuun puolivälissä Nasa julkaisi kuvan, joka esitteli pääpeilin kohdistavan valoa fysiikan sallimissa rajoissa. Huhtikuussa Nasa kertoi seuraavan tavoitteen onnistumisesta: kaikki instrumentit olivat nyt kohdennettuja. Näiden jälkeen seuraa muiden laitteiden toiminnan tarkistaminen, jonka arvioidaan kestävän kaksi kuukautta ja teleskooppi olisi valmis käyttöön kesäkuun puolivälissä.

Laitteisto ja toiminta 

Webbin kokoontaittuva pääpeili on halkaisijaltaan 6,5 metriä. Se koostuu 18 pienemmästä, kuusikulmaisesta ja kullalla päällystetystä berylliumpeilistä, joita ohjataan pienillä moottoreilla pääpeilin kaarevuuden säätämiseksi. Teleskooppi on optiikaltaan rakennettu suoriutumaan parhaiten 2–5 mikrometrin aallonpituuksilla ja kolme neljästä havaintolaitteesta toimiikin sillä alueella. Se painaa noin 6,2  tonnia ja sen neljä havaintolaitetta ovat:
 NIRCam ()  Webbin pääkamera, joka on herkkä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksille 0,6–5 μm. Havainnoi kaukaisimpia syntyviä tähtiä ja galakseja, lähigalaksien tähtipopulaatioita, Linnunradan nuoria tähtiä ja Kuiperin vyöhykkeen kohteita. Valmistettu Arizonan yliopiston ja Lockheed Martinin yhteistyönä.
 NIRSpec ()  Spektrografi, joka on herkkä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksille 0,6–5 μm. Voi kartoittaa kerralla jopa sata kohdetta 9 neliökaariminuutin kokoiselta alueelta. Analysoi kohteiden lämpötilaa, massaa, kemiallista koostumusta ja muita fyysisiä ominaisuuksia. Valmistettu Airbusilla ESA:n toimeksiantona paitsi mikrosuljinjärjestelmä () Nasalla.
 MIRI ()  Yhdistetty kamera ja spektrografi, joka on herkkä infrapunasäteilyn aallonpituuksille 5–28 μm. Instrumentti jäähdytetään kryostaatilla 7 kelvinin lämpötilaan. Havainnoi punasiirtynyttä valoa kaukaisista galakseista, syntyviä tähtiä, himmeitä komeettoja ja Kuiperin vyöhykkeen kohteita. Valmistettu Euroopan valtioiden muodostaman konsortion ja Jet Propulsion Laboratoryn yhteistyönä.
 FGS/NIRISS ()  FGS:ää käytetään teleskoopin suuntaamiseen, jotta sillä saadaan tarkkoja kuvia. NIRISS:iä käytetään maailmankaikkeuden vanhimman valon havaitsemiseen sekä eksoplaneettojen löytämiseen ja tutkimiseen. Instrumentti on herkkä infrapunasäteilyn aallonpituuksille 0,8–5 μm. Valmistettu Honeywellin ja Université de Montréalin yhteistyönä Kanadan avaruusjärjestön toimeksiantona.

Teleskooppia suojaa Auringon, Maan ja Kuun lämpösäteilyltä tenniskentän kokoinen viisinkertainen  aurinkosuoja, joka estää sen herkkiä instrumentteja lämpenemästä. 

Avaruusaluksen suunnittelusta ja rakentamisesta vastasi Goddardin avaruuskeskus yhteistyössä pääurakoitsija Northrop Grummanin kanssa. Laukaisun jälkeen Webbin toiminnasta on vastannut Nasan, ESA:n ja Kanadan avaruusjärjestön yhdessä muodostama Space Telescope Science Institute, jonka tilat ovat Baltimoressa.

Teleskooppi kiertää Aurinkoa Lagrangen L2-pisteessä 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta ulospäin eikä sitä voida siten huoltaa kuten Hubblea. Se on itse asiassa ohjattu kiertämään L2-pistettä eikä täsmälleen sen kohdalle – vastaavasti kuin WMAP, Herschel ja Planck sitä aikaisemmin. Kiertorata L2-pisteen ympäri on suurin piirtein saman kokoinen kuin Kuun kiertorata Maan ympäri ja teleskooppi kiertää sen kertaalleen kuudessa kuukaudessa. Kiertorata on suunniteltu sellaiseksi, ettei teleskooppi joudu koskaan Maan tai Kuun varjoon, minkä ansiosta se pystyy olemaan jatkuvasti toiminnassa.

Teleskoopin ottamia kuvia

Kalibrointi

Ensimmäiset kuvat

Katso myös 
 Nancy Grace Roman -avaruusteleskooppi
 ATLAST

Lähteet

Aiheesta muualla 

ESAn JWST -sivusto
Where is Webb? -sivusto, josta voi seurata Webbin kulkua

Avaruusteleskoopit
Seulonnan keskeiset artikkelit
Vuoden 2021 avaruustoiminta