Tudományos-technikai körökben – de még a laikus érdeklődők közt is – óriási érdeklődés övezi a NASA James Webb űrteleszkópjának (JWST) fantasztikus képeit. Az első lenyűgöző felvételek július 12-én érkeztek és csak sejtéseink lehetnek, hány érdekes fotó követi ezeket a következő 5-10 évben.
Mitől ennyire lélegzetelállítóak ezek a felvételek? Mivel tud többet, milyen technológiai újdonságokkal szolgál a James Webb űrteleszkóp leghíresebb elődjével, az 1990-ben pályára állított Hubble teleszkóppal összehasonlítva?
A NASA irányította, az Európai Űrügynökség (ESA) és a kanadai társszervezet (CSA) közreműködésével létrejött expedíció 2021 december 25-én indult útjára az ESA Francia Guyanában található űrállomásáról. A James Webb megépítését és pályára állítását jelentősen inspirálta elődjének, a Hubble teleszkópnak a sikere, de alapvető változtatások történtek, amelyek eredményét a már közzétett felvételek is meggyőzően illusztrálják.
A NASA második igazgatójáról elnevezett űrtávcső elsősorban az infravörös tartományt fényképezi, míg a Hubble főleg a látható tartományt pásztázza. Az infravörös, szemmel nem látható tartomány érzékelésével az éppen kialakuló, a látható fényt elnyelő porba burkolódzó csillagok és bolygók is megfigyelhetők, illetve az igen távolról érkező fény hullámhossza is megváltozik és infravörös tartományba tolódik.
A 2 teleszkóp tükreinek mérete közti különbség is hozzájárul a világegyetem eddig nem látott szeleteinek megismeréséhez. A tükör nagysága elsősorban a befogott fény mennyiségét befolyásolja, ami lehetővé teszi a jóval nagyobb tükörrel rendelkező James Webb számára, hogy sokkal jobban lásson „visszafelé” az időben. A távoli objektumok fénye hosszú idő alatt ér a teleszkópig, így, amit a képeken látunk, akár több milliárd évvel ezelőtti események lenyomatai is lehetnek, például a 4,6 milliárd évvel ezelőtti ősrobbanás ideje körül létrejött csillagképződések is kutathatóvá válnak. Az új teleszkóp tükre 18 hatszögletű, arannyal bevont darabból áll és összesen 6,5 méter átmérőjű, vagyis a hasznos, fénybefogó felülete kb. 25,4 négyzetméter. A Hubble tükrének átmérője ezzel szemben csak 2,4 méter, a teljes tükörfelület 4,5 négyzetméter.
A méret mellett az elhelyezkedése is számít: míg a Hubble a Föld körül, tőlünk 570 kilométerre kering, a James Webb a Nap körül kering a Földdel együtt, másfél millió kilométernyire, az ún. Lagrange 2 pontban, és körülbelül négyszer olyan távol van a Földtől, mint ahol a Hold pályája van. Ezáltal sokkal hosszabb a keringési ideje, így több ideje van az űr egy-egy pontjának megfigyelésére és feltérképezésére. A Lagrange 2 pont egyike azon 5 pontnak a világűrben, ahol a Nap, a Föld és a Hold gravitációja nagyjából kiegyenlítődik és viszonylag stabilan marad az itt elhelyezett objektum.
A projekt tervezett ideje 5-10 év, hiszen a nagy távolság miatt a James Webbhez nem lehet űrhajósokat küldeni, ha bármi probléma adódik, míg a Földközeli pályán tartózkodó Hubble 32 évvel indulása után is üzemel. A James Webb űrteleszkóp paraméterei lehetővé teszik, hogy a legelső galaxisok születését és az első csillagok megjelenését is lefényképezze, míg a Hubble csak a galaxisok „kisgyermekkoráról” tud tudósítani a kisebb tükörméret és az infravörös tartományba éppen csak belekukkantó kamerái miatt.
Az első képek közül több is összehasonlítható a Hubble által ugyanarról az objektumról készült felvételekkel. Az NGC 3132-es planetáris ködről 1998-ban készített gyönyörű, sejtelmes képet a Hubble. A James Webb felvételei megmutatják, hogy a köd-rendszernek két központi csillaga van és ezek egyike évezredek óta bocsát ki gáz- és porrétegeket, így ez eddig a legjobb dokumentációk egyike egy haldokló csillagról.
Az infravörös tartomány megfigyelése még rengeteg titkot tartogat, akár forradalmasíthatja is meglevő tudásunkat és számos, eddig nem igazolt elméletre adhat választ. Felmérhetetlen mennyiségű adat feldolgozására és publikálására számíthatunk az elkövetkező években, hiszen a képeket készítő két berendezés – a láthatóhoz közeli infravörös tartományt figyelő NIRCam és a magasabb hullámhosszt, a középső-infravörös tartományt pásztázó MIRI kamerák mellett a két legjelentősebb berendezés a többek közt az anyagösszetételt rögzítő és a hőmérsékletet is mérő NIRSpec, valamint a két modulból álló FGS/NIRISS eszköz , mely a pontos „célzást” teszi lehetővé a nagy felbontású képek készítésekor és emellett a fényeket és az exobolygókat vizsgálja.
A bolygók, galaxisok fényképezésének további feltétele egy olyan detektor, amelyik nagyon hosszú expozíciós időt tesz lehetővé, amelyre a legjobb – a JWST-n is alkalmazott – megoldás az ún. CCD (charge-coupled device – töltés-csatolt eszköz). A jelek továbbítására szolgáló alkatrész-lánc fényérzékeny modullal és fotodiódával kiegészülve elektronikus jelekké alakítja a fényt. Sajátossága, hogy egymáshoz csatolt kondenzátorokból álló integrált áramkört tartalmaz és mivel a kondenzátorok át tudják adni szomszédjuknak a töltést, így hosszú expozícióval is kiolvasható a kép. A technológia megalkotói,Willard Boyle és George Smith 40 évvel az 1969-es felfedezés után, 2009-ben fizikai Nobel-díjban részesültek.
A technológiát az űrkutatás mellett elsősorban digitális kamerákban és optikai szkennerekben alkalmazzák, az azonos alapelven működő ún. CMOS technika pedig az okostelefonok kameráit éppúgy szolgálja, mint a Földet figyelő műholdakét.
A műholdak nagyfelbontású felvételei rengeteg adatot szolgáltatnak nagyon sokféle területen, legyenek azok hétköznapi szektorok vagy különleges iparágak. Az E-Group alapvetően a Föld irányába fordított objektumokra fókuszál, a műholdakra és a, navigációs rendszerekre. Az európai navigációs rendszer, a Galileo műhold fejlett és egyedi kriptográfiai funkcióit használjuk kutatásaink során, gyógyszer-repozíciós és hatáselemzési munkánk pedig az űrbeli felhasználást és körülményeket is vizsgálják. Megannyi iparág számára kínálunk adatalapú együttműködési modelleket, amelyek a műholdak adatait is felhasználhatják. Legyen szó a klimatikus- és a talajviszonyok előrejelzéséről, pontos lokációról vagy az egyes termények hozamátlagának elemzéséről a mezőgazdaságban, az építőipar számára felhasználható vagy akár a nemzetvédelem területén alkalmazható adatokról.