Naprosto převrátí naše znalosti o vesmíru, říká o supervýkonném Webbově dalekohledu jeho šéfkonstruktér

Pět let jsme neměli dovolené ani volné víkendy, popisuje poslední období stavby Webbova vesmírného dalekohledu jeho hlavní konstruktér Keith Parrish z NASA. Do hlubin vesmíru teleskop zamířil po letech odkladů 25. prosince loňského roku a první vědecká pozorování by měla proběhnout letos koncem června či začátkem července. Díky tomu, že bude fungovat v infračervené části spektra, bude moct dalekohled, který je stokrát výkonnější než známý Hubbleův teleskop, zachytit velmi vzdálené objekty z počátků vesmíru či zkoumat atmosféry planet u jiných hvězd, a zjistit tak, jestli by na nich mohly být vhodné podmínky pro život.

Na misi pracovalo od roku 1996 celkem přes 10 tisíc lidí, hlavní slovo měli odborníci z americké NASA, Evropské kosmické agentury (ESA) a kanadské CSA a celkové náklady dosáhly 10 miliard dolarů (téměř 215 miliard korun). „Minimálně od roku 2017, tedy skoro pět let, jsme pracovali sedm dní v týdnu, téměř 24 hodin denně. Neměli jsme žádné dovolené, žádné víkendy, byla to nonstop práce, než jsme se dostali ke startu,“ říká v rozhovoru pro HN Parrish, který měl při stavbě Webbova dalekohledu na starosti dohled nad všemi technickými pracemi.

HN: Jaké jsou největší rozdíly mezi navrhováním a stavěním vesmírných zařízení a těch pozemských?

Téměř všechna vesmírná zařízení jsou navrhována tak, aby byla mimořádně spolehlivá, a to včetně například jednodušších komunikačních satelitů. NASA a Evropská kosmická agentura jsou zvyklé navrhovat unikátní stroje, ale Webbův dalekohled je v tomhle ohledu opravdu výjimečný. Jeho součástí je velké množství technologií, které nikdy do vesmíru neletěly. Největší výzvou tak bylo získat jistotu, že vše bude ve vesmíru opravdu fungovat. Nikdy si nemůžete být jistí na sto procent, ale důležité je pro to udělat co nejvíc. Ani NASA ale doposud nepostavila něco aspoň trochu podobného.

HN: Když je Webbův dalekohled tak jedinečný, museli jste pro jeho konstrukci vymyslet nějaké nové technologie?

Téměř všechny technologie na něm jsou nové. Proto jsme je museli testovat po řadu let velmi důkladně, jak to nikdy ani NASA nedělala. Dokonce jsme se dostali do bodu, v němž by další testy mohly spíše uškodit. Webbův dalekohled totiž není konstruovaný na pozemské podmínky, prostě chce být ve vesmíru.

HN: Kolik inženýrů se vlastně na misi podílelo?

Nedělali jsme finální sčítání, ale během dvou dekád se aspoň na části projektu podílelo přes 10 tisíc lidí z celého světa. A i dnes na ní pracují stovky lidí.

HN: Co bylo na dalekohledu nejtěžší postavit?

Hlavním problémem byl tepelný štít, který má za úkol odstínit sluneční záření. U jeho navrhování jsme ale vlastně ani nevěděli, co nevíme. Postupně jsme zjišťovali, že to bude mnohem komplikovanější, než jsme si původně mysleli. Největším problémem bylo vymyslet, jak ho vynést do vesmíru, kde se musel spolehlivě rozložit.

HN: Ještě něco dalšího?

Další komplikovanou výzvou bylo, že infračervený dalekohled potřebuje ke svému fungování velmi nízké teploty, takže je nutné i ve studeném vesmíru zajistit jeho důkladné chlazení. Navíc je na své rozměry překvapivě lehký, takže se všechny tyto komplikované technologie musely vejít do jeho maximální hmotnosti šest a půl tuny. To vytvářelo spoustu nových omezení, se kterými jsme se museli popasovat.

HN: Můžete rozměry a váhu dalekohledu k něčemu přirovnat?

Nejlepší pro porovnání je asi Hubbleův vesmírný dalekohled. Ten má zrcadlo v průměru dva a půl metru a váží dvakrát více než Webbův dalekohled, i když ten má zrcadlo velké šest a půl metru. Webb je tak stokrát výkonnější, než byl Hubble. Z toho je zřejmé, jak technologie za posledních třicet let pokročila. Takto velké zařízení do vesmíru nikdy vypuštěno nebylo, v tom jsme byli první.

HN: Použili jste na Webbově dalekohledu nějaké neobvyklé materiály?

Mám dva příklady. Prvním jsou uhlíkové kompozity, jež se sice při misích do vesmíru běžně používají, ale ne v takto velkých rozměrech. Některé měří i přes devět metrů. Druhým je materiál, ze kterého jsou vyrobeny segmenty primárního zrcadla – tedy berylium. Na žádné vesmírné misi ho nikdy nebylo použito tolik. My jsme ho používali proto, že je velmi pevné a lehké, klíčové ale bylo to, že je za extrémně nízkých teplot velmi stabilní. Potřebovali jsme materiál, který se téměř nebude smršťovat a rozpínat se změnou teplot.

HN: První návrhy Webbova dalekohledu jsou už z roku 1996, jak by se dalekohled lišil, kdyby se začal navrhovat dnes?

Spousta věcí tehdy byla naprosto neznámá, jako třeba jak vyrobit beryliová zrcadla – takže prvních pět šest let jsme jen vymýšleli, jak na to. To je při nových misích běžné, ale v případě Webba jsme těch technologií museli vylepšit devět nebo deset, abychom mohli vůbec přemýšlet o stavbě takového zařízení. V roce 2027 NASA vypustí dalekohled Romanové, při jehož návrhu mohli kolegové hodně čerpat z našich lekcí, a bude jim tak stačit mnohem kratší čas na jeho stavbu. A to je nyní ten hlavní rozdíl.

HN: Vy jste v roce 2005, po deseti letech práce, museli své návrhy Webba zásadně překopat. Jak komplikovaná taková změna byla?

Problémem nebylo změnit Webbův design, protože jsme do té doby nic nepostavili. Komplikací bývá, když zjistíte, že je potřeba něco upravit, až když začnete montovat. Tehdy jsme změnili hlavně to, jak stavět primární zrcadlo. Během tak dlouhého vývoje to je ale úplně normální.  Tedy že zjistíte, že na to musíte jít úplně jinak. Skvělým příkladem je sluneční štít. Ten se začal blížit tomu, jak vypadá dnes, až v roce 2012. Příčinou dalších změn byla hmotnost, protože jsme v jednom momentu zjistili, že je dalekohled příliš těžký. A Webb tak musel podstoupit, jak jsme to nazývali, hubnoucí kúru. Při ní jsme většinu materiálu nahradili lehčími variantami, což ale byla obrovská výzva.

HN: Proč se dokončení Webbova teleskopu tak zpozdilo? První předběžné plány počítaly dokonce s rokem 2007, takže jde skoro o patnáct let odkladů.

Do roku 2010 ale nebylo stanovené nějaké reálné datum startu. Do té doby se totiž na projekt nedávalo dostatečné množství peněz. NASA a americká vláda s Kongresem si tak musely říct, že vážně chtějí odstartovat, a domluvit se, kolik peněz je k tomu potřeba. A to se stalo právě až v roce 2010, do té doby šlo jen o vývoj potřebných technologií. Až tehdy jsme si s evropskými a kanadskými partnery řekli, že Webb opravdu odstartuje, a to v roce 2018. Zároveň v roce 2010 vážně hrozilo, že projekt bude úplně zrušen, protože ty potřebné peníze chyběly. A Kongresu se nelíbilo, že se vynakládají peníze jen na další odklady startu. Ale protože došlo ke shodě, že jde o zásadní projekt pro astronomii, začaly jít do rozpočtu tomu odpovídající peníze.

Ale nepodařilo se dodržet ani ten už reálný termín startu v roce 2018. Měli jsme problémy se samotnou stavbou dalekohledu, protáhlo se také testovací období. Kvůli obrovské částce, kterou již projekt spolknul, jsme uvízli ve smyčce – pro jistotu jsme chtěli testovat ještě více, což ale samozřejmě stálo další peníze. A když testujete něco kvůli tomu, že čekáte problémy, tak není překvapivé, že stále nové a nové problémy objevujete. A řešení všech těch problémů na tak obrovském zařízení trvalo hodně dlouho. To nás zbrzdilo asi o tři roky, pak přišel covid a s tím i zkomplikování mezinárodní spolupráce. Problém měl i výrobce rakety Ariane (ten Webbův dalekohled vynesl do vesmíru – pozn. red.). Ale tříleté zpoždění na tak složitém projektu je podle mě ještě v pořádku.

HN: A jaké problémy jste například objevili během testování?

Když jsme třeba začali skládat sluneční štít, tak nám to napoprvé trvalo třikrát déle, než jsme odhadovali. Museli jsme se tedy rozhodnout, zda se zdržet a opakovat to. Zkrátka zkusit, jestli je to možné zvládnout rychleji. Rozhodlo to, že Webbův teleskop je velmi citlivé zařízení –takže jsme si nakonec řekli, že pro jistotu raději půjdeme tou pomalejší cestou a na nic nebudeme spěchat.

Měli jsme také velký problém s maticemi a podložkami. Vymysleli jsme totiž systém, který od techniků vyžadoval neuvěřitelně přesnou práci. Takže jsme asi mohli počítat s tím, že se nějaké matky během testů uvolní. Nebyl to ale pro nás zrovna nejšťastnější den, když jsme zjistili, že na tak složitém stroji selhalo něco tak jednoduchého. Potřebovali jsme ale vše upravit tak, aby to ve vesmíru fungovalo bez problémů. A jen tento problém s maticemi nás stál šestiměsíční zpoždění.

Ale abych to uvedl do kontextu, rychleji se prostě pracovat nedalo. Minimálně od roku 2017, tedy skoro pět let, jsme pracovali sedm dní v týdnu, téměř 24 hodin denně. Neměli jsme žádné dovolené, žádné víkendy. Byla to nonstop práce, než jsme se dostali ke startu na konci minulého roku.

Budoucnost strojírenství

Stáhněte si přílohu v PDF

HN: A co všechno se muselo a bude muset stát od startu k pořízení prvních vědeckých snímků?

Během ledna se Webb dostal na své určené místo na oběžné dráze kolem Slunce a plně se rozložil. Už fungují všechna přenosová zařízení, ze kterých dostáváme první data. Během příštích několika měsíců se budou zarovnávat segmenty primárního zrcadla, abychom získali ostrý obraz. Tři měsíce se také bude teleskop chladit na požadovanou teplotu 50 Kelvinů (-223 stupňů Celsia). První vědecká data bychom tak měli dostat na konci června nebo na začátku července.

HN: A víte, co bude první vyfocený objekt?

Já osobně to nevím, ale dalekohled byl navržen tak, aby zachytil i opravdu velmi vzdálené objekty z počátků vesmíru. Ale může zkoumat složení planet u jiných hvězd, může se také dívat na planety sluneční soustavy. V červenci se tak můžete těšit na velmi pestrou sbírku snímků, kvůli kterým byl ostatně Webbův dalekohled do vesmíru vypuštěn a jež nám ukážou, co všechno dokáže.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Budoucnost strojírenství.