En av verdens største romraketter står klare på avfyringsrampen i den europeiske romhavnen i Fransk Guyana i Sør-Amerika, ikke langt fra ekvator. På toppen av den 53 meter høye raketten har det bare så vidt blitt plass til det enorme romteleskopet James Webb. Nå skal det sendes halvannen million kilometer ut i verdensrommet.
Årets viktigste oppskyting starter i det øyeblikket nedtellingen når 0 og Ariane 5-raketten løfter seg mot himmelen. Kraften fra tre store rakettmotorer får den til å akselerere raskt oppover slik at den bryter gjennom lydmuren etter mindre enn et minutt.
Raketten farer mot himmelen, og det går bare noen få minutter før den har nådd ut i verdensrommet. I kontrollsenteret er det euforisk glede over den vellykkede avfyringen. Den markerer starten på et uhyre viktig prosjekt som skal vare i ti år.
Slik kommer scenariet forhåpentligvis til å utspille seg mot slutten av høsten, når Webb-teleskopet endelig skytes opp.
James Webb-teleskopet vil gjøre historien om universet mye mer detaljert.
Teleskopet som har fått navn etter den tidligere toppsjefen i Nasa, James Webb, er det suverent største, kraftigste og mest komplisert romteleskopet som er konstruert, og det vil revolusjonere astronomien.
Det vil la astronomene se lenger ut i verdensrommet enn noen gang før, fotografere og analysere eksoplaneter, stjerner og galakser og skrive universets historie med flere detaljer enn det som er mulig i dag.
Astronomer har gledet seg i 20 år
Men selv om oppskytingen går bra, er det utrolig mye som kan gå galt på turen ut mot romteleskopets bestemmelsessted.
Teleskopet er så stort at det bare får plass i romraketten hvis det er foldet nøye sammen. Ved oppskytingen ligger det i toppen av raketten som en sommerfugl som venter på å komme ut av puppen.
På reisen ut i verdensrommet er James Webb-teleskopet foldet sammen slik at det får plass i tuppen av Ariane 5-raketten.
Først når alle delene av teleskopet har foldet seg ut på riktig måte, kan de mer enn tusen menneskene fra 17 ulike land som har vært med på å konstruere, bygge, prøve ut og skyte opp teleskopet, puste lettet ut.
Det samme kan tusenvis av forskere som i over tjue år har ventet på å motta data fra den nye utkikksposten i verdensrommet.
Teleskopet folder seg ut på reisen
1. Teleskopet slipper raketten
En halv time etter avgang har den mektige Ariane 5-raketten klart jobben med å sende romteleskopet av sted mot sin endelige bane. Øverste rakettrinn frigjøres fra teleskopet, som klarer resten av turen på egen hånd.
2. Solskjermen ruller seg ut
Etter tre døgn har teleskopet passert månen og begynner nå å folde ut den 150 kvadratmeterne store solskjermen. Det tar et par døgn å få den spent ut slik at det er den rette avstanden mellom de fem lagene skjermen består av.
3. Speilene settes på plass
11 døgn etter oppskytingen skal speilsystemet på plass. Først utløses bommen med det sekundære speilet. Deretter foldes hovedspeilet ut, slik at alle de 18 speildelene ender med å sitte helt tett og utgjøre et stort speil.
Når raketten har gjort jobben sin og sendt romteleskopet i riktig retning mot sitt endelige reisemål, er neste kritiske fase utfoldingen av den enorme solskjermen.
Instrumentene i teleskopet tåler ikke varme; de fungerer best i ekstrem kulde. Derfor er det helt avgjørende at en drageformet solskjerm folder seg riktig ut i verdensrommet.
I utspent tilstand måler solskjermen 21,2 ganger 14,2 meter. Den består av fem lag med plastfilm som er tynnere enn et menneskehår.
Hvert lag er forsynt med et ultratynt belegg av aluminium som reflekterer solstråler og sender dem ut i verdensrommet slik at de ikke når fram til de følsomme instrumentene.
Solskjermen virker som en solkrem med faktor 1,2 millioner.
Å få pakket om lag 750 kvadratmeter plastmembraner sammen slik at de ved hjelp av teleskopstenger automatisk folder seg ut til en perfekt, femdobbel parasoll på størrelse med en tennisbane et sted langt ute i verdensrommet, er en ingeniørbragd av dimensjoner.
Det vil utvilsomt bli bitt en del negler mens teknikerne venter på meldinger fra overvåkingssystemene i teleskopet.
Men hvis alt går som det skal, vil solskjermen gi teleskopet en beskyttelse som svarer til en solkrem med faktor 1,2 millioner. Det betyr at temperaturen på skyggesiden av skjermen kommer ned i minus 225 °C.
Det er for øvrig fortsatt for varmt for et av instrumentene, som ved hjelp av flytende helium kjøles ytterligere ned til minus 266 °C, bare sju grader over det absolutte nullpunktet.
I laboratoriet har Nasas teknikere testet utfoldingen av James Webb-teleskopets solskjerm, som består av 750 kvadratmeter plastfolie. I verdensrommet må teleskopet klare oppgaven på egen hånd.
Når solskjermen har foldet seg ut, kommer turen til det store speilet som skal fange opp og konsentrere det svake lyset fra fjerne himmellegemer. Det vil også være foldet sammen fram til teleskopet er langt ute i verdensrommet.
Speilet består av 18 sekskantede deler som hver måler 1,32 meter, og bare 12 av dem kan være i romraketten i ett stykke. De siste seks speilsegmentene er montert på to store klaffer, hver med tre speil som dreier seg inn på plass og blir låst fast.
Teleskopets speil foldes ut i to trinn. Først skyves det sekundære speilet ut fra hovedspeilet. Deretter foldes de to store klaffene i hovedspeilet ut.
Når både solskjermen og hovedspeilet er foldet ut, må romteleskopet bare foreta en kurskorreksjon for å komme ut i den endelige banen der det skal tilbringe resten av sin levetid.
Vender ryggen til jorden
Teleskopet skal gå i bane rundt et punkt som kalles L2, halvannen million kilometer fra jorden i retning vekk fra solen. Her blir teleskopet plassert i en bane som er forholdsvis stabil, slik at det ikke er behov for drivstoff for å holde det der.
Og enda viktigere: Ved L2 kan teleskopet alltid vende ryggen til både solen og jorden samtidig.
James Webb-teleskopet skal gå i bane rundt punktet L2, som ligger 1,5 millioner kilometer fra jorden – nesten fire ganger så langt unna som månen.
Teleskopet er så følsomt at lyset eller varmestrålingen fra solen, jorden eller for den saks skyld månen ville ødelegge målingene, så det er viktig at solskjermen alltid sperrer utsynet til alle tre himmellegemer. Da kan selve teleskopet fokusere på fjernere himmellegemer lenger ute i universet.
Hvis alt går bra, slik at Webb-teleskopet kommer fram til banen sin i fullt utfoldet tilstand, kan innsamlingen av uvurderlige opplysninger om universet vårt endelig begynne.
Speil fanger usynlig lys fra universet
Når Webb-teleskopet er foldet ut og på plass, begynner oppdraget for alvor. Hovedspeilet fanger opp infrarødt lys – altså varmestråling – fra fjerne himmellegemer, og via det sekundære speilet sendes det videre til instrumentene i teleskopet.
1. Gullspeil samler strålingen
Hovedspeilet består av 18 sekskantede speil av det sterke lettmetallet beryllium. Speilene er slipt med en presisjon på 20 milliondeler av en millimeter og belagt med gull, som reflekterer infrarød stråling veldig godt.
2. Instrumenter analyserer lyset
Instrumentpakken bak speilet inneholder infrarøde kameraer og spektrografer. Spektrografene analyserer bølgelengdene som avslører både temperatur og kjemisk sammensetning i de gjenstandene teleskopet rettes mot.
3. Solskjerm senker temperaturen
Instrumentene tåler ikke varme, og en 150 kvadratmeter stor solskjerm beskytter dem mot solstråling. Skjermen består av fem lag plastfilm som reflekterer strålingen og holder temperaturen under –225 °C.
Oppskytingen ble forsinket 14 år
Veien mot oppskytingen av teleskopet, som har kostet ti milliarder dollar og har USA, Canada og en rekke europeiske land i ryggen, har vært langt og vanskelig. Teleskopet har vært under utvikling siden slutten av 1990-tallet, og ifølge de opprinnelige planene skulle det ha blitt skutt opp i 2007.
En rekke tekniske utfordringer, problemer med å få finansiert det kostbare teleskopet og senest koronapandemien har forsinket oppskytingen, men nå har teleskopet gjennomgått de siste i en uvanlig lang rekke tester og er helt klart til å reise ut i verdensrommet.
I en 100 dager lang test ble James Webb-teleskopet sperret inne i Nasas kombinerte vakuum- og frysekammer, der optikken og instrumentene ble utsatt for de forholdene det vil møte i verdensrommet.
I løpet av sensommeren ble romteleskopet pakket ned i en stor container og sendt med skip fra USA til romhavnen i Fransk Guyana. Alt er klart til oppskytingen 31. oktober, men tidspunktet kan fortsatt flytte seg litt hvis været eller tekniske problemer med romraketten kommer i veien.
Stort speil lar oss se lenger
I flere tiår har astronomene ventet tålmodig på et nytt, stort romteleskop som kan bli en verdig etterfølger til det berømte Hubble-teleskopet, som har tjent dem godt siden 1990.
De vil juble når de første vitenskapelige dataene begynner å strømme inn i løpet av 2022, for Webb-teleskopet er ikke bare en moderne utgave av Hubble-teleskopet, men mye mer enn det.
Først og fremst er det mye større enn forgjengeren. Hubble er utstyrt med et rundt speil med et areal på 4,5 kvadratmeter, mens Webbs mangekantede speil er på 25 kvadratmeter.
Størrelsen på speilet avgjør hvor mye av det svake lyset fra veldig fjerne gjenstander teleskopet kan samle inn. Jo større speil, desto lenger vekk kan teleskopet se. Dessuten vil et stort speil gi bedre skarphet og flere detaljer på bildene.
James Webb-teleskopets speil (t.h.) er mer enn fem ganger så stort som Hubble-teleskopets (t.v.) og vil derfor gi mer detaljerte bilder.
Men like viktig er det at det nye romteleskopet ikke vil se universet på samme måte som vi gjør med øynene våre, og som Hubble-teleskopet først og fremst er konstruert for.
I stedet skal det observere det infrarøde universet som er usynlig for oss. Det er også grunnen til at Webb-teleskopet må mye lenger ut i verdensrommet enn Hubble, som går i bane bare 540 kilometer over jordoverflaten. Her ville de infrarøde målingene bli forstyrret av varmestrålingen fra jorden.
Infrarødt syn krever gullspeil
Hubble-teleskopets speil er belagt med aluminium, som er perfekt for å reflektere synlig lys og sende det videre til kameraene i teleskopet. Men nettopp fordi det nye romteleskopet er infrarødt, kan ikke aluminium eller et annet sølvblankt materiale brukes. I stedet er speilene belagt med rent gull, som reflekterer infrarødt lys mye bedre.
Med sitt store speil og sine infrarøde kameraer (t.h.) vil James Webb-teleskopet blant annet kunne se gjennom stjernetåker og oppdage stjerner som er usynlige med vanlige teleskoper (t.v.).
Astronomene vil ikke motta de samme flotte, naturtro bildene vi kjenner fra andre teleskoper, men i stedet bilder der det infrarøde lyset er «oversatt» til noe vi kan se. Hele tanken er at vi endelig også skal få se himmellegemer som hittil har vært skjult for oss.
På jakt etter liv
I motsetning til synlig lys kan infrarødt lys trenge gjennom de kolossale støvskyene der nye stjerner, med tilhørende planeter, dannes. Med det nye teleskopet kan forskerne observere ulike faser av stjernefødsler, og de vil dessuten kunne se hvordan støv og gass samler seg til planeter rundt de nye stjernene.
Siden 1995 har astronomer oppdaget flere tusen planeter i bane rundt fremmede stjerner, og det er nå klart at de fleste stjernene på himmelen har planeter. Neste skritt blir å finne ut om noen av eksoplanetene kan være hjem for levende vesener.
Webb-teleskopet tar temperaturen på eksoplanetene.
Webb-teleskopets infrarøde kameraer kan fange opp den varmestrålingen de fjerne planetene avgir, og dermed ta temperaturen på dem samtidig med at de fotograferes.
Dessuten inneholder den infrarøde strålingen informasjon om atmosfæren til planetene. En del av teleskopets instrumentpakke er spektrografer som deler det infrarøde lyset opp i de enkelte bølgelengdene det består av, og sammensetningen av bølgelengder kan brukes til å fastslå hvilke gasser som er til stede i atmosfæren.
Dermed kan astronomene både få kunnskap om levekårene på planeten og kanskje til og med finne stoffer som tyder på biologisk aktivitet. Webb-teleskopet vil derfor kunne bringe oss nærmere svaret på om vi er alene i universet.
En annen av universets store hemmeligheter kan også bare avsløres med et stort, infrarødt romteleskop. Det kreves for at astronomene skal kunne få øye på de aller første stjernene som ble skrudd på, helt tilbake i universets barndom.
Det første lyset blir synlig
Det lyset de første stjernene og galaksene sendte ut den gangen for mer enn 13 milliarder år siden, finnes ikke lenger som synlig lys. I takt med at universet har utvidet seg, har lysbølgene blitt strukket ut, slik at bølgelengden har blitt større.
Dermed har det synlige lyset forvandlet seg til infrarød stråling med de bølgelengdene som det nye romteleskopet er lagd for å fange opp.
5 gåter venter på Webb-teleskopet
Tusenvis av astrofysikere drømmer om å få lov til å bruke Webb-teleskopet til observasjonene sine. Alle håper å få svar på noen av de største spørsmålene innenfor astronomien.
1. Når oppsto de første galaksene?
Universet har utvidet seg kontinuerlig gjennom 13,8 milliarder år, og de aller første stjernene og galaksene er nå milliarder av lysår unna. Lyset fra dem er i dag forvandlet til infrarøde bølgelengder som Webb-teleskopet kan se.
2. Kan eksoplaneter ha liv?
Webb-teleskopet kan fotografere eksoplaneter og måle om atmosfæren inneholder oksygen, metan, vanndamp eller andre gasser som kan være tegn på liv. Det gjelder for eksempel på planetene rundt stjernen TRAPPIST-1.
3. Hvordan dannes nye solsystemer?
Forskerne mener at stjerner og planeter dannes når en sky av hydrogenmolekyler og støv kollapser. Webb-teleskopet kan vise om de har rett, for teleskopet kan se gjennom de stjernetåkene hvor det foregår.
4. Hva er Neptun og Uranus lagd av?
Webb-teleskopet vil gi oss mer kunnskap om de to ytterste planetene i solsystemet, Uranus og Neptun. Teleskopet skal blant annet ta temperaturen på dem og kartlegge den kjemiske sammensetningen av de ytterste lagene.
5. Hvordan fordeler den mørke materien seg?
Brorparten av materien i universet er usynlig, siden den verken sender ut eller absorberer lys. Men den mørke materien bøyer av lysets bane, og den effekten kan Webb-teleskopet observere.
Astronomene har en teori om at de første stjernene var veldig annerledes enn de vi ser på himmelen i dag fordi sammensetningen av grunnstoffer var annerledes den gangen – det fantes stort sett bare hydrogen og helium i universet.
Det kan ha gitt noen ekstremt store og lyssterke stjerner som brant raskt ut. De kan ikke sees med Hubble-teleskopet eller andre teleskoper som finnes i dag, men Webb-teleskopet burde kunne fange opp lyset fra dem og de tidlige galaksene de ble dannet i.
Kjempeantenner står klare
Med sitt infrarøde syn er teleskopet en slags tidsmaskin som gir forskerne tilgang til hele universets historie. Fra utkikksposten 1,5 millioner kilometer unna vil det overføre data til jorden via Nasas Deep Space Network, som består av enorme radioantenner plassert i Australia, Spania og USA.
De største av antennene er 70 meter i diameter, så tross den store avstanden får de ikke problemer med å fange opp radiosignalene fra teleskopet.
Men før Webb-teleskopet kan sende sine epokegjørende data hjem til forskerne, må det først skytes opp, og da kan ingenting gå galt.
VIDEO: Følg James Webb-teleskopets reise minutt for minutt
I denne fantastiske animasjonen kan du følge den nøyaktige tidsplanen for Webb-teleskopets 29 døgn lange reise.
Hvis romraketten eksploderer under oppskytingen, hvis solskjermen ikke folder seg riktig ut, eller hvis speilene ikke finner sin rette plass, har ti milliarder dollar og mange års arbeid for tusenvis av mennesker gått tapt. Det er ingen mulighet for å sende ut astronauter for å reparere teleskopet når det først er sendt av sted.
De neste månedene blir nervepirrende, men forhåpentligvis blir alle anstrengelsene belønnet med fantastisk ny kunnskap om universet vårt.
