הכירו את ווב, היורש של טלסקופ האבל
נאס"א בונה טלסקופ חלל חדשני ויומרני שאמור להתעלות על טלסקופ האבל, שקצר הצלחה אדירה. לפניכם מבט אל מאחורי הקלעים של מיזם החלל הנועז ביותר בעשורים האחרונים
המשושה המושלם בצבע אפור מתכתי עומד ניצב על משטח נמוך במעבדת האופטיקה לא רחוק ממפרץ סן פרנסיסקו. זהו לוח בֶּריליום שנחתך במדויק ולוטש למראָה שעובייה כ-5 סנטימטרים ורוחבה כ-1.20 מטר. מורה הדרך שלי, המהנדס הראשי ג'יי דניאל, משגיח על צעדיי בעודי פוסע לפניה בזהירות ומתבונן בבבואתי.
"זה בדיוק כמו המראה שיש לך באמבטיה", אומר דניאל ומצחקק. אבל מעברה השני של המראה הזאת לא תמצאו ארונית של כלי רחצה ואביזרי איפור. לוח המתכת חלול רובו מפני שטכנאים חצבו בו והשאירו בפנים רק פיגום של רשת משולשים בעלי צלעות דקות. הדיוק הגאומטרי של רשת הפיגומים הזאת מרהיב ביופיו, ואני נלחם בדחף לנגוע באחת השפות החדות כסכין.
עובייה של השכבה הקדמית, המתקבלת לאחר הליטוש, הוא רק 2.5 מילימטרים, אומר דניאל. לפני החציבה שקלה המראה 250 קילוגרם, ועכשיו משקלה 21 קילוגרם בלבד. היא קלה דיה לשיגור בחללית רקטית הרחק לחלל יחד עם עוד 18 מראות כאלה. בחלל יצטרפו המראות המקומרות זו לזו והמראה המאוחדת תעמוד במרכזו של מצפה הכוכבים השאפתני ביותר ששוגר לחלל מעולם.
הטלסקופ, שתשגר סוכנות החלל האמריקנית נאס"א (במשותף עם סוכנות החלל האירופית וסוכנות החלל הקנדית) בעלות של יותר מ-5 מיליארדי דולר, נקרא "טלסקופ החלל על שם ג'יימס וֶב" (Webb), או בראשי תיבות בלעז: JWST. לפי התכנית, ב-2014 הוא יירש את מקומו של טלסקופ החלל האגדי האבל.
האבל מקיף את כדור הארץ בגובה 570 קילומטר מאז 1990, והוא העניק לאסטרונומים את התמונות החדות ביותר של גלקסיות בקצות היקום המרוחקים ושל לידתם ומותם של כוכבים קרובים יותר הביתה. בדומה להאבל, עתיד וֶב לספק תמונות מרהיבות, אבל הוא ירחיק ראות הרבה יותר.
האסטרונומים תכננו אותו כך שיביט הרחק, בואכה ראשית היקום. ייתכן שהוא יבחין בהתפוצצויות של הכוכבים הראשונים שנוצרו לאחר המפץ הגדול ויגלה את מוצאן של גלקסיות כדוגמת שביל החלב. הוא גם ישקיף עמוק אל תוך ענני גז ואבק, שמהם צומחים הכוכבים ומשפחות כוכבי הלכת שאתם.
טלסקופ אוריגמי
כדי להשיג את המטרות האלה יהיה וֶב שונה בתכלית מקודמו. המראות הקלות שלו יתפרסו יחדיו לקוטר של יותר מ-6.5 מטרים, וכמות האור שהן יאספו תהיה גדולה פי שישה מכמות האור שמרכזת המראה של האבל, שקוטרה 2.4 מטרים.
לאחר שיצופו בזהב יפעלו 18 הלוחות המשושים של הטלסקופ כמשטח אחיד. לשם כך יהיה צורך להתאים אותם זה לזה בדיוק של אחת חלקי עשרת אלפים מקוטרה של שערת אדם. נאס"א תשלח את העין הכוורתית הזאת הרחק מעבר לירח, שם יחל המצפה לחוג במסלולו.
_wa.jpg)
הטלסקופ ע"ש ווב. בקרוב בחלל הרחוק מביתכם (צילום: נאס"א)
בדרך ייפרס מגן שמש ענקי והוא יטיל צל מקפיא שבתחומו ירדו הטמפרטורות למתחת ל-מינוס 218 מעלות צלסיוס. כך יוכל הטלסקופ לקלוט גם עקבות של אור וחום שיצאו לדרכם ביקום לפני יותר מ-13 מיליארד שנה.
כל זה כרוך בסיכונים טכניים חסרי תקדים. מאחר שהטלסקופ יחוג הרחק מכדור הארץ, לא יהיה אפשר לשלוח אסטרונאוטים לתקן אותו אם תארע תקלה. שלא כמו האבל, שידע כמה תיקונים ושדרוגים ב-20 שנות פעולתו, כאן לא תהיה הזדמנות שנייה, שום מעבורת לא תוכל לבוא ולתקן איזה פגם אופטי מביך, ושום מכשיר לא יישלח לשחרר את המגן התקוע שמתעקש לא להיפתח.
יתרה מזאת, כדי להגיע למסלולו הנידח הטלסקופ צריך קודם כול להתקפל ולהיכנס לתא המטען הצפוף של טיל מדגם אריאן 5. הטרמפ הזה כופה מגבלות חמורות על משקלו וגודלו של הטלסקופ. אחר כך יצטרך המצפה להיפרס ולהיערך ברצף תנועות מחול מדויקות. זה יהיה רצף מייגע שיסתיים בפתיחתם של שני מקבצי מראות מקופלים, כמו שני כנפי-צד של שולחן מתקפל, ובפריסתם זה מול זה.
"אני חושב עליו כעל טלסקופ אוריגמי" אומר מארק קְלַמפין, מדען המיזם במרכז גודארד לתעופת חלל של נאס"א בגרינבֵּלט שבמרילנד. "עלינו לפרוק אותו מן החללית, לפרוס אותו, לתאם בין חלקיו ולדאוג שיפעל בטמפרטורה הנכונה. הוא מתוכנן לפעול ללא תחזוקה, לכן הכול צריך לפעול כבר ביום הראשון".
יקר. יקר מאוד
בשל אילוצי מסה, גודל וטמפרטורה ובשל התעוזה הטכנית הנחוצה להוצאת המיזם אל הפועל, נאלצה נאס"א להשקיע בוֶוב סכומים גדולים הרבה יותר מכפי שקיוו האסטרונומים. צוות מומחים לאומי אמריקני שהתכנס ב-2001 דירג את מצפה החלל הזה כבעל עדיפות עליונה בעולם האסטרונומיה. הוא ביקש תקציב של מיליארד דולר, אבל הבקשה הזאת הייתה תמימה.
הצוות לא הביא בחשבון את עלויות השיגור והתפעול של הטלסקופ וטעה לגמרי בהערכת מורכבות המיזם ומשך הזמן שיידרש, בסופו של דבר, לתכנון מצפה כזה. "האתגרים ההנדסיים גדולים הרבה יותר ממה שצפו בתחילה", אומר מדען המצפה אריק פ' סמית' ממטה נאס"א בוושינגטון.
עלויות המיזם אינן חורגות במידה ניכרת מעלויותיהם של לוויינים חלוציים אחרים, אומר סמית'. לדוגמה, מחזור חיים שלם של טלסקופ קרני הרנטגן צ'נדרה (המקיף את כדור הארץ כעת) עלה כ-4 מיליארד דולר, לפי ערך הדולר ב-2007, וכך גם עלה מחזור החיים של החללית קסיני (המסיירת כעת בקרבת שבתאי, בין טבעותיו וירחיו האקזוטיים).
"זהו מחיר בנייתה ושיגורה של ספינת דגל גדולה", אומר אלן דרֶסלֶר ממצפה הכוכבים קרנגי בפסדינה שבקליפורניה. דרסלר עמד בראש מחברי הדוח הראשון על יורשו של האבל ב-1995. טלסקופ וֶב "נבנה באופן יעיל למדי, ואין בזבוז של כספים", הוא אומר.
היורש: כך יראה הטלסקופ ווב (צילום: נאס"א)
יש כמה חוקרים שדעתם אינה נוחה מכך. הם סבורים שהמצפה שואב נתח גדול מדי מתקציב האסטרונומיה של נאס"א וגורם לביטולם של פרויקטים אחרים. "העלות האלטרנטיבית של JWST גבוהה מאוד", אומר האסטרופיזיקאי שְריניוַוס קוּלְקַרְני מן המכון הטכנולוגי של קליפורניה (קלטק). לדבריו, חלליות מחקר משוכללות לחקר גלי הכבידה, לחקר האנרגיות הגבוהות וללימוד פרטים על כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ שאולי חגים סביב כוכבים אחרים ייאלצו לחכות לפחות עד 2020.
אפילו תומכי וֶב אינם בטוחים שההשקעה העצומה הזאת תשתלם והמשימה תצא אל הפועל כמצופה. "זה פרויקט מאתגר מאוד", אומר גארת' אילינגוורת' מאוניברסיטת קליפורניה שבסנטה קרוז, מוותיקי המשתמשים בהאבל. "אפילו לעומת רוב הפרויקטים האחרים של נאס"א זה בהחלט אגוז קשה לפיצוח. מבחינת רוב הדברים שייכללו ב-JWST, אם הוא לא ייפרס הוא חשוב כמת".
ארץ לא נודעת
רוב שינויי הצורה של הטלסקופ יתרחשו לפני שיגיע אל מקומו במערכת השמש, לאותה נקודת איזון כבידתית הנקראת L2 ומרוחקת יותר ממיליון קילומטר מכדור הארץ. בהגיעו לשם יפעיל הטלסקופ את המנועים שלו במנות דלק קטנות כדי להישאר בנקודה וללוות ללא הפרעה את כדור הארץ המקיף את השמש לאטו. המהנדסים סבורים שיהיה לו די דלק לעשר שנים בערך, ואחר כך תאבד להם השליטה בתנועתו.
האסטרונומים ידעו שיהיה עליהם לשלוח את הטלסקופ הזה הרחק מכדור הארץ כשהתחילו לתכנן אותו לפני 15 שנה. האבל נשטף בזוהרו הבלתי רצוי של כדור הארץ, ולכן עליו לפעול בטמפרטורה הקרובה לטמפרטורת החדר. לפיכך הוא עיוור לאור האינפרה-אדום (IR) החלש המגיע מגרמי שמים רחוקים, שאותם חפצים האסטרונומים לבחון.
אלה הם אבותיהן הקדומים ביותר של הגלקסיות של היום, והם פזורים בשולי היקום הנראה. לפני מיליארדי שנה היינו יכולים לראות את אורם בעינינו וגם המצלמות של האבל היו קולטות אותו, אבל בינתיים התפשט היקום וגלי האור נמתחו, יצאו מתחום האור הנראה ועברו לתחום האינפרה-אדום.
"כאן טמונה ההזדמנות החדשה" אומר המדען הראשי הכללי של המיזם ג'ון ק' מאתֵ'ר, חתן פרס נובל בפיזיקה ממרכז גודארד של נאס"א. "זאת האבן שעוד לא הפכנו, המקום שעוד לא ראינו. אנחנו לא יודעים מה היו אותם עצמים ראשונים שנדלקו אחרי המפץ הגדול, וכדאי שננסה לברר".
מראה מראה שעל הקיר: מי הטלסקופ הכי נוצץ בעיר? (צילום: נאס"א)
טלסקופ החלל ג'יימס וֶב, על שם ראש נאס"א בימי משימות אפולו, יפעיל מצלמות אינפרה-אדום כדי לקלוט את רסיסי הגלקסיות הראשונים שהתאספו והרכיבו את אותם גרמי שמים רבי הוד שאנחנו רואים היום. העצמים העובריים הללו היו בנמצא כ-400 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, כ-3% מגילו של היקום היום.
המצלמות עשויות להבחין גם בניצוצות מכוכבים קדומים עוד יותר, כוכבי ענק בעלי מסה גדולה מאות מונים ממסת השמש שלנו. הכוכבים האלה, על פי הסברה, התפוצצו לאחר חיים קצרים וזוהרים והפיצו להבות אור המשוטטות ברחבי הקוסמוס עד עצם היום הזה.
"אנחנו משתדלים בכל מאודנו לבנות טלסקופ מאתגר הרבה יותר מהאבל, טלסקופ שיאפשר לנו להשקיף אל העבר הרחוק ביותר שנוכל אי פעם לראות" אומר דרסלר ממצפה קרנגי. "נאס"א השתוקקה לבנות את הטלסקופ הראשון מן הסוג החדש ולא את הטלסקופ האחרון מן הסוג הישן".
אור אינפרה-אדום פותח גם חלון אל עצמים קרובים יותר: אפשר לראות באמצעותו מבעד למסכים של אבק המסתירים מעינינו את בתי הגידול של הכוכבים וכוכבי הלכת שבגלקסיה שלנו.
היום מגלים האסטרונומים כוכבי לכת שמחוץ למערכת שלנו בעיקר באמצעות אור נראה, לכן הם יכולים לראות רק כוכבי לכת במערכות ש"נחלצו" מדסקות הגז ומשברי הסלעים שמהם נוצרו. אבל מאחר שאור אינפרה-אדום חודר אבק, יוכל וֶב לחשוף שלבים רבים בהיווצרויות האלה ויעזור לענות על השאלה אם מערכת השמש שלנו נדירה או שיש רבות כמותה.
כמה מכוכבי הלכת יעברו לפני הכוכבים שהם מקיפים וייתנו לוֶוב חד העין הזדמנות לזהות גזים באטמוספרות שלהם. הסיכוי קלוש, אבל ייתכן גם שהוא יגלה כוכב לכת שיש בו תערובת בלתי יציבה של גזים, למשל חמצן, פחמן דו-חמצני ומתאן. זה יהיה הסימן הראשון לחיים מחוץ לכדור הארץ.
רוברט איריון (Irion), לשעבר כתב השבועון Science, מנהל את התכנית לתקשורת מדעית באוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז. הוא כותב בנושאי אסטרונומיה בכתב העת סמית'סוניאן ובכתבי עת אמריקניים אחרים.
הכתבה המלאה התפרסמה בגיליון פברואר-מרץ של המגזין "סיינטיפיק אמריקן - ישראל" בהוצאת אורט.
לפנייה לכתב/ת 
