Космическая обсерватория, разработанная совместно НАСА, Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (ККА), скоро будет готова к взлету: специалисты только что заправили топливом, необходимым для маневрирования 12-двигательного космического аппарата в запланированное место (точка Лагранжа L2). Запуск запланирован на 22 декабря.
Операция была особенно деликатной. В двигательных установках телескопа будет использоваться либо гидразиновое топливо, либо специальная смесь гидразинового топлива и окислителя динитрогена тетроксида — чрезвычайно токсичные вещества, с которыми необходимо обращаться осторожно. Заполнение началось 25 ноября и продолжалось около 10 дней. Операторы на Европейском космодроме в Куру были оснащены скафандрами SCAPE (Self-Contained Atmospheric Protective Ensemble) на протяжении всей процедуры.
В общей сложности, по данным НАСА, в космический корабль было введено 159 литров гидразина и 79,5 литров динитрогентетроксида. Топливо и окислитель будут использоваться вместе для увеличения мощности вторичных двигателей телескопа, которые будут использоваться для коррекции траектории на среднем курсе, обеспечения орбиты космического аппарата (1,5 миллиона километров от Земли!) и поддержания его положения в точке Лагранжа L2 на протяжении всей миссии.
Хотя подавляющее большинство энергии, необходимой для вывода Уэбба на рабочую орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце-Земля, будет обеспечено ракетой Ariane 5, обсерватория также имеет собственные двигатели. После отсоединения от пусковой установки Уэбб будет использовать их для корректировки своего подхода. Сразу после запуска наземным экипажам придется выполнить несколько маневров, чтобы направить обсерваторию в намеченное место.
Корректирующие маневры на середине курса для уточнения траектории запланированы на 12,5 часов и 2,5 дня после запуска, а затем через месяц, чтобы облегчить выход Уэбба на орбиту. Эти же двигатели будут периодически использоваться на протяжении всей миссии для поддержания этой позиции. Второй набор двигателей меньшего размера, которые, в свою очередь, будут приводиться в действие только гидразином, будет служить для компенсации увеличенного углового момента, вызванного давлением солнечного излучения на большую поверхность солнцезащитного экрана.
Хотя конструкция корабля позволяет поддерживать это давление в сбалансированном состоянии, угловой момент увеличивается по мере наведения телескопа на различные цели, поэтому время от времени требуются небольшие маневры «разгрузки», чтобы поддерживать реактивные колеса обсерватории в надлежащих рабочих диапазонах. Реактивные колеса — это «маховики», встроенные в космический аппарат Уэбба, которые помогают поддерживать стабильную ориентацию полезной нагрузки.
Теперь, когда загрузка топлива завершена, команды Arianespace и NASA могут готовиться к запуску. Это включает в себя перемещение телескопа в здание окончательной сборки (BAF), установку его на вершине ракеты Ariane 5, которая отправит его в космос, а затем заключение его в защитный обтекатель. После завершения этих этапов сборка покинет BAF и направится на стартовую площадку за два дня до запланированной даты.
Подготовка требует постоянной бдительности
Кроме того, Джеймсу-Уэббу был обеспечен особый уход, чтобы уберечь его от пыли. В отличие от Хаббла, чей телескоп заключен в защитную трубу, Уэбб в космосе будет защищен только тенью от солнцезащитного козырька. По этой причине, пока телескоп находится на Земле, окружающая его среда должна быть максимально чистой: в частности, зеркала и солнцезащитный экран не должны быть загрязнены мелкими частицами или молекулярными пленками, которые могут снизить его чувствительность.
Команды из НАСА, ЕКА, Arianespace и Национального центра космических исследований (CNES) совместно работали над очисткой стартовых сооружений, чтобы они соответствовали требованиям космического аппарата. В частности, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА предоставил стены портативных высокоэффективных фильтров для очистки воздуха от твердых частиц (HEPA) для усиления контроля загрязнения воздушного потока вблизи полезной нагрузки. Каждая поверхность также ежедневно очищается. «Наши инженеры и техники по контролю загрязнения НАСА превратили помещения, которые не были предназначены для научных космических аппаратов, в хорошо контролируемые чистые комнаты«, — говорят инженеры по контролю загрязнения Ева Вулдридж и Алан Абел. То же самое еще предстоит сделать на объектах BAF.
«Джеймс Уэбб» — самый большой, самый важный и самый сложный космический телескоп из когда-либо построенных. В общей сложности 20 дней уйдет на развертывание (поскольку, очевидно, он будет загружен в ракету в сложенном виде) и около 30 дней на достижение пункта назначения. Четыре инструмента на борту позволят ему вести наблюдения в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне (от 0,6 до 28 мкм); однако их придется предварительно охладить, чтобы повысить чувствительность и избежать ложных сигналов от всей обсерватории (телескопа, инструментов и подсистем). Таким образом, первые несколько месяцев будут использованы для достижения оптимальной температуры, а также для проведения целого ряда тестов, чтобы гарантировать правильное функционирование сборки и калибровку инструментов.
Напомним, что основными целями «Джеймса Уэбба» являются поиск звезд в ранней Вселенной, изучение формирования и эволюции галактик, исследование планетных систем и сбор данных для лучшего понимания механизмов звездообразования.