3
min read
A- A+
read
Avaruusteleskoopin seuraajan seuraaja hahmottuu: todellinen jättiläinen!
Jari Mäkinen
18.10.2015

Hahmotelma ATLAS-teleskoopista

Vastikään 25-vuotisjuhliaan viettäneen Hubblen avaruusteleskoopin pitkään tekeillä ollutta seuraajaa ei ole vielä saatu edes avaruuteen, kun tälle seuraajalle suunnitellaan jo työnjatkajaa. Pohdinnassa on tällä hetkellä kolme erilaista versiota, joista yksi valittaneen toteutettavaksi sitten, kun James Webbin mukaan nimetty uusi avaruusteleskooppi on saatu taivaalle ja toimimaan – ja kun käytössä olevan rahan määrä selviää.

Joka tapauksessa suunnitelmien mukaan seuraaja on joko valtava tai kolossaalinen avaruusteleskooppi, johon verrattuna nykyinen Hubble on vain pikku kiikari.

Avaruusteleskooppi Hubble toimii edelleen hyvin, mutta se saattaa rikkoontuja ja lopettaa toimintansa periaatteessa koska tahansa. Sen seuraajaa, lähes kolme kertaa suuremmalla peilillä varustettua James Webbin avaruusteleskooppia (JWST) on tehty vuodesta 1996 alkaen, mutta budjettivaikeuksien ja teknisten hankaluuksien vuoksi sen aikataulu on venynyt joko ajan. Nyt lähes kaikki sen osat ovat jo valmiina, ja jos kaikki menee edelleen hyvin, niin se laukaistaan Ariane 5 -kantoraketilla avaruuteen lokakuussa 2018. 

Teleskoopin mallikappale läpäisi juuri viime viikolla lämpötestit ja kaikki näyttää periaatteessa hyvältä; Hubble on saamassa viimein seuraajan, mutta vasta kolmen vuoden kuluttua.

JWST:n olennainen ero koon ja rakenteen suhteen on se, että sen sijoituspaikka avaruudessa on Maan kiertoradan sijaan ns. Lagrangen piste 2, noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maan varjopuolella oleva alue, missä Maan ja Auringon vetovoimat sekä ratojen keskihakuisvoimat jotakuinkin kumoavat toisensa siten, että siellä oleva alus pysyy vähällä asennonsäädöllä hyvin paikallaan. Lisäksi sieltä on helppoa katsoa tähtitaivaalle. Paikan huono puoli on se, että astronauttien lähettäminen sinne on varsin hankalaa, eikä uutta teleskooppia voida käydä huoltamassa. Siksi uusi avaruusteleskooppi on suunniteltu sellaiseksi, ettei sitä edes voi korjata avaruudessa.

Sen seuraajaa suunnitellaan sen sijaan korjauskelpoiseksi. Uuden, Advanced Technology Large Aperture Space Telescope -nimellä (eli ATLAST, eli "kehittyneen teknologian suuriaukkoinen avaruusteleskooppi") tunnetun laitteen sijoituspaikaksi tulee myös Lagrangen piste 2, mutta koska pian käyttöön tulevalla Orion-avaruusaluksella voitaisiin periaatteessa käydä kääntymässä Lagrangen pisteessä, tehdään siitä jälleen remonttikelpoinen. 

Monet hahmottelevat mielissään jo myös Lagrangen pisteeseen lähetettäviä avaruusasemia, joista astronautit voisivat käydä jopa helposti fiksaamassa teleskooppia. Vaikka tällaisten asemien toteutuminen on hyvin epävarmaa, kannattaa tämä ottaa kuitenkin teleskooppia suunniteltaessa huomioon.

Kolme vaihtoehtoa

ATLAST voitaisiin lähettää avaruuteen vuonna 2025 ja kuten edeltäjänsä JWST:n, on senkin suunniteltu elinikä kymmenen vuotta. Käytännössä se saattaa kestää pitempäänkin, etenkin jos ja kun sitä voidaan korjata avaruudessa. 

Alustavissa suunnitelmissa on esillä tällä hetkellä kolme eri vaihtoehtoa, joista pienin on varustettu kahdeksan metriä halkaisijaltaan olevalla peilillä, joka olisi yksi iso ja kiinteä peili monien perinteisten maanpäällisten teleskooppien ja Hubblen avaruusteleskoopin tapaan. Suurempaa kuin tämä kahdeksan metriä ei voida laukaista avaruuteen nyt ja suunnitteilla olevilla raketeilla kokonaisena.

Niinpä kahdessa muussa hahmotelmassa on suurempi, JWST:n tapaan paloista koottu peili, joka avautuu täyteen kokoonsa vasta avaruudessa. Näistä konservatiivisempi versio on 9,2-metrisellä peilillä varustettu laite, joka olisi oikeastaan kuin paranneltu JWST. Sen suurempi serkku, 16 metriä halkaisijaltaan olevalla peilillä varustettu teleskooppi, on myös samankaltainen, mutta vain paljon kookkaampi. Siinä voisi olla myös pieni sivuvalolta suojaava putki ympärillään, mutta todennäköisesti alla oleva, laajaksi levittäytyvän lämpö- ja valosuoja korvaa hankalan putkityyppisen rakenteen.

Vaikka suurin osa tähtitieteilijöistä kannattaa suurta paloista koottua peiliä, on perinteinen ratkaisu edelleen mukana siltä varalta, että JWST:n peilin kanssa tulee ongelmia. 

Laskelmien mukaan ATLAST tulee olemaan versiosta riippuen 5-10 kertaa tarkempi kuin JWST ja se pystyy havaitsemaan joka 2000 kertaa heikompivaloisia kohteita kuin Hubblen avaruusteleskooppi. Se kykenisi siis kuvaamaan jo suoraan muita tähtiä kiertäviä planeettoja.

Näistä versioista keskimmäinen, 9,2 -metrinen, voitaisiin laukaista avaruuteen jo nykyisillä kantoraketeilla, mutta pienempi yksiosainen ja suurin palapeilillä varustettu vaatisivat kehitteillä olevan Ares 5 -kantoraketin. Myös pian ensilentonsa tekevä Falcon 9 Heavy voisi tulla kyseeseen.

Siinä missä pienin olisi periaatteessa kuin suurikokoinen Hubble, olisivat kaksi suurempaa hyvin pitkälti JWST:n kaltaisia: niissä olisi pieni huolto-osa, missä ovat asennonsäätö-, tietoliikenne- ja virrantuottolaitteet, siihen kiinnitetty suurikokoinen, avaruudessa auki levittäytyvä varjo, joka suojaa Auringon valolta ja lämmöltä, sekä päällimmäisenä itse teleskooppi peileineen ja sen polttopisteessä olevine havaintolaitteineen. 

Kuten tulevassa JWST:ssä, ovat havaintolaitteet pääasiassa kameroita ja spektrografeja, jotka on viritetty varsin laajalle aallonpituusalueelle näkyvän valon ulkopuolellekin – avaruudesta kun havaintoja voidaan tehdä vapaasti niin ultraviolettisäteilystä infrapunaisen äärilaidalle saakka.

Suunnittelua tehdään parhaillaan JWST:n yhteistyökollaboraation kesken, eli yleistänen NASAn, ESAn ja Kanadan avaruuskeskuksen välisenä työnä. Näin olleen suomalaistutkijatkin voisivat olla myös tulevan jättiteleskoopin käyttäjinä ESA-yhteytemme ansiosta.

Teleskooppien peilien koot vertailussa

Kuva: Hubblen avaruusteleskoppin (vasemmalla), JWST:n (keskellä) ja ATLAST:n suurimman version (oikealla) peilien koot vertailussa.