NASA očekává, že příští rok vybere nosič, který v roce 2025 vynese teleskop WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), další astrofyzikální observatoř v ceně několika miliard dolarů. Projektu hrozilo od administrativy prezidenta Trumpa zrušení, ale na konci února projekt prošel klíčovým hodnotícím procesem. WFIRST se stane další vlajkovou lodí astronomie, což je titul, který se v současné době používá pro Dalekohled Jamese Webba. Jeho start je naplánovaný na rok 2021 a zažil již několik odkladů a masivní navýšení rozpočtu.

Teleskop WFIRST
Zdroj: http://www.nasa.gov/

Webbův teleskop vynese evropská raketa Ariane 5 z kosmodromu ve Francouzské Guyaně, čímž Evropská kosmická agentura splní část svého podílu na této misi. Jeho nástupce, tedy WFIRST, má startovat z Floridy na americké raketě, kterou s největší pravděpodobností dodá některá z těchto firem – SpaceX, United Launch Alliance a Blue Origin. Manažeři koncem února schválili, že projekt WFIRST může pokročit do fáze plného vývoje a přípravy na start, ke kterému by mělo dojít v říjnu 2025. Agentura tedy pokračuje ve vývoji teleskopu WFIRST, navzdory pokusům Bílého domu o zrušení tohoto projektu.

Trumpova administrativa označila program WFIRST v návrzích rozpočtu na fiskální roky 2019 a 2020 jako kandidáta na zrušení. Ale Kongres nejprve programu v rámci finálního rozpočtu přiřkl 312 milionů dolarů a později dokonce 510 milionů. I návrh Bílého domu na fiskální rok 2021 z minulého měsíce obsahuje návrh na ukončení WFIRST, aby bylo možné „se zaměřit na vyšší priority“. Za zmínku stojí, že návrh Bílého domu počítá v návrhu na fiskální rok 2021 s nulovým financováním létající infračervené observatoře, kterou společně provozuje NASA a německá agentura DLR.

Celkový návrh rozpočtu NASA na fiskální rok 2021, který začíná 1. října, je 25,2 miliardy dolarů, což je o 12 % více, než kolik činí schválený rozpočet NASA na fiskální rok 2020. „Pro NASA je to skvělý rozpočet. Je skvělý pro vědu, kterou NASA dělá, ale pro astrofyziku zase tak skvělý není,“ řekl 5. března na setkání Poradního astrofyzikálního výboru Paul Hertz, ředitel astrofyzikálního oddělení NASA. Když budeme očekávat, že Kongres opět odmítne návrh Bílého domu na zrušení WFIRST, budou pokračovat přípravy na start plánovaný na podzim 2025.

Sestava primárního zrcadla teleskopu WFIRST
Zdroj: https://assets.cdn.spaceflightnow.com

WFIRST využije primární zrcadlo o průměru 2,4 metru, který agentuře NASA poskytl Národní průzkumný úřad alias NRO (National Reconnaissance Office), který spravuje americké tajné družice. Přístrojové vybavení má tomuto teleskopu zajistit vysokou citlivost na slabé infračervené signály, které bude moci sledovat po celé obloze. Jedním z hlavních cílů výzkumu programu WFIRST bude pátrání po temné energii – neznámé síle, která pohání zrychlující se rozpínání vesmíru. Na WFIRST se ale těší i vědci studující exoplanety, tedy planety, které obíhají kolem jiných hvězd.

Zmíněné zrcadlo s průměrem 2,4 metru je stejně velké, jako to, které bychom našli v Hubbleově teleskopu, což by znamenalo, že WFIRST bude mít podobnou citlivost. Oba teleskopy se však od sebe budou lišit velikostí zorného pole – WFIRST uvidí 100× větší plochu než Hubble. „Návrh WFIRST je v pokročilém stavu a používá komponenty s vyspělými technologiemi,“ uvedla NASA v prohlášení 2. března, kde se dále píše: „To obnáší i hardware odkazující na historii – především teleskopová část s kvalitou Hubbleova dalekohledu, kterou NASA dostala od jiné federální agentury, ale i lekce získané při vývoji Dalekohledu Jamese Webba – vlajkové lodi infračervené astronomie pod hlavičkou NASA, která má startovat příští rok.“

Návrh útrob koronografu
Zdroj: https://wfirst.gsfc.nasa.gov

Součástí teleskopu WFIRST bude přístroj pro sledování širokého zorného pole a koronograf. První zmíněný přístroj bude v podstatě kamera s rozlišením 300 megapixelů, která pomůže astronomům zmapovat přítomnost temné hmoty a vliv temné energie po celém vesmíru. S pomocí této kamery se budou také studovat exoplanety v naší galaxii. Koronograf bude blokovat světlo hvězd, takže teleskop bude moci sledovat přímo exoplanety, které kolem nich krouží.

Poté, co bylo oznámeno dokončení zhodnocení programu WFIRST, je možné pustit se do detailních rozborů všech systémů včetně přístrojů. Je také možné zahájit jednání o výběru nosiče pro tuto misi. NASA většinou přiděluje kontrakty na starty svých vědeckých misí zhruba dva a půl roku před samotným startem, ale jak uvedl Jeff Kruk, hlavní vědecký pracovník mise z Goddardova střediska, v případě WFIRST by k výběru mělo dojít skoro pět let před startem.

Porovnání zorných polí Hubbleova teleskopu, JWST a WFIRST.
Zdroj: https://assets.cdn.spaceflightnow.com
Překlad: Autor

Jelikož zatím není jisté, která raketa teleskop ponese, inženýři navrhují celý projekt  tak, aby splňoval akustické, vibrační a silové podmínky tří raket odpovídající nosnosti, které budou k dispozici v roce 2025. „Momentálně pracujeme se třemi nosiči,“ uvedl Kruk a pokračoval: „Známe mechanické prostředí a aerodynamické kryty těchto tří nosičů a každý z nich je dobrý v jiném parametru. Jeden v akustice, druhý v náhodných vibracích a třetí zase v zátěžovém hledisku. To nám trochu komplikuje design.“

Falcon Heavy během startu, jak jej zachytil Walter Scriptunas
Zdroj: https://twitter.comKredit:

NASA’s Launch Services Program rozhoduje o tom, která raketa vynese jakou americkou vědeckou misi. Příští rok tak rozhodne o nosiči pro WFIRST. „LSP souhlasil, že zahájí tento proces zhruba dvakrát dříve než obvykle,“ uvedl Kruk 5. března a dodal: „Plánují provést rychlou akvizici a uzavřít smlouvu téměř pět let před vypuštěním, namísto dvou a půl let, což je skvělé.“ Když totiž budou inženýři dříve znát vybraný nosič, budou moci teleskop přizpůsobit přesně na míru dané rakety, což je vhodnější, než stavět konstrukci, která vyhovuje třem různým nosičům.

V loňském roce inženýři dokončili analýzu zátěže nákladu během letu rakety Falcon Heavy od SpaceX. Kruk dále uvedl, že podobné analýzy (tentokrát nevycházející z letových podmínek, ale očekávaných hodnot) již brzy proběhnou pro nosiče Vulcan s horním stupněm Centaur od ULA a New Glenn. Podle Kruka již manažeři zodpovědní za misi nepočítají s tím, že by jejich teleskop mohla vynést raketa SLS od NASA.

V průběhu dalšího roku postaví inženýři zapojení do projektu testovací jednotky a modely, které prověří návrh celé observatoře. Kritické zhodnocení návrhu by mělo proběhnout v polovině roku 2021, čímž se finalizuje celý návrh, aby bylo možné zahájit výrobu servisních systémů, samotného teleskopu i jeho přístrojů. O zrcadle jsme se již v tomto článku zmínili – o jeho úpravy z původního designu pro průzkumné družice se stará firma L3Harris Technologies z Rochesteru, stát New York.

Takto ztvárnil start rakety Vulcan se čtyřmi urychlovacími bloky GEM-63XL Nathaniel Koga.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

NASA oficiálně zahájila vývoj mise WFIRST v roce 2016 po několika letech předběžných studí a prací na vylepšování technologií. Původní koncept pro WFIRST počítal s menším teleskopem, ale NASA nakonec celý návrh zvětšila, aby v tomto teleskopu mohla uplatnit zrcadlo od Národního průzkumného úřadu. Zvětšení velikosti observatoře způsobilo, že očekávané náklady překročily hranici 3,2 miliardy dolarů. Pochopitelně se zvětšila i hmotnost celého stroje, která překonala hranici sedmi tun, na což v roce 2017 upozornil nezávislý panel NASA pro technická, manažerská a cenová hodnocení.

Nová podoba rakety New Glenn
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Manažeři NASA dali týmu kolem WFIRST za úkol ořezat náklady na vývoj tak, aby se vešli pod 3,2 miliardy dolarů tím, že rozšíří mezinárodní spolupráci a zjednoduší sestavování observatoře a předstartovní zkoušky. Některé požadavky týkající se koronografu se podařilo uvolnit poté, co NASA překlasifikovala tento přístroj na technologický demonstrátor. Agentura nyní uvádí, že vývoj mise bude stát 3,2 miliardy dolarů, do čehož však není započítán koronograf, ani náklady na očekávanou pětiletou základní misi. Celkové náklady, tedy vývoj, koronograf i pětiletý provoz by dohromady vycházely na 3,934 miliardy dolarů.

Graf zobrazující schopnosti teleskopů Kepler a WFIRST
Zdroj: https://www.nap.edu

Na závěr ještě malé srovnání s Dalekohledem Jamese Webba. Jeho vývoj má zatím rozpočet 8,8 miliardy dolarů s celkovou cenou mise 9,66 miliardy dolarů. Do této sumy nejsou započítány příspěvky Evropské ani Kanadské kosmické agentury. Ale zpátky k WFIRST – jeho pracovištěm bude librační centrum L2 soustavy Slunce – Země, které se nachází skoro 1,5 milionu kilometrů od Země. Zde má být kromě mnoha dalších kosmických teleskopů umístěn i Webbův dalekohled. Podle Hertze již NASA spotřebovala zhruba třetinu rozpočtu na vývoj WFIRST. „Rozhodně nemůžeme říct, že bychom právě začali,“ potvrzuje jeho slova Kruk a dodává: „Tohle už není žádná předběžná práce. Na naší cestě jsme už hodně daleko.“

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/04012535/WFIRST-Bright-Right-sm-678×381.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stmd_wfirst_obs_0.png
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/2017/04/20062808/WFIRST-OTA-02.jpg
https://wfirst.gsfc.nasa.gov/images/coronagraph%20elements.jpg
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…/20063021/hst_jwst_wfirst_comparison.png
https://pbs.twimg.com/media/DVh3A3lUMAAgXCu.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2018/09/2018-09-21-192108.jpg
https://pbs.twimg.com/media/Dohb-6pW0AE8uhj.jpg:large
https://www.nap.edu/openbook/18712/xhtml/images/img-30.jpg