Je tu pondělí a s ním čas podívat se na další várku nejčastějších otázek ohledně Teleskopu Jamese Webba, který je již více jak měsíc ve vesmíru, kam se dostal díky spolehlivé raketě Ariane 5. Nedávno úspěšně „zaparkoval“ na plánovanou oběžnou dráhu. A teď ho čeká kalibrace přístrojů. To bude trvat několik měsíců a snad se někdy v létě dočkáme i prvních snímků. Krom toho se v tomto díle podíváme třeba na to, jak je teleskop velký, nebo se podrobně zaměříme na jeho zrcadla a oběžnou dráhu. I tentokrát platí, že pokud svou otázku nenajdete v tomto díle, tak zkuste počkat na některý další, nebo se už teď můžete podívat do předešlých částí, zda tam třeba vámi hledaný dotaz již není.
Jak velký je Webb?
Nejdůležitějším parametrem každého dalekohledu je průměr primárního zrcadla, které je v případě JWST velké 6,5 metru. To je asi 2,75krát větší průměr zrcadla než u Hubbleovo vesmírného dalekohledu. Webb má tedy asi 6krát větší plochu. Celková hmotnost JWST je přibližně 6 500 kg, což je o něco více než byla polovina hmotnosti Hubblea. Největší strukturou Teleskopu Jamese Webba bude jeho sluneční clona, která musí být schopna odstínit rozložené primární zrcadlo a trojnožku, která drží sekundární zrcadlo. Clona je často velikostí přirovnávána k tenisovému kurtu, což není úplně přesné, protože má sice podobnou délku, ale odlišnou plochu. Což je patrné na první pohled, protože nejde o obdélník.
Proč má sluneční clona pět vrstev a nestačila by pouze jedna?
Každá vrstva sluneční clony je směrem k zrcadlu dalekohledu vždy o něco chladnější, než ta pod ní. Teplo se vyzařuje z jednotlivých vrstev a vakuum mezi nimi je velmi dobrý izolant. Přes jednu velkou a silnou sluneční clonu by se směrem k zrcadlu dostalo mnohem více tepla, a proto by to nebylo dobré řešení.
Jak bude Webb komunikovat s vědci na Zemi?
Webb bude vědecká a technická data na Zemi posílat pomocí vysokofrekvenčního rádiového vysílače (antény). Velké rádiové teleskopy, které jsou součástí sítě NASA Deep Space Network, budou přijímat tyto signály a předávat je do operačního střediska mise (Webb Science and Operation Center ve Space Telescope Science Institute) v Baltimoru ve státě Maryland v USA.
Co bude následovat po vynesení JWST?
První fázi si shrneme jen velmi krátce, protože jí máme již za sebou a dáme prostor spíše událostem nadcházejícím.
- V prvním měsíci: Rozložení dalekohledu, ochlazení, zapnutí přístrojů a navedení na oběžnou dráhu kolem bodu L2. Všechny tyto kroky se podařilo úspěšně realizovat.
-
Vybraná hvězda HD 84406 pro seřízení teleskopu. Obrázek: Autor Ve druhém, třetím a čtvrtém měsíci: Počáteční kontrola optiky a seřízení dalekohledu. Pomocí jemného naváděcího senzoru (Fine Guidance Sensor) se Webb zaměří na jednu jasnější hvězdu a předvede, zda dokáže dosáhnout a zaměřit požadované cíle, a bude pořizovat data hlavně pomocí kamery NIRCam. Protože segmenty primárního zrcadla musí být ještě seřízeny tak, aby pracovaly jako jedno zrcadlo, bude k dispozici až 18 zkreslených snímků téže cílové hvězdy. Poté se tým pustí do dlouhého procesu seřizování celé optiky dalekohledu, který začne určením, který segment primárního zrcadla patří ke kterému snímku, a to tak, že se bude každým segmentem postupně pohybovat. Tento proces skončí o několik měsíců později, kdy budou všechny segmenty seřízeny jako jeden celek a sekundární zrcadlo bude také optimálně seřízeno. Fakticky skončí i ochlazování a „chladnička“ teleskopu začne pracovat při optimální teplotě a také přístroj MIRI může začít poté pořizovat kvalitní data. NASA 28. ledna zveřejnila, že první hvězdou bude HD 84406 v souhvězdí Velké medvědice, která je od Země vzdálená přibližně 241 světelných let. Je podobná našemu Slunci a patří do spektrálního typu G a její magnituda je 6,9 mag. Bylo nutné vybrat dostatečně jasnou hvězdu, která by v okolí neměla žádnou podobně jasnou hvězdu a byla zároveň v zorném poli dalekohledu. Což zmiňovaná hvězda splňuje a proto je pro danou fázi ideálním kandidátem.
- V pátém a šestém měsíci: Kalibrace a dokončení uvedení do provozu. Při pozorování reprezentativních cílů budou pečlivě zkalibrovány všechny vědecké přístroje a vyzkouší se schopnost sledovat pohyblivé cíle, což jsou blízké objekty, jako jsou asteroidy, komety, měsíce a planety v naší Sluneční soustavě. Hned po uvedení do provozu provede tým prvotní předběžná pozorování (Early Release Observations), která předvedou schopnosti observatoře.
- Po šesti měsících: Započne ostrý provoz observatoře! Webb zahájí svou vědeckou misi a začne provádět rutinní vědecké operace.
Byla do plánovaného nasazení zahrnuta flexibilita?
Ano. Podrobný plán NASA počítal s rozložením JWST zhruba do dvou týdnů od startu. Jak jsme ovšem měli šanci poznat některé operace šly rychleji, jiné naopak byly přesunuty na den další apod. Tým sledoval telemetrii v reálném čase a podle potřeby pozastavoval nominální časový plán, aby vyhodnotil získaná data. Všechny sekvence jsou řízené ze Země a nejde o automatické operace, jako třeba v případě přistání marsovských roverů NASA. Tým má tedy možnost přizpůsobovat se daným výsledkům a konkrétním situacím. Celý proces jsme bedlivě sledovali i u nás v redakci a celou cestu, úkony a vše co se událo do doby dosáhnutí bodu L2 si můžete připomenout v našem článku zde.
Oběžná dráha Teleskopu Jamese Webba
Jak dlouho Webbovi trvalo dosáhnout své oběžné dráhy?
Webb obíhá kolem druhého Lagrangeovo bodu (L2), který je od Země vzdálen asi 1,5 milionu km a urazit tuto vzdálenost trvalo necelý měsíc. Během cesty do bodu L2 byl teleskop postupně rozložen a ochlazen na provozní teplotu. Tyto kontrolní procedury pokračují a budou trvat cca 6 měsíců od startu. Poté začnou vědecké operace (viz také předešlé odpovědi).
Je bod L2 pro teleskop ideálním domovem?
Vesmírný dalekohled Jamese Webba zamířil do velmi speciální destinace, která jedinečně splňuje všechny náročné požadavky na optimální výsledky mise. Vesmírný dalekohled Jamese Webba tedy nebude na oběžné dráze kolem Země, jako je Hubbleův vesmírný dalekohled – ve skutečnosti bude obíhat kolem Slunce. Na této oběžné dráze je zvláštní to, že umožňuje dalekohledu zůstat v přímce se Zemí, když se pohybuje kolem Slunce. To umožní velké sluneční cloně teleskopu chránit dalekohled před světlem, stínem a teplem Slunce, Země a Měsíce. Proč je to ale tak důležité? Webb primárně pozoruje infračervené světlo, které může být vnímáno jako teplo. Vzhledem k tomu, že chceme aby dalekohled pozoroval velmi slabé zdroje tepla (infračervené signály) velmi vzdálených objektů, musí být odstíněn před jakýmikoli jasnými, horkými zdroji, včetně sebe! Proto musí být všechny přístroje i zrcadla observatoře velmi chladné. Provozní teplota Webba je méně než 50 stupňů nad absolutní nulou (-223 °C). Pro to má Webb tak velkou sluneční clonu.
L2 je jedním z pěti pozoruhodných míst v soustavě Slunce-Země, kde se vzájemně vyvažují gravitační síly těchto dvou těles, takže menší objekt – například teleskop, umístěný v tomto bodě, je zde „držen“ díky gravitační rovnováze. Udržuje si tak stálou polohu vzhledem k Zemi i Slunci (s minimálními úpravami, a tudíž s omezenými výdaji paliva). Kombinované gravitační síly Slunce a Země tedy mohou v tomto bodě stabilně udržet teleskop, který tak potřebuje relativně málo paliva. Chladné a stabilní teplotní prostředí bodu L2 navíc umožní Webbovi provádět potřebná, velmi citlivá infračervená pozorování. Kdybychom ovšem občas dráhu JWST neupravili pomocí motorů postupně by se přesunul na vlastní oběžnou dráhu. Proto se bodu L2 někdy říká polostabilní, metastabilní. Webb ovšem není umístěn přesně v bodě L2, ale obíhá ho ve vzdálenosti podobné vzdálenosti Země-Měsíc. A proč tomu tak je? Observatoř umístěná přesně v bodě L2 by měla kvůli Zemi částečně blokované Slunce, a to by snížilo množství energie dostupné pro solární panel. Webb se tedy bude pohybovat kolem bodu L2 na přesně vypočítané dráze tak, aby se nikdy nedostal do stínu Země, či Měsíce. Kolem bodu L2 oběhne jednou za 6 měsíců.
Teleskop JWST navíc není prvním a zdaleka ani posledním návštěvníkem tohoto bodu. V minulosti k němu zamířily například již observatoře WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), Herschel a nebo Planck.
Je výhled Webbu omezen kvůli jeho orientaci a zakrývá mu jeho sluneční štít část oblohy?
Webbovo zorné pole je ve skutečnosti poměrně velké. Zorné pole je oblast oblohy, kde lze v daném čase bezpečně provádět vědecká pozorování. Webb může v daný den pozorovat přibližně 39 % celé oblohy a během 6 měsíců může mít přístup až ke 100 % oblohy. Techničtěji řečeno, observatoř musí zůstat v rozmezí 85° až 135° vzhledem k rovině ekliptiky, aby se dalekohled udržel mimo sluneční clonu. Oblast, kterou Webb může pozorovat, je velký torus na obloze, který se pohybuje přibližně o 1 stupeň za den v ekliptikální délce a sleduje dalekohled na jeho dráze kolem Slunce. Pod 45° ekliptikální šířky může JWST pozorovat cíle ve 2 oknech viditelnosti za rok, které od sebe dělí asi 6 měsíců. Každé okno trvá alespoň 50 dnů.
Webbova zrcadla
Jak může být Webbovo primární zrcadlo šestkrát větší než Hubbleovo, ale zároveň mít menší hmotnost?
Od doby, kdy byl Hubble postaven, došlo k velkému technologickému pokroku. Nejlepším příkladem snížení hmotnosti je primární zrcadlo, které zabírá značnou část celkové hmotnosti observatoře. Zrcadlo musí být velmi přesně tvarované. Jakékoli odchylky od dokonalého tvaru zrcadla musí být menší než zlomek pozorovacích vlnových délek, které u Hubbla začínají přibližně na 0,1 mikrometru (v ultrafialovém oboru) a u Webba na 0,6 mikrometru. (Pro srovnání, průměrná tloušťka lidského vlasu je asi 100 mikrometrů). Aby se zrcadlo udrželo v tak dokonalém tvaru, má Hubble tlusté, pevné skleněné zrcadlo o hmotnosti přibližně 1000 kg. Webbovo zrcadlo se ale skládá z 18 tenkých, lehkých beryliových zrcadlových segmentů, které budou udržovány ve správném tvaru a na správném místě pomocí velkého počtu nastavovacích prvků připevněných k tuhému nosnému rámu. Včetně nosného rámu má 18 segmentů primárního zrcadla JWST celkovou hmotnost přibližně 625 kg. Použité technologie ovšem nebyly k dispozici v době, kdy byl Hubble postaven.
Primární zrcadlo na JWST bude vyrobeno z beryllia. Co je to beryllium?
Beryllium (Be) je šedý, křehký kov s atomovým číslem 4. Beryllium má vysokou pevnost na jednotku hmotnosti. Na vzduchu koroduje jen mírně. Přídavek beryllia do některých slitin často vede k výrobkům, které mají vysokou tepelnou odolnost, lepší odolnost proti korozi, větší tvrdost, lepší izolační vlastnosti a lepší odlévací vlastnosti. Mnoho dílů nadzvukových letadel se vyrábí právě ze slitin beryllia kvůli jejich lehkosti, tuhosti a rozměrové stálosti. V dalších aplikacích se využívá nemagnetických a nejiskřivých vlastností beryllia a schopnosti kovu vést elektrický proud. Beryllium je toxické a není vhodné pro amatérské pokusy. Specifickými výhodami pro Webb je nízká hmotnost beryllia, jeho tuhost a stabilita při velmi nízkých teplotách.
Jak byl JWST chráněn před vibracemi a silami působící během startu rakety Ariane 5? Není beryllium křehké?
Webb neměl žádnou speciální ochranu pro start. Takže musel být od základů postaven tak, aby start přežil. Například bylo postaveno zkušební zrcadlo a na něm bylo zkoušeno zda dokáže přežít start bez měřitelných degradací. Jednotlivé prvky dalekohledu byly poté podrobeny simulacím startu na vibračním stole.
Pokud jde o beryliové primární zrcadlo, při výběru tohoto materiálu byla vzata v úvahu otázka působení sil během startu. Hlavní obava u beryliových zrcadel spočívala v tom, že by během startu mohlo dojít k velmi mírné změně tvaru, a proto byla provedena technologická demonstrace (zahrnující komplexní test otřesů beryliového zrcadla), aby se prokázalo, že zrcadlo během startu nezaznamená žádnou neočekávanou změnu tvaru. Webbovo zrcadlo je vyrobeno ze špičkového beryllia, se kterým již máme v kosmickém průmyslu bohaté zkušenosti.
Poškodí mikrometeoroidy zrcadla Webba?
Tato možnost se pečlivě testovala pomocí zkušebních zařízení v USA a ukázalo se, že mikrometeoroidy mají zanedbatelné účinky na beryllium. Navíc máme zkušenosti z předešlých misí. Beryliová zrcadla má například Spitzerův vesmírný dalekohled vypuštěný v roce 2003 a nepředstavovaly žádný problém. Přesto jsou všechny Webbovy systémy navrženy tak, aby přežily i dopady mikrometeoroidů, včetně zrcadel, které snesou i mírnou degradaci.
Proč je zrcadlo pozlaceno a kolik zlata je použito?
Webbova zrcadla jsou potažena zlatem, aby byla optimalizována pro infračervené světlo. Proč zlato dobře odráží infračervené záření? K vysvětlení lze použít Maxwellovy rovnice, ale my si to výrazně zjednodušíme. Každý prvek má jedinečnou atomovou strukturu a jiný způsob uspořádání svých elektronů, a proto každý reaguje jedinečně, pokud jde o to, jak dobře s ním světlo interaguje a odráží se. To se mění s vlnovou délkou světla. Zlato prostě odráží modré světlo velmi špatně, ale červené a infračervené světlo velmi dobře. Proto má svou typickou zlatou barvu.
Pokud se ptáte kolik zlata bylo vlastně použito k potažení Webbových zrcadel, tak zde je odpověď. Celkově bylo použito zlato přibližně o váze golfového míčku. Tloušťka zlatého povlaku je 100 x 10-9 metrů (1000 angströmů). Plocha povrchu je 25 m2. Na základě těchto čísel a hustoty zlata při pokojové teplotě (19,3 g/cm3) bylo vypočteno, že na potah bylo použito 48,25 g zlata, což se přibližně rovná golfovému míčku. (Golfový míček váží 45,9 g.) Zlato je překryto tenkou vrstvou amorfního oxidu křemičitého, který kov chrání.
Proč má Webb segmentové, rozkládací primární zrcadlo?
Webb musí mít rozkládací zrcadlo, protože je tak velké, že by se nevešlo pod aerodynamický kryt žádné dostupné rakety. Zrcadlo musí být velké, aby bylo možné vidět velmi slabé světlo přicházející z hlubin kosmu. Toto nelze nahradit stavbou menších dalekohledů! JWST má přesně nastavené parametry, včetně velikosti primárního zrcadla, pro vědu kterou bude provádět. Jde nám například o zachycení ranných galaxii a oblastí tvorby hvězd. Návrh, stavba a provoz rozkládacího zrcadla takových rozměrů, je jedním z hlavních technologických úspěchů Teleskopu Jamese Webba. Technologie rozkládacích zrcadel je nezbytná pro budoucí mise vyžadující ještě rozměrnější plochu zrcadla a najde uplatnění i v dalších vědeckých, civilních a vojenských misích. Více v dalším dílu…
Zdroje obrázků:
https://live.staticflickr.com/5307/5739.jpg
https://jwst-docs.stsci.edu/files/9797.png
https://live.staticflickr.com/4850/.jpg
Poznámka: Zdroje informací budou uvedeny na konci série o JWST.
Jak dlouho trvá jeden oběh okolo L2? Nějak se mi nedaří k tomu progooglovat. Děkuji.
Přečtěte si tento díl ještě jednou.
Díky, nevím jak mi to mohlo uniknout, když jsem to tu hledal 😀
Díky za článek.
Nevím, zda jsme ten údaj nepřehlédl v článku nebo v diskuzi, ale je optická osa dalekohledu totožná s osou tepelné clony, a pokud ne tak proč?
Na zobrazeních, které jsem viděl, tak ty osy totožné nebyly.
Neumožňuje rotace JWST kolem L2 právě to, že lze zobrazit postupně celou „oblohu“?
Přiznávám, že na znázornění odklonu od roviny oběžné dráhy Země-Slunce jsem také zvědavý. Za dobu jednoho roku prohlédne 360° tedy kompletní pruh. Jestli je stínící plocha do tvaru otevřeného V a zastíní teleskop při poloze odklonu 0 až 180° nepoznám, jestli je tam kloub jsem nečetl.
Žádný kloub tam není. Kolem L2 provede JWST 2 oběhy za rok
Děkuji. Znovu jsem hledal informace o zorném úhlu a zřejmě je to těch 50°. Předpokládal jsem nižší číslo a že tedy JWST se bude muset „kolébat“.
Nicméně animace neukazuje jeho denní rotaci – o kolik se předpokládá, asi by vycházelo 6x za rok, přestože kolem L2 obíhá 2x do roka.
Pokud by rotoval synchronně, 2x do roka, vychází mi proskenováni celé oblohy až za 1 a půl roku.
Můžete mi to objasnit?
A proč by se nemohl JWST otáčet kolem osy kolmé k slunečnímu štítu ? A proč by se nemohl o určitý úhel naklonit i se slunečním štítem a to tak, že by byl vlastní přístroj stíněn ?
@milantos – A proč si myslíte, že jste mi odpověděl?
Protože z vašeho příspěvku vyplývá, že se to tak neděje. Ve skutečnosti je přeci dostupnost celé oblohy jinak, než uvádíte.
V článku je ten popis stručný až zavádějící a ještě větší nepochopení vidím zde v diskuzi. Takže zkusím odpovědět nějak souhrnně (a zároveň i na dotaz, který padl v diskuzi v dalším článku o JWST).
– JWST není skenovací dalekohled a nemá za úkol pomalým otáčením proskenovávat oblohu. Natáčí se za vybranými objekty. Když je v pozorovacím plánu fotit Jupiter, natočí se na Jupiter. Když je v plánu fotit galaxii XY, natočí se na galaxii XY. Atd.
– Dalekohled se za vybraným objektem natáčí celý. Zrcadlo i celý optický systém je vůči zbytku přístroje fixní (když opomeneme aktuátory, ale ty mají jiný účel).
– Zorné pole (Field of View) JWST je několik úhlových minut (ano, minut, to není překlep). Každý z přístrojů má zorné pole trochu jiné, proto nelze uvést jedno číslo, ale přístroj s největším zorným polem na JWST ho má cca 3×3 úhlové minuty.
– V článku se píše o „zorném poli“, ale to je nešťastně zvolený pojem. Originální termín je Field of Regard a přeložil bych to jako obsáhnutelné pole. To je oblast na obloze, kam se MŮŽE dalekohled natočit (aniž by Slunce začalo osvětlovat nějakou jeho kritickou část). Ale ať se v této oblasti natočí kamkoliv, vždy uvidí jen její malinkou část (viz předchozí bod – zorné pole). Obsáhnutelné pole má tvar pásu na obloze, který je znázorněn na obrázku v článku. Pokud by dalekohled neobíhal okolo Slunce, tak toto obsáhnutelné pole bude stále fixní, tj. bude možno pozorovat pouze objekty, které jsou v tomto pásu. Ale díky jeho oběhu okolo Slunce tento pás v průběhu roku putuje po obloze. Stejně jako se nám na Zemi v průběhu roku posouvá po obloze její noční část, ale dalekohled už si na zvolený objekt v tomto pásu musíme namířit sami.
Toto je tak neskutecne dilo a dekuji za tyto informace, ktere s chuti ctu po nekolikate :).
Prosta otazka, je tuseni, kolik lidi se na tomto skvostu podilelo? Vcetne externich firem? Plus minus autobus?!
Přesné číslo neznám, ale pokusím se ho zjistit. Díky, že články čtete.
Ako sa Webb udrzi na obeznej drahe okolo nehmotneho bodu L2? Jeho drahu po elipse budu stale udrziavat gyroskopy?
Odpověď najdete v článku. Lépe vysvětlit to neumím.
Ten bod nezpůsobuje to obíhání. On ten „bod“ sám o sobě není ničím zvláštní – zvláštní je to, jak se v něm, a okolo šikovně vyrovnávají „síly“.
Velmi (skutečně velmmi) ti zjednoduším princip: Vem si provázek, na jeden konec uvaž nějaké menší závaží a druhý chytni do ruky. Podlaha je Slunce, tvoje ruka je Země … a závaží je v místě,kde se síly mezi podlahou (Sluncem) a rukou (Zemí) vyrovnaly … to místo nazvěme pracovně třeba L1 🙂 A teď to trochu roztoč (tak aby závaží na provázku opisovalo kruh / elipsu) – a závaží ti najednou „obíhá“, kolem nehmotného bodu, který jsme si před chvílí nazvali pracovně L1…
(V reálu je to samořejmě o „něco“ složitější).
On vlastně obíhá kolem Slunce, ale ovlivňuje jej i gravitace Země. 😉
Ono je potřeba se asi oprostit od toho obrázku, kde je pevný bod L2 a kolem něho obíhá JWST. L2 je bod, kde jsou vyrovnány sílová působení Slunce a Země a ten obíhá kolem Slunce za 1 rok. Pokud tam umístíme JWST, bude obíhat Slunce 1x /rok. A působením impulsu od korekčních motorků ho z téhle posice vychýlíme. Následuje silové vyrovnání Slunce /Země ( a nesmíme vynechat i Měsíc !) A to ve výsledku bude znamenat, že se JWST někam od L2 pohybuje a ten pohyb budou korigovat motory satelitu a to tak, aby se pohyboval po nějaké , předem zvolené křivce kolem pohybujícího se bodu L2. Takže je potřeba se oprostit od představy , že JWST obíhá kolem bodu L2 po elipse – „oběh“ by znamenal, že bude obíhat po keplerovské elipse- a to tak není. Tady se pohybujeme v prostoru kolem L2 vhodně zvolenými motorickými impulsy v kombinaci s gravitačním působením Slunce + Země s Měsícem po předem určené dráze se zvolenou dobou 1 periody.
Vdaka za odpoved, taketo vysvetlenie znie rozumne. Invc sice pise len o gravitacno/zotrvacnej sile, ale bez tych korekcii motorcekov sa mi to nezda realne. Ked som si pustal to video z clanku ako sa Webb pohybuje, tak je to vlastne obeh okolo Slnka po akejsi sinusojde. Ten pohyb po „elipse“ okolo L2 sa javi len nam z pohladu pozorovatela zo Zeme.
To není úplně správně. On by po umístění na tu „správnou“ dráhu – mohl obíhat i zcela pasivně.
Pokud se bavíme o L2:
Gravitace má SMĚR (a to jak gravitace Slunce, tak Země)
Přímo v bodě L2 je situace taková, že pokud obíháš kolem Slunce stejnou úhlovou rychlostí jako Země, tak bys ve skutečnosti měl vyletět pryč od Slunce (na vyšší dráze od Slunce bys měl být obecně pomalejší než Země). Tomu abys odletěl dále od Slunce brání kombinovaná gravitace Země a Slunce, která je právě v tom bodě složená stejným směrem (směrem do Slunce) a velikost (dopad vzdálenosti) právě odpovídá tvojí snaze odletět od Slunce dále.
Dopad směru gravitace: Když tě Země začne předbíhat v oběhu kolem Slunce, tak gravitace Země, tě začne tahat postupně méně a méně ke Slunci a více ve směru oběhu – tedy tě začne na oběžné dráze kolem Slunce urychlovat, až tě nakoec urychlí natolik, že ji na oběžné dráze kolem Slunce začneš dohánět a eventuálně Zemi předběhneš. A od chvíle, kdy ji začneš předbíhat, tak se situace začne otáčet, a Země tě začne pro změnu brzdit … Tento efekt mutatis mutandis působí i ve směru mimo rovinu obíhání kolem Slunce. A výsledkem tohoto máš „obíhání“ kolem L2 – zcela „pasivně“.
(Motorické korekce jsou potřeba pouze z toho důvodu, že to není úplně trvale stabilní – ono tam je těch gravitačních vlivů více než jen Země a Slunce… sice významně slabších, ale jsou).
Děkuji,
krásně srozumitelně vysvětlené. Klobouk dolů!
Tohle je podle mě nejsrozumitelnější popis bodu L2, co jsem kde viděl. Možná není teoreticky nejpřesnější, ale vysvětluje názorně (to je to důležité slovo), o co tam jde. Což mnohokrát užívanou a kopírovanou větou „v bodě L2 se vyrovnávají gravitační síly Slunce a Země“ vysvětlit vůbec nelze, ta je naopak matoucí – drtivá většina lidí si pod ní představí L1. Takže velké díky za všechny. A pro mě osobně jen škoda, že jste to sem nenapsal o pár týdnů dříve, kdy jsem si to musel po částech sbírat z několika míst, zmatený tou citovanou větou, než mi došlo, o co tam opravdu jde – mohl jste mi pár hodin ušetřit 🙂
(Na druhou stranu jsem rád, že jsem trochu provětral mozkové závity a ukázalo mi to, že jsem měl špatnou představu i o silách v L1…)
Mi pro lepší pochopení pomohlo toto video Scotta Manleyho: https://www.youtube.com/watch?v=7PHvDj4TDfM
Je důležité si uvědomit, že se vyrovnávají nejen gravitační síly, ale i odstředivé, protože se bavíme o rotující soustavě.
V článku je ten popis stručný až zavádějící a ještě větší nepochopení vidím zde v diskuzi. Takže zkusím odpovědět nějak souhrnně (a zároveň i na dotaz, který padl v diskuzi v dalším článku o JWST).
– JWST není skenovací dalekohled a nemá za úkol pomalým otáčením proskenovávat oblohu. Natáčí se za vybranými objekty. Když je v pozorovacím plánu fotit Jupiter, natočí se na Jupiter. Když je v plánu fotit galaxii XY, natočí se na galaxii XY. Atd.
– Dalekohled se za vybraným objektem natáčí celý. Zrcadlo i celý optický systém je vůči zbytku přístroje fixní (když opomeneme aktuátory, ale ty mají jiný účel).
– Zorné pole (Field of View) JWST je několik úhlových minut (ano, minut, to není překlep). Každý z přístrojů má zorné pole trochu jiné, proto nelze uvést jedno číslo, ale přístroj s největším zorným polem na JWST ho má cca 3×3 úhlové minuty.
– V článku se píše o „zorném poli“, ale to je nešťastně zvolený pojem. Originální termín je Field of Regard a přeložil bych to jako obsáhnutelné pole. To je oblast na obloze, kam se MŮŽE dalekohled natočit (aniž by Slunce začalo osvětlovat nějakou jeho kritickou část). Ale ať se v této oblasti natočí kamkoliv, vždy uvidí jen její malinkou část (viz předchozí bod – zorné pole). Obsáhnutelné pole má tvar pásu na obloze, který je znázorněn na obrázku v článku. Pokud by dalekohled neobíhal okolo Slunce, tak toto obsáhnutelné pole bude stále fixní, tj. bude možno pozorovat pouze objekty, které jsou v tomto pásu. Ale díky jeho oběhu okolo Slunce tento pás v průběhu roku putuje po obloze. Stejně jako se nám na Zemi v průběhu roku posouvá po obloze její noční část, ale dalekohled už si na zvolený objekt v tomto pásu musíme namířit sami.
Myslím, že pro pochopení hodně pomůže si uvědomit:
1) že ten obrázek je z pohledu „ve směru oběhu kolem Slunce“ nikoliv shora.
2) že směr přímo od Slunce, kam ten dalekohled zrovna nemůže, je o 1/4 oběhu kolem Slunce najednou přímo před dalekohledem.
Field of Regard na tom obrázku je kulová vrstva. Je to rotačně symetrický útvar, jehož osa má směr od Slunce. Bude tedy vypadat stejně, ať se na něj budeme dívat shora, nebo „ve směru oběhu“.