Observatoř téměř nad propastí (2): Nadějný i ohrožený dalekohled Nancy Romanové

Do kosmu se chystá nový dalekohled, s ambicemi zodpovědět nejpalčivější otázky současné astronomie. Jeho osud však halí nejistota: Skutečně nakonec zamíří do vesmíru, nebo zůstane jen na papíře?

Předchozí část: Nadějný i ohrožený dalekohled Nancy Romanové (1)

NASA běžně uděluje kontrakt na vynesení svých vědeckých sond přibližně dva roky před plánovaným startem. V případě Nancy Grace Roman Space Telescope (RST) má ovšem k volbě dojít už pět let předem, tedy v průběhu roku 2021. V současnosti se teleskop staví tak, aby splňoval požadavky na vynesení hned třemi raketami: Jde o Falcon Heavy od SpaceX, Vulcan společnosti ULA a New Glenn od Blue Origin. Každá však vykazuje odlišné mechanické a akustické namáhání, různé vibrace či přetížení, a RST se proto musí konstruovat tak, aby vyhovoval všem nosičům. Při dřívější volbě rakety se ovšem sníží i náklady na jeho vývoj a stavbu, jelikož podstatně klesne rozsah omezení. 

Zatím není jasné, kdo se stane vítězem zakázky. Nicméně vzhledem k požadavkům na snížení nákladů a s přihlédnutím k faktu, že Vulcan ani New Glenn za sebou v době výběru nebudou mít žádný start, by kontrakt mohl získat Falcon Heavy. Nejenže se již dnes jedná o levný a ověřený nosič, ale také jsou k němu k dispozici přesná data o nárocích kladených na náklad během startu, což o dalších dvou raketách říct nelze – jelikož se dosud vše zakládá pouze na teoretických výpočtech.

Cesta spolupráce

Druhá možnost, jak snížit cenu, spočívá ve zrušení všech přístrojů zajišťujících kompatibilitu s plánovaným zařízením Starshade. Tato samostatná clona má pracovat s kosmickými observatořemi (především s Vesmírným dalekohledem Jamese Webba), od nichž ji budou dělit tisíce kilometrů. Starshade zastíní světlo blízké hvězdy a teleskopu se pak naskytne nerušený výhled na planety kroužící kolem ní. Projekt se však stále nachází v rané fázi a jeho realizace nebyla oficiálně schválena. NASA se proto rozhodla odstranit z RST sledovací kamery a navigační i komunikační systém, nutné pro vzájemnou spolupráci obou zařízení. Zároveň ovšem nelze vyloučit jejich budoucí instalaci přímo v kosmu. Teleskop se totiž projektuje jako servisovatelný, ať už člověkem, či strojem.

Další nadějnou variantu představuje mezinárodní spolupráce. NASA v současnosti jedná hned se čtyřmi partnery – s Evropskou kosmickou agenturou (ESA), Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku (DLR), francouzským Národním centrem kosmického výzkumu (CNES) a Japonskou kosmickou agenturou (JAXA). Největší pozornost se přitom upírá k důležitému koronografu: NASA prozatím vyjádřila zájem o příspěvek Evropy ve formě výroby některých jeho součástí a také o poskytnutí kapacit pozemních sledovacích stanic. JAXA chce pro přístroj zajistit polarizační modul a pozadu nezůstal ani německý Institut Maxe Plancka, který se zajímá o produkci filtrových kol masky uvnitř koronografu.

Na popravčím špalku

Zatímco observatoř pomalu přecházela od plánů ke skutečnosti, v posledních letech musela bojovat o svou existenci. V návrhu rozpočtu NASA na rok 2019 se administrativa prezidenta Donalda Trumpa snažila misi RST zrušit kvůli obavám z jejího prodražování. Teleskop naštěstí našel zastání v Kongresu, kde si politici uvědomovali jeho obrovský přínos pro vědeckou komunitu i pro naše poznání. Na fiskální rok 2019 proto Kongres projektu schválil 312 milionů dolarů, aby mohly práce pokračovat.

Rok nato se situace opakovala – RST čelil škrtům, jež by ho odsoudily k zániku. Kongres se jej však opět zastal a na rok 2020 mu přidělil 510 milionů dolarů. V loňském roce se bohužel nic nezměnilo a nejvyšší představitelé Trumpovy administrativy znovu přišli s návrhem na zrušení nadějné mise. Dalekohled Nancy Romanové tak pravidelně končí na popravčím špalku a čeká na svůj osud. Nejnovější informace jsou v tomto směru mírně optimistické - Bidenova administrativa navrhla NASA pro rok 2022 rozpočet ve výši 24,7 miliard USD, což je o 6,3% více než v předchozím roce. NASA tak (bez uvedení dalších podrobností) s projektem RST dále počítá. 

Obavy z prodražování přitom nejsou neopodstatněné. Jako příklad se v dané souvislosti vždy zmiňuje Vesmírný dalekohled Jamese Webba, jehož vypuštění se o několik let posunulo a výsledná cenovka narostla na několikanásobek původních odhadů. Jeho momentální rozpočet v NASA dosáhl enormních 8,8 miliardy dolarů, přičemž další téměř miliardu má zajištěnu od ESA a Kanadské kosmické agentury (CSA). I Webbovu teleskopu přitom již mnohokrát hrozilo zrušení. Někteří by proto raději investovali veškeré úsilí na jeho dokončení a netříštili síly a finance mezi něj a RST.

Velké cíle

Každopádně se nelze vyhnout otázce, zda potenciální přínos nového přístroje veškerou námahu při „tahanicích“ o finance vyváží – a jednoznačná odpověď zní „ano“. Dalekohled Nancy Romanové si totiž za hlavní cíle neklade nic menšího než průlomové objevy v nejdiskutovanějších oblastech současné astronomie, kosmologie a studia exoplanet: Způsobuje zrychlené rozpínání vesmíru temná energie, či neplatnost principů obecné teorie relativity na velkých kosmologických škálách? Je energetická hustota temné energie v prostoru a času konstantní, nebo se v průběhu vývoje vesmíru mění? Při hledání odpovědí využije teleskop akustické oscilace baryonické hmoty, slabé gravitační čočkování a pozorování vzdálených supernov, jichž by měl odhalit tisíce.

Další důležité otázky znějí: Jak běžný je v kosmu výskyt planetárních soustav podobných té naší? Jaké druhy oběžnic se nacházejí v jejich chladných vnějších oblastech? Co určuje obyvatelnost světů podobných Zemi? Všechny uvedené dotazy přitom směřují k odpovědi na základní otázku lidstva: Existuje ve vesmíru život mimo naši planetu? RST se bude snažit odpovědět mimo jiné pozorováním exoplanet o rozměrech už od několikanásobku velikosti Měsíce a vypomůže si gravitačním mikročočkováním. Očekává se, že by mohl objevit až 100 tisíc cizích planet.

Velké naděje vkládají vědci do zmíněného koronografu: Žádné podobné zařízení do kosmu nikdy dřív nezamířilo, přičemž umožní přímo sledovat exoplanety kroužící blízko mateřských hvězd a získat jejich světelná spektra. Koronograf například dovolí snímkování planet velikosti Neptunu obíhajících svou stálici už od vzdálenosti 1,3 AU. Nejlepší astronomické observatoře dneška přitom dokážou pořídit fotografie pouze u exoplanet několikanásobně větších, a to alespoň 40 AU od mateřské hvězdy, což odpovídá průměrné vzdálenosti Pluta od Slunce.

TIP: Nadějný lovec exoplanet ARIEL: Na misi evropské sondy se podílí i čeští vědci

Tým observatoře RST v současnosti staví zkušební prototypy jednotlivých součástí a ověřuje funkčnost navrhované konstrukce. Kritickou revizí návrhu projekt projde v polovině letošního roku, kdy se finalizuje veškerá projektová dokumentace. Poté by měla následovat výroba letového hardwaru, od samotného teleskopu přes jeho vědecké přístroje až po kompletní vybavení observatoře, které ji bude udržovat v provozu. Ještě před tím se dočkáme zmiňovaného výběru rakety.