ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、待望の待望の「次世代」望遠鏡です。発売予定 2013 2018年10月、JWSTはハッブル宇宙望遠鏡の後継として宣伝されました。それで、天文学者は宇宙がちょうど2億年前にさかのぼって、最初の星と銀河を見ることを望みます。このプロジェクトを率いる主任科学者は、2006年のノーベル物理学賞のCosmic Background Explorer（COBE）の共同受賞者であるJohn Mather博士で、宇宙マイクロ波背景の黒体の形状と異方性を測定しました。
マザー博士がスペースマガジンに連絡し、JWSTのステータスについて話をしたいと言ったとき、私たちは当然のように光栄に思いました。 「私たちが何をしているのかを話し合うときかもしれないと思った」と彼は言った、「刺激的なことが起こり始めているからです。」
スペースマガジン： マザー博士、10年以上にわたり、後にジェームズウェッブ宇宙望遠鏡と正式に呼ばれた次世代宇宙望遠鏡について聞いてきました。この望遠鏡のコンセプトはどのように始まったのですか？
ジョン・マザー： 1989年、ハッブルが打ち上げられる前でさえ、次の宇宙望遠鏡がどうあるべきかについて会議が開かれました。彼らは未来の偉大な望遠鏡について議論し、その議事録から本を出版した。しかし、彼らは赤外線が未来の大きな波であるとは本当に考えていませんでした。その後、1993年にHST and Beyondと呼ばれる委員会がありました。彼らは1996年に素敵な小さなレポートを発表しました。 1つは、前の本が言ったのとは異なり、赤外線望遠鏡を構築することでした。もう1つは、地球のような惑星を検索する望遠鏡を構築することでした。その時点で、天文学者たちは太陽系外惑星の探索が可能であることを認識していました。そのため、1995年10月に、NASAの本部から電話があり、連絡をとる科学者とエンジニアのリストが提供され、計画を開始するように言われました。それで私たちはそうしました、そして私たちはすぐに思考と意見の驚くべき収束に行きました。私たちは、科学界の希望を満たし、NASAの野心の範囲内に入ったコンセプトにすばやく同意しました。当時の望遠鏡は、2013年に予定している望遠鏡と非常によく似ています。
UT： 現在、JWSTのステータスについて最新情報を教えていただけますか？
マザー： 飛行計器のハードウェアは2010年の夏に世界中から届く予定です。精密ガイダンスセンサーはカナダから、1.5の計器パッケージはヨーロッパから、残りは米国から提供されます。そのため、18か月後には機器パッケージが一緒に動き始め、約1年後に望遠鏡と合流します。 4つの科学機器は、近赤外線カメラ、近赤外線マルチオブジェクトスペクトログラフ、中赤外線機器、および調整可能なフィルターイメージャーです。
計測器モジュールのクリティカルデザインレビューを行いました。先週、何百人もの人々がすべてを見に来て、私たちが正しくやっているかどうかを教えてくれました。正式な書類はまだ見ていませんが、合格したと思います。でも感動しました。
UT： 多くの人が私に尋ねる質問は、ハッブルはとても成功しているのに、なぜJWSTが光学望遠鏡にならないのですか？
マザー： なぜ委員会は光学から赤外線に変わったのですか？それは二重でした。 1つは、ハッブルが非常に良くなりつつあるということでした。望遠鏡をどれほど大きくしても、それを打つのは難しいと彼らは見ることができました。もう1つ起こっていることは、地上に大きな光学望遠鏡を構築できると人々が見ていたことでした。ケック望遠鏡は本当にうまく機能していて、人々は補償光学について話し始めていました。それは、地上のより大きな望遠鏡が価値があることを意味しました。したがって、これら2つのことから、赤外線望遠鏡に向かっていることがわかります。また、JWSTのすべての科学者は、赤外線が必要だと述べました。当時私たちが持っていたわずかな能力から、赤外線は魅力的であり、最も遠い宇宙は刺激的であり、目に見えるものから赤方偏移していることがわかりました。これらのオブジェクトの距離が大きく、赤のシフトが大きいため、紫外線から始まり、赤外線になります。したがって、宇宙のほぼ端で紫外線天文学を行いたい場合は、赤外線望遠鏡が必要です。
UT： 赤外線スピッツァー宇宙望遠鏡がうまく稼働している今、それは誰かの心を変えましたか、それとも科学者が赤外線で次のレベルに行きたがるのでしょうか？
マザー： はい、Spitzerはこれが実際に魅力的な領域であることを証明しました。スピッツァーは実際、現代の基準では少し望遠鏡です。幅わずか3フィート、85 cmです。しかし、それはいくつかの驚くべき驚きを生み出しています。彼らは非常に非常に高い赤方偏移に物事を見ることができ、それらの物事のどれも期待されていませんでした。つまり、赤外線が素晴らしい発見の場所になるということです。これでテクノロジーを実行できることがわかったので、より優れた望遠鏡を入手しましょう。科学は非常に刺激的で、発見されるのを待っているところはたくさんあります。
UT： あなたの意見では、JWSTは以前の宇宙望遠鏡と何が違うのでしょうか？
マザー： すべての望遠鏡は「私は私の前のものよりも優れています」と言っており、私たちは同じことを言っています。もちろん、この望遠鏡は、その赤外線機能とその大きな開口部によって、時間をさかのぼります。星が生まれている場所を確認するために、塵の雲を透視します。それはあなたや私、惑星、あるいは若い星が生まれるように、室温であるものを見るでしょう。これらすべてのものは、この新しい望遠鏡に備わっている赤外線機能で直接見ることができます。ほとんどの作業は赤外線で行われ、可視範囲の機能も含まれます。
しかし、私たちは汎用の望遠鏡を作りました。打ち上げ後、科学者はハッブルの場合と同じように、観察したいことについて提案を書くことができます。これにより、科学者はその時点で注目されているトピックを観察できます。
UT： COBEでの経験とその後の栄誉を受けて、JWSTにそれをどのように適用しましたか？
マザー： 私の人生に影響を与えたのはそれほど名誉ではなく、COBEである非常に根本的に設計された展望台のプロセスを最初から最後まで経験したことが、私に大きな思考の神経を与えたのです事。 NASAの本部がハッブルの後継者を望んでいると言ったとき、私はそれが面白いだろうと思いました。当時のCOBEは非常に野心的でしたが、私はエンジニアを個人的に知っていて、何でもいつでも彼らと話すことができるほど小さかったです。だからもっと大きなプロジェクトに卒業できると思った。
UT： そして今、あなたは世界中の人々と働いていますか？
マザー：はい、これは大変なことです。私たちの科学チームは、ヨーロッパ、米国、カナダからの約19人です。エンジニアリングチームは、世界中に広がる2,000人を超える人々で構成されています。明らかに、私はそれらすべてを知っているわけではありません。私は科学者と最も密接に協力して、私たちが達成したいことについて彼らと話し、私たちがそれを達成していることを確認します。だから私は今、別の役割を持っています。ハードウェアについては、実際に責任を負うことはありませんが、その責任者と協力して取り組んでいます。私たちはすべてのトピックについて、世界で最も優秀な人々にアクセスできます。
UT： この望遠鏡が克服しなければならなかった問題、コスト超過、およびそれがもたらした遅れについて話していただけますか？
マザー： 第一に、コストの超過は、自分のプロジェクトのアイデアのためにお金を必要とする一部の人々によって描かれているほど大きくはありません。当初、ダンゴールディン氏がNASAの責任者を務めたとき、彼は「1996年に5億ドルでこの天文台を実現する方法を考えてほしい」と述べました。やってみると言った。しかし、これを構築するのは難しいことだとすぐに気付きました。 2000年に10年間の調査にそれを提示する準備ができた時点で、そのコストは10億ドルに相当していました。それから3年前、私たちは仕事が難しくなり、計画を立て直して予算を立て直す必要があったことを知りました。現在、NASAのコスト全体を1995年の初めから終わりまで、2019年以降のどこかでインフレと公務員（以前は考慮していませんでした）で計算すると、1996年のドルではなく、実際の実質ドルでおよそ45億ドルになります。したがって、コストは増加しますが、私たちは素晴らしい成功を収めており、数千人の天文学者が使用するこの素晴らしいマシンを発売する予定です。また、NASA HQからの着実なリーダーシップとチームによる優れた技術的作業のおかげで、3年で計画や総予算を変更する必要はありませんでした。
UT： 知っておくと便利です。 JWSTには莫大なコスト超過があったという一般的な考え方があると思います。
マザー： まあ、それは小さなものではなく、私たちはそれでもっとうまくできたらいいのにと思っています。しかし、それは2倍の成長についてであり、よりよく知る必要がある一部の人々によって宣伝されている5倍ではありません。この望遠鏡は長い間使用できます。要件は5年ですが、10年間実行することを望んでいます。したがって、私たちのプロジェクトは1995年から運用が終了する2024年にまで及びます。
準備を整えるために何をする必要があるか、そしてこれまで何をしてきたかについてお話ししましょう。私たちは、必要な10の主要なテクノロジーのリストを作成しました。最も難しいのはミラーを開発することでした。競合他社を彼らのデザインが十分に良いところまで開発するためだけに12の異なる契約が必要だったので、それはかなりの数年かかりました。検出器は明らかに、スピッツァー望遠鏡とハッブル望遠鏡にあるものよりも改善する必要がありました。そのため、今ではより大きく、より良い検出器があり、それらは素晴らしいです。天文学者が持っている1つの尺度は、検出器からどのくらいの浮遊電子を得るかです。すべてのライトを閉じると、ゼロになるはずです。これで、ピクセルあたり1時間に数個の浮遊電子を放出する検出器ができました。これはほぼ完璧です。もっと良いのはいいことですが、これは素晴らしいことです。私が感銘を受けた。
宇宙の冷蔵庫を改善する必要がありました。私たちは、放射冷却望遠鏡をそれ自体で十分に冷却されるようにする必要があると言って始めました、そしてそれはほとんど本当です。しかし、最長波長の検出器を低温に保つために、まだアクティブな冷蔵庫が必要であることが判明したので、それを開発する必要がありました。
したがって、これらは私たちが設計する必要があったもののほんの一部であり、すべての技術開発は2007年にようやく終了し、「はい、これらのものが最終的に構築する準備ができました」と言う審査委員会の承認を通過しました。
したがって、2007年にたどり着くまでに長い時間がかかりました。新しいテクノロジーを準備するために何が必要か、人々が本当に感謝しているとは思えません。一方、「バックアップ」する必要がないという点で私たちは恵まれています。これらのテクノロジーが現在機能するように、十分な計画と努力を注ぎました。これは、ハッブルプロジェクトから学んだことの1つでした。つまり、何を構築するかを理解するまでデザインを完成させないということです。
UT： あなたのテストプロセスはどうですか？かなり厳しいですか？
マザー： それは、ハッブルから学ばなければならなかったもう1つの教訓です。テストしなければ、うまくいきません。私たちは、非常に断固とした厳格なプロセスを持つことを学びました。彼らはハッブルで十分なテストを行い、ミラーフォーカスの問題について知ることができました。ミラーの製造元は2つのテストに同意しなかったため、理由を突き止めるのではなく、そのうちの1つを無視することにしました。その結果、愚かで費用がかかることが判明しました。
何か重要なことがあれば、2回行うという一般化があります。実際にジョンソン宇宙センターの大きな真空タンクで望遠鏡の低温をテストします。したがって、これは本格的なエンドツーエンドの「最初からライトイン、最後からライトアウト」という種類のテストであり、ハッブルにはできなかったものです。しかし、彼らは宇宙でハッブルを修正できることを知っていました。望遠鏡は地球から約150万キロメートル離れたL-2ポイントにあり、地球から約4倍離れているため、JWSTを修正できないことはわかっています。月よりも地球。
これは複雑なプロジェクトですが、複雑なプロジェクトを実行するための私たちのアプローチは、私が若い頃の頃とは大きく異なります。ゴダードに着いたとき、鉛筆と計算尺を使っていました。コンピューターはかなり新しく、ほとんどの人が持っていませんでした。今では、ドキュメントを追跡するコンピュータがどこにでもあります。私たちはシステムエンジニアリングを行うことができ、非常に正確で完全なシミュレーションを実行して、構築する前に何かが適合して機能するかどうかを知ることもできます。世界が変わったので、見るのは素晴らしいことです。これが、ハッブルを打ち上げて機能させるのにかかったのと同じ実質的なコストでこの天文台を構築できるようになった理由です。しかし、JWSTは非常に大きく強力です。
UT： JWST用のミラーのデザインについて教えてください。
マザー： 私たちがハッブルよりもはるかに大きなものを必要としていたので、構築するのが最も難しいのはミラーでした。しかし、大きなものを持ち上げたり、ロケットに収めたりすることはできないので、軽量であるにもかかわらずそれより大きなものが必要なので、折りたたむことができる必要があります。
ミラーは軽量のベリリウムでできており、六角形のセグメントが18個あります。望遠鏡は蛹の蝶のように折りたたまれ、完全に元に戻す必要があります。かなり時間のかかる複雑なプロセスです。望遠鏡は6.5メートル（21フィート）と巨大なので、かなり印象的です。
日よけは完全に新しいものであり、展開する必要があります。つまり、小さな円筒に包まれたものは、相対的に言えば、テニスコートと同じくらいの大きさの巨大な盾になります。巨大です。これはすべて複数の段階で行われ、数日かかります。宇宙での展開を経験した会社、Northrop Grummanを採用しました。彼らは、これは間違いなく、彼らが宇宙で展開した中で最も複雑なものではないことを教えてくれます。
宇宙に配備されているJWSTのビデオ：
UT： ファーストライトとJWSTが最初に何を見るかについての議論はありましたか？
マザー： はい、少し。物事を組み立てると、それが楽しい部分になります。
UT： お気に入りの提案はありますか？
マザー： 私たちは私たちがきれいになる簡単なターゲットから始めるべきだと思います。最初の観測のいくつかは、望遠鏡をセットアップしているときに、完全に調整する前でも行うことができます。発売後に導入され、最初はミラーが正しい形状に近づいていないため、徐々にこれに近づいていきます。コロラド州ボルダーのBall Aerospaceにテストモデルがあり、18のミラーセグメントを配置する練習をします。各セグメントには7つのモーターがあり、位置と曲率を制御するため、これをリハーサルする必要があります。
これは、ハッブルではできなかったものです。彼らはそれができることを望みました、そしてそれはモーターを持っていますが、彼らは十分に強く押すことができませんでした。それは興味深い話です。取得した画像に基づいて光学系を補正する方法をハッブルから学びました。そのため、この望遠鏡のために意図的にそれを行っています。
UT： JWSTがどのように開始されるかについては、いくつかの論争がありました。
マザー： 望遠鏡をフランス領ギアナに持っていき、ロケットの下に搭載します。 ESAは私たちのためにロケットを購入しています。それはアリアン5ロケットであり、ヨーロッパからの商用製品であり、最近は順調に稼働しているため、非常に信頼できます。
当然それは多くの論争を引き起こした。ヨーロッパは、いわばロケットを私たちに提供していたとしても、それを受け入れたくない人々がここにいました。本部がそれを受け入れるのに2年かかりました。それは私たちにお金がかかりました。それが受け入れられた唯一の理由は、それを受け入れるだろう新しい管理者を得たことでした。それがマイクグリフィンだったので、「マイクグリフィン、ありがとうございました」と言いたいのです。
UT： あなたのチームは2013年までにまだやるべきことがたくさんあります。
マザー： はい、知っています。 NASAからこの件について連絡を受けてから13年以上が経過しましたが、現在は終わりが近づいています。すべてを組み合わせるために、私たちの前には多くの技術的な課題があります。そして、まだどれほど多くの問題が発生したか、またはどれほどの間違いがあったかを知るにはまだ十分ではありません。
初めて機器を組み立てることは非常にエキサイティングになります。ピースがあり、ボックスに写真があり、どこに行くのかを示しています。すぐに、それらが連携しているかどうかを証明します。ここでGoddardにすべての部品が届いた時点で、それらはすべて個別にテストされているので、一緒に問題なくプレイできるはずです。しかし、自然は傲慢が好きではないので、飛行で使用するのと同じように、最初から最後まですべてをテストする必要があります。ここで組み立てた後、ジョンソン宇宙飛行センターに降ろし、そこの巨大な真空タンクに入れます。それは並外れたプロセスになるでしょう。
UT： ご連絡ありがとうございます。
マザー： 楽しかったです。私は自分のストーリーを語るのが大好きです。私たちと一緒に語ってもらいたいと思っています。エキサイティングなことが起こり始めているので、私たちが何をしているのかを話し合うときかもしれないと思いました。壮大なことが起こっています。ケプラー天文台が完成しました。うまく行けば、地球に似た惑星がいくつか見つかるでしょう。それらを詳しく見ていきましょう。
