打ち上げが何度も延期されてきたウェッブ望遠鏡が、ついに宇宙に打ち上げられようとしている。新たな天文学の伝説となるのでしょうか？

ウェッブ望遠鏡の正式名称はジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で、略称は JWST です。ジェームズ・ウェッブは実際には亡くなった人の名前です。彼はNASA（アメリカ航空宇宙局）の2代目長官でした。彼は在任中、目覚ましい業績を残し、米国の宇宙産業、さらには人類に不滅の貢献を果たしました。月面探査計画とアポロ有人月面着陸はどちらも彼の最高傑作でした。

NASA は、宇宙産業に対する彼の多大な貢献を記念し、認識するために、この最も先進的な宇宙観測所に彼の名を冠しました。これは当然のことです。

ウェッブ望遠鏡は宇宙に打ち上げられる前に多くの「伝説」を残してきた

これらの「伝説」は作成するのが非常に困難であり、追加投資は法外な額でした。

当初の計画によれば、ウェッブ望遠鏡（ウェッブとも呼ばれる）は 2014 年に打ち上げられる予定でした。その後、2018年10月に変更されました。その後、2019年3月から6月に延期されました。その後2020年に延期されました。それでもまだ不可能だったため、2021年3月に延期されました。今では、それらはすべて過去のこととなり、ウェッブ望遠鏡は依然として地球上に存在しています。

2021年10月12日、ウェッブ望遠鏡はついに南米のフランス領ギアナロケット発射場に輸送され、打ち上げの準備が整いました。打ち上げが米国内のNASAの基地で行われなかった理由は、打ち上げ場所が赤道付近にあり、地球の自転によってロケットの速度が最も高まるため、同じ量の燃料でより大きなペイロードを打ち上げることができるためだ。

しかし、難産の影響はまだ終わっていないようだ。打ち上げは当初10月18日に予定されていたが、後に12月22日に延期することが発表され、さらに12月24日に延期された。最新のニュースでは、悪天候のため、打ち上げは12月25日に延期されたとのことだ。過去には何年も延期されていたが、今では日に日に延期されている。

これは伝説の中の神の誕生に少し似ています。妊娠期間が長ければ長いほど、生まれる神はより強力になります。哪吒は母親の妊娠3年6ヶ月後に誕生し、誕生後すぐに伝説となった。では、ウェッブ望遠鏡も伝説となるのでしょうか?

ウェッブ望遠鏡の打ち上げスケジュールは度々延期されているだけでなく、追加投資も法外な額となっている。 1996年にプロジェクトが開始されたとき、計画された投資額は5億ドルでした。打ち上げが何度も延期されるなか、投資額は継続的に増加し、20億ドル、40億ドル、60億ドル、80億ドルと徐々に増加していった。 NASAは現在、投資額が96億ドルを超えたと見積もっている。最終的に打ち上げ位置の調整が完了し、観測ミッションが開始される頃には、投資額は100億ドルを超えることになる。

建設に100億ドル以上かかったウェッブ望遠鏡は、わずか10年間しか運用されない予定だ。ハッブル望遠鏡は、わずか24億ドル（その後のメンテナンス費用を含む）の費用で31年間運用され、多くの奇跡を起こし、今も軌道上で稼働しています。

世代が進むごとに悪くなり、裕福な家庭で育った子供は親を裏切るしかないというのは本当でしょうか?それが詐欺なのか伝説なのか調べてみましょう。

ウェーバーとハッブルの比較

まず、ハッブル望遠鏡の主鏡の直径はわずか2.4メートルですが、ウェッブ望遠鏡の主鏡の直径は6.5メートルでハッブル望遠鏡の2.7倍、焦点面積はハッブル望遠鏡の6.25倍です。ハッブルの主鏡はガラスで作られているが、ウェッブの主鏡は金属ベリリウムで作られており、20ナノメートルの粗さに制御されて高度に研磨されている。ウェッブ望遠鏡の口径と精度から、ウェッブ望遠鏡の解像度はハッブル望遠鏡の100倍になると予測する人もいる。

第二に、ハッブルと比較すると、ウェッブはかさばる望遠鏡の筒を廃止し、主鏡と副鏡の光学部品が完全に露出しています。そのため、ハッブルの質量は11トンにも達する一方、ウェッブの質量はわずか6.2トンであり、より高く遠い軌道への打ち上げが容易になります。チューブサンシェードがなかったため、ウェーバーはお尻の下に巨大なサンシェードを付けて、太陽、地球、月からの光（赤外線を含む）を遮りました。

Weber のサンシェードは 5 層構造になっており、各層の間には隙間があります。このようにして、太陽に面した側の温度は 110 ℃ に達することがあります。サンシェードの層によって反射、吸収、減衰された後、主鏡に到達すると温度は -223°C まで下がることがあります。近赤外線と中赤外線の観測環境を確保するため、望遠鏡の冷却システムにより周囲温度をそれぞれ-234℃と266℃まで下げることもできます。

3つ目は、観測や撮影の方法がハッブルとは異なっていることです。ハッブル望遠鏡は主に可視光帯域で撮影し、ウェッブ望遠鏡も可視光で撮影できますが、より鮮明で鮮明な写真を生み出す赤外線帯域の観測と撮影に重点を置いています。ただし、赤外線検出能力を向上させるには、十分に寒い環境で作業する必要があります。理想的な作業環境は絶対零度に近い環境です。

そのため、ウェッブはハッブルよりもはるかに高い空間で作業するように手配されました。ハッブルは地表からわずか575キロの距離にあるが、ウェッブは地球から150万キロ離れた第二ラグランジュ点で運用される。月は110万キロメートル以上離れており、これはハッブルの距離の2,608倍に相当します。

運用周期：ハッブルは1時間36分ごとに地球を一周し、太陽、地球、月の光に常にさらされています。観測を確実に行うために、ハッブルは光を遮る巨大なチューブしか使用できません。ウェッブは1年に1回、地球と同期して太陽の周りを周回し、ほとんどの時間を地球の影に隠れて過ごすため、太陽の光のほとんどを遮ることができる。また、望遠鏡の作業環境を確保するために厚いサンシェードも付いています。

150万キロメートル離れた場所で作業することで、地球の放射線や宇宙ゴミによる被害からも遠ざかることができます。低軌道の場合、赤外線帯域の観測効率を確保することが困難となる。さらに、宇宙ゴミが衝突すれば、100億ドルが無駄になり、多くの科学者や技術者の20年以上にわたる努力も無駄になる。

ウェッブ望遠鏡はハッブル望遠鏡よりも多くの、より大きな奇跡を起こすことができるのでしょうか?

科学者たちがウェーバーに最も期待しているのは、宇宙の起源に近いものを観測し、それによって標準的な宇宙論モデルの正確さを検証し、人類が宇宙についてより深く理解できるようになることだ。

現代の標準的な宇宙論モデル理論によれば、宇宙は138億年前のビッグバンから始まったとされています。宇宙におけるあらゆる情報の最も速い伝送速度は光の速度であり、ビッグバンからの光が私たちの目に届くまでには 138 億年かかります。もし私たちが138億年前の宇宙を見ることができたら、それはビッグバンの瞬間の状態になっているでしょう。

宇宙の膨張により、光の伝播は赤方偏移効果、つまり波長が長いスペクトルの赤い端へのシフトを経験します。ハッブルの法則によれば、距離が遠くなるほど銀河の後退速度が速くなり、赤方偏移が大きくなります。そのため、130億光年以上の距離からの光が地球に到達するときには、すでに可視光帯域を離れ、赤外線になっているのです。

赤外線の波長が長いほど、宇宙塵を透過する能力が強くなります。そのため、可視光望遠鏡では観測できない遠方の天体も赤外線望遠鏡で観測することができます。初期宇宙の天体をもっと良く観測するためには、赤外線帯域での観測能力を向上させる必要があります。

このため、ウェッブ望遠鏡は赤外線帯域に重点を置いています。ハッブル望遠鏡によって観測された最も遠い銀河は、私たちから 134 億光年離れており (上の写真)、これは宇宙が誕生してから 4 億年以上経った頃の姿です。これはすでにハッブルの観測の限界です。科学者たちは、ウェッブが無事に打ち上げられ、正常に動作すれば、地球から136億光年離れた天体を観測し、宇宙誕生から約2億年後の写真を撮影することが可能になると考えている。

これは魔法のような旅です。ウェーバーが私たちを136億年の時間に連れて行き、ビッグバンからわずか2億年後の幼い宇宙を見るのはとても衝撃的です。これは既存の理論を検証するために非常に重要です。既存の標準モデルを確認するか、あるいは覆すかに関わらず、それは人類にとって大きな前進となるでしょう。

さらに、ウェッブは太陽系外惑星、さらには地球外生命体や文明の観測と発見においてハッブルよりも強力となるだろう。ウェーバーが宇宙に打ち上げられ、所定の軌道に到達した後、人類に次々と新たな驚きをもたらすことが予想されます。

リスクと困難

その理由は、ウェッブに対する期待が高すぎることと、ウェッブの作業場所が地球から遠すぎるため、打ち上げが何度も延期され、予算が何度も増額されてきたことにあります。ハッブル望遠鏡は575キロメートルの低軌道でのみ稼働するため、問題が発生した場合でもメンテナンスや修理が容易であることを知っておく必要があります。

予想通り、ハッブル望遠鏡が宇宙に打ち上げられるとすぐに、主鏡に球面収差があり、観測能力が著しく低下していることが発覚しました。幸運なことに、スペースシャトルが宇宙飛行士を乗せて修理に当たったため、正常に機能するようになりました。ハッブルは宇宙飛行士による5回のメンテナンスを経て初めて現在の成功を達成した。

ウェッブの作業場所は地球から遠く離れたL2ラグランジュ点であり、これは地球と月の間の距離のほぼ4倍、ハッブル望遠鏡の距離の2608倍に相当します。人類が月に着陸するのは現時点では困難であり、ましてや月から100万キロ以上離れたL2ラグランジュ点に行くのは困難だ。

そのためには、ウェッブ望遠鏡を地上で完璧に構築し、宇宙に打ち上げられてから燃料と冷媒がなくなるまで10年間、自律的に故障することなく動作できるようにする必要があります。したがって、製造プロセスにおいては完璧を目指す必要があります。小さな問題が見つかった場合は修正され、打ち上げ計画は延期されます。強制的に起動すると失敗する可能性があります。

これは、ウェッブ望遠鏡が 10 年間しか使用できない理由でもあります。もちろん、人類の宇宙産業の継続的な進歩により、将来的に宇宙飛行士がL2ラグランジュ点に到達してウェッブを維持し、ウェッブの耐用年数を延ばすことは不可能ではありません。

NASAの有人月面着陸計画が実施されている。 2025年頃には月の裏側への有人着陸が実施され、月着陸のための中継基地として地球・月軌道上にディープ・スペース・ゲートウェイと呼ばれる宇宙ステーションが事前に建設される予定だ。おそらく、近々打ち上げられるウェッブ望遠鏡がこの月面着陸計画に一役買うことになるだろう。

深宇宙ゲートウェイの完成により、ウェーバーを維持するための条件も整う可能性があります。しかし、将来的にウェーバーのメンテナンス作業はマスク氏のスターシップに委ねられる可能性が高いと考える人もいるが、それはまた別の話だ。マスク氏は現在、月面のディープ・スペース・ゲートウェイまでの往復輸送についてNASAの契約を獲得しており、スターシップは有人月面着陸の準備に忙しい。

問題は、何度も延期されてきたウェッブ望遠鏡が12月25日に無事に打ち上げられるかどうかだ。一緒に楽しみにしていましょう。議論へようこそ。読んでいただきありがとうございます。

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