„... Svakih deset godina američki astronomi prave jednu zajedničku listu stvari koje voleli najviše na svetu – i van njega. To nam možda liči na malo napredniju verziju pisanja pisama Deda Mrazu, ali se ti Desetogodišnji predlozi u Americi uzimaju veoma ozbiljno. Posedovanje jedinstvenog fronta u nastojanjima da se nešto realizuje u jednoj profesiji, može da predstavlja snažan adut u cenjkanju kada projekat zađe u fazu političkog odlučivanja.
Na listi najpoželjnijih stvari astronoma još od 2000. godine nalazi se ono što se tada nazivalo novom generacijom svemirskih teleskopa, opservatorija koja bi najzad od Hablovog teleskopa preuzela štafetu kosmičkog oka u orbiti oko Zemlje. Pola decenije kasnije, taj teleskop, sada pod imenom bivšeg direktora NASA, Jamesa (Edwina) Webba (1906–1992), najzad je na putu ka realizaciji. Ali, kao i uvek, i tu postoji neka ’kvaka’. Naime, početkom milenijuma, američki astronomi su očekivali da će za ispunjenje njihove želje trebati oko \(1.000.000.000. Do sada, potrošeno je bezmalo 5 puta više ...“
Lepo zvuči, zar ne?
Nažalost, ovaj tekst je stari – objavio sam ga na našem sajtu prvi put još pre 7 godina. Tada sam bio u poseti Nasi, i u svom egzaltiranom oduševljenju, bio sam ubeđen da će se ovaj najnoviji super-teleskop vrlo skoro vinuti u kosmos. Šta je to za Amere – sitnica! Međutim, izgleda da se, kao i uvek, stvari menjaju uvek na gore (entropija?), te sam se ovom Nasinom projektu vratio pre par godina, da pogledam šta se to dešava s njim. Ono što sam tada pročitao na oficijelnom sajtu nije me oduševilo – infracrvena opservatorija se (ponovo) doslovno zaglibila u financijsku i administrativnu močvaru. Snovi hiljada naučnika, a i moji lični, da ćemo konačno saznati nešto više o prvim zvezdama i galaksijama se odlažu. Ponovo. Da li opet na neodređeno? Za sada niko pouzdano ne zna ...
Da vidimo kakve se vesti danas, posle čitave decenije rada i milijardi utrošenih dolara, plasiraju u američkoj štampi o ovom nasledniku Habla. Zanimljivo je, recimo, šta o projektu, njegovoj budućnosti i alternativama misli „New York Times“, čiji sajt mesečno beleži više od 18 miliona poseta. Ovaj tekst bi trebalo svima nama da posluži da stvorimo precizniju i realniju sliku o stanju i strategiji Nase za budućnost.
Šta muči državnu administraciju, šta Nasu, a šta same astronome? Hoće li Amerika uspeti da očuva primat u oblasti astrofozike, na šta je decenijama bila tako ponosna? Pogledajmo šta o svemu kažu sami učesnici.
Nasin naslednik Habla, Webbov infracrveni teleskop (JWST). Ako ikada poleti, nalaziće se u orbiti oko Sunca na oko 1.510.000 km od Zemlje. Njegova ogledala će imati površinu od 25 m2 i radiće na temperaturi od samo –233° C (40 K).
Svi naučni krugovi danas u SAD se plaše da će primat u otkrivanju tamne energije da im oduzme evropska misija „Euklid“.
Lansiranje jedne ambiciozne američke svemirske letilice, vredne milijardu i šeststo miliona dolara, koja treba da istraži tajanstvene sile koje izgleda da ubrzavaju širenje kosmosa – i potraži planete oko drugih zvezda – možda će morati da bude pomaknuto za čitavu deceniju, kaže NASA, zbog prekoračenja troškova i lošeg rukovođenja jednog drugog projekta, danas poznatog kao James Webb Space Telescope (JWST). Ova vest je prosto užasnula većinu američkih astronoma, koji su ozbiljno zabrinuti da bi mogli da postanu druga violina u odnosu na svoje evropske partnere u onome što se svi slažu da je danas najdublja tajna univerzuma.
„Koliko je stvari koje možemo učiniti u toku načeg života a koje će uzbuđivati generacije budućih naučnika?“ pita se Saul Perlmutter, astronom sa Berklija, jedan od onih koji su otkrili kontroverznu tamnu energiju. Postoji osećaj, kaže on, „da smo [Amerika] počeli da posustajemo u vodećoj ulozi u ovoj važnoj oblasti fundamentalne fizike.“
Prošlog leta, nakon 10 godina dugih rasprava i natezanja, prestižni odbor Nacionalne akademije nauka dao je najviši prioritet među velikim svemirskim projektima u sledećoj dekadi satelitskom teleskopu koji bi se bavio preciznim merenjem tamne energije, i, pored toga, potragom za planetama van našeg solarnog sistema. Predloženi projekat je krenuo pod donekle nezgrapnim akronimom WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope) – infracrveni nadzorni teleskop širokog vidnog polja.
Izveštaj Akademije bio je zatečen Nasinim obaveštenjem od novembra 2010. da će Hablovom nasledniku, Webbovom svemirskom teleskopu, koji je (konačno) trebalo da bude lansiran u jesen 2015. godine, biti potrebno još najmanje \)1,6 milijardi i nekoliko godina za dovršetak, pomerajući bilo koju sledeću veliku misiju tek za 2022. godinu. Webb treba da posluži za lov na prve zvezde i galaksije formirane u univerzumu, ali nije projektovan za tamnu energiju.
Iako je ovde prikazana situacija u astrofizici 2008. godine, ni narednih godina nije bitno drugačije. JWST je već pojeo preko \(5 milijardi, a HST preko \)9 mld. (plus preko \(300 mil. godišnje). Danas JWST troši preko 40% ukupnog budžeta, sa izgledima da će do kraja koštati malo ispod \)7 mld.
Predviđeno je da radi makar 10 godina, tako da bi eksploatacija koštala još dodatnih \(3-5 mld.
Američki teleskop za otkrivanje tamne energije će imati 3 ogledala ukupnog prečnika oko 1,5 m. Dizajn WFIRST-a se bazira na jednom or predloženih konstrukcija za zajedničku misiju Nase i Ministarstva eneregetike (Joint Dark Energy Mission). WFIRST će imati i neke dodatne sposobnosti u odnosu na originalni JDEM, uključujući potragu za vansolarnim planetama uz pomoć gravitatacionog mikrolensinga.
Neće biti lansiran pre 2020., pa se SAD plaše da će im Evropa preuzeti primat u ovoj naučno važnoj oblasti.
Da bi premostili jaz do 2025. godine – ili dokle god planirana američka misija ne poleti – njihova svemirska agencija je predložila kupovinu 20 procenata udela u evropskoj misiji za otkrivanje tamne energiju, poznatijoj kao „Euklid“, koja bi mogla da poleti 2017-18. Za uzvrat, NASA bi dala isti prostor Evropi u njihovom WFIRST-u.
Ali, po rečima dr Perlmuttera, „Većini nas je teško da zamislimo da ako sada učestvujemo u ’Euklidu’, da ćemo kasnije imati sopstvenu misiju o tamnoj energiji.“
Alan P. Boss iz Karnegijevog Naučnog instituta, koji se nalazi na čelu komisije koja savetuje Nasu u vezi astrofizike, kaže: „Ako ’Euklud’ krene, to je njihova stvar. Amerika nema načina da to zaustavi.“
Prošlog meseca, zabrinutost američkih naučnika da bi mogli da izgube primat u astrofizici verifikovana je na drugom panelu US Akademije na kome je razmatrana opcija rada sa „Euklidom“. Učesnici diskusije su istakli da se deo napora da se WFIRST-u dâ tako visok prioritet ogleda baš u tome ne bi li se on lansirao što pre. Panel je pozvao Nasu da ostane na svom kursu, ili da ispita mogućnost eventualnih zajedničkih operacija WFIRST-a i „Euklida“.
U američkoj naučnoj zajenici svi se slažu da je još rano gađati se kamenjem. „Euklid“ će prvo morati da preživi takmičenje za lovu sa dva druga projekta[1] pre nego što dobije zeleno svetlo od Evropske svemirske agencije (ESA). Tek nakon toga, kažu evropski astronomi, moćiće da se razgovara o nekim promenama projekta.
NASA nije otkrila na koji način misli da obezbedi transfuziju od dodatnih \)1,6 milijardi potrebnih za dovršavanje Webbovog teleskopa, te koliko će preostati para za druge projekte u ovoj dekadi. Neki od odgovora će se znati sledećeg meseca, kada bude objavljen Nasin budžet za 2012. „Uskladiti Esine i Nasine procese u ovoj fazi biće veliki izazov za sve, ali naučna korist je očevidna,“ glasio je zvanični zaključak Akademije, koji je objavljen u poslednjoj nedelji prošle godine.
Za sada su u igri dva koncepta teleskopa „Euklid“: levo je ideja EADS „Astriuma“ (Nemačka), a desno „Thales Alenia Space“ (Italija).
Težina teleskopa će biti oko 2.100 kg (JWST je težak 6,2 t, a HST 11,1 t). Biće dugačak oko 4,50 m, i imaće prečnik od oko 3,10 m.
Biće lansiran oko 2017/18. ruskom raketom „Союз СТ 2-1б“ iz Francuske Gijane, i planirano je da radi najmanje 5 godina. Bio bi smešten u Lagranžovu tačku L2 solarne orbite.
Jon Morse, direktor Nasinog štaba za astrofiziku, izjavio je u jednom inervjuu da će NASA biti obavezna da sprovede preporuke američke Akademije nauka vezane za WFIRST. Na taj način će se potvrditi želja Kongresa da Akademija više učestvuje u Nasinim naučnim programima.
Upitan u vezi zabrinutosti da bi „Euklid“ dao Evropljanima veliku prednost u proučavanju tamne energije, dr Morse je izjavio: „Evropa je razvila izuzetnu sposobnost da obavlja sopstvene misije.“ „Naučni benefit od njihovih investicija je izuzetan,“ smatra dr Morse, dodajući da evropski astronomi neprestano tragaju za „graničnim naučnim otkrićima“.
Tamna energija je oblast koja zasigurno spada u graničnu nauku. Otkriće od pre deset godina da se širenje univerzuma ubrzava, uprkos zdravom razumu ili kosmičkoj gravitaciji, navodi nas na reviziju naših ideja o sudbini univerzuma i života u njemu, a da ne pominjem gravitaciju pa čak i prirodne fizičke zakone. To bi bilo isto kao kada bi ispustili ključeve od automobila, a oni udarili u plafon.
Fizičari već imaju spremno objašnjenje za takvo ponašanje, ali je po mišljenju mnogih lek daleko gori od bolesti: radi se o faktoru iz Opšte teorije relativiteta koji je 1917. uveo Ajnštajn i nazvao ga kosmološkom konstantom. On je predložio, a kvantna teorija je kasnije potvrdila, da prazan prostor može da stvara odbojnu silu, koja razdvaja objekte. Ali proračuni su pokazali da su ti efekti daleko, daleko veći nego što pokazuju savremena astronomska merenja, terajući naučnike da metaforički čupaju kosu i pričaju priče o višestrukim kosmosima.
Astronomi koji su izveli ovo otkriće, koristili su eksplozije supernovi Tipa 1A kao svojevrsne kosmičke markere udaljenosti, i tako pratili stopu širenja univerzuma.
Od tada su se pojavile druge metode kojima astronomi mogu da utvrde postojanje tamne energije, recimo merenjem usporavanja rasta galaksija i ostalih struktura u kosmosu. Dosadašnja zapažanja su konzistentna (u skladu) sa Ajnštajnovom konstantnom, ali nisu definitivna; neophodna su daleko preciznija merenja, od kojih su mnoga moguća jedino iz svemira.
Zato je Dr Perlmutter, zaposlen u Odelenju za energetiku Lawrence Berkeleyeve nacionalne laboratorije, 1999. predložio jednu misiju vezanu za istraživanje tamne energiju, poznatu kao SNAP (SuperNova/Acceleration Probe). Tokom 2003. godine, Bela Kuća je zatražila od Ministarstva energetike (DoE) da se udruži sa Nasom u projektu koji je postao poznat pod nazivom JDEM (Joint Dark Energy Mission), što je dovelo do konkurentskih predloga.
Misija SNAP je trebalo da pomogne razumevanju mehanizama koji dovode do ubrzavanja širenja univerzuma. Tokom 3-godišnje misije, satelit je trebalo da uhvati oko 2.000 udaljenih supernovi svake godine. Kasnije je projekat postao samo deo koncepta Joint Dark Energy Mission (JDEM), zajedničkog projekta Nase i Ministarstva za energetiku.
Ubrzo su i NASA i Ministartvo otkrili da saradnja ide jako teško, a nekoliko rundi pregovora i sastančenja nisu odvela nikuda. „Možda nije trebalo da pokušavamo da jašemo dva konja jednovremeno,“ mišljenja je dr Perlmutter.
2008. godine NASA i Ministarstvo energetike su odvojili ukupno \(600 miliona za ovu zajedničku misiju (tu nije ukalkulisana cena sâmog lansiranja), ali radna grupa stručnjaka za tamnu energiju nije uspela da uskladi dizajn misije sa ponuđenim budžetom.
Shvativši da bez blagoslova Nacionalne akademije nauka neće uspeti da pokrene skuplji projekat, dr Morse je podneo nekoliko predloga za buduće misije u vezi tamne energije panelu Akademije – poznatijem kao Astro2010 – koji je bio zadužen za uspostavljanje prioriteta u astronomskoj zajednici Amerike za narednu dekadu.
Alan Dressler sa Carnegie opservatorije, koji je predsedavao jednom od panelskih pododbora, primetio je da bi za tri podneta projekta – uključujući tamnu energiju, potragu za planetama drugih zvezdanih sistema – egzoplanetama, kao i praćenje infracrvenog zračenja iz kosmosa – mogao da posluži jedan zajednički hardver. Zato je dao predlog da se svi projekti ukomponuju u jednu veću misiju („stavljajući više jaja u istu korpu“, kako se izrazio dr Perlmutter), u programu koji bi mogao da bude pokrenut oko 2020. godine. Ta objedinjena misija dobila je naziv WFIRST.
„Tada mi je izgledao, a i danas mi tako izgleda, kao da će to biti dobar posao,“ smatra Roger Blandford, astrofozočar i predsednik Astro2010 panela.
U međuvremenu, i Evropska svemirska agencija je postavila tamnu energiju kao svoj prioritet. Prošlog februara, ESA je poslala Nasi pismo u kome im je ponudila 20 procenata „Euklida“ i dve pozicije u rukovodećem timu naučnika u misiji. Američki naučnici su zauzeli ambivalentan stav. Pridruživanje „Euklidu“ bi značilo preusmeravanje sredstava iz sopstvene misije, tako da su ipak odbili predlog.
U septembru je Nasin savetodavni komitet za astrofiziku, na čijem čelu se nalazi već pominjani dr Boss sa Karnegija, mudro zaključio da bi „Euklid“ mogao 3 ili 4 godine „da skida kajmak“ vezan za tajnu tamne energije pre nego što se WFIRST vine u nebo.
Još jedan odbor, nazvan Savetodavni komitet za astronomiju i astrofiziku, koji savetuje Nacionalnu fondaciju za nauku i Ministarstvo energetike, ali i Nasu, zaključio je da pridruživanje „Euklidu“ ne bi bilo u skladu sa originalnim preporukama američke Akademije za nauku.
Do drugog panela Akademije održanog u decembru, vesti o užasnim problemima sa Webbovim teleskopom, učinile su čitavu stvar još gorom. Webb, koji se već 10 godina smatrao Akademijinim najvišim prioritetom i koštao da sada preko \)5 milijardi, neće moći da bude lansiran do 2015. a verovatno ni tada, jer NASA još uvek nije u stanju da proceni koliko će joj vremena trebati za nešto što se naziva testiranjem teleskopa. Niko danas sa sigurnošću ne zna šta će od \(2,2 milijarde, koliko NASA ima na raspolaganju u narednoj deceniji za astrofiziku, preostati nakon iscrpljujuće avanture sa Webbom.
Povrh toga, NASA je suočena sa onim što dr Morse naziva „narastajućim problemom u financijskoj situaciji“, koji se odražava u republikanskom naginjanju ka kresanju državnog budžeta od kako su preuzeli Predstavnički dom[2].
Neki astronomi smatraju da su upali u zamku Nase i dr Morsea, koji je savetovao Astro2010 panel nakon svoje dvogodišnje procene. „Nije znao za probleme Webba? Trebalo bi ga otpustiti,“ smatra dr Dressler sa Karnegijeve opservatorije.
Morse kaže da razume i deli nezadovoljstvo svojih kolega. Ali takođe kaže da je sve vreme upozoravao panel da bi njihovi planovi mogli da budu poremećeni zbog Webba, koji je od samog početka predstavljao problem. „Zajednica je,“ izjavio je misleći na Astro2010 panel, „uradila najbolje što je mogla sa onim što joj se nudilo. Financijska ograničenja su danas daleko gora nego što smo mogli da sanjamo pre samo godinu dana.“
Ili, kako je primetio Michael Turner, kosmolog sa Čikaškog univerziteta i učesnik Astra2010, „Nalazimo se u velikom problemu!“
U decembru je NASA zatražila predloge astronoma koji bi želeli da se pridruže „Euklidu“ i imenovala tim koji će se sastati u februaru da bi započeli sa planiranjem WFIRST-a.
Jedan od problema sa „Euklidom“ sa tačke gledanja Akademije jeste u tome što neće preduzimati posmatranja supernovih, tehniku koja je i dovela do otkrića tamne energije. Takođe, Sjedinjene Države neće igrati vodeću ulogu.
Dr Boss je izjavio, govoreći u svoje ime, da se boji da su njihovi predlozi zastareli u svetlu novih realnosti – budžeta i ostalog – i da bi držanje toga pravca moglo da izbaci Sjedinjene Države iz jedine misije vezane za tamnu energiju za duže vreme. „Vreme je za neke kreativne zahvate,“ smatra on.
„Evropska zajednica objavljuje godišnje više radova nego SAD,“ objašnjava dalje dr Boss. „Prestigli su nas prošle godine i rade sasvim dobro.“
Dr Blandford, predsednik originalnog panela Akademije nauka, slaže se s time. „Tamna energija i egzoplanete su polja od ogromnog naučnog značaja i izazivaju veliku pažnju javnosti,“ smatra on. „U oba slučaja, Amerika je trenutno vodeći saradnik. Odreći se tog ulaganja i povoljne prilike bila bi za nas velika sramota, ali to ne znači da zbog toga treba da Evropljane gledamo kao neprijatelja kojega treba pobediti.“
Dr Perlmutter, jedan od onih koji je otkrio tamnu energiju, misli vrlo slično. „Ono što je tužno u svemu ovome je to što smo se svi jako trudili, i nisu postojali nevaljalci,“ kaže on. „Svi osećamo da je važno da budemo u igri. Na kraju dana ipak smo svi mi naučnici, i želimo da vidimo šta je nauka u stanju da uradi.“
Model Webbovog teleskopa u pravoj razmeri ispred Goddardovog svemirskog centra u Merilendu. Tužno je videti kolika grupa ljudi je radila na njemu 10 godina, a možda nikad neće doživeti da njihovo čedo poleti u duboki svemir.
[1] Mislim na misije M-klase, PLATO i Solar Orbiter.
[2] Predlaže se da se državni troškovi vrate na nivo od 2008, tj. da se smanje za najmanje \)100 milijardi – to bi praktično značilo da NASA i druge državne agencije moraju da smanje troškove za najmanje 20%. Kako to izvesti ako se zna da SAD troše za naoružanje jednako kao i čitav svet zajedno?
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
