Infomalangraya.com –
Luar angkasa tidak sulit hanya karena ilmu roket. Tugas menjalankan misi NASA mulai dari pengembangan dan pendanaan hingga konstruksi dan peluncuran – semuanya bahkan sebelum kita menggunakannya untuk ilmu pengetahuan – dapat berlangsung selama beberapa dekade. Seluruh karir telah dihabiskan untuk menempatkan satu satelit ke luar angkasa. Fisikawan NASA pemenang Nobel, John Mather, telah membantu mengirimkan dua.
Dalam buku baru mereka, Di Dalam Pabrik Bintang: Penciptaan Teleskop Luar Angkasa James Webb, Observatorium Luar Angkasa Terbesar dan Terkuat Milik NASA, penulis Christopher Wanjek dan fotografer Chris Gunn membawa pembaca dalam tur di balik layar perjalanan Teleskop Luar Angkasa James Webb dari awal hingga orbit. Menjalin pemeriksaan terhadap teknologi pencitraan radikal yang memungkinkan kita mengintip lebih dalam ke alam semesta awal dibandingkan sebelumnya dengan profil para peneliti, penasihat, manajer, insinyur, dan teknisi yang memungkinkan hal ini terjadi melalui upaya selama tiga dekade. Dalam kutipan Hitting the Books minggu ini, lihatlah ilmuwan proyek JWST John Mather dan perjalanannya yang mustahil dari pedesaan New Jersey ke NASA.
Dikutip dari “Di Dalam Pabrik Bintang: Penciptaan Teleskop Luar Angkasa James Webb, Observatorium Luar Angkasa Terbesar dan Terkuat Milik NASA” Hak Cipta © 2023 oleh Chris Gunn dan Christopher Wanjek. Digunakan dengan izin penerbit, MIT Press.
John Mather, Ilmuwan Proyek
– Tangan yang mantap memegang kendali
John Mather adalah pria yang sabar. Hadiah Nobel Fisika tahun 2006 yang diraihnya sudah disiapkan selama tiga puluh tahun. Penghargaan tersebut, atas bukti nyata Big Bang, didasarkan pada mesin seukuran bus yang disebut COBE – satu lagi misi NASA yang hampir tidak terlaksana. Drama desain? Berada di sana. Menavigasi penundaan yang tidak terduga? Selesai itu. Bagi NASA, memilih Mather sebagai Ilmuwan Proyek JWST adalah murni firasat.
Seperti Webb, COBE — Cosmic Background Explorer — akan menjadi mesin waktu yang mengungkap gambaran awal alam semesta. Era targetnya hanya 370.000 tahun setelah Big Bang, ketika alam semesta masih berupa kabut partikel elementer tanpa struktur yang jelas. Ini disebut zaman rekombinasi, ketika alam semesta yang panas mendingin hingga mencapai titik yang memungkinkan proton berikatan dengan elektron untuk membentuk atom pertama, sebagian besar hidrogen dengan taburan helium dan litium. Saat atom terbentuk, kabut terangkat dan alam semesta menjadi cerah. Cahaya menerobos. Cahaya kuno tersebut, dari Big Bang sendiri, ada bersama kita saat ini sebagai sisa radiasi gelombang mikro yang disebut latar belakang gelombang mikro kosmik.
Tinggi tapi tidak pernah mengesankan, menuntut tapi tidak pernah kejam, Mather adalah studi yang kontras. Masa kecilnya dihabiskan hanya satu mil dari Appalachian Trail di pedesaan Sussex County, New Jersey, di mana teman-temannya sibuk dengan hal-hal duniawi seperti pekerjaan rumah tangga. Namun Mather, yang ayahnya adalah seorang spesialis peternakan dan statistik, lebih tertarik pada sains dan matematika. Pada usia enam tahun, dia memahami konsep ketidakterbatasan ketika dia mengisi satu halaman di buku catatannya dengan angka yang sangat besar dan menyadari bahwa dia bisa bertahan selamanya. Dia mengisi dirinya dengan buku-buku dari perpustakaan keliling yang mengunjungi peternakan setiap beberapa minggu. Ayahnya bekerja di Stasiun Percobaan Pertanian Universitas Rutgers dan memiliki laboratorium di pertanian dengan peralatan radioisotop untuk mempelajari metabolisme dan tangki nitrogen cair dengan air mani banteng beku. Ayahnya juga merupakan salah satu pengguna komputer paling awal di wilayah tersebut, sekitar tahun 1960, yang menyimpan catatan produksi susu sebanyak 10.000 ekor sapi pada kartu IBM. Ibunya, seorang guru sekolah dasar, juga cukup terpelajar, dan memupuk minat John pada sains.
Kesempatan untuk menikmati cuaca hangat sepanjang tahun akhirnya membawa Mather pada tahun 1968 ke Universitas California, Berkeley, untuk studi pascasarjana di bidang fisika. Dia akan bergabung dengan kerumunan orang yang tertarik dengan latar belakang gelombang mikro kosmik yang baru terdeteksi, yang ditemukan secara tidak sengaja pada tahun 1965 oleh astronom radio Arno Penzias dan Robert Wilson. Pembimbing tesisnya merancang eksperimen balon untuk mengukur spektrum, atau warna, radiasi ini untuk mengetahui apakah radiasi tersebut benar-benar berasal dari Big Bang. (Ya.) Hal berikutnya yang jelas adalah membuat peta cahaya ini untuk melihat, sesuai teori, apakah suhu sedikit berbeda di langit. Dan bertahun-tahun kemudian, hal itulah yang ia dan tim COBE temukan: anisotropi, distribusi energi yang tidak merata. Fluktuasi suhu mikro derajat ini menyiratkan fluktuasi kepadatan materi, yang cukup untuk menghentikan pemuaian, setidaknya secara lokal. Melalui pengaruh gravitasi, materi akan berkumpul di danau kosmik untuk membentuk bintang dan galaksi ratusan juta tahun kemudian. Intinya, Mather dan timnya menangkap sonogram alam semesta bayi.
Namun misi COBE, seperti Webb, mengalami kemunduran. Mather dan timnya mengusulkan konsep misi (untuk kedua kalinya) pada tahun 1976. NASA menerima proposal tersebut tetapi, pada tahun itu, menyatakan bahwa satelit ini dan sebagian besar satelit lainnya sejak saat itu akan dikirim ke orbit oleh Pesawat Ulang-alik, yang masih berupa pesawat ulang-alik. dalam pengembangan. Sejarah akan mengungkap kebodohan rencana semacam itu. Mather segera mengerti. Ini menggabungkan desain COBE dengan ruang kargo Shuttle yang belum dibangun. Para insinyur harus memenuhi persyaratan massa dan volume yang tepat dari sebuah kapal yang belum diterbangkan. Yang lebih merepotkan, COBE membutuhkan orbit kutub, yang sulit dilakukan oleh Pesawat Ulang-alik. Tim COBE selanjutnya dibebani dengan pemotongan anggaran dan kompromi dalam desain COBE sebagai akibat dari pembengkakan biaya misi sains luar angkasa perintis lainnya, Satelit Astronomi Inframerah, atau IRAS. Namun, pekerjaan yang membosankan terus dilakukan untuk merancang instrumen yang cukup sensitif untuk mendeteksi variasi suhu hanya beberapa derajat di atas nol mutlak, sekitar −270°C. Sejak tahun 1980 dan seterusnya, Mather termakan oleh penciptaan COBE sepanjang hari setiap hari. Tim perlu mengambil jalan pintas dan membuat keputusan berisiko agar tetap sesuai anggaran. Muncul kabar bahwa COBE akan diluncurkan pada misi Pesawat Ulang-alik STS-82-B pada tahun 1988 dari Pangkalan Angkatan Udara Vandenberg. Semua sistem pergi.
Kemudian Space Shuttle Challenger meledak pada tahun 1986, menewaskan ketujuh awaknya. NASA menghentikan penerbangan Shuttle tanpa batas waktu. COBE, yang kini terkunci pada spesifikasi Shuttle, tidak dapat diluncurkan dengan sistem roket lain mana pun. COBE terlalu besar untuk roket Delta pada saat ini; ironisnya, Mather memikirkan Delta dalam sketsa pertamanya pada tahun 1974. Tim tersebut mencari kendaraan peluncuran ke Eropa, tetapi ini bukanlah pilihan bagi NASA. Sebaliknya, manajer proyek memimpin desain ulang untuk mengurangi berat ratusan pon, untuk mengurangi massa peluncuran menjadi 5.000 pon, dengan bahan bakar, yang hanya akan membuatnya berada dalam batas Delta sebanyak beberapa pon. Oh, dan McDonnell Douglas harus membuat roket Delta dari suku cadang, terpaksa menghentikan seri tersebut demi Space Shuttle.
Tim bekerja sepanjang waktu selama dua tahun berikutnya. Tantangan desain terakhir adalah … tunggu dulu … pelindung matahari yang sekarang perlu dilipat ke dalam roket dan dilepaskan pada musim semi setelah berada di orbit, sebuah pendekatan baru. COBE mendapat lampu hijau untuk diluncurkan dari Pangkalan Angkatan Udara Vandenberg di California, lokasi yang awalnya diinginkan karena akan memberikan akses yang lebih mudah ke orbit kutub dibandingkan meluncurkan Pesawat Ulang-alik dari Florida. Peluncuran ditetapkan pada November 1989. COBE telah dikirimkan beberapa bulan sebelumnya.
Kemudian, pada tanggal 17 Oktober, tanah California berguncang dengan keras. Gempa bumi berkekuatan 6,9 skala Richter melanda Santa Cruz County, menyebabkan kerusakan luas pada bangunan. Vandenberg, sekitar 200 mil selatan, merasakan guncangan tersebut. Untung saja, COBE diikat dengan aman hanya karena dua insinyur yang menjaganya mengamankannya hari itu sebelum berangkat untuk menikah. Instrumen tersebut tidak mengalami kerusakan dan berhasil diluncurkan pada tanggal 18 November. Lebih banyak drama terjadi seiring angin kencang pada hari peluncuran. Segudang kekhawatiran terjadi pada minggu-minggu pertama pengoperasian: cryostat mendingin terlalu cepat; sinar matahari yang dipantulkan dari es Antartika merusak sistem tenaga; elektron dan proton yang terperangkap di sabuk Van Allen mengganggu fungsi elektronik; dan seterusnya.
Semua penundaan, semua drama, memudar menjadi kenangan bagi Mather ketika hasil percobaan COBE muncul. Data akan memakan waktu empat tahun untuk dikumpulkan. Namun hasilnya sangat mengejutkan. Hasil pertama muncul beberapa minggu setelah peluncuran, ketika Mather menunjukkan spektrum tersebut kepada American Astronomical Society dan menerima tepuk tangan meriah. Big Bang aman sebagai sebuah teori. Dua tahun kemudian, pada pertemuan American Physical Society pada bulan April 1992, tim menunjukkan peta pertama mereka. Data cocok dengan teori dengan sempurna. Ini adalah sisa-sisa Big Bang yang mengungkapkan benih-benih yang akan tumbuh menjadi bintang dan galaksi. Fisikawan Stephen Hawking menyebutnya sebagai “penemuan paling penting abad ini, atau mungkin sepanjang masa.”
Mather berbicara dengan rendah hati tentang penemuan tersebut pada pidato penerimaan Nobelnya pada tahun 2006, dan sepenuhnya memuji timnya yang luar biasa dan rekannya George Smoot, yang berbagi hadiah tersebut dengannya pada tahun itu. Namun dia tidak meremehkan pencapaian tersebut. Dia mencatat bahwa dia sangat senang dengan “pengakuan yang lebih luas bahwa pekerjaan kami sama pentingnya dengan yang sudah lama diketahui oleh orang-orang di dunia astronomi profesional.”
Mather mempertahankan realisme itu saat ini. Meski prihatin dengan penundaan, ancaman pembatalan, pembengkakan biaya, dan permusuhan yang tidak terlalu halus di komunitas sains yang lebih luas terhadap “teleskop yang memakan astronomi,” dia tidak membiarkan hal ini menghabiskan dirinya atau timnya. “Tidak ada gunanya mencoba mengatur perasaan orang lain,” ujarnya. “Banyak pendapat masyarakat yang mengatakan, ‘kalau itu nikel saya, saya akan membelanjakannya dengan cara yang berbeda.’ Tapi itu bukan nikel mereka; dan alasan mengapa kita mengutamakan nikel adalah karena NASA menghadapi tantangan yang sangat besar. Kongres menyetujui kami menghadapi tantangan besar. Dan tantangan besar tidaklah gratis. Perasaan saya adalah bahwa satu-satunya alasan mengapa kami memiliki program astronomi di NASA yang dapat dinikmati atau dikeluhkan oleh siapa pun adalah karena kami melakukan proyek yang sangat sulit. Kami berusaha semaksimal mungkin.”
Webb tidak hanya sedikit lebih baik dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, tambah Mather; itu seratus kali lebih kuat. Namun kekhawatiran terbesarnya dalam merancang misi bukanlah pada instrumen astronomi yang canggih, melainkan pada tabir surya raksasa yang perlu dibuka. Semua instrumen dan semua mekanisme penerapan telah direkayasa secara redundansi; ada dua atau lebih cara untuk membuatnya berfungsi jika metode utama gagal. Tapi itu bukan satu-satunya masalah dengan tabir surya. Itu akan berhasil atau tidak.
Kini Mather bisa fokus sepenuhnya pada ilmu yang bisa didapat. Dia mengharapkan kejutan; dia akan terkejut jika tidak ada kejutan. “Hampir semua hal dalam astronomi merupakan sebuah kejutan,” katanya. “Saat Anda memiliki peralatan baru, Anda akan mendapat kejutan.” Firasatnya adalah bahwa Webb mungkin mengungkap sesuatu yang aneh tentang alam semesta awal, mungkin banyaknya objek berumur pendek yang belum pernah dilihat sebelumnya yang mengungkapkan sesuatu tentang energi gelap, kekuatan misterius yang tampaknya mempercepat perluasan alam semesta, atau hal yang sama misteriusnya. materi gelap. Ia juga tidak sabar menunggu Webb mengalihkan kameranya ke Alpha Centauri, sistem bintang terdekat dengan Bumi. Bagaimana jika ada planet di sana yang cocok untuk kehidupan? Webb harus memiliki kepekaan untuk mendeteksi molekul di atmosfernya, jika ada.
“Itu akan keren,” kata Mather. Petunjuk kehidupan dari sistem bintang terdekat? Ya, keren sekali.
Artikel ini pertama kali muncul di Engadget di https://www.engadget.com/inside-the-star-factory-chris-gunn-christopher-wanjek-mit-press-143046496.html?src=rss
