חלקים גדולים של הספקטרום האלקטרומגנטי אפשר לראות רק מהריק הקר של החלל. אפילו האור הנראה וגלי הרדיו, שעוברים דרך האטמוספירה, עלולים להיות מוסתרים בגלל הסביבה על כדור הארץ: את האסטרונומיה האופטית מפריע זיהום האור של הערים, ואת אסטרונומיית הרדיו – הפרעות של טלוויזיה, רדיו ותנורי מיקרוגל. רוב הקרינה האינפרה-אדומה נבלעת כבר כמה קילומטרים מעל הקרקע, באדי המים שבאטמוספירה התחתונה. הקרינה האולטרה-סגולה וכל אורכי הגל הקצרים ממנה נבלעים גבוה יותר, בשכבת האוזון. כדי לצפות ברוב תחום האינפרה-אדום והמיקרוגלים, ובכל הקרינה האולטרה-סגולה, קרני הרנטגן וקרני הגמא, צריך לצאת לחלל.
באדיבות ויקיפדיה
אחרי מלחמת העולם השנייה השתמשו מדענים אמריקאים בטילי V2 גרמניים שנלכדו, כדי לשלוח מכשירים לגובה רב באטמוספירה. (ורנר פון בראון, שבנה את טילי ה-V2, עבר אחר כך לעבוד בנאס"א, והיה האדריכל של טיל הסטורן 5, שהביא אסטרונאוטים לירח). מאז, החל מתחילת שנות ה-70, סדרה של לוויינים גדולים ויקרים יותר ויותר פתחה את השמיים באורכי הגל הקצרים, וגילתה לנו יקום אלים, עתיר אנרגיה. מדענים שלחו גם טלסקופים קטנים לגיחות קצרות לחלל, על בלונים ועל טילים, אבל הנתונים הטובים ביותר מגיעים מלוויינים שמשוגרים למסלול סביב כדור הארץ ומעבר לו. מאחר שאסטרונומיה בחלל יקרה, משימות רבות הן מיזמים משותפים של שתי מדינות או יותר: הסוכנויות הממשלתיות משתפות פעולה במימון, והמדענים מהמדינות השונות משתפים פעולה בניתוח הנתונים.
באדיבות NASA/JPL-Caltech
היתרון העצום של אסטרונומיה בחלל בולט במיוחד בתחום האינפרה-אדום הבינוני והרחוק, כלומר באורכי הגל הארוכים ביותר של האינפרה-אדום. מהקרקע יש שתי בעיות. הראשונה: אדי המים באטמוספירה בולעים את רוב אורכי הגל האינפרה-אדומים ביעילות רבה כל כך, שאי אפשר לראות את כל הספקטרום האינפרה-אדום אפילו ממצפה גבוה על פסגת הר, כמו מאונה קיאה. השנייה: הטמפרטורה של כדור הארץ ושל האטמוספירה שלו היא כ-300 קלווין, ולכן הם עצמם פולטים קרינה תרמית בתחום האינפרה-אדום. כל המקורות האסטרונומיים נראים אפוא על רקע בהיר של קרינה אינפרה-אדומה. בחלל הרקע הזה חשוך פי מיליון. באסטרונומיה האינפרה-אדומה, ההבדל בין עבודה על הקרקע לבין עבודה בחלל הוא כמו ההבדל, באסטרונומיה האופטית, בין תצפית ביום לתצפית בלילה! וכמה שזה נשמע מדהים, בתחום קרני הרנטגן וקרני הגמא ההבדל דרמטי עוד יותר: מהקרקע אי אפשר לצפות בהן בכלל.
באדיבות NASA/CXC
לאסטרונומיה בחלל יש שלושה יתרונות: היא פותחת תחומים של הספקטרום שאי אפשר לראות מהקרקע; היא מציעה סביבה שבה הרעש באור הנראה ובאינפרה-אדום נמוך מאוד; והיא מאפשרת לטלסקופים לפעול מחוץ לטשטוש של האטמוספירה, ולהגיע עקרונית לכושר ההפרדה התאורטי שלהם. מול היתרונות האלה עומדים המחיר הגבוה בהרבה ואורך החיים המוגבל של מצפה בחלל. טלסקופ החלל האבל הוא רק אחד ממצפים רבים במסלול, שיחד מכסים את כל הספקטרום האלקטרומגנטי, מלבד גלי הרדיו. בשנות ה-80 וה-90 הגתה נאס"א תוכנית שאפתנית לכסות את הספקטרום בארבעה "מצפים גדולים". האבל היה אחד מהם, והראשון ששוגר, ב-1990. שנה אחר כך שוגר מצפה קרני הגמא קומפטון, ב-1999 מצפה קרני הרנטגן צ'נדרה, והאחרון היה טלסקופ החלל שפיצר, לאינפרה-אדום, ב-2003. כל אחד מהם עלה מיליארדי דולרים, וכל אחד מהם הניב מדע מצוין. משימה גדולה של סוכנות החלל האירופית היא גאיה, ששוגרה ב-2013 וסיימה את עבודתה ב-2025. גאיה מדדה את המיקומים, המרחקים והתנועות של כמעט שני מיליארד גרמי שמיים.
היורש הדגל של "המצפים הגדולים" בתחום האינפרה-אדום הוא טלסקופ החלל ג'יימס וב (JWST). הטלסקופ, שקוטרו 6.5 מטרים, היה פרויקט מאתגר מאוד מבחינה טכנית. משטח האיסוף שלו בנוי מ-18 מקטעים משושים של בריליום מצופה זהב, שהיו צריכים להיפתח אחרי השיגור, כמו עלי כותרת של פרח. הוא נמצא בנקודת שיווי משקל כבידתית בין השמש לכדור הארץ, כ-1.5 מיליון קילומטרים מכדור הארץ. אסטרונאוטים אינם יכולים לתקן אותו, כמו שתיקנו את האבל, ולכן הוא היה צריך להיפתח ולעבוד בלי שום תקלה – וכך היה. העלות שלו ביום השיגור הייתה כ-10 מיליארד דולר. JWST מספק נתונים באיכות גבוהה ותמונות מרשימות, כולל של גלקסיות שהאור שלהן יצא לדרך לפני יותר מ-13 מיליארד שנה.
אסטרונומיה בחלל יקרה! טלסקופ גדול על הקרקע, בקוטר 8 עד 10 מטרים, עשוי לעלות 100 עד 200 מיליון דולר. טלסקופ מורכב בחלל עשוי לעלות מיליארד עד שני מיליארד דולר, אף שקוטרו רק 2 עד 3 מטרים. מה גורם להבדל הגדול? החלל הוא סביבה קיצונית, והשיגור מפעיל מאמצים עצומים על הציוד המדעי. כדי לוודא שמצפה חלל לא ייכשל במסלול, צריך לבדוק את כל הרכיבים בקפדנות, ולעתים קרובות לבנות כפילויות. נאס"א ניסתה גם משימות צנועות יותר, בעלות של 200 עד 400 מיליון דולר. לטלסקופים האלה יש תכנון פשוט יותר, והם אינם מתאימים למגוון רחב כל כך של מחקרים אסטרונומיים, אבל כישלון של אחד מהם אינו הרסני. וכמה שהמספרים האלה גדולים, הם מתגמדים לעומת העלות הצפויה של שליחת אסטרונאוטים לירח או למאדים.
→ הסעיף הקודם: 10.25 טלסקופי רדיו | הסעיף הבא: 10.27 טלסקופ החלל האבל ←