Svemirski teleskop James Webb: datum lansiranja, oprema

Sa svakom dodatnom centimetru otvora, svaki dodatni drugog razdoblja promatranja i svaki dodatni atom atmosferalija, udaljene od ankete polje teleskopa, bolje, dublje i jasnije vidjet ćete svemir.

25 godina "Hubble"

Kad je Hubble teleskop započeo s radom 1990., otvorio je novo doba u svemirskoj astronomiji. Više nije bilo potrebno boriti se u atmosferi, brinuti se zbog oblaka ili elektromagnetskog treperenja. Sve što je bilo potrebno bilo je postavljanje satelita na cilj, stabiliziranje i prikupljanje fotona. Za 25 godina, svemirski teleskopi počeli su pokriti cijeli elektromagnetski spektar, što je omogućilo da prvi put promatramo svemir na svakoj valnoj duljini svjetlosti.

No, kako se naše znanje povećalo, naše je razumijevanje nepoznate također naraslo. Daljnji gledamo u svemir, više vidimo duboku prošlost: konačnu količinu vremena nakon Velikog praska, u suradnji s konačnih brzine svjetlosti daje ograničenje na ono što možemo promatrati. Štoviše, širenje svemira djeluje protiv nas, istezanje valna duljina svjetlosti zvijezde, dok on putuje kroz svemir na naše oči. Čak i Hubbleov svemirski teleskop, koji nam daje najdublju, najuzbudljiviju sliku svemira koji smo ikada otkrili, ograničen je u tom pogledu.

Nedostaci Hubblea

Hubble je nevjerojatan teleskop, ali ima niz temeljnih ograničenja:

• Samo 2,4 m promjera, što ga ograničava rezolucija.
• Bez obzira na oblaganje s reflektirajućim materijalima, ona je stalno izložena izravnoj sunčevoj svjetlosti koja se zagrijava. To znači da zbog toplinskih učinaka ne može promatrati valnu duljinu svjetlosti više od 1,6 μm.
• Kombinacija ograničenih svjetlosti i valnih duljina, na koje je osjetljiva, znači da teleskop može vidjeti galaksije koje nisu starije od 500 milijuna godina.

Ove galaksije su lijepe, daleko i postojale kada je svemir bio samo oko 4% svoje sadašnje dobi. Ali poznato je da su zvijezde i galaksije postojale još ranije.

Vidjeti ovo, teleskop mora imati veću osjetljivost. To znači prijelaz na duže valne duljine i niže temperature od Hubblea. Zato se stvara James Webb svemirski teleskop.

Izgledi za znanost

James Webb Space Telescope (JWST) je osmišljen kako bi se prevladala ova ograničenja je: sa 6,5 ​​m promjera teleskopa prikuplja 7 puta više svjetla nego „Hubble”. To otvara mogućnost ultra-visoke razlučivosti spektroskopije od 600 nm do 6 mikrona (4 puta veće od valne duljine, koja je u stanju vidjeti „Hubble”) promatrati srednji infracrvenog područja s većom osjetljivošću nego ikad prije. JWST koristi pasivno hlađenje na temperaturi površine Plutona i može aktivno hladiti sredinom infracrvene uređaje do 7 K. teleskop James Webb, učinit će to moguće učiniti znanost kao nitko prije toga nije učinjeno.

Omogućit će:

• Pratite najranije galaksije ikad formirane;
• vidjeti kroz neutralni plin i ispitati prve zvijezde i reionizaciju Svemira;
• provesti spektroskopsku analizu prvih zvijezda (populacija III) nastala nakon Big Banga;
• dobiti iznenađujuća iznenađenja, kao što je otkriće najranije supermasivne crne rupe i kvazara u svemiru.

Razina znanstvenih istraživanja JWST-a nije slična ničemu u prošlosti, pa je teleskop izabran kao glavna misija NASA-e u 2010-ima.

Znanstveno remek-djelo

S tehničkog gledišta, novi teleskop Jamesa Webba pravi je umjetnički rad. Projekt je otišao dug put: bilo je prekoračenja proračuna, zaostataka i opasnosti od otkaza projekta. Nakon intervencije novog vodstva, sve se promijenilo. Projekt je odjednom radio kao sat, sredstva su dodijeljena, pogreške, neuspjeh i problemi su uzeti u obzir, a JWST tim počeo se uklapati u sve uvjete, rasporede i proračunske okvire. Lansiranje je zakazano za listopad 2018. na raketi Ariane-5. Tim ne samo da prati raspored, već je ostao devet mjeseci kako bi se uzeli u obzir sve nepredviđene situacije, tako da je sve prikupljeno i spremno za taj datum.

Teleskop James Webb sastoji se od 4 glavna dijela.

Optički blok

Uključuje sva ogledala, od kojih su najučinkovitije osamnaest primarnih segmentiranih pozlaćenih zrcala. Oni će se koristiti za prikupljanje udaljenih zvjezdanih svjetlosti i usredotočiti ih na instrumente za analizu. Svi ti zrcala sada su spremni i besprijekorni, napravljeni točno na rasporedu. Na kraju skupštine će se sklopiti u kompaktnom dizajnu koji će se prikazivati ​​na udaljenosti od više od 1 milijuna kilometara od Zemlje do L2 Lagrangeove točke, a zatim se automatski pretvoriti u obliku saćaste strukture, koja već dugi niz godina će prikupiti odlazne svjetlo. Ovo je stvarno lijepa stvar i uspješan rezultat titanskih napora mnogih stručnjaka.

Blizu infracrvenu kameru

"Webb" opremljen je s četiri znanstvena alata, koja su već spremna za 100%. Glavna kamera teleskopa je kamera blizu IR spektra: od vidljive narančaste svjetlosti do dubokih infracrvenih zraka. To će pružiti nenadmašne slike najranijih zvijezda, najmlađe galaksije još uvijek u procesu formiranja, mladih zvijezda Mliječnog puta i obližnjih galaksija, stotine novih predmeta u Kuiperovom pojasu. Optimizirano je za izravno snimanje planeta oko drugih zvijezda. Ovo će biti glavni fotoaparat kojeg koristi većina promatrača.

U blizini infracrvenog spektrografa

Ovaj alat ne samo da dijeli svjetlost u zasebne valne duljine, već je u stanju to učiniti za više od 100 zasebnih objekata u isto vrijeme! Ovaj uređaj će biti univerzalni spektrograf "Webba", koji je sposoban raditi u 3 različita načina spektroskopije. Izgrađeno je Europska svemirska agencija, ali mnoge komponente, uključujući detektore i bateriju s više okidača, osigurava Centar za letjelicu svemira. Goddard (NASA). Ovaj je uređaj testiran i spreman za instalaciju.

Srednji infracrveni instrument

Uređaj će se koristiti za širokopojasnu vizualizaciju, tj. Sa svojom pomoći će dobiti najimpresivnije slike svih Webb alata. Sa znanstvenog gledišta, to će biti najkorisniji u mjerenju protoplanetni disk oko mlade zvijezde, mjerenje i vizualizaciju s nevidjeni točnost Kuiper Belt objekata i prašina zagrijava zvijezda. To će biti jedini alat s kriogenim hlađenjem do 7 K. U usporedbi sa Spitzerovim svemirskim teleskopom, to će 100 puta poboljšati rezultate.

Neutralni IR spektrograf (NIRISS)

Uređaj će proizvesti:

• širokokutna spektroskopija u bloku infracrvenog valnog dometa (1,0 - 2,5 μm);
• sumornu spektroskopiju jednog objekta u vidljivom i infracrvenom području (0,6 - 3,0 μm);
• interferometrija koja prekriva otvore na valnim duljinama od 3,8-4,8 μm (gdje se očekuju prve zvijezde i galaksije);
• istraživanje širokog raspona cijelog vidnog polja.

Taj je alat stvorio kanadska agencija za prostore. Nakon što prođe kriogeni test, ona će također biti spremna za integraciju u pretinac instrumenta teleskopa.

sunshield

Prostorni teleskopi još nisu opremljeni s njima. Jedan od najstrašnijih aspekata svakog lansiranja je korištenje potpuno novog materijala. Umjesto hlađenje cijelu letjelicu aktivno jednokratne potrošne rashladno, James Webb teleskop koristi potpuno novu tehnologiju - 5-sloj sunce štit će biti razmještene na način da odražava sunčevo zračenje iz teleskopa. Pet limova od 25 metara povezivat će se titanskim šipkama i instalirati nakon postavljanja teleskopa. Zaštita je testirana u 2008. i 2009. godini. Modeli pune veličine koji su sudjelovali u laboratorijskim testovima učinili su sve što su trebali raditi ovdje na Zemlji. Ovo je lijepa inovacija.

Osim toga, to je i nevjerojatno pojam: ne samo da blokiraju svjetlost od sunca i staviti teleskop u hladu, a čine ga tako da je sva toplina zrači u smjeru suprotnom orijentacije teleskopa. Svaki od pet slojeva u vakuum prostoru će postati hladna kao udaljenost izvana da bude malo toplije od temperature površine - oko 350-360 K. Temperatura zadnji sloj bi trebao pasti na 37-40 K, koja je hladnija od površine noću Pluton.

Osim toga, poduzete su značajne mjere predostrožnosti kako bi se zaštitila od nepovoljnog okruženja dubokog prostora. Jedna od stvari koje treba pitanju ovdje su sitni šljunak šljunak veličine, pijesak, prašina, a još manje kroz međuplanetarni prostor leteći brzinom od nekoliko desetaka ili čak stotina tisuća km / h. Ti mikrometeoriti mogu napraviti sitne, mikroskopske rupe u svemu što susreću: svemirska vozila, kozmonautne odijela, teleskopske ogledala i još mnogo toga. Ako ogledalo će imati samo udubljenja ili rupe, malo smanjiti količinu dostupnih „dobrom svjetlu”, solarni panel može se razdvojiti od ruba do ruba, koje će se cijeli sloj beskoristan. Sjajna ideja upotrijebljena je za borbu protiv ove pojave.

Sve solarni štit je podijeljen u sekcije, tako da, ako postoji mala razlika u jednom, dva ili čak tri od njih, sloj neće suza dalje, kao lom u vjetrobransko staklo automobila. Odjeljivanje će sačuvati cjelokupnu cjelinu cjeline koja je važna za sprječavanje degradacije.

Svemirska letjelica: sustavi montaže i upravljanja

To je najčešća komponenta, budući da postoje svi svemirski teleskopi i znanstvene misije. JWST je jedinstven, ali i potpuno spreman. Sve što ostaje glavni izvođač projekta Northrop Grumman, treba završiti štitom, sastaviti teleskop i testirati ga. Uređaj će biti spreman za početak u roku od 2 godine.

10 godina otkrića

Ako sve bude u redu, čovječanstvo će biti na rubu velikih znanstvenih otkrića. Veo neutralnog plina, koji je još uvijek zasjeni pregled prvih zvijezda i galaksija, riješen infracrvene sposobnosti „Webb” i njegova ogromna svjetlost. To će biti najveći, najosjetljiviji teleskop s velikom rasponu valnih duljina od 0,6 do 28 mikrona (ljudsko oko vidi od 0,4 do 0,7 mikrona) ikada izgrađen. Očekuje se da će pružiti deset godina opažanja.

Prema NASA-i, mandat "Webba" misije će biti od 5,5 do 10 godina. Ona je ograničena na količine goriva potrebnog za održavanje orbitu i elektronike života i opreme u teškim uvjetima prostora. Orbitalna teleskop James Webb će nositi zalihe goriva za cijelu 10 mandata, a 6 mjeseci nakon lansiranja će biti testirani kako bi se osiguralo let, koji jamči 5 godina znanstvenog rada.

Što može poći po zlu?

Glavni ograničavajući faktor je količina goriva na brodu. Kada je gotov, satelit će se udaljiti od Lagrangeove točke L2, ulazeći u kaotičnu orbitu u neposrednoj blizini Zemlje.

Coma ove, može biti i drugih nevolja:

• degradacija zrcala, koja će utjecati na količinu prikupljenog svjetla i stvoriti artefakte slike, ali neće oštetiti daljnji rad teleskopa;
• neuspjeh dijela ili cijelog solarnog zaslona koji će dovesti do povećanja temperature letjelice i sužiti raspon valnih duljina do vrlo blizu infracrvenog (2-3 μm);
• slom rashladnog sustava srednjeg instrumenta IC-a, što će ga učiniti neupotrebljivim, ali neće utjecati na druge instrumente (od 0,6 do 6 mikrona).

Najteži test koji teleskop James Webb očekuje je pokretanje i puštanje u određenu orbitu. Te su situacije testirane i uspješno prošle.

Revolucija u znanosti

Ako je James Webb teleskop će raditi u normalnom načinu rada, gorivo je dovoljno da se osigura da njegov rad od 2018. do 2028. godine. Osim toga, postoji potencijal za punjenje gorivom, što bi moglo povećati životni vijek teleskopa još desetljeće. Baš kao što je Hubble iskorišten već 25 godina, JWST bi mogao pružiti generaciju revolucionarne znanosti. U listopadu 2018 raketa „Ariane 5” će orbiti budućnost astronomije, koji se, nakon više od 10 godina napornog rada već je učinjeno kako bi se početi donositi plodove. Došlo je do budućnosti teleskopa prostora.