Повністю зібраний космічний телескоп Джеймса Вебба з його сонячним захисним екраном та "нерозділеними конструкціями піддонів" (які складаються навколо телескопа для запуску) частково розгорнутий у відкриту конфігурацію, що дозволяє встановити телескоп.
(Зображення: © NASA / Chris Gunn)
Пол М. Саттер є астрофізиком в Державний університет штату Огайо, господар Запитайте космонавта і Космічне радіота автор "Ваше місце у Всесвіті."Саттер зробив внесок у цю статтю Голоси експертів Space.com: Op-Ed & Insights.
НАСА Космічний телескоп Джеймса Вебба планується запустити в березні 2021 року, після років затримок і мільярдів доларів, витрачених на бюджет. Хоча легко стверджувати, що весь цей час і гроші були витрачені даремно, ця обсерваторія стане прем'єрним і беззаперечним чемпіоном інфрачервоних довжин хвиль, надаючи нам безпрецедентний доступ до куточків Всесвіту, на даний момент недоступних.
Якщо ми хочемо дізнатися нові речі про все - від перших галактик до випадків життя на інших планетах, приблизно $ 9,7 млрд. Джеймс Вебб - наша єдина надія.
Без застуди
У той час як космічний телескоп Джеймса Вебба ("JWST" для тих, хто знає) оголошується "спадкоємцем" історії NASA Космічний телескоп Хаббл, це не так. Хаббл - це передусім оптичний телескоп, що фіксує довжину хвиль світла, аналогічну діапазону, який робить людське око, і простягається повз нього трохи в інфрачервону та ультрафіолетову (УФ) частини електромагнітного спектру. По суті, Хаббл - це гігантський орбіт космічного очного яблука, який дає приголомшливі знімки, які ви б побачили, якби ваші зорові нерви були аналогічно обладнані.
Але JWST інший. Він буде спостерігати цілком в інфрачервоному просторі, ледь чухаючи найглибші можливі червоні кольори, які може побачити людина. Іншими словами, JWST вивчатиме Всесвіт, який значною мірою є невидимим для людського досвіду.
Однією з головних причин того, що JWST розроблений як інфрачервона область, є те, що інфрачервону астрономію взагалі дуже важко зробити з поверхні Землі. Легке забруднення - це смуга астрономів, яким для того, щоб зробити їх детальні спостереження та вимірювання, потрібне кришталево чисте і ідеально темне небо.
А забруднення інфрачервоним світлом надходить із багатьох місць. В основному, все тепле. Що, в основному, все. Людські тіла генерують 100 Вт інфрачервоного випромінювання. Сама Земля досить тепла, сильно світиться в інфрачервоних смугах. Навіть сам телескоп, якщо він при кімнатній температурі, світиться в інфрачервоному просторі.
Ми не можемо цього зробити інфрачервона астрономія з землі, це просто важко важко.
Отже, простір.
Далеко від дому
JWST діятиме приблизно 1 мільйон миль (1,5 мільйона кілометрів) від Землі, щоб безпечно дістатися далеко від нашої теплої інфрачервоної планети. Але навіть все-таки є сонце протистояти. Коли-небудь сидіти надворі в приємний літній день, відчуваючи на своїй шкірі тепло нашого сонця? Так, це інфрачервоне випромінювання, яке викачується відро. І навіть за мільйон миль від Землі сонце все ще трохи підсмажене.
Для боротьби з цим у дизайнерів інфрачервоних космічних телескопів є пара варіантів. Найпоширенішим вибором є використання активної системи охолодження, охолодження телескопа до температур, необхідних для належного спостереження за інфрачервоними довжинами хвиль. Це чудово і застосовується попередніми інфрачервоними космічними телескопами, але це обмежує їх тривалість життя. Немає більше теплоносія = більше астрономії.
Тож замість JWST буде розгорнута гігантська, дорога космічна парасолька довжиною 72 фути (22 метри) та шириною 36 футів (11 м), виготовлена з п’яти шарів надзвичайно світловідбиваючого матеріалу, кожен шар тонший від людського волосся. Цей масивний "сонцезахисний екран"буде тримати сам телескоп у постійному тіні, десь на південь від мінус 370 градусів Фаренгейта (мінус 223 градуси Цельсія), що ідеально підходить для інфрачервоних довжин хвиль, які він буде вивчати.
Хоча, для задоволення, один з інструментів на борту буде охолоджений з активною системою охолодження до мінус 433 Фаренгейта (мінус 258 C), що дозволить йому отримати доступ до деяких навіть більших довжин інфрачервоних хвиль.
Ось наука
Загалом JWST є масовим. Насправді вона настільки велика, що не могла вміститись у ракету. Окрім гаргантуанського сонячного щита, основне дзеркало буде заввишки 21 фут (6,5 м), що набагато ширше, ніж будь-який ракетний обтік, який зараз використовується. Наведення дзеркала на бік ракети - це не зовсім працездатне рішення, тому натомість розумні інженери NASA розбили дзеркало на 18 менших шестикутних ділянок, які будуть затягнуті і складені в ракету (разом зі складеною вгору сонцезахисний екран і решта самого телескопа).
Якщо все піде правильно, через кілька днів після запуску JWST вирушить до своєї точки спостереження, розгорнеться і почне дивитися.
І те, що воно побачить, буде - і я не використовую цього слова злегка - чудовим. Однією з його головних цілей буде ранній Всесвіт, коли нашому космосу було всього кілька сотень мільйонів років. Перші зірки та галактики, що з’явилися на космічній сцені, яскраво палали у видимому спектрі, але протягом останніх 13 мільярдів років Всесвіт розширився, розтягнувши це світло поза видимим діапазоном і вниз, до інфрачервоного - прямо у милому місці проектних параметрів JWST.
Оскільки у нас взагалі немає зображень із епохи перших зірок і галактик (розмовно відомих як "космічний світанок") це буде наш перший в історії погляд на цю важливу епоху в історії космосу.
Ближче до дому, JWST вивчатиме все, що круто в космосі, від протопланетних дисків навколо новонароджених зірок до молекулярних хмар, комет, об'єктів пояса Койпера тощо.
І JWST використовуватиме спеціалізований пристрій для блокування світла від деяких далеких зірок, що дозволяє обсерваторії робити знімки будь-яких об’єктів, що обходять навколо цих зірок - наприклад екзопланети. Ці планети будуть світитися в інфрачервоному просторі, а світло від цих планет буде змінюватися хімічними речовинами та елементами в їх атмосфері, хімічними речовинами та елементами, які можуть бути ознаками життя.
Від мисливця ET до викривача космічного світанку, JWST, безумовно, буде вартим зачекати.
- Космічний телескоп Джеймса Вебба НАСА: космічний спадкоємець Хаббла
- Будинок витрачає попереджувальні постріли Білла на пожежі в космічному телескопі Джеймса Вебба
- Космічний телескоп Джеймса Вебба НАСА прибув до Каліфорнії на остаточну асамблею (Фото)
Дізнайтеся більше, прослухавши епізод "Чи варто Джеймсу Веббу чекати?" на подкасті Ask A Spaceman, доступному на iTunes та в Інтернеті за адресою http://www.askaspaceman.com. Завдяки @SethDSanders, @hhyech, White I. та Veljo U. за запитання, що призвели до цього твору! Задайте своє запитання у Twitter, використовуючи #AskASpaceman або дотримуючись Павла @PaulMattSutter і facebook.com/PaulMattSutter.
