Duhovi svemira
Neko je jednom rekao: kreatori Hubbla moraju postaviti spomenik u svakom većem gradu na Zemlji. On ima mnogo zasluga. Na primjer, uz pomoć ovog teleskopa astronomi su snimili vrlo udaljenu galaksiju UDFj-39546284. U januaru 2011. naučnici su otkrili da se nalazi dalje od prethodnog rekordera - UDFy -38135539 - za oko 150 miliona svjetlosnih godina. Galaksija UDFj-39546284 udaljena je 13,4 milijardi svjetlosnih godina od nas. Odnosno, Hubble je vidio zvijezde koje su postojale prije više od 13 milijardi godina, 380 miliona godina nakon Velikog praska. Ovi objekti vjerovatno dugo nisu "živi": vidimo samo svjetlost davno mrtvih zvijezda i galaksija.
No, unatoč svim svojim vrijednostima, svemirski teleskop Hubble tehnologija je prošlog milenija: lansiran je 1990. godine. Naravno, tehnologija je godinama napredovala. Da se Hubble teleskop pojavio u naše vrijeme, njegove bi sposobnosti na kolosalni način nadmašile originalnu verziju. Tako je nastao James Webb.
Zašto je "James Webb" koristan
Novi teleskop, kao i njegov predak, također je orbitalna infracrvena opservatorija. To znači da će njegov glavni zadatak biti proučavanje toplinskog zračenja. Podsjetimo da objekti zagrijani na određenu temperaturu emitiraju energiju u infracrvenom spektru. Talasna dužina zavisi od temperature grejanja: što je veća, kraća je talasna dužina i intenzivnije je zračenje.
Međutim, postoji jedna konceptualna razlika između teleskopa. Hubble se nalazi u niskoj Zemljinoj orbiti, odnosno kruži oko Zemlje na nadmorskoj visini od oko 570 km. James Webb će biti lansiran u orbitu oreola na L2 Lagrangeovoj tački sistema Sunce-Zemlja. Okretat će se oko Sunca, a za razliku od situacije s Hubbleom, Zemlja se neće miješati u to. Odmah se javlja problem: što je objekt udaljeniji od Zemlje, to je teže stupiti u kontakt s njim, stoga je veći rizik od njegovog gubitka. Stoga će se "James Webb" kretati oko zvijezde sinhronizovano sa našom planetom. U ovom slučaju udaljenost teleskopa od Zemlje bit će 1,5 miliona km u suprotnom smjeru od Sunca. Za usporedbu, udaljenost od Zemlje do Mjeseca je 384.403 km. Odnosno, ako oprema James Webb otkaže, najvjerojatnije neće biti popravljena (osim daljinski, što nameće ozbiljna tehnička ograničenja). Stoga je obećavajući teleskop ne samo pouzdan, već i super pouzdan. To je dijelom posljedica stalnog odgađanja datuma lansiranja.
James Webb ima još jednu važnu razliku. Oprema će mu omogućiti da se koncentrira na vrlo stare i hladne predmete koje Hubble nije mogao vidjeti. Na ovaj način ćemo saznati kada i gdje su se pojavile prve zvijezde, kvazari, galaksije, jata i super -jata galaksija.
Najzanimljiviji nalazi koje novi teleskop može napraviti su egzoplanete. Da budemo precizniji, govorimo o određivanju njihove gustoće, što će nam omogućiti da shvatimo koja je vrsta objekta ispred nas i može li takva planeta biti potencijalno nastanjiva. Uz pomoć Jamesa Webba, naučnici se također nadaju da će prikupiti podatke o masama i promjerima udaljenih planeta, a to će otvoriti nove podatke o matičnoj galaksiji.
Oprema teleskopa omogućit će otkrivanje hladnih egzoplaneta sa površinskim temperaturama do 27 ° C (prosječna temperatura na površini naše planete je 15 ° C)."James Webb" moći će pronaći takve objekte koji se nalaze na udaljenosti većoj od 12 astronomskih jedinica (to jest, udaljenost od Zemlje do Sunca) od njihovih zvijezda i udaljeni od Zemlje na udaljenosti do 15 svjetla godine. Ozbiljni planovi tiču se atmosfere planeta. Spitzer i Hubble teleskopi uspjeli su prikupiti podatke o stotinjak plinskih omotača. Prema riječima stručnjaka, novi teleskop moći će istražiti najmanje tristo atmosfera različitih egzoplaneta.
Odvojena točka koju vrijedi istaći je potraga za hipotetičkom populacijom zvijezda tipa III, koja bi trebala činiti prvu generaciju zvijezda koje su se pojavile nakon Velikog praska. Prema naučnicima, radi se o vrlo teškim svjetiljkama s kratkim vijekom trajanja, koje, naravno, više ne postoje. Ovi su objekti imali veliku masu zbog nedostatka ugljika potrebnog za klasičnu termonuklearnu reakciju, u kojoj se teški vodik pretvara u laki helij, a višak mase u energiju. Uz sve to, novi teleskop moći će detaljno proučavati ranije neistražena mjesta na kojima se rađaju zvijezde, što je također jako važno za astronomiju.
- Pretraživanje i proučavanje najstarijih galaksija;
- Potražite egzoplanete slične Zemlji;
- Otkrivanje zvjezdanih populacija trećeg tipa;
- Istraživanje "zvjezdanih kolijevki"
Karakteristike dizajna
Uređaj su razvile dvije američke kompanije - Northrop Grumman i Bell Aerospace. Svemirski teleskop James Webb je remek -delo inženjeringa. Novi teleskop težak je 6,2 tone - za usporedbu, Hubble ima masu od 11 tona, ali ako se stari teleskop po veličini može usporediti s kamionom, tada se novi može usporediti s teniskim terenom. Dužina mu doseže 20 m, a visina je jednaka visini trokatnice. Najveći dio svemirskog teleskopa James Webb je ogroman štit od sunca. Ovo je osnova cijele strukture, stvorene od polimernog filma. S jedne strane prekriven je tankim slojem aluminija, a s druge - metalnim silikonom.
Štitnik od sunca ima nekoliko slojeva. Šupljine između njih ispunjene su vakuumom. To je potrebno kako bi se oprema zaštitila od "toplotnog udara". Ovaj pristup omogućuje hlađenje ultraosjetljivih matrica do –220 ° C, što je vrlo važno kada je u pitanju promatranje udaljenih objekata. Činjenica je da, unatoč savršenim senzorima, nisu mogli vidjeti objekte zbog drugih "vrućih" detalja "Jamesa Webba".
U središtu strukture nalazi se ogromno ogledalo. Ovo je "nadgradnja" koja je potrebna za fokusiranje snopova svjetlosti - ogledalo ih ispravlja stvarajući jasnu sliku. Promjer glavnog ogledala teleskopa James Webb je 6,5 m. Uključuje 18 blokova: tokom lansiranja lansirnog vozila ti će segmenti biti u kompaktnom obliku i otvorit će se tek nakon ulaska svemirske letjelice u orbitu. Svaki segment ima šest uglova za najbolje korištenje raspoloživog prostora. Zaobljeni oblik ogledala omogućava najbolje fokusiranje svjetla na detektore.
Za proizvodnju ogledala odabran je berilij - relativno tvrdi metal svijetlo sive boje, koji se, između ostalog, odlikuje visokim troškovima. Među prednostima ovog izbora je činjenica da berilij zadržava svoj oblik čak i na vrlo niskim temperaturama, što je vrlo važno za pravilno prikupljanje podataka.
Naučni instrumenti
Pregled obećavajućeg teleskopa bio bi nepotpun da se ne usredotočimo na njegove glavne instrumente:
MIRI. Ovo je uređaj srednje infracrvene veze. Sadrži kameru i spektrograf. MIRI uključuje nekoliko niza detektora arsena i silicija. Zahvaljujući senzorima ovog uređaja, astronomi se nadaju da će uzeti u obzir crveno pomicanje udaljenih objekata: zvijezda, galaksija, pa čak i malih kometa. Kosmološko crveno pomicanje naziva se smanjenje frekvencija zračenja, što se objašnjava dinamičkom udaljenošću izvora jedan od drugog zbog širenja Univerzuma. Ono što je najzanimljivije je da se ne radi samo o popravljanju ovog ili onog udaljenog objekta, već o prikupljanju velike količine podataka o njegovim svojstvima.
NIRCam, ili blizu infracrvena kamera, glavna je jedinica za snimanje teleskopa. NIRCam je kompleks senzora žive, kadmij-telur. Radni raspon NIRCam uređaja je 0,6-5 mikrona. Teško je zamisliti koje će tajne NIRCam pomoći u otkrivanju. Naučnici, na primjer, žele to koristiti za izradu karte tamne materije takozvanom metodom gravitacionog sočiva, tj. pronalaženje ugrušaka tamne materije po njihovom gravitacionom polju, uočljivo po zakrivljenosti putanje obližnjeg elektromagnetnog zračenja.
NIRSpec. Bez infracrvenog spektrografa bilo bi nemoguće utvrditi fizička svojstva astronomskih objekata, poput mase ili hemijskog sastava. NIRSpec može pružiti spektroskopiju srednje rezolucije u rasponu valnih duljina 1-5 μm i spektroskopiju niske rezolucije s valnim duljinama 0,6-5 μm. Uređaj se sastoji od mnogih ćelija s individualnom kontrolom, koja vam omogućuje da se fokusirate na određene objekte, "filtrirajući" nepotrebno zračenje.
FGS / NIRISS. To je par koji se sastoji od preciznog nišanskog senzora i bliskog infracrvenog uređaja za snimanje sa spektrografom bez proreza. Zahvaljujući senzoru za precizno navođenje (FGS), teleskop će se moći fokusirati što je preciznije moguće, a zahvaljujući NIRISS -u, naučnici namjeravaju provesti prva orbitalna ispitivanja teleskopa, koja će dati opću sliku o njegovom stanju. Također se vjeruje da će uređaj za snimanje igrati važnu ulogu u osmatranju udaljenih planeta.
Formalno, namjeravaju upravljati teleskopom pet do deset godina. Međutim, kako pokazuje praksa, ovaj se period može produžiti na neodređeno vrijeme. A "James Webb" može nam pružiti mnogo korisnije i jednostavno zanimljive informacije nego što je iko mogao zamisliti. Štoviše, sada je nemoguće čak zamisliti kakvo će "čudovište" zamijeniti "Jamesa Webba" i koliko će koštati njegova izgradnja.
Još u proljeće 2018. cijena projekta porasla je na nezamislivih 9,66 milijardi dolara. Poređenja radi, godišnji proračun NASA -e iznosi približno 20 milijardi dolara, a Hubble je u vrijeme izgradnje vrijedio 2,5 milijardi dolara. Drugim riječima, James Webb je već ušao u istoriju kao najskuplji teleskop i jedan od najskupljih projekata u istoriji istraživanja svemira. Samo lunarni program, Međunarodna svemirska stanica, šatlovi i GPS sistem globalnog pozicioniranja koštaju više. Međutim, “James Webb” ima sve pred sobom: cijena bi mogla još više porasti. Iako su stručnjaci iz 17 zemalja sudjelovali u njegovoj izgradnji, lavovski dio sredstava i dalje leži na plećima Sjedinjenih Država. Vjerojatno će tako biti i dalje.
