Noen sa en gang: skaperne av Hubble må bygge et monument i hver storby på jorden. Han har mange meritter. For eksempel, ved hjelp av dette teleskopet, har astronomer tatt et bilde av den svært fjerne galaksen UDFj-39546284. I januar 2011 fant forskere ut at den befinner seg lenger enn den forrige rekordholderen - UDFy -38135539 - med rundt 150 millioner lysår. Galaxy UDFj-39546284 er 13,4 milliarder lysår fra oss. Det vil si at Hubble så stjerner som eksisterte for mer enn 13 milliarder år siden, 380 millioner år etter Big Bang. Disse objektene er sannsynligvis ikke "levende" på lenge: vi ser bare lyset fra lenge døde stjerner og galakser.
Men for alle fordeler er Hubble -romteleskopet teknologien fra det siste årtusenet: det ble lansert i 1990. Selvfølgelig har teknologien gjort store fremskritt gjennom årene. Hvis Hubble -teleskopet dukket opp i vår tid, ville dets evner ha overgått originalversjonen på en kolossal måte. Slik oppsto James Webb.
Hvorfor "James Webb" er nyttig
Det nye teleskopet er, i likhet med sin forfader, også et infrarødt observatorium i bane. Dette betyr at hovedoppgaven hans vil være å studere termisk stråling. Husk at gjenstander oppvarmet til en viss temperatur avgir energi i det infrarøde spekteret. Bølgelengden avhenger av oppvarmingstemperaturen: jo høyere den er, jo kortere er bølgelengden og jo mer intens stråling.
Imidlertid er det en konseptuell forskjell mellom teleskoper. Hubble er i en lav bane rundt jorden, det vil si at den går i bane rundt jorden i en høyde på omtrent 570 km. James Webb vil bli skutt opp i en halo-bane ved L2 Lagrange-punktet i Sun-Earth-systemet. Den vil dreie seg rundt solen, og i motsetning til situasjonen med Hubble, vil ikke jorden forstyrre den. Problemet oppstår umiddelbart: jo lenger et objekt er fra jorden, desto vanskeligere er det å kontakte det, derfor er risikoen for å miste det større. Derfor vil "James Webb" bevege seg rundt stjernen i synkronisering med planeten vår. I dette tilfellet vil avstanden til teleskopet fra jorden være 1,5 millioner km i motsatt retning fra solen. Til sammenligning er avstanden fra jorden til månen 384.403 km. Det vil si at hvis James Webb -utstyret mislykkes, vil det mest sannsynlig ikke bli reparert (unntatt eksternt, noe som pålegger alvorlige tekniske begrensninger). Derfor er et lovende teleskop gjort ikke bare pålitelig, men super pålitelig. Dette skyldes delvis den konstante utsettelsen av lanseringsdatoen.
James Webb har en annen viktig forskjell. Utstyret vil tillate ham å konsentrere seg om veldig gamle og kalde gjenstander som Hubble ikke kunne se. På denne måten vil vi finne ut når og hvor de første stjernene, kvasarene, galakser, klynger og superhoper av galakser dukket opp.
De mest interessante funnene som det nye teleskopet kan gjøre er eksoplaneter. For å være mer presis, snakker vi om å bestemme dens tetthet, som vil tillate oss å forstå hvilken type objekt som er foran oss og om en slik planet kan være potensielt beboelig. Ved hjelp av James Webb håper forskere også å samle data om masser og diametre på fjerne planeter, og dette vil åpne opp nye data om hjemmegalaksen.
Utstyret til teleskopet gjør det mulig å oppdage kalde eksoplaneter med overflatetemperaturer opp til 27 ° C (gjennomsnittstemperaturen på overflaten av planeten vår er 15 ° C)."James Webb" vil kunne finne slike objekter som ligger i en avstand av mer enn 12 astronomiske enheter (det vil si avstanden fra jorden til solen) fra stjernene og fjernt fra jorden i en avstand på opptil 15 lys år. Alvorlige planer angår atmosfæren på planetene. Spitzer- og Hubble -teleskopene var i stand til å samle informasjon om rundt hundre gasskonvolutter. Ifølge eksperter vil det nye teleskopet kunne utforske minst tre hundre atmosfærer av forskjellige eksoplaneter.
Et eget punkt som er verdt å markere er søket etter hypotetiske type III stjernebestander, som skulle utgjøre den første generasjonen av stjerner som dukket opp etter Big Bang. Ifølge forskere er dette veldig tunge armaturer med kort levetid, som selvfølgelig ikke lenger eksisterer. Disse objektene hadde en stor masse på grunn av mangel på karbon som kreves for den klassiske termonukleære reaksjonen, der tungt hydrogen omdannes til lett helium, og overflødig masse omdannes til energi. I tillegg til alt dette vil det nye teleskopet kunne studere i detalj tidligere uutforskede steder hvor stjerner blir født, noe som også er veldig viktig for astronomi.
- Søk og studere de eldste galakser;
- Søk etter jordlignende eksoplaneter;
- Påvisning av stjernebestander av den tredje typen;
- Utforskning av "stjernevuggene"
Designfunksjoner
Enheten ble utviklet av to amerikanske selskaper - Northrop Grumman og Bell Aerospace. James Webb Space Telescope er et mesterverk i ingeniørfag. Det nye teleskopet veier 6, 2 tonn - til sammenligning har Hubble en masse på 11 tonn. Men hvis det gamle teleskopet kan sammenlignes i størrelse med en lastebil, kan det nye sammenlignes med en tennisbane. Lengden når 20 m, og høyden er den samme som i en bygning på tre etasjer. Den største delen av James Webb -romteleskopet er et enormt solskjerm. Dette er grunnlaget for hele strukturen, laget av en polymerfilm. På den ene siden er det dekket med et tynt lag aluminium, og på den andre siden - metallisk silisium.
Solskjermen har flere lag. Tomrommene mellom dem er fylt med vakuum. Dette er nødvendig for å beskytte utstyret mot "heteslag". Denne tilnærmingen lar en avkjøle ultrafølsomme matriser ned til –220 ° C, noe som er veldig viktig når det gjelder å observere fjerne objekter. Faktum er at til tross for de perfekte sensorene, kunne de ikke se objekter på grunn av andre "varme" detaljer om "James Webb".
I midten av strukturen er et stort speil. Dette er en "overbygning" som er nødvendig for å fokusere lysstråler - speilet retter dem og skaper et klart bilde. Diameteren på hovedspeilet til James Webb -teleskopet er 6,5 m. Det inkluderer 18 blokker: under oppskytningen av oppskytningsvognen vil disse segmentene være i en kompakt form og åpnes først etter at romfartøyet har kommet i bane. Hvert segment har seks hjørner for å utnytte den tilgjengelige plassen best mulig. Og den avrundede formen på speilet gir best fokusering av lys på detektorene.
For fremstilling av speilet ble beryllium valgt - et relativt hardt metall av lysegrå farge, som blant annet er preget av høye kostnader. Blant fordelene med dette valget er det faktum at beryllium beholder sin form selv ved svært lave temperaturer, noe som er svært viktig for korrekt innsamling av informasjon.
Vitenskapelige instrumenter
Gjennomgangen av et lovende teleskop ville vært ufullstendig hvis vi ikke fokuserte på hovedinstrumentene:
MIRI. Dette er en mellom-infrarød enhet. Det inkluderer et kamera og et spektrograf. MIRI inkluderer flere matriser med arsen-silisiumdetektorer. Takket være sensorene til denne enheten håper astronomer å vurdere rødforskyvning av fjerne objekter: stjerner, galakser og til og med små kometer. Det kosmologiske rødskiftet kalles en reduksjon i strålingsfrekvenser, som forklares med den dynamiske avstanden mellom kilder til hverandre på grunn av utvidelsen av universet. Det som er mest interessant er at det ikke bare handler om å fikse dette eller det eksterne objektet, men om å skaffe en stor mengde data om dets egenskaper.
NIRCam, eller i nærheten av infrarødt kamera, er teleskopets viktigste bildeenhet. NIRCam er et kompleks av kvikksølv-kadmium-telluriumsensorer. Arbeidsområdet til NIRCam-enheten er 0,6-5 mikrometer. Det er vanskelig å forestille seg hvilke hemmeligheter NIRCam vil bidra til å løse. Forskere vil for eksempel bruke det til å lage et kart over mørk materie ved hjelp av den såkalte gravitasjonslinsemetoden, dvs. finne blodpropper av mørkt materie etter gravitasjonsfeltet, merkbart ved krumningen av banen til nærliggende elektromagnetisk stråling.
NIRSpec. Uten et nær-infrarødt spektrograf ville det være umulig å bestemme de fysiske egenskapene til astronomiske objekter, for eksempel masse eller kjemisk sammensetning. NIRSpec kan gi middels oppløsning spektroskopi i 1-5 mikrometer bølgelengdeområdet og lav oppløsning spektroskopi med 0,6-5 mikrometer bølgelengder. Enheten består av mange celler med individuell kontroll, som lar deg fokusere på bestemte objekter og "filtrere ut" unødvendig stråling.
FGS / NIRISS. Det er et par som består av en presisjonsmålsensor og en nær infrarød bildebehandlingsenhet med et spaltfritt spektrograf. Takket være presisjonsstyringssensoren (FGS) vil teleskopet kunne fokusere så nøyaktig som mulig, og takket være NIRISS har forskerne til hensikt å utføre de første orbitale testene av teleskopet, som vil gi en generell ide om tilstanden. Det antas også at bildeapparatet vil spille en viktig rolle i observasjonen av fjerne planeter.
Formelt har de tenkt å betjene teleskopet i fem til ti år. Imidlertid, som praksis viser, kan denne perioden forlenges på ubestemt tid. Og "James Webb" kan gi oss mye mer nyttig og ganske enkelt interessant informasjon enn noen kunne forestille seg. Dessuten er det nå umulig å forestille seg hva slags "monster" som vil erstatte "James Webb", og hvor mye konstruksjonen vil koste.
Tilbake våren 2018 økte prisen på prosjektet til ufattelige 9,66 milliarder dollar. Til sammenligning er NASAs årlige budsjett omtrent 20 milliarder dollar, og Hubble på byggetidspunktet var verdt 2,5 milliarder dollar. Med andre ord, James Webb har allerede gått over i historien som det dyreste teleskopet og et av de dyreste prosjektene i historien til romforskning. Bare måneprogrammet, den internasjonale romstasjonen, skyttelbussene og GPS -posisjoneringssystemet for GPS koster mer. Imidlertid har "James Webb" alt foran seg: prisen kan stige enda mer. Og selv om eksperter fra 17 land deltok i konstruksjonen, hviler brorparten av finansieringen fortsatt på skuldrene til USA. Antagelig vil dette fortsette å være slik.
