Cineva a spus odată: creatorii Hubble trebuie să ridice un monument în fiecare oraș important de pe Pământ. Are multe merite. De exemplu, cu ajutorul acestui telescop, astronomii au făcut o fotografie a galaxiei foarte îndepărtate UDFj-39546284. În ianuarie 2011, oamenii de știință au aflat că este situat mai departe decât titularul recordului anterior - UDFy-38135539 - cu aproximativ 150 de milioane de ani lumină. Galaxy UDFj-39546284 este la 13,4 miliarde de ani lumină distanță de noi. Adică, Hubble a văzut stele care au existat acum mai bine de 13 miliarde de ani, la 380 de milioane de ani de la Big Bang. Aceste obiecte probabil nu sunt „vii” de multă vreme: vedem doar lumina stelelor și galaxiilor moarte de mult.
Dar, cu toate meritele sale, Telescopul Spațial Hubble este tehnologia mileniului trecut: a fost lansat în 1990. Desigur, tehnologia a făcut pași mari de-a lungul anilor. Dacă telescopul Hubble ar apărea în timpul nostru, capacitățile sale ar fi depășit versiunea originală într-un mod colosal. Așa a apărut James Webb.
De ce este util „James Webb”
Noul telescop, la fel ca strămoșul său, este, de asemenea, un observator în infraroșu care orbitează. Aceasta înseamnă că sarcina sa principală va fi studierea radiațiilor termice. Amintiți-vă că obiectele încălzite la o anumită temperatură emit energie în spectrul infraroșu. Lungimea de undă depinde de temperatura de încălzire: cu cât este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică și cu atât radiația este mai intensă.
Cu toate acestea, există o diferență conceptuală între telescoape. Hubble se află pe orbita scăzută a Pământului, adică orbitează Pământul la o altitudine de aproximativ 570 km. James Webb va fi lansat pe o orbită halo în punctul L2 Lagrange al sistemului Soare-Pământ. Se va învârti în jurul Soarelui și, spre deosebire de situația din Hubble, Pământul nu va interfera cu el. Problema apare imediat: cu cât un obiect este mai departe de Pământ, cu atât este mai dificil să îl contactați, prin urmare, cu atât este mai mare riscul de a-l pierde. Prin urmare, „James Webb” se va deplasa în jurul stelei sincronizat cu planeta noastră. În acest caz, distanța telescopului de Pământ va fi de 1,5 milioane de km în direcția opusă Soarelui. Pentru comparație, distanța de la Pământ la Lună este de 384.403 km. Adică, dacă echipamentul James Webb nu reușește, cel mai probabil nu va fi reparat (cu excepția de la distanță, care impune limitări tehnice serioase). Prin urmare, un telescop promițător este făcut nu numai fiabil, ci și foarte fiabil. Acest lucru se datorează parțial amânării constante a datei de lansare.
James Webb are o altă diferență importantă. Echipamentul îi va permite să se concentreze pe obiecte foarte vechi și reci pe care Hubble nu le-a putut vedea. Astfel vom afla când și unde au apărut primele stele, quasare, galaxii, clustere și superclustere de galaxii.
Cele mai interesante descoperiri pe care le poate face noul telescop sunt exoplanetele. Pentru a fi mai preciși, vorbim despre determinarea densității lor, ceea ce ne va permite să înțelegem ce tip de obiect se află în fața noastră și dacă o astfel de planetă poate fi potențial locuibilă. Cu ajutorul lui James Webb, oamenii de știință speră, de asemenea, să colecteze date despre masele și diametrele planetelor îndepărtate, iar acest lucru va deschide noi date despre galaxia de origine.
Echipamentul telescopului va permite detectarea exoplanetelor reci cu temperaturi de suprafață de până la 27 ° C (temperatura medie pe suprafața planetei noastre este de 15 ° C).„James Webb” va putea găsi astfel de obiecte situate la o distanță de mai mult de 12 unități astronomice (adică distanța de la Pământ la Soare) de stelele lor și la distanță de Pământ la o distanță de până la 15 lumină ani. Planurile serioase privesc atmosfera planetelor. Telescoapele Spitzer și Hubble au reușit să colecteze informații despre aproximativ o sută de plicuri de gaz. Potrivit experților, noul telescop va putea explora cel puțin trei sute de atmosfere ale diferitelor exoplanete.
Un punct separat demn de subliniat este căutarea unor populații stelare ipotetice de tip III, care ar trebui să alcătuiască prima generație de stele care a apărut după Big Bang. Potrivit oamenilor de știință, acestea sunt corpuri de iluminat foarte grele, cu o durată scurtă de viață, care, desigur, nu mai există. Aceste obiecte aveau o masă mare din cauza lipsei de carbon necesare reacției termonucleare clasice, în care hidrogenul greu este transformat în heliu ușor, iar masa în exces este transformată în energie. În plus față de toate acestea, noul telescop va putea studia în detaliu locurile neexplorate anterior unde se nasc stele, ceea ce este foarte important și pentru astronomie.
- Căutarea și studiul celor mai vechi galaxii;
- Căutați exoplanete asemănătoare pământului;
- Detectarea populațiilor stelare de al treilea tip;
- Explorarea „leagănelor stelelor”
Caracteristici de proiectare
Dispozitivul a fost dezvoltat de două companii americane - Northrop Grumman și Bell Aerospace. Telescopul spațial James Webb este o capodoperă a ingineriei. Noul telescop cântărește 6, 2 tone - pentru comparație, Hubble are o masă de 11 tone, dar dacă vechiul telescop poate fi comparat ca dimensiune cu un camion, atunci cel nou este comparabil cu un teren de tenis. Lungimea sa ajunge la 20 m, iar înălțimea sa este aceeași cu cea a unei clădiri cu trei etaje. Cea mai mare parte a telescopului spațial James Webb este un scut imens împotriva soarelui. Aceasta este baza întregii structuri, creată dintr-un film de polimer. Pe de o parte este acoperit cu un strat subțire de aluminiu, iar pe de altă parte - siliciu metalic.
Scutul solar are mai multe straturi. Golurile dintre ele sunt umplute cu vid. Acest lucru este necesar pentru a proteja echipamentul de „lovitură de căldură”. Această abordare permite răcirea matricelor ultrasunete până la –220 ° C, ceea ce este foarte important atunci când vine vorba de observarea obiectelor îndepărtate. Faptul este că, în ciuda senzorilor perfecți, nu au putut vedea obiecte din cauza altor detalii „fierbinți” ale „James Webb”.
În centrul structurii este o oglindă uriașă. Aceasta este o „suprastructură” necesară pentru a focaliza fasciculele de lumină - oglinda le îndreaptă, creând o imagine clară. Diametrul oglinzii principale a telescopului James Webb este de 6,5 m. Acesta include 18 blocuri: în timpul lansării vehiculului de lansare, aceste segmente vor fi într-o formă compactă și se vor deschide numai după ce nava spațială a intrat pe orbită. Fiecare segment are șase colțuri pentru a utiliza cât mai bine spațiul disponibil. Iar forma rotunjită a oglinzii permite cea mai bună focalizare a luminii pe detectoare.
Pentru fabricarea oglinzii s-a ales beriliu - un metal relativ dur de culoare gri deschis, care, printre altele, se caracterizează printr-un cost ridicat. Printre avantajele acestei alegeri se numără faptul că beriliu își păstrează forma chiar și la temperaturi foarte scăzute, ceea ce este foarte important pentru colectarea corectă a informațiilor.
Instrumente științifice
Revizuirea unui telescop promițător ar fi incompletă dacă nu ne-am concentra asupra instrumentelor sale principale:
MIRI. Acesta este un dispozitiv cu infraroșu mediu. Include o cameră și un spectrograf. MIRI include mai multe matrice de detectoare de arsenic-siliciu. Datorită senzorilor acestui dispozitiv, astronomii speră să ia în considerare deplasarea spre roșu a obiectelor îndepărtate: stele, galaxii și chiar comete mici. Deplasarea cosmologică spre roșu se numește o scădere a frecvențelor radiațiilor, ceea ce se explică prin distanța dinamică a surselor unele de altele datorită expansiunii Universului. Ceea ce este cel mai interesant este că nu este vorba doar de rezolvarea unui obiect la distanță, ci de obținerea unei cantități mari de date despre proprietățile sale.
NIRCam, sau camera cu infraroșu apropiat, este principala unitate de imagistică a telescopului. NIRCam este un complex de senzori de mercur-cadmiu-telur. Gama de lucru a dispozitivului NIRCam este de 0,6-5 microni. Este greu de imaginat chiar ce secrete va ajuta NIRCam să descopere. Oamenii de știință, de exemplu, doresc să o folosească pentru a crea o hartă a materiei întunecate folosind așa-numita metodă de lentilă gravitațională, adică găsirea cheagurilor de materie întunecată după câmpul lor gravitațional, vizibil prin curbura traiectoriei radiației electromagnetice din apropiere.
NIRSpec. Fără un spectrograf în infraroșu apropiat, ar fi imposibil să se determine proprietățile fizice ale obiectelor astronomice, cum ar fi masa sau compoziția chimică. NIRSpec poate oferi spectroscopie de rezoluție medie în domeniul lungimilor de undă de 1-5 μm și spectroscopie de rezoluție joasă cu lungimi de undă de 0,6-5 μm. Dispozitivul este format din mai multe celule cu control individual, care vă permite să vă concentrați asupra anumitor obiecte, „filtrând” radiațiile inutile.
FGS / NIRISS. Este o pereche formată dintr-un senzor de vizare de precizie și un dispozitiv de imagini în infraroșu apropiat cu un spectrograf fără fante. Datorită senzorului de ghidare de precizie (FGS), telescopul va fi capabil să se concentreze cât mai exact posibil și, datorită NIRISS, oamenii de știință intenționează să efectueze primele teste orbitale ale telescopului, care vor da o idee generală asupra stării sale. Se crede, de asemenea, că dispozitivul imagistic va juca un rol important în observarea planetelor îndepărtate.
În mod oficial, intenționează să acționeze telescopul timp de cinci până la zece ani. Cu toate acestea, după cum arată practica, această perioadă poate fi prelungită la nesfârșit. Iar „James Webb” ne poate oferi informații mult mai utile și pur și simplu interesante decât oricine și-ar putea imagina. Mai mult, acum este imposibil să ne imaginăm chiar ce fel de „monstru” îl va înlocui pe „James Webb” și cât va costa construcția acestuia.
În primăvara anului 2018, prețul proiectului a crescut la un inimaginabil de 9,66 miliarde de dolari. Pentru comparație, bugetul anual al NASA este de aproximativ 20 de miliarde de dolari, iar Hubble la momentul construcției valora 2,5 miliarde de dolari. Cu alte cuvinte, James Webb a intrat deja în istorie ca cel mai scump telescop și unul dintre cele mai scumpe proiecte din istoria explorării spațiului. Doar programul lunar, Stația Spațială Internațională, navetele și sistemul de poziționare globală GPS costă mai mult. Cu toate acestea, „James Webb” are totul în față: prețul său poate crește și mai mult. Și, deși experți din 17 țări au participat la construcția sa, cea mai mare parte a finanțării se află încă pe umerii Statelor Unite. Probabil, acest lucru va continua să fie așa.
