Терең ғарыштық елестер
Бір кездері біреу айтты: Хабблды жасаушыларға жер бетіндегі барлық ірі қалаларда ескерткіш орнату керек. Оның еңбегі көп. Мысалы, астрономдар осы телескоптың көмегімен өте алыс орналасқан UDFj-39546284 галактикасын суретке түсірді. 2011 жылдың қаңтарында ғалымдар оның алдыңғы рекордшы UDFy -38135539 -дан 150 миллион жарық жылына жақын орналасқанын анықтады. Galaxy UDFj-39546284-бізден 13,4 миллиард жарық жылы. Яғни, Хаббл 13 миллиард жыл бұрын, Үлкен жарылыстан 380 миллион жыл бұрын болған жұлдыздарды көрді. Бұл заттар ұзақ уақыт бойы «тірі» емес шығар: біз тек өлі жұлдыздар мен галактикалардың жарығын көреміз.
Бірақ Хаббл ғарыштық телескопы өзінің барлық артықшылықтары бойынша өткен мыңжылдықтың технологиясы болып табылады: ол 1990 жылы ұшырылды. Әрине, технология жылдар бойы үлкен жетістіктерге жетті. Егер Хаббл телескопы біздің заманымызда пайда болса, оның мүмкіндіктері оригиналды нұсқадан асып түсер еді. Джеймс Уэбб осылай пайда болды.
Неліктен «Джеймс Уэбб» пайдалы
Жаңа телескоп өзінің атасы сияқты орбитада орналасқан инфрақызыл обсерватория болып табылады. Бұл оның негізгі міндеті жылулық сәулеленуді зерттеу болатынын білдіреді. Еске салайық, белгілі бір температураға дейін қыздырылған заттар инфрақызыл спектрде энергия бөледі. Толқын ұзындығы қыздыру температурасына байланысты: ол неғұрлым жоғары болса, толқын ұзындығы соғұрлым қысқа болады және сәулелену қарқынды болады.
Алайда, телескоптар арасында бір тұжырымдамалық айырмашылық бар. Хаббл Жердің төменгі орбитасында, яғни Жерді шамамен 570 км биіктікте айналады. Джеймс Уэбб Күн-Жер жүйесінің L2 Лагранж нүктесіндегі гало орбитаға шығарылады. Ол Күннің айналасында айналады, және Хаббл жағдайынан айырмашылығы, Жер оған кедергі жасамайды. Мәселе бірден туындайды: объект Жерден неғұрлым алыс болса, онымен байланысу қиынырақ болады, сондықтан оны жоғалту қаупі жоғары. Сондықтан, «Джеймс Уэбб» біздің планетамызбен синхронды түрде жұлдыз айналасында қозғалады. Бұл жағдайда телескоптың Жерден қашықтығы Күннен қарама -қарсы бағытта 1,5 миллион км болады. Салыстыру үшін, Жерден Айға дейінгі қашықтық 384,403 км. Яғни, егер Джеймс Уэбб жабдығы істен шықса, ол жөндеуге келмеуі мүмкін (қашықтан басқа, елеулі техникалық шектеулер енгізетін). Сондықтан перспективалы телескоп сенімді ғана емес, сонымен қатар өте сенімді. Бұл ішінара іске қосу күнін үнемі кейінге қалдырумен байланысты.
Джеймс Уэббтің тағы бір маңызды айырмашылығы бар. Жабдық Хаббл көре алмайтын өте ежелгі және суық заттарға шоғырлануға мүмкіндік береді. Осылайша біз галактикалардың алғашқы жұлдыздары, квазарлары, галактикалары, кластерлері мен суперкластерлері қашан және қай жерде пайда болғанын білеміз.
Жаңа телескоп жасай алатын ең қызықты жаңалықтар - экзопланеталар. Дәлірек айтқанда, біз олардың тығыздығын анықтау туралы айтып отырмыз, бұл біздің алдымызда объектінің қандай түрін және мұндай планетаның өмір сүруге ықтимал екенін түсінуге мүмкіндік береді. Джеймс Уэббтің көмегімен ғалымдар алыстағы планеталардың массасы мен диаметрі туралы мәліметтер жинауға үміттенеді, бұл үй галактикасы туралы жаңа мәліметтер ашады.
Телескоптың қондырғылары суық экзопланеталарды беттік температурасы 27 ° C дейін анықтауға мүмкіндік береді (біздің планетамыздың бетіндегі орташа температура 15 ° С).«Джеймс Уэбб» жұлдыздардан 12 астрономиялық бірліктен (яғни Жерден Күнге дейінгі қашықтықтан) және Жерден 15 жарыққа дейінгі қашықтықта орналасқан осындай объектілерді таба алады. жылдар. Маңызды жоспарлар планеталардың атмосферасына қатысты. Спитцер мен Хаббл телескоптары жүзге жуық газ конверттері туралы ақпарат жинай алды. Мамандардың айтуынша, жаңа телескоп әр түрлі экзопланеталардың кемінде үш жүз атмосферасын зерттей алады.
Үлкен жарылудан кейін пайда болған жұлдыздардың бірінші ұрпағын құрайтын гипотетикалық жұлдызды популяцияның үшінші түрін іздеу ерекше назар аударуға тұрарлық. Ғалымдардың айтуы бойынша, бұл өмірі қысқа өте ауыр шамдар, олар, әрине, енді жоқ. Бұл заттардың үлкен массасы классикалық термоядролық реакцияға қажетті көміртектің болмауына байланысты болды, онда ауыр сутегі жеңіл гелийге, ал артық массасы энергияға айналады. Осының бәріне қосымша, жаңа телескоп жұлдыздардың туатын бұрын зерттелмеген жерлерін егжей -тегжейлі зерттей алады, бұл астрономия үшін де өте маңызды.
- ең көне галактикаларды іздеу және зерттеу;
- Жерге ұқсас экзопланеталарды іздеу;
- үшінші типтегі жұлдызды популяцияларды анықтау;
- «Жұлдызды бесіктерді» зерттеу
Дизайн ерекшеліктері
Құрылғыны екі американдық компания - Northrop Grumman және Bell Aerospace жасаған. Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы - инженерлік өнер туындысы. Жаңа телескоптың салмағы 6, 2 тонна - салыстыру үшін Хабблдың массасы 11 тонна. Бірақ егер ескі телескопты көлемі бойынша жүк көлігімен салыстыруға болатын болса, онда жаңасын теннис кортымен салыстыруға болады. Оның ұзындығы 20 м-ге жетеді, ал биіктігі үш қабатты үйдің биіктігімен бірдей. Джеймс Уэбб ғарыштық телескопының ең үлкен бөлігі - үлкен күн қорғанысы. Бұл полимерлі пленкадан жасалған бүкіл құрылымның негізі. Бір жағынан ол алюминийдің жұқа қабатымен, ал екінші жағынан - металл кремниймен қапталған.
Күн қорғанысы бірнеше қабаттан тұрады. Олардың арасындағы бос жерлер вакууммен толтырылады. Бұл жабдықты «ыстық соқудан» қорғау үшін қажет. Бұл тәсіл ультра сезімтал матрицаларды –220 ° C дейін салқындатуға мүмкіндік береді, бұл алыс объектілерді бақылауға келгенде өте маңызды. Факт мынада, сенсорлардың мінсіз болуына қарамастан, олар «Джеймс Уэббтің» басқа «ыстық» бөлшектеріне байланысты заттарды көре алмады.
Құрылымның ортасында үлкен айна орналасқан. Бұл жарық сәулелерін фокустау үшін қажет «қондырма» - айна оларды түзетіп, айқын сурет жасайды. Джеймс Уэбб телескопының негізгі айнасының диаметрі 6,5 м Ол 18 блокты қамтиды: зымыран тасығышты ұшыру кезінде бұл сегменттер ықшам күйде болады және ғарыш аппараты орбитаға енгеннен кейін ғана ашылады. Қол жетімді кеңістікті тиімді пайдалану үшін әр сегменттің алты бұрышы бар. Ал айнаның дөңгеленген пішіні жарықтың детекторларға жақсы бағытталуына мүмкіндік береді.
Айна жасау үшін бериллий таңдалды - ақшыл сұр түсті салыстырмалы түрде қатты металл, ол басқалармен қатар жоғары бағамен сипатталады. Бұл таңдаудың артықшылықтарының бірі - бериллийдің өте төмен температурада да пішінін сақтап қалуы, бұл ақпаратты дұрыс жинау үшін өте маңызды.
Ғылыми құралдар
Перспективалы телескопқа шолу толық болмайды, егер біз оның негізгі құралдарына тоқталмасақ:
MIRI. Бұл орташа инфрақызыл құрылғы. Оған камера мен спектрограф кіреді. MIRI құрамында мышьяк-кремний детекторларының бірнеше массиві бар. Бұл құрылғының сенсорларының арқасында астрономдар алыстағы объектілердің: жұлдыздардың, галактикалардың және тіпті кішкентай кометалардың ауысуын қарастырады деп үміттенеді. Космологиялық қызыл ығысу сәуле жиіліктерінің төмендеуі деп аталады, бұл Әлемнің кеңеюіне байланысты көздердің бір -бірінен динамикалық қашықтығымен түсіндіріледі. Ең қызығы, бұл тек сол немесе басқа объектіні түзету туралы емес, оның қасиеттері туралы үлкен көлемдегі деректерді алу.
NIRCam немесе инфрақызыл камераның жанында телескоптың негізгі бейнелеу бірлігі болып табылады. NIRCam-сынап-кадмий-теллур сенсорларының кешені. NIRCam құрылғысының жұмыс ауқымы 0,6-5 микрон. NIRCam қандай құпияларды ашуға көмектесетінін елестету қиын. Ғалымдар, мысалы, гравитациялық линзалау әдісі деп аталатын қараңғы материяның картасын жасау үшін қолданғысы келеді, яғни. жақын орналасқан электромагниттік сәулелену траекториясының қисықтығымен байқалатын гравитациялық өрісі бойынша қара заттардың ұйығанын табу.
NIRSpec. Инфрақызылға жақын спектрографсыз астрономиялық объектілердің физикалық қасиеттерін, мысалы, массалық немесе химиялық құрамды анықтау мүмкін болмас еді. NIRSpec толқын ұзындығының 1-5 мкм диапазонында орташа ажыратымдылықтағы спектроскопияны және 0,6-5 мкм толқын ұзындығымен төмен ажыратымдылықтағы спектроскопияны қамтамасыз ете алады. Құрылғы қажетсіз сәулеленуді «сүзіп», белгілі бір объектілерге назар аударуға мүмкіндік беретін, жеке басқарылатын көптеген ұяшықтардан тұрады.
FGS / NIRISS. Бұл жұп спектрографы бар дәлме дәл сенсор мен инфрақызылға жақын құрылғыдан тұрады. Дәлдік сенсорының (FGS) арқасында телескоп мүмкіндігінше дәл фокустай алады, ал NIRISS арқасында ғалымдар телескоптың алғашқы орбиталық сынақтарын өткізбекші, бұл оның жай -күйі туралы жалпы түсінік береді.. Сонымен қатар, бейнелеу құрылғысы алыс планеталарды бақылауда маңызды рөл атқарады деп есептеледі.
Ресми түрде олар телескопты бес жылдан он жылға дейін басқаруға ниетті. Алайда, тәжірибе көрсеткендей, бұл мерзім шексіз ұзартылуы мүмкін. Ал «Джеймс Уэбб» бізге кез келген адам ойлағаннан әлдеқайда пайдалы әрі қызықты ақпарат бере алады. Оның үстіне, қазір «Джеймс Уэббтің» орнына қандай «құбыжық» келетінін және оның құрылысы қанша болатынын елестету мүмкін емес.
2018 жылдың көктемінде жобаның бағасы ойға сыймайтын 9,66 миллиард долларға дейін өсті. Салыстыру үшін, NASA -ның жылдық бюджеті шамамен 20 миллиард долларды құрайды, ал Хаббл құрылысы кезінде 2,5 миллиард долларға бағаланды. Басқаша айтқанда, Джеймс Уэбб ең қымбат телескоп ретінде және ғарышты игеру тарихындағы ең қымбат жобалардың бірі ретінде тарихта қалды. Ай бағдарламасы, Халықаралық ғарыш станциясы, шаттлдар мен GPS -тің жаһандық орналасу жүйесі ғана қымбатқа түседі. Алайда, «Джеймс Уэббтің» алдында бәрі бар: оның бағасы одан да жоғарылауы мүмкін. Оның құрылысына 17 елдің сарапшылары қатысқанымен, қаржыландырудың негізгі үлесі әлі де АҚШ -тың мойнында. Болжам бойынша, бұл солай бола береді.
