James Webb Space Telescope: başlama tarixi, avadanlıq

Diqqətin hər bir əlavə santimetrlə, hər bir əlavə gözləmə müddəti və atmosfer səslərinin hər bir əlavə atomu teleskop anketi sahəsindən çıxarılaraq, kainatı görmək daha yaxşı, daha dərin və daha aydın olur.

25 yaşlı "Hubble"

Hubble teleskopu 1990-cı ildə fəaliyyətə başladığı zaman, o, kosmik astronomiyada yeni bir dövr açdı. Atmosferə qarşı mübarizə, bulud və ya elektromaqnit titrəyərək narahat olmaq artıq lazım deyil. Lazım olan bütün peykləri hədəfə çatdırmaq, sabitləşdirmək və fotonları toplamaq idi. 25 ildir ki, kosmik teleskoplar bütün elektromaqnit spektrini əhatə etməyə başlayıb ki, bu da kainatın işığın hər dalğa uzunluğunda ilk dəfə nəzərdən keçirilməsinə imkan verdi.

Amma bilik artdıqca bilinməyən anlayışımız da böyüdü. Daha sonra Kainatın baxdığımız, gördüklərimizin daha dərin keçmişi: Big Bangdan sonra son dərəcə işıq sürəti ilə birləşdirilən son müddət, müşahidə edə biləcəyimiz həddi təmin edir. Üstəlik, yerin genişlənməsi özümüzə qarşı işləyir və kainatın gözlərimizə girməsi ilə birlikdə ulduzların işığının dalğalanmasını uzadır . Hətta biz aşkar etdiyimiz kainatın ən dərin, ən maraqlı görünüşünü verən Hubble Kosmik Teleskopu bu baxımdan məhduddur.

Hubbleın dezavantajları

"Hubble" inanılmaz teleskopdur, lakin bir sıra əsas məhdudiyyətlərə malikdir:

• Yalnız 2,4 m diametrində, öz həllini məhdudlaşdırır .
• Yansıtıcı maddələrlə örtülməsinə baxmayaraq, daim günəş işığının günəş işığına məruz qalır, bu da qızdırır. Bu, termik effektlər səbəbindən 1.6 μm-dən çox işıq dalğa uzunluğuna müşahidə edilə bilməz.
• Məhdud işıq və dalğa uzunluğunun birləşməsi, həssas olduğu üçün, teleskopun 500 milyon ildən çox olmayan gökadaları görə biləcəyini bildirir.

Bu gökadalar gözəl, uzaq və kainatın mövcud dövrün yalnız 4% -i olduqda mövcuddur. Amma məlumdur ki, ulduzlar və gökadalar daha əvvəl mövcud olmuşdur.

Bunu görmək üçün teleskop daha yüksək həssaslığa malik olmalıdır. Bu, Hubbledan daha uzun dalğa uzunluğuna və aşağı temperatura keçid deməkdir. Buna görə Ceyms Webb Space Telescope yaradılır.

Elm üçün perspektivlər

James Webb Space Telescope (JWST) bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur: diametri 6.5 m olan teleskop, Hubble-dan 7 dəfə daha çox işıq toplamaq imkanı verir. Bu spektrin orta infraqırmızı bölgəsində əvvəllərdən daha yüksək həssaslıqla müşahidə aparmaq üçün ultra yüksək çözünürlüklü spektroskopiya imkanını 600 nm-dən 6 mk-ə qədər (Hubble görünə bilən dalğa uzunluğundan 4 qat daha çox) açır. JWST Plutonun səth temperaturu üçün passiv soyutma istifadə edir və 7 K-ə qədər orta infraqırmızı cihazları aktivləşdirə bilir. James Webb'in teleskopu, heç kimin əvvəllər görmədiyi üsullarla elm edəcəyi imkanı verəcək.

Bu imkan verir:

• Yaradılmış ən erkən gökadalara diqqət yetirin;
• Neytral qaz vasitəsilə baxın və ilk ulduzları yoxlayın və kainatın reionizasiyası;
• Big Bangdan sonra meydana gələn ilk ulduzların (əhali III) spektroskopik analizi aparmaq;
• Kainatda ən erkən süpermatif qara dəliklər və quasarların kəşfi kimi gözəl sürprizlər alın.

JWST-in elmi araşdırmalarının səviyyəsi keçmişdə heç bir şeyə oxşar deyil və bu səbəbdən 2010-cu ildə NASA-nın qabaqcıl missiyası kimi teleskop seçilmişdir.

Elmi əsər

Texniki cəhətdən James Webb teleskopu əsl sənət əsəridir. Layihə uzun bir yol keçdi: büdcə ödənişləri, arxiv sənədləri və layihəni ləğv etmək təhlükəsi var idi. Yeni rəhbərliyin müdaxiləsindən sonra hər şey dəyişdi. Layihə birdən-birə saat kimi işlədilər, fondlar ayrıldı, səhvlər, uğursuzluqlar və problemlər nəzərə alındı və JWST qrupu bütün şərtlərə, proqramlara və büdcə çərçivələrinə uyğun başladı. Launch Ariane-5 raketini 2018-ci ilin oktyabr ayına planlaşdırır. Komanda yalnız cədvəlləri izləyir, bütün gözlənilən vəziyyətləri nəzərə almaq üçün 9 aylıq ehtiyata sahibdir, belə ki, hər şey yığılmış və hazırdır.

Ceyms Webb teleskopu 4 əsas hissədən ibarətdir.

Optik blok

Bütün güzgüləri əhatə edir, onlardan ən effektiv on səkkiz əsas parçalı qızıl güzgülər. Onlar uzaq star işığı toplamaq və analiz üçün alətlər üzərində istifadə etmək üçün istifadə olunacaq. Bütün bu güzgülər hazırdır və qüsursuzdur, tam olaraq cədvəl üzrə hazırlanır. Qurğunun tamamlanmasından sonra onlar Yerdən Yerdən 1 milyon km məsafədə Ləqranqon nöqtəsinə L2-yə qədər uzanan kompakt dizaynla yığılacaqlar və uzun illər ərzində ultra-uzun işıq yığmaq üçün avtomatik olaraq ətrafa dönürlər. Bu, həqiqətən, gözəl bir şeydir və bir çox mütəxəssislərin titanik səylərinin uğurlu nəticəsi.

Yaxın infraqırmızı kamera

Webb, artıq 100% hazır olan dörd elmi vasitəyə malikdir. Teleskopun əsas kamerası yaxın IR qabiliyyətli bir kameradır: görünən narıncı işıqdan dərin infraqırmızıya qədər. Bu, erkən ulduzların görünüşü, yaranma prosesində ən gənc gökadalar, Samanyolu gənc ulduzları və yaxınlıqdakı gökadalar, Kuiper kəmərinin yüzlərlə yeni obyekti olacaq. Digər ulduzlar ətrafında planetlərin birbaşa görüntülenmesi üçün optimize edilmişdir. Bu, əksər müşahidəçilərin istifadə etdiyi əsas kameradır.

İnfraqırmızı Spektrografın yanında

Bu alət yalnız işıqları ayrı dalğa uzunluğuna bölür, həm də eyni anda 100-dən çox ayrı obyektə görə bunu edə bilər! Bu cihaz 3 fərqli spektroskopiya rejimində işləyə bilən universal bir spektravrafika "Webba" olacaq. Avropanın Kosmos Agentliyi tərəfindən inşa edilmiş , lakin detektorlar və çox çekim batareyası daxil olmaqla bir çox komponent Space Flight Center tərəfindən təmin edilmişdir. Goddard (NASA). Bu cihaz test edilmiş və quraşdırılması üçün hazırdır.

Orta infraqırmızı alət

Cihaz genişzolaqlı görselləşdirmə üçün istifadə olunacaq, yəni onun köməyilə bütün Webb vasitələrindən ən təsirli şəkillər əldə ediləcək. Elmi cəhətdən, gənc ulduzların ətrafında protoplanar diskləri ölçərkən, faydaları görünməmiş dəqiqliklə, Kuiper kəmərinin və ulduzların işıqları ilə isidilən tozun görünüşünü görselleştirir. Bu, 7 K-ə qədər kriogen soyuducu olan yeganə alətdir. Spitzer kosmik teleskopu ilə müqayisədə bu nəticə 100 dəfə artırır.

Neytral İR spektrografiyası (NIRISS)

Cihaz istehsal edəcək:

• Yaxın infraqırmızı dalğa uzunluğu aralığında geniş açılı spektroskopiya (1.0 - 2.5 μm);
• Bir obyektin görünən və infraqırmızı diapazonda (0.6 - 3.0 μm) grim-spektroskopiyası;
• 3.8-4.8 μm dalğalar uzunluğunda (ilk ulduzlar və gökadalar gözlənildiyi) açıqlıq-maskalanma interferometri;
• Bütün sahənin görünüşü geniş əhatəli araşdırma.

Bu vasitə Kanada Space Agentliyi tərəfindən yaradılmışdır. Kriogen testi keçdikdən sonra, teleskopun alət bölməsinə inteqrasiyaya hazır olacaq.

Sunshield

Space teleskopları hələ onlarla təchiz olunmamışdır. Hər bir başlamanın ən qorxulu aspektlərindən biri tamamilə yeni bir materialdan istifadə etməkdir. Bir dəfə istifadə edilə bilən xərcləyici soyuducu istifadə edərək, bütün kosmik səthini aktivləşdirmək əvəzinə, James Webb teleskopu tamamilə yeni bir texnologiyanı - teleskopdan günəş radiasiyasını əks etdirmək üçün yerləşdiriləcək 5 təbəqəli günəş kreslosunu istifadə edir. Beş 25 metrlik təbəqə titan çubuqlarla bağlanacaq və teleskopun yerləşdirilməsindən sonra quraşdırılacaq. Qoruma 2008 və 2009-cu illərdə test edilmişdir. Laboratoriya testlərində iştirak edən tam miqyaslı modellər burada Yer kürəsində etdikləri hər şeyi etdi. Bu gözəl bir yenilikdir.

Bundan əlavə, bu inanılmaz bir konsepsiyadir: yalnız günəşdən işıq yandırmaq və teleskopu gölgedə yerləşdirməyin, ancaq bütün istiliyin teleskopun istiqamətinə zidd olaraq istiqamətləndirildiyini göstərin. Yerin səth temperaturu ilə müqayisədə 350-360 K-dək az bir dərəcədə isti olacaq, xarici kosmosun vakuumundakı beş qatın hər biri soyuqlaşacaq, son qatın temperaturu gecə ilə müqayisədə 37-40 K-ə qədər aşağı olmalıdır. Pluto.

Bundan əlavə, dərin məkanın əlverişsiz mühitindən qorumaq üçün əhəmiyyətli tədbirlər alınmışdır. Buradakı narahatlıqlardan biri, çınqılların, qum taxıllarının, toz hissəciklərinin və daha da az miqdarda, planetlərarası məkan vasitəsilə saatda onlarla və ya hətta yüz minlərlə sürətlə uçan kiçik çınqıllardır. Bu mikrometoritler qarşılaşdıqları hər şeydə kiçik, mikroskopik deşiklər edə bilirlər: kosmik vasitələr, kosmonavt kostyumları, teleskop aynaları və daha çox. Güzgülər yalnız "yaxşı işıq" məbləğini bir az azaldacaq, yalnız günəş batareyası kənardan kənara çıxa bilər ki, bu da bütün təbəqəni yararsız vəziyyətə salacaqdır. Bu fenomenlə mübarizədə parlaq bir fikir istifadə edilmişdir.

Bütün günəş qalxanı bölmələrə bölünmüşdür ki, birində iki, hətta üç dənə də kiçik bir boşluq varsa, qat daha sürətlənməyəcək, avtomobilin ön şüşəsində bir çatlaq kimi. Bölmə bütövlükdə bütün strukturunu qoruyacaq, bu da dağılma qarşısını almaq üçün vacibdir.

Spacecraft: montaj və nəzarət sistemləri

Bütün kosmik teleskoplar və elmi missiyalar olduğu kimi, bu ən ümumi komponentdir. JWST-də bu unikaldır, eyni zamanda tamamilə hazırdır. Northrop Grumman layihəsinin baş podratçısı tərəfindən ediləcək bütün şey qalxanı bitirmək, teleskop yığmaq və test etmək. Qurğu 2 ildən sonra başlamağa hazır olacaq.

10 illik kəşflər

Hər şey doğruya gedirsə, bəşəriyyət böyük elmi kəşflər qoyacaq. Ən nüfuzlu ulduzlar və gökadalar nəzərdən qaçırılan neytral qaz örtüyü "Webba" nın infraqırmızı qabiliyyəti və onun böyük diapozonu ilə aradan qaldırılacaq. Ən böyük, ən həssas teleskop, böyük bir dalğa uzunluğu diapazonu 0.6 ilə 28 mikron arasında (insanın gözü 0,4-0,7 mikrona qədər) inşa edilmişdir. On bir ildir müşahidələr verəcək.

NASA-nın məlumatına görə, "Webba" missiyasının müddəti 5,5 ilə 10 il arasında olacaq. Bu, orbitin qorunması üçün lazım olan yanacaq miqdarı və elektronika və avadanlıqların ömür boyu sərt şəraitdə məhdudlaşması ilə məhdudlaşır. Ceyms Webb-in orbital teleskopu bütün 10 illik dövr üçün yanacaq ehtiyatı daşıyacaq və başlamasından 6 ay sonra uçuş dəstək testləri həyata keçiriləcəkdir. Bu, 5 illik elmi işi təmin edir.

Nə yanlış gələ bilər?

Əsas məhdudlaşdırıcı amil gəmidə yanacaq miqdarıdır. Bittiğinde, peyk Yerin dərhal yaxınlığında xaotik bir orbitə çıxaraq, Lagarn nöqtəsindən L2-dən uzaqlaşacaq.

Bununla yanaşı, başqa çətinliklər də ola bilər:

• Güzgülərin parçalanması, yığılan işığın miqdarına təsir edəcək və görünüşün artefaktlarını yaradır, lakin teleskopun gələcək işinə zərər verməyəcək;
• Günəş ekranının bir hissəsinin və ya bütününün olmaması, bu kosmik aparatının temperaturu artmasına və istifadə olunan dalğa uzunluğu aralığının çox yaxın infrared (2-3 mikron) qədər azalmasına səbəb olacaq;
• Orta IR-ölçülü alətin soyutma sisteminin yararsız hala gətirəcək, lakin digər vasitələrə təsir etməyəcək (0.6-dan 6 mikrona qədər).

Ceyms Vebbin teleskopunun gözlədiyi ən çətin test, müəyyən bir orbitə başlamağı və başlamışdır. Test edilmiş və müvəffəqiyyətlə keçmiş bu vəziyyətlər idi.

Elmdə inqilab

Ceyms Webb teleskopu normal vəziyyətdə işlədilsə, 2018-ci ildən 2028-ci ilədək fəaliyyətini təmin etmək üçün kifayət qədər yanacaq olacaq. Əlavə olaraq, yanacaq doldurma potensialı var, bu teleskopun ömrünü bir onillikdə artıra bilər. Hubble 25 il istismar edildiyi kimi, JWST də inqilabi elm bir nəsil təmin edə bilər. 2018-ci ilin oktyabrında Ariane-5 başlanğıc vasitəsi orbitə astronomiyanın gələcəyini qoyacaq və 10 ildən çox müddət sonra meyvə verməyə hazırdır. Kosmik teleskopların gələcəyi demək olar ki, gəldi.