Апертураның әрбір қосымша сантиметрі, бақылау уақытының әрбір қосымша секунды және атмосфералық қоқыс атомының әрбір қосымша атомы телескоптың көру өрісінен жойылған кезде, Әлемді жақсырақ, тереңірек және айқынырақ көруге болады.
Хабблға 25 жыл
Хаббл телескопы 1990 жылы жұмыс істей бастағанда астрономияда жаңа дәуір – ғарышты бастады. Атмосферамен күресу, бұлттар немесе электромагниттік жыпылықтау туралы алаңдау болды. Спутникті нысанаға орналастыру, оны тұрақтандыру және фотондарды жинау ғана талап етілді. 25 жыл ішінде ғарыштық телескоптар бүкіл электромагниттік спектрді қамти бастады, бұл бірінші рет жарықтың әрбір толқын ұзындығында ғаламды көруге мүмкіндік берді.
Бірақ біздің біліміміз көбейген сайын белгісіз туралы түсінігіміз де көбейе түсті. Біз ғаламға неғұрлым алыс қарасақ, өткенді соғұрлым тереңірек көреміз: Үлкен жарылыстан кейінгі соңғы уақыт мөлшері жарықтың соңғы жылдамдығымен біріктіріліп, біз бақылай алатын нәрсеге шектеу қояды. Оның үстіне, кеңістіктің кеңеюінің өзі толқын ұзындығын созу арқылы бізге қарсы жұмыс істейдібіздің көзімізге ғаламды шарлап бара жатқан жұлдыздардың жарығы. Біз ашқан ғаламның ең терең, ең таңғаларлық бейнесін беретін Хаббл ғарыштық телескопының өзі де осыған байланысты шектеулі.
Хабблдың кемшіліктері
Хаббл – таңғажайып телескоп, бірақ оның бірқатар негізгі шектеулері бар:
- Тек диаметрі 2,4 м, оның ажыратымдылығын шектейді.
- Шағылыстыратын материалдармен жабылғанына қарамастан, ол үнемі күн сәулесінің тікелей әсеріне ұшырайды, бұл оны қыздырады. Бұл жылу әсерлеріне байланысты 1,6 мкм-ден асатын жарық толқын ұзындығын бақылай алмайтынын білдіреді.
- Шектеулі диафрагма мен оның сезімтал толқын ұзындығының үйлесімі телескоптың 500 миллион жылдан аспайтын галактикаларды көре алатынын білдіреді.
Бұл галактикалар әдемі, алыс және Ғалам қазіргі жасының 4%-ы ғана болған кезде болған. Бірақ жұлдыздар мен галактикалардың одан да ертерек болғаны белгілі.
Мұны көру үшін телескоптың сезімталдығы жоғары болуы керек. Бұл Хабблға қарағанда ұзағырақ толқын ұзындығына және төмен температураға көшуді білдіреді. Сондықтан Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы жасалуда.
Ғылымның болашағы
Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы (JWST) дәл осы шектеулерді еңсеруге арналған: диаметрі 6,5 м телескоп Хабблға қарағанда 7 есе көп жарық жинайды. Ол ашады600 нм-ден 6 мкм-ге дейінгі жоғары ажыратымдылықтағы ультра-спектроскопия (Хаббл көре алатын толқын ұзындығынан 4 есе), спектрдің ортаңғы инфрақызыл аймағында бұрынғыдан да жоғары сезімталдықпен бақылаулар жасау. JWST Плутон бетінің температурасына дейін пассивті салқындатуды пайдаланады және орташа инфрақызыл аспаптарды 7К дейін белсенді түрде салқындату мүмкіндігіне ие.
Ол рұқсат береді:
- бұрын пайда болған ең ерте галактикаларды бақылаңыз;
- бейтарап газ арқылы қараңыз және алғашқы жұлдыздарды және ғаламның қайта иондануын зерттеңіз;
- Үлкен жарылыстан кейін пайда болған ең алғашқы жұлдыздарға (III популяция) спектроскопиялық талдау жасау;
- ғаламдағы ең алғашқы аса массивті қара тесіктер мен квазарлардың ашылуы сияқты таңғажайып тосын сыйларға ие болыңыз.
JWST-тің ғылыми зерттеу деңгейі бұрынғыға ұқсамайды, сондықтан телескоп NASA-ның 2010 жылдардағы басты миссиясы ретінде таңдалды.
Ғылыми шедевр
Техникалық тұрғыдан алғанда, жаңа Джеймс Уэбб телескопы нағыз өнер туындысы болып табылады. Жоба ұзақ жолдан өтті: бюджеттің асып кетуі, кестенің кешігуі және жобаның жойылу қаупі болды. Жаңа басшылық араласқаннан кейін бәрі өзгерді. Жоба кенеттен сағат механизмі сияқты жұмыс істеді, қаражат бөлінді, қателер, сәтсіздіктер мен проблемалар ескерілді, және JWST командасы сәйкес келе бастады.барлық мерзімдер, кестелер және бюджеттік шеңберлер. Құрылғыны ұшыру Ariane-5 зымыранда 2018 жылдың қазан айына жоспарланған. Команда кестені ұстанып қана қоймайды, барлық күтпеген жағдайларды есепке алу үшін тоғыз ай уақыт қалды, сонда бәрі жиналып, сол күнге дайын.
Джеймс Уэбб телескопы 4 негізгі бөліктен тұрады.
Оптикалық блок
Барлық айналар кіреді, олардың ішінде он сегіз негізгі сегменттелген алтын жалатылған айналар ең тиімді болып табылады. Олар алыстағы жұлдыз сәулесін жинау және оны талдау үшін құралдарға бағыттау үшін пайдаланылады. Барлық осы айналар қазір дайын және мінсіз, кесте бойынша жасалған. Жиналған соң, олар Жерден L2 Лагранж нүктесіне дейін 1 миллион км-ден астам жерге ұшырылатын ықшам құрылымға бүктеледі, содан кейін бірнеше жылдар бойы ультра ұзақ қашықтыққа жарық жинайтын ұяшық құрылымын қалыптастыру үшін автоматты түрде орналастырылады. Бұл шын мәнінде әдемі нәрсе және көптеген мамандардың титаникалық күш-жігерінің сәтті нәтижесі.
Инфрақызыл камераның жанында
Webb 100% аяқталған төрт ғылыми құралмен жабдықталған. Телескоптың негізгі камерасы - көрінетін қызғылт сары жарықтан терең инфрақызылға дейінгі инфрақызыл жақын камера. Ол ең алғашқы жұлдыздардың, әлі қалыптасу процесіндегі ең жас галактикалардың, Құс жолы мен жақын орналасқан галактикалардың жас жұлдыздарының, Койпер белдеуіндегі жүздеген жаңа нысандардың бұрын-соңды болмаған суреттерін береді. Олбасқа жұлдыздардың айналасындағы планеталарды тікелей бейнелеу үшін оңтайландырылған. Бұл көптеген бақылаушылар пайдаланатын негізгі камера болады.
Инфрақызыл спектрографқа жақын
Бұл құрал жарықты бөлек толқын ұзындықтарына бөліп қана қоймайды, сонымен қатар мұны бір уақытта 100-ден астам бөлек нысандар үшін жасауға қабілетті! Бұл аспап 3 түрлі спектроскопиялық режимде жұмыс істей алатын әмбебап Webba спектрографы болады. Оны Еуропалық ғарыш агенттігі салған, бірақ көптеген компоненттерді, соның ішінде детекторларды және көп қақпалы батареяны Ғарыштық ұшу орталығы қамтамасыз етті. Годдард (НАСА). Бұл құрылғы сынақтан өтті және орнатуға дайын.
Орта инфрақызыл аспап
Құрылғы кең жолақты бейнелеу үшін пайдаланылады, яғни ол барлық Webb аспаптарынан ең әсерлі кескіндерді шығарады. Ғылыми тұрғыдан алғанда, ол жас жұлдыздардың айналасындағы протопланетарлық дискілерді өлшеуде, бұрын-соңды болмаған дәлдікпен жұлдыз жарығымен қыздырылған Койпер белдеуіндегі объектілерді және шаңды өлшеуде және бейнелеуде өте пайдалы болады. Бұл криогенді түрде 7 К дейін салқындатылатын жалғыз құрал болады. Спитцер ғарыштық телескопымен салыстырғанда бұл нәтижелерді 100 есе жақсартады.
Тесіксіз жақын инфрақызыл спектрограф (NIRISS)
Құрылғы мыналарды жасауға мүмкіндік береді:
- жақын инфрақызыл толқын ұзындықтарындағы кең бұрышты спектроскопия (1,0 - 2,5 мкм);
- бір нысанның гризм спектроскопиясыкөрінетін және инфрақызыл диапазон (0,6 - 3,0 микрон);
- 3,8 - 4,8 мкм толқын ұзындығындағы диафрагманы бүркемелейтін интерферометрия (бұл жерде алғашқы жұлдыздар мен галактикалар күтіледі);
- бүкіл көру өрісін кең ауқымда түсіру.
Бұл құралды Канаданың ғарыш агенттігі жасаған. Криогендік сынақтан өткеннен кейін ол телескоптың аспап бөліміне біріктіруге де дайын болады.
Күннен қалқан
Ғарыштық телескоптар әлі олармен жабдықталмаған. Әрбір ұшырудың ең қорқынышты аспектілерінің бірі - мүлдем жаңа материалды пайдалану. Бүкіл ғарыш кемесін бір реттік тұтынылатын салқындатқыш сұйықтықпен белсенді түрде салқындату орнына, Джеймс Уэбб телескопы телескоптан күн радиациясын көрсету үшін орналастырылатын мүлдем жаңа технологияны, 5 қабатты күннен қорғайтын қорғанысты пайдаланады. Бес 25 метрлік парақ титан шыбықтармен жалғанып, телескопты орнатқаннан кейін орнатылады. Қорғау 2008 және 2009 жылдары сынақтан өтті. Зертханалық сынақтарға қатысқан толық масштабты модельдер осы жерде Жерде істеу керек болғанның бәрін жасады. Бұл әдемі жаңалық.
Бұл сондай-ақ керемет тұжырымдама: Күннен түсетін жарықты жауып, телескопты көлеңкеге қою ғана емес, оны барлық жылу телескоптың бағытына қарама-қарсы бағытта таралатындай етіп жасау. Кеңістік вакуумындағы бес қабаттың әрқайсысы сыртқы жағынан алыстаған сайын салқын болады, ол температурадан сәл жылы болады. Жер беті - шамамен 350-360 К. Соңғы қабаттың температурасы 37-40 К-қа дейін төмендеуі керек, бұл Плутон бетіндегі түнгіден суық.
Сонымен қатар, терең ғарыштың қатал ортасынан қорғау үшін маңызды сақтық шаралары қабылданды. Бұл жерде алаңдататын нәрселердің бірі - сағатына ондаған, тіпті жүздеген мың шақырым жылдамдықпен планетааралық кеңістікте ұшатын ұсақ малтатас, құм түйіршіктері, шаң дақтары және одан да кішкентайлар. Бұл микрометеориттер кезіккен барлық нәрселерде кішкентай, микроскопиялық тесіктер жасауға қабілетті: ғарыш кемелері, астронавттардың костюмдері, телескоп айналары және т.б. Егер айналар тек «жақсы жарық» мөлшерін аздап азайтатын ойықтар немесе тесіктер болса, онда күн қорғанысы шетінен шетіне дейін жыртылып, бүкіл қабатты жарамсыз етеді. Бұл құбылыспен күресу үшін тамаша идея қолданылды.
Бүкіл күн қалқаны бөліктерге бөлінген, егер олардың біреуінде, екеуінде немесе тіпті үшеуінде кішкене саңылау болса, қабат алдыңғы әйнегіндегі жарықшақ сияқты одан әрі жыртылмайтындай етіп бөлінген. машина. Бөлу бүкіл құрылымды бүлінбеген күйде сақтайды, бұл деградацияның алдын алу үшін маңызды.
Ғарыш кемесі: құрастыру және басқару жүйелері
Бұл барлық ғарыштық телескоптар мен ғылыми миссиялар сияқты ең көп таралған компонент. JWST-те ол бірегей, бірақ сонымен бірге толығымен дайын. Жобаның бас мердігері Нортроп Грумманға қалқанды аяқтау, телескопты құрастыру және оны сынақтан өткізу ғана қалды. Құрылғы дайын болады2 жылдан кейін іске қосылады.
10 жыл ашылды
Бәрі дұрыс болса, адамзат ұлы ғылыми жаңалықтардың табалдырығында болады. Осы уақытқа дейін ең алғашқы жұлдыздар мен галактикалардың көрінісін жасырып келген бейтарап газдың пердесін Уэббтің инфрақызыл мүмкіндіктері мен оның үлкен жарқырауы жояды. Бұл 0,6-дан 28 микронға дейінгі үлкен толқын ұзындығымен (адамның көзі 0,4-тен 0,7 микронға дейін) жасалған ең үлкен, ең сезімтал телескоп болады. Ол онжылдық бақылауды қамтамасыз етеді деп күтілуде.
NASA мәліметтері бойынша, Уэбб миссиясының қызмет ету мерзімі 5,5 жылдан 10 жылға дейін болады. Ол орбитаны ұстау үшін қажетті отын мөлшерімен және ғарыштың қатал ортасындағы электроника мен жабдықтың қызмет ету мерзімімен шектеледі. Джеймс Уэбб орбиталық телескопы 10 жыл бойы жанармай тасымалдайды және ұшырылғаннан кейін 6 айдан кейін 5 жылдық ғылыми жұмысқа кепілдік беретін ұшуды қолдау сынақтары жүргізіледі.
Не дұрыс емес болуы мүмкін?
Негізгі шектеу факторы - борттағы жанармай мөлшері. Ол аяқталған кезде спутник L2 Лагранж нүктесінен алыстап, Жерге тікелей жақын жерде хаотикалық орбитаға түседі.
Мұнымен келіңіз, басқа қиындықтар болуы мүмкін:
- айналардың деградациясы, бұл жиналған жарық мөлшеріне әсер етеді және кескін артефактілерін жасайды, бірақ телескоптың одан әрі жұмысына зақым келтірмейді;
- күн экранының бір бөлігінің немесе барлығының істен шығуы, бұл ұлғаюға әкеледіғарыш аппаратының температурасы және қолданылатын толқын ұзындығы диапазонын өте жақын инфрақызылға дейін тарылтады (2-3 мкм);
- Орташа инфрақызыл аспапты салқындату жүйесінің ақауы, оны жарамсыз етеді, бірақ басқа құралдарға әсер етпейді (0,6 - 6 мкм).
Джеймс Уэбб телескопын күтіп тұрған ең қиын сынақ – берілген орбитаға ұшыру және енгізу. Бұл жағдайлар сынақтан өтіп, сәтті аяқталды.
Ғылымдағы революция
Егер Джеймс Уэбб телескопы жұмыс істеп тұрса, оны 2018 жылдан 2028 жылға дейін қуаттандыруға жанармай жеткілікті болады. Бұған қоса, жанармай құю мүмкіндігі бар, бұл телескоптың қызмет ету мерзімін тағы он жылға ұзартуы мүмкін. Хаббл 25 жыл бойы жұмыс істеп тұрғандай, JWST революциялық ғылымның буынын қамтамасыз ете алады. 2018 жылдың қазан айында Ariane 5 зымыран тасығышы орбитаға 10 жылдан астам қажырлы еңбектен кейін жемісін бере бастауға дайын астрономияның болашағын шығарады. Ғарыштық телескоптардың болашағы жақын.
