James Webb Space Telescope (James Webb Space Telescope): data nisë, pajisjet

Me çdo hapje shtesë centimetër, çdo periudhë shtesë vëzhgimit të dytë dhe çdo atmosferike shtesë atom, të largët nga teleskop studimit në terren, më mirë, më të thellë dhe më të qartë ju do të shihni gjithësinë.

25 vjet "Hubble"

Kur teleskopi "Hubble" ka filluar që veprojnë në 1990, ajo hapi një epokë të re në astronomi - hapësirë. Nuk kishin për t'u marrë me atmosferë, retë, ose u shqetësoni për rrah elektromagnetike. E gjithë kjo është e nevojshme - është për të vendosur satelitin në objektivin për të stabilizuar atë dhe për të mbledhur fotone. Mbi 25 vjet të teleskopët e hapësirës ka filluar të mbulojë të gjithë spektrit elektromagnetik, i cili lejoi për herë të parë për të shqyrtuar universin në çdo gjatësi vale të dritës.

Por si dituria jonë është rritur, dhe rritjen e të kuptuarit tonë të panjohur. Më tej ne shikojmë jashtë në univers, aq më shumë shohim të kaluarën e thellë: një sasi e fundme të kohës që nga Big Bang, në lidhje me shpejtësinë e dritës fundme ofron një kufizim për atë që ne mund të vëzhgojnë. Për më tepër, zgjerimi i hapësirës në vetvete është duke punuar kundër nesh, që shtrihen në gjatësi vale të dritës së yjeve si ai udhëton nëpër gjithësi për sytë tanë. Edhe hapësira teleskopi "Hubble", e cila na jep të thellë, imazhet më spektakolare të universit që ne kemi zbuluar ndonjëherë, është i kufizuar në këtë drejtim.

"Hubble" Disavantazhet

"Hubble" - një teleskop të mahnitshme, por ajo ka disa kufizime themelore:

• Vetëm 2.4 m në diametër, e cila kufijtë e saj rezolutë.
• Edhe pse materialeve reflektive Veshje, ajo është e ekspozuar vazhdimisht ndaj diellit direkt, e cila është ngrohur. Kjo do të thotë se për shkak të efekteve termike, ai nuk mund të shikojnë gjatësi vale të dritës më shumë se 1.6 mikron.
• Kombinimi i aperture kufizuar dhe gjatësi vale, për të cilat ajo është e ndjeshme, që do të thotë se teleskopi mund të shihni nr Galaxy vjetër se 500 milion vjet.

Këto galaktikat janë të përsosur, larg ekzistonte kur universi ishte vetëm rreth 4% të moshës së tij të tashme. Por ne e dimë se yjet dhe galaktikat ekzistuar më parë.

Për të parë atë, teleskopi duhet të ketë një ndjeshmëri më të lartë. Kjo do të thotë kalimin në gjatësi vale më të gjatë dhe në temperatura të ulëta se "Hubble". Kjo është arsyeja pse, dhe krijoi James Webb Space teleskop.

Perspektivat për shkencën

James Webb Space Telescope (JWST) është projektuar për të kapërcyer këto kufizime është: me 6.5 m diametër teleskop mbledh 7 herë dritë më shumë se "Hubble". Kjo hap mundësinë e ultra-rezolucion të lartë spectroscopy prej 600 nm deri 6 mikronë (4 herë më të mëdha se gjatësi vale, e cila është në gjendje për të parë "Hubble") për të vëzhguar rajonin e mesme infra të kuqe me një ndjeshmëri më të lartë se kurrë më parë. JWST përdor ftohje pasive në një temperaturë sipërfaqësore të Plutoni dhe është në gjendje që në mënyrë aktive të ftohur pajisjet mes-infra të kuqe deri në 7 K. Teleskopi James Webb do të bëjë të mundur për të bërë shkencë, si askush më parë kjo nuk është bërë.

Ai do të:

• vëzhguar galaktikat më të hershme formuar ndonjëherë;
• dukshme nëpërmjet sondës neutral gazit dhe të parë të universit Star reionization;
• kryejnë analiza spektroskopike e yjeve e para (popullsia III), formuar pas Big Bengut;
• merrni surpriza të mahnitshme, si zbulimin e hershme vrimat zezë supermasive dhe kuazarët në univers.

Niveli hulumtimi JWST nuk është e ngjashme me atë në të kaluarën, dhe kështu teleskopi u zgjodh si 2010s misionit anije të NASA-s.

kryevepër shkencore

Nga pikëpamja teknike, e re teleskopi James Webb është një vepër e vërtetë arti. Projekti ka kaluar një rrugë të gjatë: kishte overruns buxhetit, vonesat orarin dhe rreziku i anulimit të projektit. Pas ndërhyrjes së udhëheqjes së re ka ndryshuar. Projekti papritmas fituar si watches, fondet janë ndarë, llogariten për gabimet, dështimet dhe problemet, dhe ekipi filloi paketim JWST në të gjitha kushtet, oraret dhe kufizimeve buxhetore. Nisja është planifikuar për në tetor 2018 në një raketë "Ariane 5". Ekipi jo vetëm që ndjek orarin, ajo ka nëntë muaj të mbetura për të lejuar për çdo situatë të papritur se ishte e gjitha mbledhura dhe të gatshëm për këtë datë.

James Webb Telescope përbëhet nga katër pjesë kryesore.

njësi optike

Ai përfshin të gjitha pasqyra, nga të cilat më efektive tetëmbëdhjetë praruar segmentuar pasqyrë primare. Ato do të përdoren për të mbledhur Starlight largët dhe të përqëndrohet instrumentet e tij për analizë. Të gjitha këto pasqyra janë tani të gatshëm dhe të përsosur, e bëri të drejtë në orar. Në fund të asamblesë që do të përfshihej në një dizajn kompakt të konkurrojnë në një distancë prej më shumë se 1 milion kilometra nga Toka deri në pikën L2 Lagranzhit, dhe pastaj automatikisht të kthehet për të formuar një strukturë huall mjalti, i cili për shumë vite do të mbledhë dritën Jashtë. Është me të vërtetë një gjë e bukur dhe një rezultat i suksesshëm i përpjekjeve titanike të shumë specialistëve.

Bagazhi pranë infra të kuqe

"Webb" është e pajisur me katër instrumente shkencore që janë të gatshëm për 100%. Kamera kryesore është një aparat i teleskopit pranë varg IR, nga drita e dukshme deri thellë rajonin portokalli-infra të kuqe. Ajo do të ofrojë një pamje të paparë të yjeve më të hershme, galaktikat më të rinj që janë ende në procesin e formimit, yjet e rinj të Rrugës së Qumështit dhe galaktikat e afërta, qindra objekte të reja në rripin Kuiper. Ajo është e optimizuar për të imazhit të drejtpërdrejtë të planeteve rreth yjeve të tjerë. Kjo do të jetë kamera kryesore, të përdorura nga shumica e vëzhguesve.

Pranë Infrared spektograf

Ky mjet jo vetëm që ndan dritën në gjatësi valore të veçanta, por është në gjendje për të bërë këtë për më shumë se 100 objekte të veçanta në të njëjtën kohë! Kjo pajisje është një spektrografi universal "Webb", i cili mund të veprojë në 3 regjime të ndryshme spectroscopy. Ajo është ndërtuar nga Agjencia Hapësinore Evropiane, por shumë komponente, duke përfshirë detektorë dhe bateri multi-valvula, të siguruara nga Qendra për Space Flight. Goddard (NASA). Kjo pajisje është testuar dhe është e gatshme për instalim.

instrument Mid-infra të kuqe

Pajisja që do të përdoret për të imazhit broadband, dmth ajo do të merret përmes imazhit më mbresëlënëse me të gjitha instrumentet "Webb". Nga pikëpamja shkencore, do të ishte më e dobishme në matjen e protoplanetary disqe rreth yje të rinj, Matja dhe vizualizimi me saktësi të paparë objekte Kuiper rripin dhe pluhuri ndezur nga yje. Ai është i vetmi mjet me një cryogenically ftohur në 7 K. Krahasuar me Teleskopi Spitzer, kjo do të përmirësojë rezultatet në 100 herë.

Gapless spektograf NIR (NIRISS)

Pajisja do të prodhojë:

• gjerë spectroscopy në afër infra të kuqe rajonit gjatësi vale (1,0-2,5 mikron);
• Grism spektroskopia një objekti në varg të dukshme dhe infra të kuqe (0.6 - 3,0 mikron);
• interferometrie maskimin-hapje në gjatesi vale prej 3.8 - 4.8 mikronë (ku priten yjet para dhe galaktikat);
• Sondazhi gjerë varg i tërë fushën e mendimit.

Ky mjet është krijuar nga Agjencia Hapësinore Kanadeze. Pas kalimit të testit cryogenic ai gjithashtu do të jenë të gatshëm për t'u integruar në gjirin e pajisjeve të teleskopit.

SunShield

teleskopët hapësirë ata nuk e kanë emëruar ende. Një nga aspektet më të frikshme të çdo nisjes është që të përdorin një material krejtësisht të re. Në vend të ftohjes të gjithë anijen në mënyrë aktive duke përdorur ftohës disponueshme harxhuese, teleskopi James Webb përdor një teknologji krejtësisht të re - mburojë dielli 5-shtresë që do të vendoset për të pasqyruar rrezatimin diellor nga teleskop. Pesë fletët 25-këmbë e shufra titan janë të lidhura dhe të instaluar pas vendosjes së teleskopit. Mbrojtja është testuar në 2008 dhe 2009. modele në shkallë të plotë, duke marrë pjesë në testet laboratorike, kryhen të gjitha ata kishin për të bërë këtu në Tokë. Kjo është një risi e bukur.

Përveç kësaj, ajo është gjithashtu një koncept të pabesueshme: jo thjesht për të bllokuar dritën nga dielli dhe të vënë një teleskop në hije, dhe të bëjë atë në mënyrë që të gjithë të ngrohjes është rrezatuar në drejtim të kundërt me orientimin e teleskopit. Secili nga pesë shtresa në një hapësirë vakumi do të bëhet ftohtë si distanca nga jashtë që të jetë pak më e ngrohtë se temperatura e sipërfaqes - rreth 350-360 K. temperatura shtresa e fundit duhet të bjerë në 37-40 K, e cila është më ftohtë se në sipërfaqe gjatë natës Plutoni.

Përveç kësaj, masa të rëndësishme të marra për të mbrojtur atë nga mjedisi i pafavorshëm i hapësirë të thellë. Një nga gjërat që duhet të interesuara këtu janë pebbles të vogla madhësia guralecë, rërë, pluhur dhe aq më pak përmes hapësirës ndërplanetar fluturonte me një shpejtësi prej dhjetra apo edhe qindra e mijëra km / h. Këto micrometeorites janë në gjendje prodelyvat vogël, vrima mikroskopike në çdo gjë që ata hasin: anijen, kostume hapësirë, pasqyra, teleskopët dhe shumë më tepër. Nëse pasqyra do të ketë vetëm të anketuarve ose vrima, pak të zvogëlojë sasinë e disponueshme "dritë të mirë", panel diellor mund të jetë grisur nga buzë në buzë, e cila do të bëjë të gjithë shtresa e padobishme. Për të luftuar këtë fenomen ide e shkëlqyer është përdorur.

All mburojë diellore ka qenë e ndarë në seksione në mënyrë që, në qoftë se ka një hendek të vogël në një, dy apo edhe tre prej tyre, shtresa nuk do të heq më tej, si një frakturë në xhami e makinave. Ndarja do të mbajë të gjithë strukturën e tërë, është e rëndësishme për të parandaluar degradimin.

Anijen: kuvendit dhe sistemin e kontrollit

Kjo është një komponent i zakonshëm, pasi nuk është në të gjitha teleskopët hapësirë dhe misioneve shkencore. Në JWST është unik, por edhe të përgatitur plotësisht. Të gjitha që ka mbetur është kontraktori i përgjithshëm i projektit të kompanisë Northrop Grumman, - mburojë të plotë, mblidhen teleskopin dhe check it out. Pajisja do të jetë gati për të filluar në 2 vjet.

10 vjet të zbulimit

Nëse gjithçka shkon mirë, njerëzimi është në prag të zbulimeve të mëdha shkencore. Veli i gazit neutral, i cili është ende në hije pasqyrë e yjeve më të hershme dhe galaktikat, zgjidhet aftësitë infra të kuqe "Webb" dhe shkëlqim drite e saj të mëdha. Kjo do të jetë më e madhe, teleskopi më të ndjeshme me një gamë të madhe gjatësi vale nga 0.6 deri në 28 mikronë (syri i njeriut e sheh nga 0.4 deri në 0.7 mikronë) e ndërtuar ndonjëherë. Ai pritet të japë një dekadë të vëzhgimeve.

Sipas NASA, termi misioni "Webb" do të jetë nga 5.5 deri në 10 vjet. Ajo është e kufizuar në sasinë e karburantit e nevojshme për të ruajtur orbitë, dhe jetën elektronike dhe pajisjeve në mjedisin e ashpër të hapësirës. The syrit Teleskopi James Webb do të mbajnë një gjendje të karburantit për të gjithë afat 10-vjeçar, dhe 6 muaj pas nisjes do të testohen për të siguruar fluturimit, e cila garanton 5 vjet të punës shkencore.

Çfarë mund të shkojnë keq?

Faktori kryesor kufizues është sasia e karburantit në bord. Kur ajo është e përfunduar, sateliti do të domethënie larg nga pika L2 Lagranzhit, duke hyrë si orbitë kaotike shumë afër Tokës.

Kjo gjendje kome, mund të ndodhë dhe probleme të tjera:

• pasqyron degradimit, të cilat ndikojnë në sasinë e dritës mbledhur dhe për të krijuar objekte të imazhit, por nuk do të dëmtojë funksionimin e mëtejshëm të teleskopit;
• Dështimi i një pjese apo ekran totale diellore, e cila do të rrisë temperaturën e anijen, dhe ngushton gamën e përdorur gjatësi vale të shumë afër rajonin infra të kuqe (2-3 mikronë);
• crash Sistemi i ftohjes mjet mes-IR varg, që e bën atë të papërshtatshme për përdorim, por nuk ndikon në mjete të tjera (0.6 deri në 6 mikron).

Testi më e vështirë që e pret teleskopin James Webb, - fillimin dhe injeksion në orbitën e dëshiruar. Ajo është e këto situata janë testuar dhe kaluar me sukses.

Revolucioni në shkencë

Nëse teleskopi James Webb do të punojnë në një mënyrë normale, e karburantit është e mjaftueshme për të siguruar që puna e tij nga 2018 në 2028. Për më tepër, ekziston mundësia për furnizimin me karburant, e cila do të zgjasë jetën teleskopi për një dekadë tjetër. Ashtu si "Hubble" është operuar për 25 vjet, JWST do të sigurojë brezin e shkencës revolucionare. Në tetor 2018 raketa "Ariane 5" do orbitën të ardhmen e astronomisë, i cili, pas më shumë se 10 vjet punë e vështirë tashmë është bërë për të fillojnë të japin fryte. teleskopët e ardhshme hapësirë pothuajse arriti.