Полностью собранный космический телескоп James Webb с его солнцезащитным экраном и «унифицированными структурами поддонов» (которые складываются вокруг телескопа для запуска) видны частично развернутыми в открытой конфигурации, что позволяет устанавливать телескоп.
(Изображение: © НАСА / Крис Ганн)
Пол М. Саттер является астрофизиком в Государственный университет Огайо, хозяин Спроси космонавта а также Космическое Радиои автор "Ваше место во Вселенной."Саттер внес эту статью Экспертные голоса Space.com: Op-Ed & Insights.
НАСА Космический телескоп Джеймса Вебба (в настоящее время) планируется запустить в марте 2021 года, после многих лет задержек и миллиардов долларов, потраченных сверх бюджета. Хотя легко утверждать, что все это время и деньги были потрачены впустую, эта обсерватория станет главным и бесспорным поборником инфракрасных длин волн, предоставляя нам беспрецедентный доступ к тем уголкам Вселенной, которые в настоящее время недоступны.
Если мы хотим узнать что-то новое обо всем, от первых галактик до возможности жизнь на других планетахДжеймс Уэбб, примерно 9,7 миллиардов долларов, - наша единственная надежда.
Без холода
В то время как космический телескоп Джеймса Вебба («JWST» для тех, кто в курсе) объявлен «преемником» легендарной НАСА Космический телескоп ХабблЭто не так. «Хаббл» - это прежде всего оптический телескоп, улавливающий длины волн света, близкие к тому, что делает человеческий глаз, и простирающийся немного дальше в инфракрасную и ультрафиолетовую (УФ) части электромагнитного спектра. По сути, «Хаббл» - это гигантское космическое глазное яблоко на орбите, дающее потрясающие снимки, которые вы бы увидели, если бы ваши зрительные нервы были так же оснащены.
Но JWST отличается. Он будет наблюдать полностью в инфракрасном диапазоне, едва царапая самые глубокие красные оттенки, которые может видеть человек. Другими словами, JWST будет изучать вселенную, которая в значительной степени невидима для человеческого опыта.
Одна из основных причин того, что JWST разработан для использования в инфракрасном диапазоне, заключается в том, что в целом инфракрасную астрономию действительно трудно сделать с поверхности Земли. Световое загрязнение это проклятие астрономов, которым нужно их кристально чистое и совершенно темное небо, чтобы проводить детальные наблюдения и измерения.
И загрязнение инфракрасного света происходит из разных мест. В основном ничего теплого. Что, в принципе, все. Человеческие тела генерируют 100 Вт инфракрасного излучения. Сама Земля довольно теплая, сильно светится в инфракрасных диапазонах. Даже сам телескоп, если он находится при комнатной температуре, светится в инфракрасном диапазоне.
Это не то, что мы не можем сделать инфракрасная астрономия с земли просто ужасно тяжело.
Отсюда и космос.
Далеко от дома
JWST будет работать на расстоянии около 1 миллиона миль (1,5 миллиона километров) от Земли, чтобы безопасно отодвинуть ее от нашей теплой, светящейся в инфракрасном диапазоне планеты. Но даже тем не менее, есть солнце бороться с. Когда-нибудь сидели на улице в прекрасный летний день, чувствуя тепло нашего солнца на своей коже? Да, это инфракрасное излучение, накачанное ведром. И даже за миллион миль от Земли солнце все еще немного жаркое.
Чтобы бороться с этим, разработчики инфракрасных космических телескопов имеют несколько вариантов. Наиболее распространенным выбором является использование активной системы охлаждения, которая охлаждает телескоп до температур, необходимых для правильного наблюдения инфракрасных длин волн. Это замечательно и используется предыдущими инфракрасными космическими телескопами, но это ограничивает их продолжительность жизни. Нет больше охлаждающей жидкости = нет больше астрономии.
Поэтому вместо этого JWST развернет гигантский дорогой космический зонт, длиной 72 фута (22 метра) и шириной 36 футов (11 метров), сделанный из пяти слоев чрезвычайно отражающего материала, каждый слой тоньше человеческого волоса. Это героинясолнцезащитный козырек"будет держать сам телескоп в постоянной тени, где-то к югу от минус 370 градусов по Фаренгейту (минус 223 градусов по Цельсию), что идеально для инфракрасных длин волн, которые он будет изучать.
Хотя, просто для удовольствия, один из приборов на борту будет охлажден с активной системой охлаждения до температуры ниже минус 433 по Фаренгейту (минус 258 С), что позволит ему получить доступ к некоторым даже более длинным инфракрасным длинам волн.
Вот наука
В целом, JWST огромен. На самом деле, он настолько большой, что не может поместиться на ракете. Помимо гигантского солнечного щита, основное зеркало будет иметь ширину 21 фут (6,5 м), что намного шире, чем у любого ракетного обтекателя, используемого в настоящее время. Приклейка зеркала к боковой стенке ракеты - не совсем подходящее решение, поэтому вместо этого умные инженеры НАСА разбили зеркало на 18 небольших шестиугольных секций, которые будут заправлены и сложены в ракету (вместе со сложенными солнцезащитный козырек и остальная часть самого телескопа).
Если все пойдет хорошо, через несколько дней после запуска JWST направится к своей точке наблюдения, развернется и начнет смотреть.
И то, что он увидит, будет - и я не использую это слово слегка - замечательно. Одной из ее главных целей будет ранняя вселенная, когда нашему космосу было всего несколько сотен миллионов лет. Первые звезды и галактики, появившиеся на космической сцене, ярко вспыхнули в видимом спектре, но в течение последних 13 миллиардов лет Вселенная расширился, вытянув этот свет за пределы видимого диапазона и вниз в инфракрасный - прямо в лучшем месте проектных параметров JWST.
Так как у нас нет изображений вообще с эпохи первых звезд и галактик (в народе называемых "космический рассвет") это будет наш первый в истории взгляд на этот важный век в истории космоса.
Ближе к дому JWST изучит что-нибудь классное в космосе, от протопланетных дисков вокруг новорожденных звезд до молекулярных облаков, комет, объектов пояса Койпера и многого другого.
И JWST будет использовать специализированное устройство, чтобы блокировать свет от некоторых далеких звезд, позволяя обсерватории делать снимки любых объектов, вращающихся вокруг этих звезд - как экзопланеты, Эти планеты будут светиться в инфракрасном диапазоне, и свет от этих планет будет изменяться химическими веществами и элементами в их атмосфере, химическими веществами и элементами, которые могут быть признаками жизни.
JWST, от охотника за инопланетянами до исследователя космического рассвета, безусловно, стоит того
- Космический телескоп Джеймса Вебба НАСА: космический преемник Хаббла
- Дом, тратящий предупреждение Билла Файрса, выстрелил в космический телескоп Джеймса Вебба
- Космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба прибыл в Калифорнию для окончательной сборки (фотографии)
Узнайте больше, слушая эпизод "Стоит ли ждать Джеймса Уэбба?" на подкасте Ask A Spaceman, доступном на Itunes и в Интернете по адресу http://www.askaspaceman.com, Благодаря @SethDSanders, @hhyech, White I. и Veljo U. за вопросы, которые привели к этой части! Задайте свой вопрос в Твиттере, используя #AskASpaceman или подписавшись на Пола. @PaulMattSutter а также facebook.com/PaulMattSutter.
