У нас, людей, есть ненасытный голод, чтобы понять Вселенную. Как сказал Карл Саган: «Понимание - это экстази». Но чтобы понять Вселенную, нам нужны лучшие и лучшие способы ее наблюдения. И это означает одно: большие, огромные, огромные телескопы.
В этой серии мы рассмотрим 6 супер телескопов мира:
- Гигантский Магелланов Телескоп
- Большой телескоп
- 30-метровый телескоп
- Европейский чрезвычайно большой телескоп
- Большой синоптический обзорный телескоп
- Космический телескоп Джеймса Вебба
- Широкополосный инфракрасный телескоп
Космический телескоп Джеймса Уэбба «> Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST, или Уэбб) может быть самым ожидаемым из супер телескопов. Может быть, потому что он прошел замученный путь на пути к строительству. Или, может быть, потому, что он отличается от других Супер Телескопов тем, что он находится на расстоянии 1,5 миллиона километров (1 миллион миль) от Земли после его работы.
Если вы следили за драмой, стоящей за Уэббом, вы знаете, что перерасход средств почти привел к его отмене. Это было бы настоящим позором.
JWST варится с 1996 года, но на дороге возникли некоторые неровности. Эта дорога и ее неровности обсуждались в другом месте, поэтому ниже приводится краткое изложение.
Первоначальными оценками JWST были ценник в 1,6 миллиарда долларов и дата запуска в 2011 году. Но затраты возросли, и возникли другие проблемы. Это заставило Палату представителей США отменить проект в 2011 году. Однако в том же году Конгресс США отменил отмену проекта. В конце концов, окончательная стоимость Webb достигла 8,8 миллиардов долларов, а дата запуска была назначена на октябрь 2018 года. Это означает, что первый свет JWST будет гораздо раньше, чем у других супер телескопов.
Уэбб был задуман как преемник космического телескопа Хаббла, который работает с 1990 года. Но Хаббл находится на низкой околоземной орбите и имеет основное зеркало 2,4 метра. JWST будет расположен на орбите в точке Лагранжа 2, а его основное зеркало будет 6,5 метра. Хаббл наблюдает в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном спектрах, в то время как Уэбб будет наблюдать в длинноволновом (оранжево-красном) видимом свете, от ближнего инфракрасного до среднего инфракрасного. Это имеет некоторые важные последствия для науки, которую дает Уэбб.
Джеймс Уэбб построен вокруг четырех инструментов:
- Инфракрасная камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam)
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec)
- Средне-инфракрасный инструмент (MIRI)
- Датчик точного наведения / ближний инфракрасный сканер и бесщелевой спектрограф (FGS / NIRISS)
NIRCam является основным имидж-сканером Вебба. Он будет наблюдать за образованием самых ранних звезд и галактик, населением звезд в близлежащих галактиках, объектами пояса Койпера и молодыми звездами в Млечном Пути. NIRCam оснащен коронографами, которые блокируют свет от ярких объектов для наблюдения за более тусклыми объектами поблизости.
NIRSpec будет работать в диапазоне от 0 до 5 микрон. Его спектрограф разделит свет на спектр. Полученный спектр говорит нам об объектах, температуре, массе и химическом составе. NIRSpec будет наблюдать за 100 объектами одновременно.
МИРИ - это камера и спектрограф. Он увидит красный свет далеких галактик, новых звезд, объектов в поясе Койпера и слабых комет. Камера MIRI обеспечит широкополосную широкополосную съемку, которая будет располагаться там с удивительными изображениями, которые Хаббл дал нам устойчивую диету. Спектрограф предоставит физические детали удаленных объектов, которые он будет наблюдать.
Часть датчика точного наведения FGS / NIRISS обеспечит Webb точность, необходимую для получения высококачественных изображений. NIRISS - специализированный инструмент, работающий в трех режимах. Он будет исследовать первое обнаружение света, обнаружение и определение характеристик экзопланет и транзитную спектроскопию экзопланет.
Главная цель JWST, наряду со многими другими телескопами, состоит в том, чтобы понять Вселенную и наше происхождение. Уэбб будет исследовать четыре широкие темы:
- Первый свет и реионизация: На ранних стадиях Вселенной не было света. Вселенная была непрозрачной. В конце концов, по мере охлаждения фотоны могли перемещаться более свободно. Затем, вероятно, через сотни миллионов лет после Большого взрыва, сформировались первые источники света: звезды. Но мы не знаем, когда и какие типы звезд.
- Как собираются галактики: Мы привыкли видеть потрясающие изображения великих спиральных галактик, которые существуют в Космическом Журнале. Но галактики не всегда были такими. Ранние галактики часто были небольшими и комковатыми. Как они сформировались в формы, которые мы видим сегодня?
- Рождение звезд и протопланетных систем: Зоркий глаз Уэбба будет смотреть сквозь облака пыли, через которые Хаббл не может видеть. В этих облаках пыли образуются звезды и их протопланетные системы. То, что мы там увидим, многое расскажет нам о формировании нашей собственной Солнечной системы, а также прояснит многие другие вопросы.
- Планеты и происхождение жизни: Теперь мы знаем, что экзопланеты распространены. Мы нашли тысячи из них, вращающихся вокруг всех типов звезд. Но мы все еще очень мало знаем о них, например, о том, каковы общие атмосферы и являются ли строительные блоки жизни общими.
Это все явно увлекательные темы. Но в наше время одно из них выделяется среди других: планеты и происхождение жизни.
Недавнее открытие системы TRAPPIST 1 привело людей в восторг от возможного открытия жизни в другой солнечной системе. TRAPPIST 1 имеет 7 планет земной группы, и 3 из них находятся в обитаемой зоне. Это были огромные новости в феврале 2017 года. Гудение все еще ощутимо, и люди с нетерпением ждут новых новостей о системе. Вот где JWST приходит.
Один большой вопрос вокруг системы TRAPPIST: «Есть ли у планет атмосфера?» Webb может помочь нам ответить на этот вопрос.
Прибор NIRSpec на JWST сможет обнаруживать любую атмосферу вокруг планет. Возможно, что еще важнее, он сможет исследовать атмосферы и рассказать нам об их составе. Мы узнаем, содержат ли атмосферы, если они существуют, парниковые газы. Webb может также обнаружить химические вещества, такие как озон и метан, которые являются биосигнатурами и могут сказать нам, может ли жизнь присутствовать на этих планетах.
Можно сказать, что если Джеймс Уэбб сможет обнаружить атмосферы на планетах TRAPPIST 1 и подтвердить существование там биосигнатурных химикатов, он уже выполнит свою работу. Даже если он перестал работать после этого. Это, вероятно, надумано. Но все же, возможность есть.
Наука, которую JWST предоставит, чрезвычайно интригует. Но мы еще не там. Все еще остается вопрос запуска JWST, и это сложное развертывание.
Основное зеркало JWST намного больше, чем у Хаббла. Это 6,5 метра в диаметре против 2,4 метра в Хаббле. Хаббл без проблем запускался, несмотря на то, что был таким же большим, как школьный автобус. Он был помещен в космический челнок и развернут Канадармом на низкой околоземной орбите. Это не сработает для Джеймса Уэбба.
Вебб должен быть запущен на борту ракеты, которая будет отправлена по пути к L2, его возможному дому. И для запуска на борту ракеты он должен вписаться в грузовое пространство в носу ракеты. Это означает, что это должно быть свернуто.
Зеркало, состоящее из 18 сегментов, складывается в три внутри ракеты и раскрывается на пути к L2. Антенны и солнечные элементы также должны раскрыться.
В отличие от Хаббла, Вебб должен быть чрезвычайно крутым, чтобы выполнять свою работу. У него есть криоохладитель, но он также имеет огромный зонтик от солнца. Этот зонт пятислойный и очень большой.
Нам нужно развернуть все эти компоненты, чтобы Webb сделал свое дело. И ничего подобного раньше не пробовали.
Запуск Webb только 7 месяцев. Это действительно близко, учитывая, что проект почти был отменен. После того, как она заработает, нужно сделать научный рог изобилия.
Но мы еще не там, и нам придется пройти через нервный запуск и развертывание, прежде чем мы действительно сможем взволноваться.
