Duboki svemirski duhovi
Netko je jednom rekao: kreatori Hubbla trebaju postaviti spomenik u svakom većem gradu na Zemlji. On ima mnogo zasluga. Na primjer, uz pomoć ovog teleskopa astronomi su snimili vrlo udaljenu galaksiju UDFj-39546284. U siječnju 2011. znanstvenici su otkrili da se nalazi dalje od prethodnog rekordera - UDFy -38135539 - za oko 150 milijuna svjetlosnih godina. Galaksija UDFj-39546284 udaljena je 13,4 milijardi svjetlosnih godina od nas. Odnosno, Hubble je vidio zvijezde koje su postojale prije više od 13 milijardi godina, 380 milijuna godina nakon Velikog praska. Ti objekti vjerojatno još dugo nisu "živi": vidimo samo svjetlost davno mrtvih zvijezda i galaksija.
No, unatoč svim svojim vrijednostima, svemirski teleskop Hubble je tehnologija prošlog tisućljeća: lansiran je 1990. godine. Naravno, tehnologija je godinama napredovala. Da se Hubble teleskop pojavio u naše vrijeme, njegove bi sposobnosti na kolosalni način nadmašile izvornu verziju. Tako je nastao James Webb.
Zašto je "James Webb" koristan
Novi teleskop, kao i njegov predak, također je orbitalni infracrveni opservatorij. To znači da će mu glavni zadatak biti proučavanje toplinskog zračenja. Podsjetimo da objekti zagrijani na određenu temperaturu emitiraju energiju u infracrvenom spektru. Valna duljina ovisi o temperaturi zagrijavanja: što je veća, kraća je valna duljina i intenzivnije je zračenje.
Međutim, postoji jedna konceptualna razlika između teleskopa. Hubble se nalazi u niskoj Zemljinoj orbiti, odnosno kruži oko Zemlje na nadmorskoj visini od oko 570 km. James Webb bit će lansiran u halo orbitu na točki L2 Lagrange u sustavu Sunce-Zemlja. Okretat će se oko Sunca, a za razliku od situacije s Hubbleom, Zemlja ga neće ometati. Odmah se javlja problem: što je objekt udaljeniji od Zemlje, to je teže stupiti u kontakt s njim, stoga je veći rizik od njegovog gubitka. Stoga će se "James Webb" kretati oko zvijezde sinkronizirano s našim planetom. U tom slučaju udaljenost teleskopa od Zemlje bit će 1,5 milijuna km u suprotnom smjeru od Sunca. Za usporedbu, udaljenost od Zemlje do Mjeseca je 384.403 km. Odnosno, ako oprema James Webb otkaže, najvjerojatnije se neće popraviti (osim daljinski, što nameće ozbiljna tehnička ograničenja). Stoga je obećavajući teleskop ne samo pouzdan, već i super pouzdan. To je dijelom posljedica stalnog odgađanja datuma lansiranja.
James Webb ima još jednu važnu razliku. Oprema će mu omogućiti da se koncentrira na vrlo stare i hladne predmete koje Hubble nije mogao vidjeti. Na ovaj način ćemo saznati kada i gdje su se pojavile prve zvijezde, kvazari, galaksije, jata i super -jata galaksija.
Najzanimljiviji nalazi koje novi teleskop može napraviti su egzoplanete. Točnije, govorimo o određivanju njihove gustoće, što će nam omogućiti da shvatimo koja je vrsta objekta ispred nas i može li se takav planet potencijalno nastaniti. Uz pomoć Jamesa Webba, znanstvenici se također nadaju prikupiti podatke o masama i promjerima udaljenih planeta, a to će otvoriti nove podatke o matičnoj galaksiji.
Oprema teleskopa omogućit će otkrivanje hladnih egzoplaneta s površinskim temperaturama do 27 ° C (prosječna temperatura na površini našeg planeta je 15 ° C)."James Webb" moći će pronaći takve objekte koji se nalaze na udaljenosti većoj od 12 astronomskih jedinica (to jest udaljenosti od Zemlje do Sunca) od njihovih zvijezda i udaljeni od Zemlje na udaljenosti do 15 svjetla godine. Ozbiljni planovi tiču se atmosfere planeta. Teleskopi Spitzer i Hubble uspjeli su prikupiti podatke o stotinjak plinskih omotnica. Prema riječima stručnjaka, novi teleskop moći će istražiti najmanje tristo atmosfera različitih egzoplaneta.
Odvojena točka koju vrijedi istaknuti je potraga za hipotetičkim zvjezdanim populacijama tipa III, koje bi trebale činiti prvu generaciju zvijezda koje su se pojavile nakon Velikog praska. Prema znanstvenicima, radi se o vrlo teškim svjetiljkama s kratkim vijekom trajanja, koje, naravno, više ne postoje. Ti su objekti imali veliku masu zbog nedostatka ugljika potrebnog za klasičnu termonuklearnu reakciju, u kojoj se teški vodik pretvara u lagani helij, a višak mase u energiju. Uz sve to, novi teleskop moći će detaljno proučavati dosad neistražena mjesta na kojima se rađaju zvijezde, što je također jako važno za astronomiju.
- Traženje i proučavanje najstarijih galaksija;
- Potražite egzoplanete slične zemlji;
- Otkrivanje zvjezdanih populacija trećeg tipa;
- Istraživanje "zvjezdanih kolijevki"
Značajke dizajna
Uređaj su razvile dvije američke tvrtke - Northrop Grumman i Bell Aerospace. Svemirski teleskop James Webb remek je inženjerstvo. Novi teleskop težak je 6, 2 tone - za usporedbu, Hubble ima masu od 11 tona. No ako se stari teleskop po veličini može usporediti s kamionom, tada se novi može usporediti s teniskim terenom. Duljina mu doseže 20 m, a visina je jednaka visini trokatnice. Najveći dio svemirskog teleskopa James Webb ogroman je štit od sunca. To je osnova cijele strukture, stvorene od polimernog filma. S jedne strane prekriven je tankim slojem aluminija, a s druge - metalnim silicijem.
Štitnik od sunca ima nekoliko slojeva. Šupljine između njih ispunjene su vakuumom. To je potrebno kako bi se oprema zaštitila od "toplinskog udara". Ovaj pristup omogućuje hlađenje ultraosjetljivih matrica do –220 ° C, što je vrlo važno kada je u pitanju promatranje udaljenih objekata. Činjenica je da unatoč savršenim senzorima nisu mogli vidjeti objekte zbog drugih "vrućih" detalja "Jamesa Webba".
U središtu strukture nalazi se ogromno ogledalo. Ovo je "nadgradnja" potrebna za fokusiranje snopova svjetlosti - ogledalo ih ispravlja stvarajući jasnu sliku. Promjer glavnog zrcala teleskopa James Webb je 6,5 m. Uključuje 18 blokova: tijekom lansiranja lansirne letjelice ti će segmenti biti u kompaktnom obliku i otvorit će se tek nakon što je letjelica ušla u orbitu. Svaki segment ima šest uglova za najbolje iskorištavanje raspoloživog prostora. Zaobljeni oblik zrcala omogućuje najbolje fokusiranje svjetla na detektore.
Za izradu zrcala odabran je berilij - relativno tvrdi metal svijetlo sive boje, koji se, između ostalog, odlikuje visokim troškovima. Među prednostima ovog izbora je i činjenica da berilij zadržava svoj oblik čak i pri vrlo niskim temperaturama, što je vrlo važno za pravilno prikupljanje podataka.
Znanstveni instrumenti
Pregled obećavajućeg teleskopa bio bi nepotpun da se nismo usredotočili na njegove glavne instrumente:
MIRI. Ovo je uređaj srednje infracrvene veze. Sadrži kameru i spektrograf. MIRI uključuje nekoliko niza detektora arsena i silicija. Zahvaljujući senzorima ovog uređaja, astronomi se nadaju da će razmotriti crveno pomicanje udaljenih objekata: zvijezda, galaksija, pa čak i malih kometa. Kozmološki crveni pomak naziva se smanjenje frekvencija zračenja, što se objašnjava dinamičkom udaljenošću izvora jedan od drugog zbog širenja Svemira. Ono što je najzanimljivije je da se ne radi samo o popravljanju ovog ili onog udaljenog objekta, već o pribavljanju velike količine podataka o njegovim svojstvima.
NIRCam ili blizu infracrvena kamera glavna je jedinica za snimanje teleskopa. NIRCam je kompleks senzora žive, kadmij-telur. Radni raspon NIRCam uređaja je 0,6-5 mikrona. Teško je zamisliti koje će tajne NIRCam pomoći otkriti. Znanstvenici ga, na primjer, žele koristiti za izradu karte tamne tvari takozvanom metodom gravitacijskog lećenja, tj. pronalaženje ugrušaka tamne tvari po njihovom gravitacijskom polju, uočljivo po zakrivljenosti putanje obližnjeg elektromagnetskog zračenja.
NIRSpec. Bez infracrvenog spektrografa bilo bi nemoguće utvrditi fizička svojstva astronomskih objekata, poput mase ili kemijskog sastava. NIRSpec može pružiti spektroskopiju srednje razlučivosti u rasponu valnih duljina 1-5 μm i spektroskopiju niske razlučivosti s valnim duljinama 0,6-5 μm. Uređaj se sastoji od mnogih ćelija s individualnom kontrolom, što vam omogućuje da se usredotočite na određene objekte, "filtrirajući" nepotrebno zračenje.
FGS / NIRISS. To je par koji se sastoji od preciznog senzora za ciljanje i bliskog infracrvenog uređaja za snimanje sa spektrografom bez proreza. Zahvaljujući senzoru za precizno navođenje (FGS), teleskop će se moći fokusirati što je točnije moguće, a zahvaljujući NIRISS -u, znanstvenici namjeravaju provesti prva orbitalna ispitivanja teleskopa, koja će dati opću sliku o njegovom stanju. Također se vjeruje da će uređaj za snimanje imati važnu ulogu u promatranju udaljenih planeta.
Formalno, namjeravaju upravljati teleskopom pet do deset godina. Međutim, kako pokazuje praksa, to se razdoblje može produžiti na neodređeno vrijeme. A "James Webb" može nam pružiti mnogo korisnije i jednostavno zanimljive informacije nego što je itko mogao zamisliti. Štoviše, sada je nemoguće ni zamisliti kakvo će "čudovište" zamijeniti "Jamesa Webba", a koliko će njegova izgradnja koštati.
Još u proljeće 2018. cijena projekta porasla je na nezamislivih 9,66 milijardi dolara. Za usporedbu, godišnji proračun NASA -e iznosi približno 20 milijardi dolara, a Hubble je u vrijeme izgradnje vrijedio 2,5 milijardi dolara. Drugim riječima, James Webb već je ušao u povijest kao najskuplji teleskop i jedan od najskupljih projekata u povijesti istraživanja svemira. Samo mjesečev program, Međunarodna svemirska postaja, šatlovi i GPS globalni sustav pozicioniranja koštaju više. Međutim, “James Webb” ima sve pred sobom: njegova bi cijena mogla još više porasti. Iako su stručnjaci iz 17 zemalja sudjelovali u njegovoj izgradnji, lavovski dio financiranja i dalje leži na plećima Sjedinjenih Država. Vjerojatno će tako biti i dalje.
