Dan ranije je dao najavu koja je ponovo uznemirila mnoge naučnike, pobrkala im karte i sada će dovesti do povećanog trošenja budžetskih sredstava.

Sjedinjene Države ponovo, već skoro godinu dana, odgađaju lansiranje dugo očekivane misije svemirskog teleskopa James Webb.

Navodeći kao razlog niz tehničkih zastoja i grešaka koje su se mogle izbjeći, uprava NASA-e je saopštila da je lansiranje odgođeno sa 2019. na maj 2020. godine.

Međutim, NASA nema drugog izbora, jer sve greške u dizajnu moraju biti ispravljene na tlu, jer, za razliku od Hubble teleskopa, neće biti mogućnosti popravke teleskopa u orbiti.

"U suštini, imamo samo jednu priliku da sve završimo prije nego što odemo u svemir", rekao je Thomas Zurbuchen, pomoćnik direktora NASA-e za nauku. "Sada izgleda da imamo priliku da ovo uradimo pre nego što pređemo ciljnu liniju."

U suštini, oprema teleskopa je trenutno već sastavljena u dva odvojena dijela. Prvi je sam teleskop, koji se sastoji od ogledala prečnika 6,5 ​​metara, sastavljenog od 18 heksagonalnih segmenata, i četiri naučna instrumenta.

Drugi dio je servisni dio, koji sadrži elektroenergetske sisteme i štitnik od sunca, koji treba da se otvori u prostoru i stvori sjenu veličine teniskog terena kako bi spriječio da se teleskop zagrije od sunčevih zraka. Upravo je ovaj dio, koji se proizvodi u tvornici Northrop Grumman u Kaliforniji, imao ozbiljnih problema. Tako su prilikom probnog postavljanja zaštitnog štita otkrivene propuštanja ventila u pogonskom sistemu i poteškoće.

„Napravili smo neke greške“, rekao je Zurbuchen. Između ostalog, pokazalo se da se tokom probnog postavljanja ekran, koji se sastoji od pet slojeva Kaptona, pokidao na nekoliko mjesta. Identificirano je ukupno sedam ruptura, od kojih su dvije bile duže od 10 cm.

A kablovi koji su trebali da ga drže zategnutim pokazali su se preslabi i mogli bi puknuti u svemiru.

NASA i Northrop Grumman već znaju kako riješiti ove probleme, ali njihovo rješavanje sada će zahtijevati dodatne mjeseci rada.

Agencija je odlučila sazvati nezavisni odbor za pregled, na čelu sa veteranom NASA-e Thomasom Youngom, koji će nadgledati montažu teleskopa i poslati izvještaj Kongresu na ljeto. Istovremeno, agencija više ne krije

da bi dodatni posao zahtijevao više od 8 milijardi dolara koje je Kongres dodijelio za misiju.

Odluka NASA-e već je izazvala oštru reakciju i naučnika i političara. “Današnja objava da je lansiranje teleskopa ponovo odgođeno i da će koštati više od 8 milijardi dolara tužno je i neprihvatljivo... Ova stalna kašnjenja i prekoračenja troškova potkopavaju povjerenje u NASA-u i njenog glavnog izvođača Northrop Grumman. NASA mora održati svoja obećanja poreskim obveznicima”, rekao je šef Komiteta za nauku američkog Predstavničkog doma.

S obzirom da se očekuje prekoračenje troškova, naučnici strahuju da bi teleskop Webb mogao ugroziti pokretanje drugih astronomskih misija, posebno misije WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), koja je bila planirana za 2020-te.

"Webb bi mogao biti teleskop koji ubija NASA-inu astrofiziku", upozorio je Brian Keating, kosmolog sa Univerziteta Kalifornije u San Diegu.

koji je još 2010. godine nazvao projekat teleskop koji je "jeo astronomiju".

Posljednje odgađanje dugotrajne i skupe misije zamjene svemirskog teleskopa Hubble nije bilo veliko iznenađenje. U februaru je Ured za odgovornost američke vlade u svom izvještaju nazvao pokretanje misije planirane za mart-jun “prilično neizvodljivim” i najavila prijetnju prekoračenja budžeta.

Teleskop James Webb, koji je prvobitno planiran za lansiranje 2007. godine, ima dugu istoriju odlaganja lansiranja i povećanja troškova. Razvoj novog teleskopa započeo je još 1996. godine, a njegova cijena procijenjena je na 500 miliona dolara.

Glavni ciljevi teleskopa trebali bi biti kosmološka istraživanja, pitanja formiranja zvijezda i planeta, te potraga za planetima oko drugih zvijezda. Planirano je da se značajan dio vremena posmatranja posveti aplikacijama naučnika koji rade na drugim temama.

Bliži se trenutak koji svi astronomi svijeta željno iščekuju već dugi niz godina. Riječ je o lansiranju novog svemirskog teleskopa James Webb, koji se smatra svojevrsnim nasljednikom čuvenog Hubblea.

Zašto su potrebni svemirski teleskopi?

Prije nego počnemo razmatrati tehničke karakteristike, hajde da shvatimo zašto su svemirski teleskopi uopće potrebni i koje prednosti imaju u odnosu na komplekse koji se nalaze na Zemlji. Činjenica je da Zemljina atmosfera, a posebno vodena para koja se u njoj nalazi, apsorbira lavovski dio zračenja koje dolazi iz svemira. To, naravno, otežava proučavanje udaljenih svjetova.

Ali atmosfera naše planete sa svojim izobličenjima i oblačnošću, kao i bukom i vibracijama na površini Zemlje, nisu prepreka svemirskom teleskopu. U slučaju automatske Hubble opservatorije, zbog odsustva atmosferskog uticaja, njena rezolucija je otprilike 7-10 puta veća od one teleskopa koji se nalaze na Zemlji. Mnoge fotografije udaljenih maglina i galaksija koje se golim okom ne mogu vidjeti na noćnom nebu dobijene su zahvaljujući Hubbleu. Tokom 15 godina rada u orbiti, teleskop je dobio više od milion slika 22 hiljade nebeskih objekata, uključujući brojne zvijezde, magline, galaksije i planete. Uz pomoć Hubblea, naučnici su posebno dokazali da se proces formiranja planeta odvija u blizini većine svjetiljki naše Galaksije.

Ali Hubble, lansiran 1990. godine, neće trajati vječno, a njegove tehničke mogućnosti su ograničene. Zaista, tokom proteklih decenija nauka je napravila veliki napredak, a sada je moguće stvoriti mnogo naprednije uređaje koji mogu otkriti mnoge tajne Univerzuma. James Webb će postati upravo takav uređaj.

James Webb mogućnosti

Kao što smo već vidjeli, potpuno proučavanje svemira bez uređaja kao što je Hubble je nemoguće. Pokušajmo sada razumjeti koncept "James Webb". Ovaj uređaj je orbitalna infracrvena opservatorija. Drugim riječima, njegov zadatak će biti proučavanje toplinskog zračenja svemirskih objekata. Podsetimo se da sva tela, čvrsta i tečna, zagrejana na određenu temperaturu, emituju energiju u infracrvenom spektru. U ovom slučaju, talasne dužine koje emituje telo zavise od temperature grejanja: što je temperatura viša, to je talasna dužina kraća i intenzitet zračenja je veći.

Među glavnim zadacima budućeg teleskopa je da otkrije svjetlost prvih zvijezda i galaksija koje su se pojavile nakon Velikog praska. To je izuzetno teško, jer svjetlost koja se kreće milionima i milijardama godina doživljava značajne promjene. Dakle, vidljivo zračenje određene zvijezde može biti potpuno apsorbirano oblakom prašine. U slučaju egzoplaneta, to je još teže, jer su ovi objekti izuzetno mali (po astronomskim standardima, naravno) i „mračni“. Za većinu planeta prosječna temperatura rijetko prelazi 0°C, au nekim slučajevima može pasti ispod –100°C. Veoma je teško otkriti takve objekte. Ali oprema instalirana na teleskopu James Webb omogućit će identifikaciju egzoplaneta čije površinske temperature dosežu 300 K (što je uporedivo sa Zemljinim indikatorom), koje se nalaze dalje od 12 astronomskih jedinica od svojih zvijezda i na udaljenosti do 15 svjetlosti. godine od nas.

Novi teleskop je dobio ime po drugom šefu NASA-e. James Webb je bio na čelu američke svemirske agencije od 1961. do 1968. godine. Na njegovim plećima je ležala kontrola nad provedbom prvih lansiranja s ljudskom posadom u svemir u Sjedinjenim Državama. Dao je veliki doprinos programu Apolo, čiji je cilj bio spuštanje čovjeka na Mjesec.

Ukupno će biti moguće promatrati planete smještene oko nekoliko desetina zvijezda koje su „susedne“ našem Suncu. Štaviše, "James Webb" će moći vidjeti ne samo same planete, već i njihove satelite. Drugim riječima, možemo očekivati ​​revoluciju u proučavanju egzoplaneta. A možda čak ni sama. Ako govorimo o Sunčevom sistemu, onda bi i ovdje mogla doći do novih važnih otkrića. Činjenica je da će osetljiva oprema teleskopa moći da detektuje i proučava objekte u sistemu sa temperaturom od –170°C.

Mogućnosti novog teleskopa omogućit će razumijevanje mnogih procesa koji su se odvijali u zoru postojanja Univerzuma - da se sagledaju njegovi izvori. Razmotrimo ovo pitanje detaljnije: kao što znate, mi vidimo zvijezde koje su udaljene 10 svjetlosnih godina od nas baš kao što su bile prije 10 godina. Shodno tome, posmatramo objekte koji se nalaze na udaljenosti većoj od 13 milijardi svjetlosnih godina kako su se pojavili gotovo odmah nakon Velikog praska, za koji se vjeruje da se dogodio prije 13,7 milijardi godina. Instrumenti instalirani na novom teleskopu omogućit će da se vidi 800 miliona dalje od Hubblea, koji je postavio rekord u to vrijeme. Tako će biti moguće vidjeti Univerzum kakav je bio samo 100 miliona godina nakon Velikog praska. Možda će ovo promijeniti ideje naučnika o strukturi Univerzuma. Ostaje samo da se sačeka početak rada teleskopa koji je zakazan za 2019. godinu. Očekuje se da će uređaj raditi 5-10 godina, tako da će biti dovoljno vremena za nova otkrića.

Opšti uređaj

Da bi lansirali James Webb, žele koristiti raketu-nosač Ariane 5, koju su kreirali Evropljani. Općenito, uprkos dominantnoj ulozi američkog svemirskog odjela, projekt se može nazvati međunarodnim. Sam teleskop razvile su američke kompanije Northrop Grumman i Ball Aerospace, a u programu su učestvovali ukupno stručnjaci iz 17 zemalja. Pored stručnjaka iz SAD i EU, značajan doprinos dali su i Kanađani.

Nakon lansiranja, uređaj će biti u halo orbiti u L2 Lagrange tački sistema Sunce-Zemlja. To znači da, za razliku od Hubblea, novi teleskop neće kružiti oko Zemlje: stalno "treperenje" naše planete moglo bi ometati posmatranja. Umjesto toga, James Webb će kružiti oko Sunca. Istovremeno, kako bi se osigurala efikasna komunikacija sa Zemljom, ona će se kretati oko zvijezde sinhrono sa našom planetom. Udaljenost James Webba od Zemlje dostići će 1,5 miliona km: zbog tako velike udaljenosti neće ga biti moguće modernizirati ili popraviti kao Hubble. Stoga je pouzdanost na čelu cjelokupnog James Webb koncepta.

Ali šta je novi teleskop? Pred nama je svemirska letjelica teška 6,2 tone. Da budemo jasni, Hubble je težak 11 tona – skoro duplo više. Istovremeno, Hubble je bio mnogo manji po veličini - može se uporediti sa autobusom (novi teleskop je po dužini uporediv sa teniskim terenom, a po visini sa trospratnom kućom). Najveći dio teleskopa je solarni štit, koji je dug 20 metara i širok 7 metara. Izgleda kao ogromna torta. Za izradu štita korišten je poseban specijalni polimerni film, obložen tankim slojem aluminija s jedne strane i metalnim silikonom s druge strane. Praznine između slojeva toplotnog štita ispunjene su vakuumom: to otežava prijenos topline u "srce" teleskopa. Svrha ovih koraka je zaštita od sunčeve svjetlosti i hlađenje ultraosjetljivih matrica teleskopa na -220° C. Bez toga, teleskop će biti "zaslijepljen" infracrvenim sjajem njegovih dijelova i morat ćete zaboraviti na posmatranje udaljenih objekata.

Ono što vam najviše upada u oči je ogledalo novog teleskopa. Potrebno je fokusirati svjetlosne zrake - ogledalo ih ispravlja i stvara jasnu sliku, dok se izobličenja boja uklanjaju. James Webb će dobiti glavno ogledalo prečnika 6,5 ​​m. Poređenja radi, ista cifra za Hubble je 2,4 m. Prečnik glavnog ogledala za novi teleskop je izabran s razlogom - to je upravo ono što je potrebno da se izmjeriti svjetlost najudaljenijih galaksija. Mora se reći da osjetljivost teleskopa, kao i njegova rezolucija, zavise od veličine zrcalne površine (u našem slučaju je 25 m²), koja prikuplja svjetlost udaljenih svemirskih objekata.

Za Webb ogledalo korišćena je posebna vrsta berilijuma, koji je fini prah. Stavlja se u posudu od nerđajućeg čelika, a zatim se utiskuje u ravan oblik. Nakon uklanjanja čelične posude, komad berilijuma se reže na dva dela, praveći zrcalo, od kojih se svaki koristi za stvaranje jednog segmenta. Svaki od njih je brušen i poliran, a zatim ohlađen na temperaturu od –240 °C. Zatim se pojašnjavaju dimenzije segmenta, vrši se njegovo završno poliranje, a na prednji dio se nanosi zlato. Konačno, segment se ponovo testira na kriogenim temperaturama.

Naučnici su razmatrali nekoliko opcija od čega bi ogledalo moglo biti napravljeno, ali su na kraju stručnjaci odabrali berilijum, lagan i relativno tvrd metal, čija je cijena vrlo visoka. Jedan od razloga za ovaj korak bio je taj što berilij zadržava svoj oblik na kriogenim temperaturama. Samo ogledalo je u obliku kruga - to omogućava da se svjetlost fokusira na detektore što je kompaktnije moguće. Da je James Webb, na primjer, imao ovalno ogledalo, slika bi bila izdužena.
Glavno ogledalo se sastoji od 18 segmenata, koji će se otvoriti nakon lansiranja vozila u orbitu. Da je čvrst, onda bi postavljanje teleskopa na raketu Ariane 5 bilo jednostavno fizički nemoguće. Svaki od segmenata je heksagonalni, što vam omogućava da na najbolji način iskoristite prostor. Elementi ogledala su zlatne boje. Pozlaćenje obezbeđuje najbolju refleksiju svetlosti u infracrvenom opsegu: zlato će efikasno reflektovati infracrveno zračenje talasne dužine od 0,6 do 28,5 mikrometara. Debljina zlatnog sloja je 100 nanometara, a ukupna težina premaza je 48,25 grama.

Ispred 18 segmenata, sekundarno ogledalo je instalirano na posebnom nosaču: ono će primati svjetlost od glavnog ogledala i usmjeravati ga na naučne instrumente koji se nalaze na stražnjoj strani uređaja. Sekundarno ogledalo je mnogo manje od primarnog ogledala i ima konveksan oblik.

Kao što je slučaj sa mnogim ambicioznim projektima, cijena James Webb teleskopa se pokazala viša od očekivane. Prvobitno su stručnjaci planirali da će svemirska opservatorija koštati 1,6 milijardi dolara, ali nove procjene govore da bi trošak mogao porasti na 6,8 milijardi. Zbog toga su 2011. čak htjeli odustati od projekta, ali je onda odlučeno da se vrati na njegovu implementaciju. . I sada "James Webb" nije u opasnosti.

Naučni instrumenti

Za proučavanje svemirskih objekata na teleskop su instalirani sljedeći naučni instrumenti:

- NIRCam (bliska infracrvena kamera)
- NIRSpec (bliski infracrveni spektrograf)
- MIRI (srednji infracrveni instrument)
- FGS/NIRISS (senzor za fino navođenje i uređaj za snimanje u bliskom infracrvenom zračenju i spektrograf bez proreza)

Teleskop James Webb / ©wikimedia

NIRCam

Bliska infracrvena kamera NIRCam je glavna jedinica za snimanje. Ovo su neka vrsta "glavnih očiju" teleskopa. Radni opseg kamere je od 0,6 do 5 mikrometara. Slike koje je napravio će kasnije biti proučavane drugim instrumentima. Uz pomoć NIRCam-a naučnici žele da vide svjetlost najranijih objekata u Univerzumu u zoru njihovog formiranja. Osim toga, instrument će pomoći u proučavanju mladih zvijezda u našoj galaksiji, kreiranju mape tamne materije i još mnogo toga. Važna karakteristika NIRCam-a je prisustvo koronografa, koji vam omogućava da vidite planete oko udaljenih zvijezda. To će postati moguće zbog potiskivanja svjetlosti potonjeg.

NIRSpec

Koristeći bliski infracrveni spektrograf, biće moguće prikupiti informacije o fizičkim svojstvima objekata i njihovom hemijskom sastavu. Spektrografija traje jako dugo, ali pomoću tehnologije mikrookidača bit će moguće promatrati stotine objekata na nebu od 3 × 3 lučne minute. Svaka NIRSpec microgate ćelija ima poklopac koji se otvara i zatvara pod uticajem magnetnog polja. Ćelija ima individualnu kontrolu: ovisno o tome da li je zatvorena ili otvorena, informacije o dijelu neba koji se proučavaju se pružaju ili, obrnuto, blokiraju.

MIRI

Srednji infracrveni instrument radi u rasponu od 5-28 mikrometara. Ovaj uređaj uključuje kameru sa senzorom rezolucije 1024x1024 piksela, kao i spektrograf. Tri niza detektora arsen-silicijum čine MIRI najosetljivijim instrumentom u arsenalu teleskopa James Webb. Očekuje se da će srednji infracrveni instrument moći razlikovati nove zvijezde, mnoge ranije nepoznate objekte Kuiperovog pojasa, crveni pomak vrlo udaljenih galaksija i misteriozni hipotetički Planet X (također poznat kao deveta planeta u Sunčevom sistemu) . Nominalna radna temperatura za MIRI je 7 K. Samo pasivni sistem hlađenja to ne može obezbijediti: za to se koriste dva nivoa. Prvo se teleskop hladi na 18 K pomoću pulsirajuće cijevi, a zatim se temperatura spušta na 7 K pomoću adijabatskog prigušnog izmjenjivača topline.

FGS/NIRISS

FGS/NIRISS se sastoji od dva instrumenta - preciznog senzora za usmjeravanje i bliskog infracrvenog snimača i spektrografa bez proreza. U stvari, NIRISS duplira funkcije NIRCam i NIRSpec. Radeći u rasponu od 0,8-5,0 mikrometara, uređaj će detektirati "prvo svjetlo" iz udaljenih objekata usmjeravajući opremu na njih. NIRISS će također biti koristan za otkrivanje i proučavanje egzoplaneta. Što se tiče FGS senzora preciznog usmjeravanja, ova oprema će se koristiti za usmjeravanje samog teleskopa kako bi se mogle dobiti bolje slike. FGS kamera vam omogućava da formirate sliku iz dva susjedna područja neba, čija je veličina po 2,4 × 2,4 lučne minute. Takođe čita informacije 16 puta u sekundi iz malih grupa od 8x8 piksela: ovo je dovoljno da identifikuje odgovarajuću referentnu zvezdu sa 95% verovatnoće bilo gde na nebu, uključujući visoke geografske širine.

Oprema instalirana na teleskopu omogućit će kvalitetnu komunikaciju sa Zemljom i prenijeti naučne podatke brzinom od 28 Mbit/s. Kao što znamo, ne mogu se sva istraživačka vozila pohvaliti ovom sposobnošću. Američka Galileo sonda je, na primjer, prenosila informacije brzinom od samo 160 bps. To, međutim, nije spriječilo naučnike da dođu do ogromne količine informacija o Jupiteru i njegovim satelitima.

Nova svemirska letjelica obećava da će postati dostojan nasljednik Hubblea i omogućit će nam da odgovorimo na pitanja koja do danas ostaju zapečaćena misterija. Među mogućim otkrićima "Džejmsa Veba" je i otkriće svetova sličnih Zemlji i pogodnih za stanovanje. Podaci dobijeni teleskopom mogli bi biti korisni za projekte koji razmatraju mogućnost postojanja vanzemaljskih civilizacija.

Ideja o izgradnji novog moćnog svemirskog teleskopa pojavila se prije gotovo 20 godina, 1996. godine, kada su američki astronomi objavili izvještaj HST and Beyond, u kojem se raspravljalo o pitanju gdje bi astronomija trebala ići dalje. Nedugo prije toga, 1995. godine, otkrivena je prva egzoplaneta u blizini zvijezde slične našem Suncu. To je uzbudilo naučnu zajednicu - uostalom, postojala je šansa da negdje postoji svijet nalik Zemlji - pa su istraživači zatražili od NASA-e da napravi teleskop koji bi bio pogodan, između ostalog, za pretraživanje i proučavanje egzoplaneta. Ovdje počinje priča o "James Webbu". Lansiranje ovog teleskopa je stalno odlagano (prvobitno je bilo planirano da se pošalje u svemir još 2011. godine), ali sada se čini da stiže do matične oblasti. Uredništvo N+1 pokušao da shvati šta se astronomi nadaju da će naučiti uz pomoć Weba i razgovarao sa onima koji stvaraju ovaj instrument.

Ime James Webb dobio je teleskop 2002. godine, prije čega je nazvan Next Generation Space Telescope, ili skraćeno NGST, budući da će novi instrument nastaviti istraživanje koje je započeo Hubble. Ako "" istražuje Univerzum prvenstveno u optičkom opsegu, hvatajući samo bliski infracrveni i ultraljubičasti opseg, koji se graniči s vidljivim zračenjem, tada će se "James Webb" koncentrirati na infracrveni dio spektra, gdje su vidljivi stariji i hladniji objekti . Osim toga, izraz "sljedeća generacija" odnosi se na napredne tehnologije i inženjerska rješenja koja će se koristiti u teleskopu.

Proces izrade teleskopskog ogledala

Fragment ogledala teleskopa

Proces izrade teleskopskog ogledala

Fragment ogledala teleskopa

Fragment ogledala teleskopa

Fragment ogledala teleskopa

Možda najnestandardnije i najsloženije od njih je glavno ogledalo James Webb promjera 6,5 ​​metara. Naučnici su odlučili da ne prave veću verziju Hubble ogledala jer bi bilo previše, pa su došli do elegantnog rješenja za situaciju: odlučili su da sastave ogledalo iz 18 zasebnih segmenata. Za njih je korišten lagani i izdržljivi metalni berilij, na koji je nanijet tanak sloj zlata. Kao rezultat toga, ogledalo je teško 705 kilograma, dok je njegova površina 25 kvadratnih metara. Hubble ogledalo je teško 828 kilograma i ima površinu od 4,5 kvadratnih metara.

Još jedna važna komponenta teleskopa koja inženjerima u posljednje vrijeme zadaje mnogo problema je razmjenjivi toplinski štit potreban da zaštiti instrumente James Webb od pregrijavanja. U niskoj Zemljinoj orbiti, pod direktnim zracima Sunca, objekti se mogu zagrijati do 121 stepen Celzijusa. Instrumenti James Webb dizajnirani su da rade na prilično niskim temperaturama, zbog čega je bio potreban toplinski štit da ih zaštiti od Sunca.

Po veličini je uporediv sa teniskim terenom, 21 x 14 metara, tako da ga je nemoguće poslati do tačke L2 Lagrange (gde će raditi teleskop) u rasklopljenom obliku. Ovdje počinju glavne poteškoće - kako dostaviti štit na odredište, a da ga ne oštetite? Ispostavilo se da je najlogičnije rješenje bilo presavijeno za vrijeme trajanja leta, a zatim raspoređeno kada je James Webb bio u radnoj tački.

Spoljna strana štita, na kojoj se nalaze antena, kompjuter, žiroskop i solarni panel, zagrejaće se, kako naučnici očekuju, do 85 stepeni Celzijusa. Ali na "noćnoj" strani, gdje se nalaze glavni naučni instrumenti, bit će mraz: oko 233 stepena ispod nule. Pet slojeva štita će osigurati toplinsku izolaciju - svaki je hladniji od prethodnog.

Štit James Webb koji se može postaviti

Koje naučne instrumente treba tako pažljivo zaštititi od Sunca? Postoje četiri od njih: bliska infracrvena kamera NIRCam, srednji infracrveni instrument MIRI, bliski infracrveni spektrograf NIRSpec i FGS/NIRISS sistem. Na slici ispod možete jasno vidjeti u kakvom će "svjetlu" vidjeti Univerzum:

Slika pokazuje domet koji će instrumenti teleskopa uhvatiti

Uz pomoć naučnih instrumenata, naučnici se nadaju da će odgovoriti na mnoga fundamentalna pitanja. Prije svega, tiču ​​se egzoplaneta.

Iako je teleskop Kepler do danas otkrio više od 2.500 egzoplaneta, procjene gustoće postoje za samo nekoliko stotina. U međuvremenu, ove procjene nam omogućavaju da shvatimo kojem tipu planeta pripada. Ako ima malu gustinu, očigledno je da gledamo gasnog giganta. Ako nebesko tijelo ima veliku gustinu, onda je najvjerovatnije to kamenita planeta, koja podsjeća na Zemlju ili Mars. Astronomi se nadaju da će James Webb pomoći u prikupljanju više podataka o masama i promjerima planeta, što će pomoći u izračunavanju njihove gustine i određivanju njihovog tipa.

NASA/Goddard centar za svemirske letove i Laboratorija za naprednu vizualizaciju u Nacionalnom centru za superkompjuterske aplikacije

Još jedno važno pitanje tiče se atmosfere egzoplaneta. Hubble i Spitzer prikupili su podatke o gasovitim omotačima oko stotinu planeta. Alati Džejmsa Veba povećaće ovaj broj najmanje tri puta. Zahvaljujući naučnim instrumentima i različitim načinima posmatranja, astronomi će moći da utvrde prisustvo ogromnog broja supstanci, uključujući vodu, metan i ugljen-dioksid - ne samo na velikim planetama, već i na zemaljskim planetama. Jedna od opservacijskih ciljeva bit će mjesto gdje se nalazi sedam planeta sličnih Zemlji.

Najveći rezultati se očekuju za mlade, novonastale Jupitere, koji i dalje emituju u infracrvenom spektru. Konkretno, u Sunčevom sistemu, kako se masa gasnih divova smanjuje, njihov sadržaj metala (elemenata težih od vodonika i helijuma) raste. Habl je jednom pokazao da se svi planetarni sistemi ne pridržavaju ovog zakona, ali još nema statistički pouzdanog uzorka - Džejms Veb će ga dobiti. Osim toga, očekuje se da će teleskop proučavati i sub-Neptun i super-Zemlju.

Još jedna važna meta za teleskop biće drevne galaksije. Danas već znamo dosta o obližnjim galaksijama, ali još uvijek znamo vrlo malo o onima koje su se pojavile u vrlo mladom Univerzumu. Hubble može vidjeti Univerzum kakav je bio 400 miliona godina nakon Velikog praska, a opservatorija Planck je primijetila kosmičko mikrotalasno zračenje koje se pojavilo 400 hiljada godina nakon Velikog praska. "James Webb" će morati da popuni jaz između njih i shvati kako su galaksije izgledale u prva 3 posto kosmičke istorije.

Sada astronomi posmatraju direktnu vezu između veličine galaksije i njene starosti – što je svemir stariji, to više malih galaksija sadrži. Međutim, malo je vjerovatno da će se ovaj trend nastaviti, a naučnici se nadaju da će odrediti neku vrstu "prekretnice", kako bi pronašli donju granicu veličine galaksija. Tako astronomi žele odgovoriti na pitanje kada su se pojavile prve galaksije.

Posebna tačka je proučavanje molekularnih oblaka i protoplanetarnih diskova. U prošlosti, Spitzer je mogao samo da zaviri u neposrednu blizinu Sunčevog sistema. Web je mnogo osjetljiviji i zapravo će moći vidjeti drugu ivicu Mliječnog puta, kao i njegov centar.

James Webb će također tražiti hipotetičke zvijezde Populacije III - to su vrlo teški objekti u kojima gotovo da nema elemenata težih od helijuma, vodonika i litijuma. Pretpostavlja se da bi se zvijezde ovog tipa trebale formirati nakon Velikog praska.

Par galaksija u interakciji pod nazivom "Antene"

Danas bi James Webb trebao biti lansiran u junu 2019. Prvo se očekivalo da će teleskop biti lansiran u svemir u rano proljeće, ali je misija odgođena nekoliko mjeseci zbog tehničkih problema. Christine Pulliam, zamjenica naučnog direktora projekta, odgovarala je na pitanja N+1 o samom teleskopu i poteškoćama u njegovoj konstrukciji.

Vjerovatno postavljam očigledno pitanje, ali po čemu je James Webb jedinstven?

Web će nam omogućiti da vidimo Univerzum kakav nikada ranije nismo vidjeli. Sprovodiće posmatranja u infracrvenom opsegu, to jest, na drugim talasnim dužinama osim Hubble, i moći će da gleda dalje od Spitzera, iu druga područja osim Herschela. To će popuniti praznine i pomoći u stvaranju holističke slike Univerzuma. Opsežna zapažanja u infracrvenom opsegu pomoći će nam da vidimo zvijezde i planete u nastajanju. Prve galaksije će nam konačno biti otkrivene, a to će pomoći da se sastavi kompletna kosmološka istorija. Neki ljudi vole da kažu da su teleskopi vremenske mašine, i to je veoma dobar izraz. Kada pogledamo u svemir, vidimo prošlost jer svjetlosti treba vremena da stigne do Zemlje. Vidjet ćemo Univerzum kada je bio izuzetno mlad – i to će nam pomoći da shvatimo kako smo nastali i kako Univerzum funkcionira. Ako govorimo o nečemu bližem čovječanstvu, vidjet ćemo kako su nastale zvijezde, kako su nastajale egzoplanete, pa ćemo čak moći okarakterizirati njihovu atmosferu.

Da, pitanje atmosfere udaljenih planeta zabrinjava mnoge ljude. Kakve rezultate očekujete da dobijete?

Imali smo misije poput Keplera koje su tražile kandidate. Zahvaljujući njima, danas poznajemo hiljade egzoplaneta. Sada će James Webb pogledati već poznate objekte i istražiti njihovu atmosferu. To se posebno odnosi na džinovske planete - nebeska tijela veličine između Neptuna i super-Jupitera. Za nas je izuzetno važno da shvatimo kako se takvi objekti formiraju, kako se razvijaju i kakvi su sistemi čiji su dio. Na primjer, ako vidimo sistem od nekoliko planeta, važno nam je da utvrdimo da li tamo možda ima vode i gdje da je tražimo.

Stvarno definiranje useljive zone?

Upravo. Bit će drugačije za različite zvijezde. James Webb će nam pomoći da okarakteriziramo udaljene planete i shvatimo koliko je naš dom jedinstven.

Očekuje se da će misija teleskopa trajati oko deset godina. Međutim, koje su stvarne prognoze? Svi se sjećamo Voyagera, koji još uvijek rade i šalju podatke na Zemlju, iako to niko nije planirao.

Alat ima nominalni vijek trajanja od pet godina i nadamo se da može trajati toliko dugo. Ako dajemo hrabrije procjene, onda je ovo deset godina. Ograničeni smo količinom rashladne tečnosti koju imamo za održavanje teleskopskih sistema u radu. Mislim da James Webb neće moći preživjeti 29 godina kao Hubble.

Da, James Webb će biti predaleko od Zemlje, na drugoj Lagrange točki. Mislite li da će nam tehnologija u budućnosti omogućiti da odletimo do teleskopa i popravimo ga ako se pokvari?

Ova mogućnost se ne može isključiti. U ovom slučaju, teleskop ima nosač za robotsku ruku koja se može ugraditi na Webb. Međutim, održavanje teleskopa nije bilo planirano od samog početka, tako da se u to ne treba previše nadati. S obzirom na to da će instrument raditi samo 5-10 godina, malo je vjerovatno da ćemo imati vremena da iskoračimo dovoljno naprijed da pošaljemo svemirski brod na njega.

Hoće li James Webb moći raditi u tandemu s drugim svemirskim letjelicama? Na primjer, Centar za svemir i astronomiju na Univerzitetu u Koloradu predlaže da se za njega napravi eksterni koronograf. Godine 2013. razgovarali su o mogućoj saradnji sa teleskopom - postoje li takvi planovi u stvarnosti?

Ne bih rekao da trenutno razmatramo takvu mogućnost. Ako se ne varam, za ovaj projekat je odgovoran Webb Cash, ali postoji još jedan projekat star shield, kao i nekoliko drugih grupa koje kreiraju slične alate. Trenutno nema konkretnih planova da se James Webb poveže sa drugim instrumentom, iako bi hipotetički mogao raditi u sprezi sa bilo kojom svemirskom opservatorijom.

Kako planirate rasporediti vrijeme za posmatranje?

Sada nam astronomi iz cijelog svijeta šalju svoje prijedloge, a nakon što budu pregledani, dobićemo grubi plan. Postoji "zagarantovano vreme posmatranja" rezervisano za naučnike koji danas pomažu u dizajnu i izgradnji Džejmsa Veba, kao neka vrsta zahvalnosti za njihov rad. Ovi istraživači će proučavati galaksije i egzoplanete, na primjer planete sistema TRAPPIST. Djelomično, sami biramo svoje ciljeve kako bismo testirali mogućnosti James Weba. Kada smo napravili teleskop, tek smo počeli da razmišljamo o egzoplanetama, ali sada je ovo područje koje obećava u astronomiji, i moramo da smislimo kako da koristimo Džejms Veb za proučavanje planeta izvan Sunčevog sistema. Upravo to će raditi timovi koji će vršiti opservacije u prvoj godini. Na jesen će se znati šta ćemo „videti“ u prvoj godini.

Hubble Ultra Deep Field

Zašto se datumi lansiranja ponovo pomeraju? Šuška se o finansijskim problemima i problemima sa sistemom ogledala.

Činjenica je da je Webb vrlo težak teleskop, a ovo je prvi put da rješavamo tako složen problem. Uređaj ima nekoliko glavnih komponenti: ogledala, instrumente, ogroman štit i mehanizme za hlađenje. Sve ove elemente treba izgraditi i testirati, kombinovati, ponovo testirati - naravno, za to je potrebno vrijeme. Takođe moramo biti sigurni da smo sve uradili kako treba, da li se svi dijelovi uklapaju, da će lansiranje biti uspješno i da će se svi elementi pravilno rasporediti. Do kašnjenja dolazi zbog velikog broja koraka i potrebe za temeljnom verifikacijom.

Odnosno, sada ste provodili testove i shvatili da se ne uklapate u prvobitni raspored?

Da. U stvari, imamo još dosta rezervnog vremena. U početku smo znali da će sve biti u redu, ali smo priznali da bi pripreme iz nekog razloga mogle kasniti. Osim toga, kada budemo spremni za lansiranje vozila, morat ćemo se dogovoriti i o određenom datumu sa ESA-om, koja posjeduje raketu Ariane. Pa smo pomislili - čemu žurba?

Recite nam koje testove mora i prolazi teleskop?

Sistem OTISS (Optical Telescope and Instrument Assembly) nedavno je testiran u svemirskom centru Lyndon Johnson. Hlađen je na ekstremno niske radne temperature, a testirana je sva optika i sam teleskop. Naučnici su nedavno uklonili sistem iz njegove rashladne komore, ponovo ga zagrejali, a sada će OTISS otputovati u svemirski park Redando Beach u Kaliforniji, gde će biti povezan sa štitnikom od sunca. Osim toga, sada se radi na samom štitu, stručnjaci provode brojne provjere. Nakon što su svi elementi pričvršćeni za štit, on će se presavijati i rasklapati kako bi se osiguralo da radi besprijekorno, a zatim će se izvršiti drugi testovi, uključujući i testiranje vibracija na koje će teleskop naići dok leti na raketi. Lansiranje u svemir je veliki test za vozilo, pa inženjeri žele biti sigurni da će sve njegove komponente preživjeti let. Istraživači će zatim pripremiti James Webb za lansiranje, utovariti ga na baržu i odletjeti u svemirsku luku u Francuskoj Gvajani negdje početkom 2019.

Šta je sa ostalim alatima? Koliko ja znam, nisi sve naveo. Da li su već prethodno pregledani?

Da, već su prošli sve testove i sada su instalirani na teleskop. Riječ je o zasebnim instrumentima koji će provoditi brojne naučne studije - spektrograf koji proučava nebo u srednjem IR opsegu, kamera. Osim toga, svi alati imaju različite načine rada, tako da moramo provjeriti rade li zaista kako smo namjeravali. Ovo je vrlo važno - morate "protresti" uređaj i osigurati da ugao gledanja ostane isti.

Kada treba očekivati ​​prve rezultate?

Najvjerovatnije će prvi podaci doći tek krajem sljedeće godine ili početkom 2020. godine. Od lansiranja do prijema prvih informacija proći će oko šest mjeseci. Za to vrijeme, teleskop će se otvoriti, a mi ćemo se uvjeriti da se otvorio i da radi normalno. Tada će se uređaji morati ohladiti, što će potrajati dosta vremena. Na Zemlji, James Webb je na sobnoj temperaturi, ali kada ga lansiramo u svemir, morat ćemo pričekati dok njegovi instrumenti ne dostignu radnu temperaturu. Zatim ćemo ih pustiti u rad: sada je planiran niz „vježbi treninga“ – nekoliko rutinskih osmatranja i provjera različitih režima rada, koji će se uvjeriti da sve funkcionira kako treba. Budući da nemamo datum lansiranja, a kao rezultat toga, ne znamo šta će pasti u vidno polje teleskopa, za posmatranje nije odabran određeni objekat. Najvjerovatnije ćemo kalibrirati instrumente teleskopa na nekoj udaljenoj zvijezdi. Sve su to unutrašnji procesi – prvo moramo biti sigurni da možemo bilo šta vidjeti.

Međutim, nakon što se uvjerimo da svi instrumenti rade, preći ćemo direktno na naučne eksperimente. Tim naučnika koji se specijalizovao za slike će odrediti koje će mete izgledati zaista zadivljujuće i očarati publiku. Posao će raditi isti umjetnici koji su radili na Hubble slikama - ljudi s dugogodišnjim iskustvom u obradi astronomskih slika. Osim toga, izvršit će se dodatna ispitivanja opreme.

Nakon objavljivanja prvih slika, imaćemo nešto više od godinu dana za naučna posmatranja. Oni uključuju već poznate programe za proučavanje veoma udaljenih galaksija, kvazara, egzoplaneta i Jupitera. Sve u svemu, astronomi će posmatrati sve što mogu, od regiona aktivnog formiranja zvezda do leda u protoplanetarnim diskovima. Ove studije su važne za sve nas: ostatak naučne zajednice će moći da vidi rezultate drugih timova i shvati gde bi trebalo da idu dalje.

Kristina Ulasovich

Teleskop James Webb je orbitalna infracrvena opservatorija koja bi trebala zamijeniti poznati svemirski teleskop Hubble.

Ovo je veoma složen mehanizam. Rad na tome traje oko 20 godina! James Webb će imati kompozitno ogledalo prečnika 6,5 ​​metara i koštati oko 6,8 milijardi dolara. Poređenja radi, prečnik Hubble ogledala je “samo” 2,4 metra.

da vidimo?

1. Teleskop James Webb treba postaviti u orbitu u orbiti u Lagrangeovoj tački L2 sistema Sunce-Zemlja. A u svemiru je hladno. Ovdje su prikazani testovi obavljeni 30. marta 2012. kako bi se ispitala sposobnost izdržavanja niskih temperatura prostora. (Fotografija Chris Gunn | NASA):

2. James Webb će imati kompozitno ogledalo prečnika 6,5 ​​metara sa sabirnom površinom od 25 m². Je li ovo puno ili malo? (Fotografija Chris Gunn):

3. Uporedite sa Hubbleom. Hubble (lijevo) i Webb (desno) ogledala na istoj skali:

4. Model svemirskog teleskopa James Webb u punoj veličini u Austinu, Teksas, 8. marta 2013. (Fotografija Chris Gunn):

5. Projekat teleskopa je međunarodna saradnja 17 zemalja, na čelu sa NASA-om, uz značajan doprinos Evropske i Kanadske svemirske agencije. (Fotografija Chris Gunn):

6. U početku je lansiranje bilo planirano za 2007. godinu, ali je kasnije odgođeno za 2014. i 2015. godinu. Međutim, prvi segment ogledala postavljen je na teleskop tek krajem 2015. godine, a glavno kompozitno ogledalo nije u potpunosti sastavljeno sve do februara 2016. (Foto Chris Gunn):

7. Osetljivost teleskopa i njegova rezolucija direktno su povezani sa veličinom zrcalne površine koja prikuplja svetlost od objekata. Naučnici i inženjeri su utvrdili da minimalni prečnik primarnog ogledala mora biti 6,5 metara da bi se izmerila svetlost najudaljenijih galaksija.

Jednostavno pravljenje ogledala sličnog onom na teleskopu Hubble, ali veće, bilo je neprihvatljivo, jer bi njegova masa bila prevelika da bi se teleskop lansirao u svemir. Tim naučnika i inženjera trebao je pronaći rješenje kako bi novo ogledalo imalo 1/10 mase ogledala teleskopa Hubble po jedinici površine. (Fotografija Chris Gunn):

8. Ne samo da ovdje sve poskupljuje od početne procjene. Tako je cijena teleskopa James Webb premašila prvobitne procjene za najmanje 4 puta. Planirano je da teleskop košta 1,6 milijardi dolara i da bude lansiran 2011. godine, ali prema novim procjenama, cijena bi mogla biti 6,8 milijardi dolara, s tim da lansiranje ne bi bilo prije 2018. godine. (Fotografija Chris Gunn):

9. Ovo je bliski infracrveni spektrograf. Analizirat će niz izvora, koji će pružiti informacije kako o fizičkim svojstvima objekata koji se proučavaju (na primjer, temperatura i masa) tako io njihovom hemijskom sastavu. (Fotografija Chris Gunn):

Teleskop će omogućiti otkrivanje relativno hladnih egzoplaneta s temperaturom površine do 300 K (što je gotovo jednako temperaturi površine Zemlje), koje se nalaze dalje od 12 AJ. odnosno od njihovih zvijezda i udaljeni od Zemlje na udaljenosti do 15 svjetlosnih godina. Više od dvadesetak zvijezda najbližih Suncu pasti će u zonu detaljnog posmatranja. Zahvaljujući Jamesu Webbu, očekuje se pravi proboj u egzoplanetologiji - sposobnosti teleskopa bit će dovoljne ne samo da otkriju same egzoplanete, već čak i satelite i spektralne linije ovih planeta.

11. Inženjerski test u komori. teleskopski lift sistem, 9. septembar 2014. (Foto Chris Gunn):

12. Istraživanje ogledala, 29. septembar 2014. Heksagonalni oblik segmenata nije slučajno odabran. Ima visok faktor punjenja i ima simetriju šestog reda. Visok faktor punjenja znači da se segmenti uklapaju bez zazora. Zahvaljujući simetriji, 18 segmenata ogledala može se podijeliti u tri grupe, u svakoj od kojih su postavke segmenta identične. Konačno, poželjno je da ogledalo ima oblik blizak kružnom – da se što kompaktnije fokusira svjetlost na detektore. Ovalno ogledalo bi, na primjer, proizvelo izduženu sliku, dok bi kvadratno odašiljalo puno svjetla iz centralnog područja. (Fotografija Chris Gunn):

13. Čišćenje ogledala suvim ledom od ugljen-dioksida. Ovde niko ne trlja krpama. (Fotografija Chris Gunn):

14. Komora A je ogromna vakuumska testna komora koja će simulirati svemir tokom testiranja James Webb teleskopa, 20. maja 2015. (Foto Chris Gunn):

17. Veličina svakog od 18 heksagonalnih segmenata ogledala je 1,32 metra od ivice do ivice. (Fotografija Chris Gunn):

18. Masa samog ogledala u svakom segmentu je 20 kg, a masa celog sklopljenog segmenta je 40 kg. (Fotografija Chris Gunn):

19. Za ogledalo teleskopa James Webb koristi se posebna vrsta berilijuma. To je fini prah. Prašak se stavlja u posudu od nerđajućeg čelika i utiskuje u ravan oblik. Kada se čelična posuda ukloni, komad berilijuma se prepolovi kako bi se napravila dva zrcala prečnika oko 1,3 metra. Svaki prazan ogledalo se koristi za kreiranje jednog segmenta. (Fotografija Chris Gunn):

20. Zatim se površina svakog ogledala izbrusi kako bi se dobio oblik blizak izračunatom. Nakon toga, ogledalo se pažljivo izglađuje i polira. Ovaj proces se ponavlja sve dok oblik segmenta ogledala ne bude blizu idealnom. Zatim se segment ohladi na temperaturu od -240 °C, a dimenzije segmenta se mjere pomoću laserskog interferometra. Zatim se ogledalo, uzimajući u obzir primljene informacije, podvrgava konačnom poliranju. (Fotografija Chris Gunn):

21. Kada se segment obradi, prednja strana ogledala je presvučena tankim slojem zlata kako bi bolje reflektovala infracrveno zračenje u opsegu od 0,6-29 mikrona, a gotov segment se ponovo testira na kriogenim temperaturama. (Fotografija Chris Gunn):

22. Radovi na teleskopu u novembru 2016. (Fotografija Chris Gunn):

23. NASA je završila sklapanje svemirskog teleskopa James Webb 2016. godine i počela ga testirati. Ovo je fotografija od 05.03.2017. Na dugim ekspozicijama, tehnike izgledaju kao duhovi. (Fotografija Chris Gunn):

26. Vrata u istu komoru A sa 14. fotografije, na kojoj je simuliran vanjski prostor. (Fotografija Chris Gunn):

28. Trenutni planovi predviđaju da se teleskop lansira na raketi Ariane 5 u proljeće 2019. godine. Na pitanje šta naučnici očekuju da nauče od novog teleskopa, vodeći naučnik John Mather je rekao: "Nadajmo se da ćemo pronaći nešto o čemu niko ništa ne zna." UPD. Lansiranje teleskopa James Webb odgođeno je za 2020.(Fotografija Chris Gunn).

Web će zaviriti u bliski i srednji infracrveni spektar, uz pomoć njegovog položaja na L2 tački iza mjeseca i solarnih štitova koji blokiraju nametljivo svjetlo Sunca, Zemlje i Mjeseca, blagotvorno utičući na hlađenje uređaja. Naučnici se nadaju da će vidjeti prve zvijezde u svemiru, formiranje i sudar mladih galaksija i rođenje zvijezda u protoplanetarnim sistemima - koji mogu sadržavati hemijske komponente života.

Ove prve zvijezde možda sadrže ključ za razumijevanje strukture Univerzuma. Teoretski, gdje i kako nastaju direktno je povezano s prvim obrascima tamne materije - nevidljive, misteriozne supstance otkrivene gravitacijskim utjecajima - a njihovi ciklusi života i smrti uzrokuju povratne informacije koje su utjecale na formiranje prvih galaksija. A budući da su kratkovječne supermasivne zvijezde otprilike 30 do 300 puta veće od mase našeg Sunca (i milione puta svjetlije), ove prve zvijezde su mogle eksplodirati kao supernove, a zatim kolabirati i formirati crne rupe, koje su postepeno zauzele centre većine masivne galaksije.

Vidjeti sve ovo je svakako podvig za alate koje smo do sada napravili. Zahvaljujući novim instrumentima i svemirskim letjelicama, moći ćemo vidjeti još više.

Obilazak svemirskog teleskopa James Webb

Web izgleda kao splav u obliku dijamanta, opremljen debelim, zakrivljenim jarbolom i jedrom - ako su ga sagradile džinovske pčele koje jedu berilijum. Usmjeren donjim dijelom prema Suncu, „splav“ odozdo se sastoji od štita - slojeva kaptona, odvojenih prorezima. Svaki sloj je odvojen vakuumskim razmakom za efikasno hlađenje, a zajedno štite glavni reflektor i instrumente.

Kapton je vrlo tanak (mislim na ljudsku kosu) polimerni film napravljen od strane DuPont-a koji je sposoban održati stabilna mehanička svojstva u uvjetima ekstremne topline i vibracija. Ako želite, možete prokuvati vodu na jednoj strani štita, a dušik držati u tekućem obliku na drugoj. Takođe se prilično dobro sklapa, što je važno za pokretanje.

"Kobilica" broda se sastoji od strukture koja pohranjuje solarni štit tokom lansiranja i solarnih panela za napajanje vozila. U centru je kutija koja sadrži sve kritične funkcije podrške koje pokreću Webb, uključujući napajanje, kontrolu položaja, komunikacije, komandu, obradu podataka i termičku kontrolu. Antena uljepšava izgled kutije i pomaže da se osigura da je sve orijentirano u pravom smjeru. Na jednom kraju toplotnog štita, okomito na njega, nalazi se trimer obrtnog momenta, koji kompenzuje pritisak fotona na uređaj.

Na svemirskoj strani štita nalazi se „jedro“, ogromno Webb ogledalo, dio optičke opreme i kutija sa opremom. 18 heksagonalnih berilijumskih sekcija će se otvoriti nakon lansiranja i postati jedno veliko primarno ogledalo, prečnika 6,5 ​​metara.

Nasuprot ovom ogledalu, koje drže na mjestu tri nosača, nalazi se sekundarno ogledalo koje fokusira svjetlost iz primarnog ogledala u stražnji optički podsistem, klinasta kutija koja viri iz središta primarnog ogledala. Ova struktura odbija zalutalu svjetlost i usmjerava svjetlost od sekundarnog ogledala do instrumenata smještenih na stražnjoj strani "jarbola", koji također podržava segmentiranu strukturu primarnog ogledala.

Kada vozilo završi šestomjesečni period puštanja u rad, radit će 5-10 godina, možda i duže, ovisno o potrošnji goriva, ali će biti predaleko da bi se popravilo. U stvari, Hubble je donekle izuzetak u tom pogledu. Ali kao i Hubble i druge zajedničke opservatorije, Webbova misija će biti rad sa konkurentno odabranim projektima naučnika iz cijelog svijeta. Rezultati će zatim pronaći put do istraživanja i podataka dostupnih na internetu.

Pogledajmo bliže alate koji omogućavaju sva ova istraživanja.

Instrumenti: van vidokruga

Iako vidi nešto u vizuelnom spektru (crveno i zlatno svjetlo), Webb je fundamentalno veliki infracrveni teleskop.

Njegov glavni termovizir, bliska infracrvena kamera NIRCam, vidi u rasponu od 0,6-5,0 mikrona (bliski infracrveni). Moći će detektirati infracrvenu svjetlost od rođenja prvih zvijezda i galaksija, provoditi istraživanja obližnjih galaksija i lokalnih objekata koji jure kroz Kuiperov pojas - prostranstvo ledenih tijela koje kruže iza Neptuna, a koje također sadrži Pluton i druge patuljke planete.

NIRCam je takođe opremljen koronografom, koji će omogućiti kameri da posmatra tanak oreol koji okružuje sjajne zvezde, blokirajući njihovu zaslepljujuću svetlost - osnovni alat za identifikaciju egzoplaneta.

Bliski infracrveni spektrograf radi u istom opsegu talasnih dužina kao NIRCam. Kao i drugi spektrografi, on analizira fizička svojstva objekata kao što su zvijezde, razdvajajući svjetlost koju emituju u spektre, čija se struktura mijenja ovisno o temperaturi, masi i kemijskom sastavu objekta.

NIRSpec će proučavati hiljade drevnih galaksija sa toliko slabom emisijom da će jednom spektrografu trebati stotine sati da obavi posao. Da bi se pojednostavio ovaj zastrašujući zadatak, spektrograf je opremljen izvanrednim uređajem: rešetkom od 62 000 pojedinačnih zavjesa, svaka veličine oko 100 puta 200 mikrona (širine nekoliko ljudskih vlasi), od kojih se svaka može otvoriti i zatvoriti kako bi se blokirala. svetlost svetlijih zvezda. Sa ovim nizom, NIRSpec će biti prvi svemirski spektrograf koji može istovremeno posmatrati stotine različitih objekata.

Senzor za fino navođenje i spektrograf bez proreza (FGS-NIRISS) su u suštini dva senzora spakovana zajedno. NIRISS uključuje četiri moda, od kojih je svaki povezan sa različitom talasnom dužinom. Oni se kreću od spektroskopije bez proreza, koja stvara spektar pomoću prizme i rešetke zvane grizma, koje zajedno stvaraju interferenčne obrasce koji mogu otkriti egzoplanetarnu svjetlost naspram svjetla zvijezde.

F.G.S. je osjetljiva kamera koja ne trepće i koja snima navigacijske slike i prenosi ih na sisteme kontrole položaja koji drže teleskop usmjeren u pravom smjeru.

Webbov najnoviji instrument proširuje svoj raspon od bliskog infracrvenog do srednjeg infracrvenog spektra, što je korisno za promatranje objekata s crvenim pomakom, kao i planeta, kometa, asteroida, prašine zagrijane Suncem i protoplanetarnih diskova. Budući da je i kamera i spektrograf, ovaj instrument MIRI pokriva najširi raspon talasnih dužina, 5-28 mikrona. Njegova širokopojasna kamera će moći da snimi više slika koje volimo kod Hubblea.

Takođe, infracrvena posmatranja imaju važne implikacije za razumevanje Univerzuma. Prašina i gas mogu blokirati vidljivu svjetlost zvijezda u zvjezdanom rasadniku, ali infracrveno svjetlo ne može. Štaviše, kako se svemir širi i galaksije se razmiču, njihova svjetlost se „rasteže“ i postaje crveno pomaknuta, prelazeći u dugotalasni spektar elektromagnetnih valova kao što je infracrveno. Što je galaksija udaljenija, to se brže povlači i njen crveni pomak postaje veći - to je vrijednost Webb teleskopa.

Infracrveni spektar takođe može pružiti obilje informacija o atmosferama egzoplaneta i da li one sadrže molekularne komponente povezane sa životom. Na Zemlji vodenu paru, metan i ugljični dioksid nazivamo "gasovima staklene bašte" jer apsorbiraju toplinu. Pošto ovaj trend važi svuda, naučnici mogu da koriste Weba da detektuju poznate supstance u atmosferama udaljenih svetova posmatrajući obrasce apsorpcije supstanci pomoću spektrografa.