James Webb Space Telescope (James Webb Space Telescope): tarikh pelancaran, peralatan

Dengan setiap aperture tambahan sentimeter, setiap tempoh pemerhatian kedua tambahan dan setiap atmospherics atom tambahan, jauh dari teleskop kajian lapangan, lebih baik, lebih mendalam dan lebih jelas anda akan melihat alam semesta.

25 tahun "Hubble"

Apabila teleskop "Hubble" mula beroperasi pada tahun 1990, ia membuka era baru dalam bidang astronomi - ruang. Tidak lagi terpaksa berhadapan dengan suasana, awan, atau bimbang tentang kerlipan elektromagnet. Semua yang diperlukan - adalah untuk menggunakan satelit pada sasaran untuk menstabilkan dan untuk mengumpul foton. Lebih daripada 25 tahun teleskop ruang mula meliputi seluruh spektrum elektromagnet, yang dibenarkan buat kali pertama yang perlu dipertimbangkan alam semesta pada setiap jarak gelombang cahaya.

Tetapi sebagai pengetahuan kita telah meningkat, dan peningkatan pemahaman kita yang tidak diketahui. Lagi kita melihat ke dalam alam semesta, semakin kita melihat masa lalu dalam: jumlah yang terhad masa sejak Big Bang, bersempena dengan kelajuan terhingga cahaya menyediakan had kepada apa yang kita dapat lihat. Lebih-lebih lagi, perkembangan ruang sendiri bekerja terhadap kita, regangan panjang gelombang cahaya bintang kerana beliau bergerak di seluruh alam semesta dengan mata kita. Walaupun teleskop ruang "Hubble", yang memberikan kita yang paling dalam, imej yang paling indah alam semesta yang kita pernah ditemui, adalah terhad dalam hal ini.

"Hubble" Kelemahan

"Hubble" - teleskop luar biasa, tetapi ia mempunyai beberapa batasan asas:

• Hanya 2.4 m diameter, yang menghadkan mereka resolusi.
• Walaupun bahan-bahan salutan mencerminkan, ia sentiasa terdedah pada cahaya matahari, yang dipanaskan. Ini bermakna bahawa disebabkan oleh kesan haba, dia tidak boleh menonton panjang gelombang cahaya lebih daripada 1.6 mikron.
• Gabungan aperture dan panjang gelombang terhad, yang mana ia adalah sensitif, yang bermaksud bahawa teleskop boleh melihat galaksi tidak lebih daripada 500 juta tahun.

Ini galaksi adalah sempurna, jauh wujud apabila alam semesta adalah hanya kira-kira 4% daripada umur sekarang. Tetapi kita tahu bahawa bintang-bintang dan galaksi wujud sebelum ini.

Untuk melihat ia, teleskop harus mempunyai sensitiviti yang lebih tinggi. Ini bermakna peralihan kepada panjang gelombang yang lebih panjang dan suhu yang lebih rendah daripada "Hubble". Itulah sebabnya, dan menciptakan James Webb Space Telescope.

Prospek sains

James Webb Space Telescope (JWST) direka untuk mengatasi batasan-batasan ini ialah: dengan 6.5 m diameter teleskop mengumpul 7 kali lebih ringan daripada "Hubble". Ia membuka kemungkinan ultra-tinggi resolusi spektroskopi dari 600 nm hingga 6 mikron (4 kali lebih besar daripada panjang gelombang, yang mampu untuk melihat "Hubble") untuk melihat kawasan inframerah pertengahan dengan sensitiviti yang lebih tinggi berbanding sebelum ini. JWST menggunakan penyejukan pasif kepada suhu permukaan Pluto dan mampu aktif menyejukkan peranti pertengahan inframerah sehingga 7 K. teleskop James Webb akan membuat ia mungkin untuk melakukan sains kerana tidak ada satu sebelum ini tidak dilakukan.

Dia akan:

• memerhatikan galaksi terawal pernah dibentuk;
• dilihat melalui siasatan gas neutral dan pertama alam semesta bintang reionization itu;
• menjalankan analisis spektroskopi bintang-bintang yang pertama (penduduk III) yang ditubuhkan selepas Letupan Besar;
• mendapatkan kejutan yang menakjubkan, seperti penemuan terawal lubang hitam supermassive dan quasars di alam semesta.

penyelidikan tahap JWST tidak sama dengan yang pada masa lalu, dan sebagainya teleskop dipilih sebagai 2010-an misi utama NASA.

karya saintifik

Dari sudut pandangan teknikal, James Webb teleskop baru adalah kerja sebenar seni. Projek ini telah berlalu jauh: terdapat lebihan bajet, jadual kelewatan dan risiko pembatalan projek. Selepas campur tangan kepimpinan baru telah berubah. Projek tiba-tiba mendapat jam tangan, dana telah diperuntukkan, menyumbang kesilapan, kegagalan dan masalah, dan pasukan mula pembungkusan JWST dalam semua segi, jadual dan kekangan bajet. Pelancaran itu dijadualkan Oktober 2018 di sebuah roket "Ariane 5". pasukan itu bukan sahaja mengikut jadual, dia mempunyai sembilan bulan lagi untuk membenarkan sebarang keadaan yang tidak dijangka yang semua dikumpulkan dan bersedia untuk tarikh ini.

James Webb teleskop terdiri daripada empat bahagian utama.

unit optik

Ia termasuk semua cermin, yang paling berkesan lapan belas sepuhan dibahagikan cermin utama. Mereka akan digunakan untuk mengumpul cahaya bintang yang jauh dan menumpukan instrumen untuk analisis. Semua cermin ini kini bersedia dan sempurna, yang dibuat mengikut jadual. Pada akhir perhimpunan mereka akan dilipat ke dalam reka bentuk yang kompak untuk berjalan pada jarak lebih daripada 1 juta kilometer dari Bumi ke pusat L2 Lagrange, dan kemudian secara automatik beralih kepada membentuk satu struktur sarang lebah, yang selama bertahun-tahun akan mengumpul cahaya Outbound. Ia benar-benar satu perkara yang indah dan hasil yang berjaya daripada usaha titanic banyak pakar.

Simpanan berhampiran inframerah

"Webb" dilengkapi dengan empat peralatan saintifik yang bersedia untuk 100%. Kamera utama adalah kamera teleskop terdekat pelbagai IR, dari cahaya yang boleh dilihat ke rantau oren inframerah dalam. Ia akan memberikan gambaran yang tidak pernah berlaku sebelum bintang-bintang paling awal, galaksi muda yang masih dalam proses pembentukan, bintang muda Bima Sakti dan galaksi berdekatan, beratus-ratus objek baru dalam lingkaran Kuiper. Ia dioptimumkan untuk pengimejan langsung planet di bintang lain. Ini akan menjadi kamera utama, yang digunakan oleh kebanyakan pemerhati.

Near Infrared Spektrograf

Alat ini bukan sahaja memisahkan cahaya kepada panjang gelombang individu, tetapi mampu untuk melakukan ini untuk lebih daripada 100 objek individu pada masa yang sama! Peranti ini adalah spektograf universal "Webb", yang boleh beroperasi dalam 3 rejim yang berbeza spektroskopi. Ia dibina oleh Agensi Angkasa Eropah, tetapi banyak komponen termasuk Pengesan dan bateri berbilang injap, yang disediakan oleh Pusat Penerbangan Angkasa. Goddard (NASA). Peranti ini telah diuji dan sedia untuk pemasangan.

instrumen pertengahan inframerah

Peranti yang akan digunakan untuk pengimejan jalur lebar, iaitu ia akan diperolehi melalui imej yang paling mengagumkan dengan semua instrumen "Webb". Dari sudut pandangan sains, ia akan menjadi amat berguna dalam mengukur cakera protoplanet sekitar bintang muda, pengukuran dan visualisasi dengan ketepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya objek Kuiper Belt dan debu dipanaskan oleh cahaya bintang. Dialah satu-satunya alat dengan cryogenically yang disejukkan ke 7 K. Berbanding dengan Spitzer Space Telescope, ini akan meningkatkan hasil dalam 100 kali.

spektograf tanpa sela NIR (NIRISS)

Peranti akan menghasilkan:

• lebar spektroskopi di rantau panjang gelombang inframerah terdekat (1,0-2,5 mikron);
• Grism spektroskopi satu objek dalam julat yang boleh dilihat dan inframerah (0,6-3,0 mikron);
• interferometri masking-aperture pada panjang gelombang 3,8-4,8 mikron (di mana dijangka bintang pertama dan galaksi);
• kajian pelbagai-bidang keseluruhan pandangan.

Alat ini telah dicipta oleh Agensi Angkasa Kanada. Selepas lulus ujian kriogenik beliau juga akan bersedia untuk mengintegrasikan ke dalam bay peralatan teleskop.

sunshield

teleskop ruang mereka belum dilantik. Salah satu aspek yang paling menakutkan mana-mana permulaan adalah dengan menggunakan bahan yang sama sekali baru. Bukannya penyejukan keseluruhan kapal angkasa aktif menggunakan penyejuk habis guna, teleskop James Webb menggunakan teknologi yang baru - 5-lapisan perisai matahari yang akan digunakan untuk mencerminkan sinaran solar dari teleskop. Lima cadar 25 kaki rod titanium disambungkan dan dipasang selepas penggunaan teleskop. perlindungan yang telah diuji pada tahun 2008 dan 2009. model skala penuh, yang mengambil bahagian dalam ujian makmal, memelihara segala mereka terpaksa lakukan di sini di Bumi. Ini adalah inovasi yang indah.

Di samping itu, ia juga adalah satu konsep yang luar biasa: bukan semata-mata untuk menghalang cahaya dari matahari dan meletakkan teleskop di bawah naungan, dan membuat ia supaya semua haba yang dipancarkan ke arah yang bertentangan dengan orientasi teleskop. Setiap satu daripada lima lapisan dalam ruang vakum akan menjadi sejuk kerana jarak dari luar untuk menjadi sedikit lebih panas daripada suhu permukaan - sekitar 350-360 K. suhu lapisan terakhir perlu jatuh ke 37-40 K, yang lebih sejuk daripada permukaan pada waktu malam Pluto.

Di samping itu, langkah berjaga-jaga yang ketara diambil untuk melindunginya daripada persekitaran buruk ruang dalam. Salah satu perkara yang perlu bimbang di sini adalah batu-batu kecil kecil saiz kerikil, pasir, habuk dan juga kurang melalui ruang antara planet terbang pada kelajuan puluhan atau bahkan ratusan ribu km / h. Ini micrometeorites dapat prodelyvat kecil, lubang mikroskopik dalam segala apa yang mereka hadapi: kapal angkasa, sut angkasa, cermin, teleskop dan banyak lagi. Jika cermin akan mempunyai hanya kemek atau lubang, sedikit mengurangkan jumlah tersedia "cahaya yang baik", panel solar boleh koyak dari tepi ke tepi, yang akan membuat seluruh lapisan tidak berguna. Untuk memerangi fenomena ini idea yang cemerlang telah digunakan.

Semua perisai solar telah dibahagikan kepada bahagian-bahagian supaya, jika terdapat jurang yang kecil di satu, dua atau tiga ini, lapisan tidak akan lusuh lagi, kerana patah di kaca kereta. Pembahagian akan menjaga seluruh struktur keseluruhannya, ia adalah penting untuk mengelakkan degradasi.

Kapal angkasa: pemasangan dan sistem kawalan

Ia adalah satu komponen biasa, kerana terdapat dalam semua teleskop ruang dan misi saintifik. Dalam JWST adalah unik, tetapi juga bersedia sepenuhnya. Apa yang tinggal adalah kontraktor umum projek syarikat Northrop Grumman, - perisai lengkap, memasang teleskop website saya. Peranti ini akan bersedia untuk bermula dalam 2 tahun.

10 tahun penemuan

Jika semua berjalan lancar, manusia adalah di ambang penemuan saintifik yang besar. Tabir gas neutral, yang masih dibayangi gambaran keseluruhan bintang terawal dan galaksi, diselesaikan keupayaan inframerah "Webb" dan kilauan yang sangat besar. Ini akan menjadi terbesar, teleskop yang paling sensitif dengan julat panjang gelombang yang besar 0,6-28 mikron (mata manusia melihat 0,4-0,7 mikron) yang pernah dibina. Ia dijangka menyediakan satu dekad pemerhatian.

Menurut NASA, istilah "Webb" Misi akan 5,5-10 tahun. Ia adalah terhad kepada jumlah bahan api yang diperlukan untuk mengekalkan orbit, dan kehidupan elektronik dan peralatan dalam persekitaran yang sukar ruang. Teleskop orbit James Webb akan membawa stok bahan api untuk sepanjang tempoh 10 tahun, dan 6 bulan selepas pelancaran akan diuji untuk memastikan penerbangan, yang menjamin 5 tahun kerja saintifik.

Apa yang boleh berlaku?

Faktor mengehadkan utama adalah jumlah bahan api di atas kapal. Apabila ia selesai, satelit itu akan hanyut jauh dari sudut L2 Lagrange, masuk sebagai orbit huru-hara sangat dekat dengan Bumi.

koma ini, boleh berlaku dan masalah lain:

• mencerminkan kemerosotan, yang memberi kesan kepada jumlah cahaya yang dikumpul dan mewujudkan artifak imej, tetapi tidak akan merosakkan operasi selanjutnya teleskop;
• kegagalan sebahagian atau keseluruhan skrin solar, yang akan menaikkan suhu kapal angkasa, dan menyempitkan julat panjang gelombang yang digunakan untuk kawasan inframerah sangat berhampiran (2-3 mikron);
• penyejukan kemalangan alat sistem pertengahan IR pelbagai, yang menjadikannya tidak layak untuk digunakan, tetapi tidak memberi kesan kepada alat-alat lain (0,6-6 mikron).

Ujian yang paling sukar yang menanti teleskop James Webb, - pelancaran dan suntikan ke dalam orbit yang dikehendaki. Ia adalah situasi ini telah diuji dan lulus dengan jayanya.

Revolusi dalam bidang sains

Jika teleskop James Webb akan bekerja dalam mod biasa, bahan api yang cukup untuk memastikan bahawa kerja-kerja 2018-2028. Selain itu, potensi wujud untuk mengisi bahan bakar, yang akan memanjangkan hayat teleskop untuk dekad yang lain. Sama seperti "Hubble" telah beroperasi selama 25 tahun, JWST akan memastikan generasi sains revolusioner. Pada bulan Oktober 2018, roket pembawa "Ariane 5" akan mengelilingi masa depan astronomi, yang, selepas lebih daripada 10 tahun bekerja keras telah dilakukan untuk mula berbuah. teleskop ruang masa depan hampir tiba.