Yangi Jeyms Uebb teleskopi. Jeyms Uebb kosmik teleskopi: Xabblning vorisi haqida bilishingiz kerak bo'lgan hamma narsa. Nima uchun kosmik teleskoplar kerak?

Jeyms Uebb kosmik teleskopi. Kredit: NASA.

Jeyms Uebb kosmik teleskopi (JWST) hali ham o'z missiyasini boshlashdan uzoqda, ammo uning yaltiroq oltin oynasi allaqachon ramziy maqomga erishgan. Ushbu segmentlangan oyna hasharotlarning ko'ziga o'xshaydi va kelajakda "ko'z" Lagrange nuqtasida (L2) o'z ishini boshlaganida, u insoniyatga bizning koinotimiz haqida batafsil ma'lumot beradi. Teleskop oynasi allaqachon yig'ilgan va Markazdagi steril xonada kosmik parvozlar Goddard, bu bizga teleskop o'z vazifasini boshlaganda qanday ko'rinishini ko'rish imkoniyatini beradi.

Agar siz JWST, uning imkoniyatlari yoki missiyasi haqida hech narsa bilmasangiz ham, unga qarab qoyil qolasiz. Ko'rinib turibdiki, bu yuqori texnologiyali va o'ziga xos asbobdir. Darhaqiqat, uni san'at namunasi deb adashish mumkin. Afsuski, kamroq jozibali ijodlarni ko'rdim zamonaviy san'at, sizchi?

Albatta, ko'pchiligingiz JWST o'zidan oldingi Hubble kosmik teleskopini ortda qoldirishidan xabardorsiz. Hubble 1990 yil aprel oyida ishga tushirilganligini hisobga olsak, bu juda tushunarli. Ammo JWST qanday qilib Hubbleni mag'lub eta oladi va uning asosiy maqsadlari nimada?

JWST missiyasining asosiy maqsadlarini to'rtta yo'nalishga bo'lish mumkin:

1. Vaqt mashinasi bilan solishtirish mumkin bo'lgan infraqizil kuzatuvlar. Ular bizga koinotda 13 milliard yil avval paydo bo'lgan birinchi yulduzlar va galaktikalar haqida tasavvur beradi;
2. Yorqin spiral va elliptik galaktikalarni, shuningdek, zaifroq erta galaktikalarni qiyosiy o'rganish;
3. Yulduzlar va sayyoralarning shakllanishini o'rganish uchun gaz va chang bulutlari orqali ko'zdan kechirish imkonini beruvchi kosmik fazoni tekshirish;
4. Ekzosayyoralar va ularning atmosferalarini o'rganish, shuningdek, u erda biomarkerlarni topish.

Bu juda ta'sirli ro'yxat, hatto odamlar texnologik va ilmiy taraqqiyot albatta. Ammo bu rejalashtirilgan maqsadlar bilan bir qatorda kutilmagan hodisalar ham bo'lishi shubhasiz. Buni taxmin qilish ahmoqona ish bo'lishi mumkin, lekin baribir harakat qilaylik.

Biz Yerdagi abiogenez jarayoni juda tez sodir bo'lganiga ishonamiz, ammo, afsuski, biz bilan solishtirish uchun hech narsa yo'q. Olis ekzosayyoralar va ularning atmosferalarini o‘rganishda o‘xshashlik topamizmi, hayotning paydo bo‘lishi uchun zarur bo‘lgan shart-sharoitlarga oydinlik kiritamizmi? Bu aql bovar qilmaydigan ko'rinadi, lekin kim biladi.

Ishonchimiz komilki, koinot kengayib bormoqda va buning uchun juda ishonchli dalillar mavjud. Bu jarayon haqida yangi narsalarni bilib olamizmi? Yoki biz qorong'u materiyaga yorug'lik beradigan narsalarni topamiz qorong'u energiya, va ularning ilk koinot hayotidagi roli?

JWST. Kredit: NASA.

Albatta, hayajonli bo'lish uchun hamma narsa ajoyib bo'lishi shart emas. Tasdiqlaydigan dalillarni topish zamonaviy nazariyalar ham qiziqtiradi. Va "Jeyms Webb" bizga bu dalilni taqdim etishi kerak.

JWST Hubble teleskopini ortda qoldira olishiga shubha yo'q. Ammo bir yoki ikki avlod uchun Hubble har doim alohida o'ringa ega bo'ladi. U o‘zining mashhur Chuqur dala missiyasi davomida tumanliklar, galaktikalar va boshqa jismlarning hayratlanarli tasvirlari va, albatta, ilmiy izlanishlari bilan ko‘pchiligimizni hayratga soldi va qiziqtirdi. Hubble, ehtimol, mashhurlik maqomiga erishgan birinchi teleskopdir.

Jeyms Uebb, ehtimol, Hubble qo'lga kiritgan maxsus maqomni hech qachon olmaydi. Bu shunday narsa: "Faqat bitta Bitl bo'lishi mumkin" yoki "bir xil". Ammo JWST ancha kuchli vosita bo'ladi va bizga Hubble uchun mavjud bo'lmagan ko'p narsalarni ochib beradi.

Agar hammasi reja bo‘yicha ketsa, JWST butun insoniyat uchun monumental texnologik yutuq bo‘ladi. Uning gaz va chang bulutlari orasidan qarash yoki koinotning dastlabki kunlarini ko'rsatish uchun vaqtga nazar tashlash qobiliyati uni kuchli ilmiy vositaga aylantiradi.

Har bir qo'shimcha santimetr diafragma, kuzatish vaqtining har bir qo'shimcha soniyasi va atmosfera shovqinlarining har bir qo'shimcha atomi teleskopning ko'rish maydonidan olib tashlanishi bilan koinot yaxshiroq, chuqurroq va aniqroq ko'rinadi.

Hubblening 25 yilligi

Xabbl teleskopi 1990-yilda ishlay boshlaganida, u astronomiyada yangi davrni – kosmik erni boshlab berdi. Atmosferaga qarshi kurashish, bulutlar yoki elektromagnit nurlanish haqida tashvishlanishning hojati yo'q edi. Faqat sun'iy yo'ldoshni nishonga burish, uni barqarorlashtirish va fotonlarni yig'ish kerak edi. 25 yil ichida kosmik teleskoplar butun elektromagnit spektrni qamrab ola boshladi va bu koinotni birinchi marta yorug'likning har bir to'lqin uzunligida ko'rish imkonini berdi.

Ammo bilimimiz ortgan sari noma’lum haqidagi tushunchamiz ham ortib bordi. Biz koinotga qanchalik uzoq nazar tashlasak, o'tmishni shunchalik chuqurroq ko'ramiz: o'shandan beri chekli vaqt katta portlash yorug'likning cheklangan tezligi bilan birgalikda biz kuzatishimiz mumkin bo'lgan chegarani ta'minlaydi. Bundan tashqari, kosmosning kengayishi bizga qarshi ishlaydi va yulduzlarni koinot bo'ylab bizning ko'zlarimiz tomon yo'naltiradi. Hatto biz kashf etgan koinotning eng chuqur, eng ajoyib tasvirini taqdim etuvchi Hubble teleskopi ham bu borada cheklangan.

Hubblening kamchiliklari

Hubble - ajoyib teleskop, ammo u bir qator asosiy cheklovlarga ega:

• Diametri faqat 2,4 m, bu uni cheklaydi
• Yansıtıcı materiallar bilan qoplangan bo'lishiga qaramay, u doimo bevosita ostida quyosh nurlari qaysi uni isitadi. Bu termal effektlar tufayli u 1,6 mikrondan kattaroq yorug'lik to'lqinlarini kuzata olmasligini anglatadi.
• Uning cheklangan diafragma va sezgir to'lqin uzunliklarining kombinatsiyasi teleskop 500 million yildan ortiq bo'lmagan galaktikalarni ko'ra olishini anglatadi.

Bu galaktikalar go'zal, uzoq va koinot hozirgi yoshining atigi 4 foizini tashkil qilganda mavjud bo'lgan. Ammo yulduzlar va galaktikalar bundan oldin ham mavjud bo'lganligi ma'lum.

Ko'rish uchun siz yuqori sezuvchanlikka ega bo'lishingiz kerak. Bu uzunroq to'lqin uzunliklariga va boshqalarga o'tishni anglatadi past haroratlar Hubbledan ko'ra. Shuning uchun Jeyms Uebb kosmik teleskopi yaratilmoqda.

Fanning istiqbollari

Jeyms Uebb kosmik teleskopi (JWST) aynan mana shu cheklovlarni yengib o'tish uchun mo'ljallangan: diametri 6,5 m bo'lgan teleskop Hubbledan 7 barobar ko'proq yorug'lik to'plashi mumkin. Bu ultra-spektroskopiya imkoniyatini ochadi yuqori aniqlik 600 nm dan 6 mikrongacha (Xabbl ko'ra oladigan to'lqin uzunligidan 4 barobar ko'p), spektrning o'rta infraqizil mintaqasini har qachongidan ham yuqori sezuvchanlik bilan kuzatadi. JWST Plutonning sirt haroratiga passiv sovutishdan foydalanadi va o'rta infraqizil asboblarni 7 K gacha faol sovutishga qodir. Jeyms Uebb teleskopi ilm-fanni ilgari hech kim qilmaganidek amalga oshirish imkonini beradi.

Bu imkon beradi:

• eng qadimgi galaktikalarni kuzating;
• neytral gaz orqali ko'ring va birinchi yulduzlarni va koinotning qayta ionlanishini tekshiring;
• Katta portlashdan keyin paydo bo'lgan birinchi yulduzlarning (III populyatsiya) spektroskopik tahlilini o'tkazish;
• Koinotdagi eng qadimgi kvazarlarning kashf etilishi kabi ajoyib kutilmagan hodisalarga ega bo'ling.

Daraja ilmiy tadqiqot JWST o'tmishdagi hech narsaga o'xshamaydi, shuning uchun teleskop NASAning 2010-yillardagi eng muhim missiyasi sifatida tanlangan.

Ilmiy asar

Texnik nuqtai nazardan, yangi teleskop Jeyms Uebb - haqiqiy san'at asari. Loyiha uzoq yo'lni bosib o'tdi: byudjetning ortishi, jadvalning kechikishi va loyihani bekor qilish xavfi bor edi. Yangi boshqaruv aralashuvidan keyin hammasi o'zgardi. Loyiha to'satdan soat kabi ishladi, mablag'lar ajratildi, xatolar, muvaffaqiyatsizliklar va muammolar hisobga olindi va JWST jamoasi barcha muddatlar, jadvallar va byudjet chegaralarini bajarishga kirishdi. Qurilmaning ishga tushirilishi 2018-yil oktabr oyida Ariane 5 raketasida amalga oshirilishi rejalashtirilgan. Jamoa nafaqat jadvalga amal qiladi, balki o'sha sanaga qadar hamma narsa yig'ilib, tayyor bo'lishini ta'minlash uchun har qanday kutilmagan vaziyatlarni hisobga olish uchun to'qqiz oy bor.

Jeyms Uebb teleskopi 4 ta asosiy qismdan iborat.

Optik blok

Barcha nometalllarni o'z ichiga oladi, ulardan eng samaralisi o'n sakkizta asosiy segmentli oltin bilan qoplangan nometalldir. Ular uzoqdagi yulduz nurlarini yig'ish va tahlil qilish uchun asboblarga yo'naltirish uchun ishlatiladi. Bu nometalllarning barchasi hozirda to'liq va benuqson bo'lib, to'g'ri belgilangan vaqtda bajarilgan. Yig'ilgandan so'ng ular ixcham tuzilishga yig'iladi va Yerdan L2 Lagrange nuqtasiga qadar 1 million km uzoqlikda uchiriladi va keyin avtomatik ravishda ochilib, chuqurchalar tuzilishini hosil qiladi. uzoq yillar ultra baland nurlarni to'playdi. Haqiqatan ham go'zal narsa va ko'plab mutaxassislarning titanik harakatlarining muvaffaqiyatli natijasi.

Yaqin infraqizil kamera

Webb 100% tayyor bo'lgan to'rtta ilmiy asbob bilan jihozlangan. Teleskopning asosiy kamerasi yaqin infraqizil kamera bo'lib, ko'rinadigan to'q sariq nurdan chuqur infraqizilgacha. U eng qadimgi yulduzlarning, hali shakllanish jarayonida bo'lgan eng yosh galaktikalarning, yosh yulduzlarning misli ko'rilmagan tasvirlarini taqdim etadi. Somon yo'li va yaqin atrofdagi galaktikalar, Kuiper kamaridagi yuzlab yangi ob'ektlar. U boshqa yulduzlar atrofidagi sayyoralarni bevosita tasvirlash uchun optimallashtirilgan. Bu ko'pchilik kuzatuvchilar tomonidan ishlatiladigan asosiy kamera bo'ladi.

Yaqin infraqizil spektrograf

Ushbu vosita nafaqat yorug'likni alohida to'lqin uzunliklariga ajratadi, balki bir vaqtning o'zida 100 dan ortiq individual ob'ektlar uchun buni amalga oshirishga qodir! Ushbu qurilma universal "Webba" spektrografi bo'ladi, u 3 da ishlashga qodir turli rejimlar spektroskopiya. U qurilgan, ammo ko'plab komponentlar, shu jumladan detektorlar va ko'p eshikli batareyalar Kosmik parvozlar markazi tomonidan taqdim etilgan. Goddard (NASA). Ushbu qurilma sinovdan o'tgan va o'rnatishga tayyor.

O'rta infraqizil asbob

Asbob keng polosali tasvirlash uchun ishlatiladi, ya'ni u Webbning barcha asboblaridan eng ta'sirli tasvirlarni ishlab chiqaradi. Ilmiy nuqtai nazardan, u yosh yulduzlar atrofidagi protoplanetar disklarni o'lchash, misli ko'rilmagan aniqlikdagi Kuiper kamar ob'ektlari va yulduz nuri bilan isitiladigan chang bilan o'lchash va tasvirlashda eng foydali bo'ladi. Bu 7 K gacha kriogen sovutishga ega yagona asbob bo'ladi. Spitzer kosmik teleskopi bilan taqqoslaganda, bu natijalarni 100 barobar yaxshilaydi.

Yaqin infraqizil tirqishsiz spektrograf (NIRISS)

Qurilma sizga quyidagilarga imkon beradi:

• yaqin infraqizil to'lqin uzunligi mintaqasida keng burchakli spektroskopiya (1,0 - 2,5 mkm);
• ko'rinadigan va bir ob'ektning grizm spektroskopiyasi infraqizil diapazon(0,6 - 3,0 mkm);
• 3,8 - 4,8 mikron to'lqin uzunliklarida diafragmani niqoblovchi interferometriya (bu erda birinchi yulduzlar va galaktikalar kutilmoqda);
• butun ko'rish maydonini keng doiradagi suratga olish.

Ushbu asbob Kanada kosmik agentligi tomonidan yaratilgan. Kriogen sinovdan o'tgandan so'ng, u teleskopning asboblar bo'limiga integratsiyalashuvga ham tayyor bo'ladi.

Quyoshdan himoya qiluvchi vosita

Kosmik teleskoplar hali ular bilan jihozlanmagan. Har bir ishga tushirishning eng dahshatli jihatlaridan biri bu mutlaqo yangi materialdan foydalanishdir. Jeyms Webb teleskopi butun kosmik kemani bir martalik, sarflanadigan sovutish suvi bilan faol sovutish o'rniga, to'liq foydalanadi. yangi texnologiya- 5 qatlamli quyosh kremi, aks ettirish uchun o'raladi quyosh radiatsiyasi teleskopdan. Beshta 25 metrli varaq titan novdalar bilan bog'lanadi va teleskop o'rnatilgandan keyin o'rnatiladi. Himoya 2008 va 2009 yillarda sinovdan o'tkazildi. Laboratoriyada sinovdan o'tgan to'liq miqyosli modellar Yerda qilishlari kerak bo'lgan hamma narsani amalga oshirdi. Bu chiroyli yangilik.

Bu ham aql bovar qilmaydigan tushuncha: Quyoshdan kelayotgan yorug‘likni to‘sib, teleskopni soyaga qo‘yibgina qolmay, balki shunday qilingki, barcha issiqlik teleskop yo‘nalishiga teskari yo‘nalishda tarqaladi. Kosmos vakuumidagi beshta qatlamning har biri tashqi qatlamdan uzoqlashganda sovuq bo'ladi, bu Yer yuzasi haroratidan bir oz issiqroq bo'ladi - taxminan 350-360 K. Oxirgi qatlamning harorati 37-ga tushishi kerak. 40 K, bu Pluton yuzasida tungidan sovuqroq.

Bundan tashqari, himoya qilish uchun muhim choralar ko'rildi noqulay muhit chuqur makon. Bu erda tashvishlanadigan narsalardan biri - sayyoralararo kosmosda o'nlab, hatto yuz minglab km / soat tezlikda uchadigan mayda toshlar, katta toshlar, qum donalari, chang zarralari va undan ham kichikroq. Ushbu mikrometeoritlar o'zlari duch kelgan har qanday narsada kichik, mikroskopik teshiklarni yaratishga qodir: kosmik kemalar, kosmonavtlar kostyumlari, teleskop oynalari va boshqalar. Agar nometall faqat tish yoki teshikka ega bo'lsa, mavjud bo'lgan "yaxshi yorug'lik" miqdorini biroz kamaytirsa, u holda quyosh qalqoni chetdan chetga yirtilib, butun qatlamni yaroqsiz holga keltirishi mumkin. Ushbu hodisaga qarshi kurashish uchun ajoyib g'oya ishlatilgan.

Butun quyosh qalqoni shunday qismlarga bo'linganki, agar ularning birida, ikkitasida yoki hatto uchtasida kichik yirtiq bo'lsa, qatlam yoriq kabi yirtilmaydi. old oyna mashina. Kesish butun tuzilishni saqlab qoladi, bu buzilishning oldini olish uchun muhimdir.

Kosmik kemalar: yig'ish va boshqarish tizimlari

Bu barcha kosmik teleskoplar va ilmiy missiyalarda bo'lgani kabi eng keng tarqalgan komponentdir. JWST o'ziga xos, ammo to'liq tayyor. Loyihaning bosh pudratchisi Northrop Grumman tomonidan faqat qalqonni tugatish, teleskopni yig‘ish va sinovdan o‘tkazish qoladi. Qurilma 2 yildan keyin ishga tushiriladi.

10 yillik kashfiyotlar

Agar hamma narsa to'g'ri bo'lsa, insoniyat buyuklik yoqasida bo'ladi ilmiy kashfiyotlar. Hozirgacha eng qadimgi yulduzlar va galaktikalarning ko'rinishini to'sib qo'ygan neytral gaz pardasi Uebbning infraqizil imkoniyatlari va uning ulkan diafragma nisbati bilan yo'q qilinadi. Bu 0,6 dan 28 mikrongacha (inson ko'zi 0,4 dan 0,7 mikrongacha ko'radi) ulkan to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan eng katta, eng sezgir teleskop bo'ladi. O'n yillik kuzatuvlarni taqdim etishi kutilmoqda.

NASA ma'lumotlariga ko'ra, Webb missiyasi 5,5 yildan 10 yilgacha davom etadi. U orbitani saqlash uchun zarur bo'lgan yoqilg'i miqdori va kosmosning og'ir muhitida elektronika va jihozlarning ishlash muddati bilan cheklangan. Jeyms Uebb orbital teleskopi butun 10 yil davomida yoqilg'i zaxirasini olib yuradi va ishga tushirilgandan 6 oy o'tgach, 5 yillik ilmiy ishni kafolatlaydigan parvozni qo'llab-quvvatlash sinovi o'tkaziladi.

Nima xato bo'lishi mumkin?

Asosiy cheklovchi omil - bu bortdagi yoqilg'i miqdori. U tugagach, sun'iy yo'ldosh L2 dan uzoqlashadi va Yerga yaqin joyda xaotik orbitaga kiradi.

Bunga qo'shimcha ravishda, boshqa muammolar paydo bo'lishi mumkin:

• to'plangan yorug'lik miqdoriga ta'sir qiladigan va tasvir artefaktlarini yaratadigan, ammo teleskopning keyingi ishlashiga zarar etkazmaydigan ko'zgularning degradatsiyasi;
• quyosh ekranining bir qismi yoki butunlay ishdan chiqishi, bu kosmik kemaning haroratini oshiradi va foydalanish mumkin bo'lgan to'lqin uzunligi diapazonini juda yaqin infraqizil mintaqaga (2-3 mikron) toraytiradi;
• o'rta darajadagi infraqizil asbobning sovutish tizimining ishdan chiqishi, uni yaroqsiz holga keltiradi, lekin boshqa asboblarga ta'sir qilmaydi (0,6 dan 6 mkmgacha).

Jeyms Uebb teleskopini kutayotgan eng qiyin sinov - bu ishga tushirish va ma'lum bir orbitaga kiritish. Bu sinovdan o'tgan va muvaffaqiyatli yakunlangan holatlar.

Fandagi inqilob

Agar Webb teleskopi normal ishlasa, uning 2018 yildan 2028 yilgacha ishlashi uchun yetarli yoqilg‘i bo‘ladi. Bundan tashqari, yonilg‘i quyish imkoniyati mavjud bo‘lib, bu teleskopning ishlash muddatini yana o‘n yilga uzaytirishi mumkin. Hubble 25 yil ishlaganidek, JWST inqilobiy ilm-fan avlodini taqdim eta oladi. 2018-yil oktabr oyida Ariane 5 raketasi orbitaga 10 yildan ortiq mashaqqatli mehnatdan so‘ng hozir o‘z mevasini bera boshlashga tayyor bo‘lgan astronomiya kelajagini chiqaradi. Kosmik teleskoplarning kelajagi deyarli shu erda.

MOSKVA, 17 dekabr - RIA Novosti. Jeyms Uebb orbital observatoriyasi Yevropa Ariane 5 raketasi bortida koinotga yuboriladi, u 2018-yil oktabr oyida Kuru kosmodromidan Yerga yaqin fazoga uchiriladi, deb xabar bermoqda ESA matbuot xizmati.

Bugungi kunda, ko'ra Bosh direktor ESA, Yoxan-Ditrix Verner va NASAning JWST dasturi direktori Erik Smit, Yevropa va Amerika kosmik agentliklari Arianespace bilan Jeyms Uebbni Yevropa raketasida koinotga jo‘natish bo‘yicha shartnoma imzoladilar.

Yangi Jeyms Uebb kosmik teleskopi (JWST) 25 yildan beri orbitada bo'lgan Hubble teleskopining rasmiy o'rnini bosuvchi hisoblanadi. Dastlab yangi qurilma 2014-yilda ishga tushirilishi rejalashtirilgan edi, biroq katta xarajatlar va rejadagi kechikishlar NASAni missiyaning kutilayotgan ishga tushirish sanasini avval 2015-yil sentabriga, keyin esa 2018-yil oktabriga kechiktirishga majbur qildi.

Jeyms Uebb dizayni diametri 6,5 metr (Xabbl oynasining diametri 2,4 metr) bo‘lgan ulkan oyna va tennis korti o‘lchamidagi quyosh pardasini o‘z ichiga oladi. Ko'zgu va qalqon o'z o'lchamlari tufayli raketaga buklangan holda yetkaziladi va teleskop koinotga uchirilgandan so'ng ochiladi. Teleskop va qalqonning katta o'lchamlari, ESA tomonidan ta'kidlanganidek, Ariane 5 ni kosmosga uchirish tizimi sifatida tanlashni aniqladi.

Olimlar: Koinotning birinchi yulduzlari yaqin va o'ta yorqin oilalarda yashaganKoinot hayotining dastlabki daqiqalarida yonib ketgan katta va juda yorqin yulduzlar, ilgari o'ylagandek, yolg'iz emas, balki yaqin yulduzlar oilalarida yashagan, ularning umumiy yorqinligi yorug'lik intensivligidan yuzlab million marta ko'p bo'lishi mumkin edi. Quyoshdan.

Hozirda teleskopni yig‘ish yakuniy bosqichga yetdi va uning yaratilishiga mas’ul bo‘lgan Lockheed Martin kompaniyasi muhandislari to‘rt yil avval sayqallangan olti burchakli Jeyms Uebb nometalllarini o‘rnatmoqda. Hozirgacha NASA va aerokosmik kompaniya teleskopning 18 ta olti burchakli asosiy oyna elementlaridan beshtasini, shuningdek, ikkilamchi nometall va ilmiy asboblarning bir qismini o‘rnatdi.

Hubble va Jeyms Webb o'rtasidagi asosiy farq - bu ish diapazoni: Hubble asboblari ma'lumot to'playdi infraqizil nurlar, ko'rinadigan yorug'lik va ultrabinafsha nurda, Jeyms Uebb esa asosan infraqizil diapazonda ishlaydi. Shu nuqtai nazardan, yangi teleskopni NASA tomonidan 2003-yil 25-avgustda ishga tushirilgan dunyodagi eng yirik kosmik infraqizil observatoriya Spitserning vorisi ham deb hisoblash mumkin.

Teleskop ichida joylashgan bo'ladi kosmik fazo sayyoramizdan 1,5 million km uzoqlikda joylashgan L2 Lagrange nuqtasida. Unda Yer deyarli butunlay qoplanadi quyosh nuri, kuzatuvlarga aralashmasdan, chunki yoritilmagan tomon L2 ga qaraydi. Yer va Quyoshning tortishish kuchlari teleskopning bu ikki samoviy jismga nisbatan nisbiy harakatsizligini ta'minlaydi.

Jeyms Uebbning joylashuvi hududni tark etishiga yo'l qo'ymaslik uchun kichik o'zgarishlar radiatsiya xavfsizligi, tuzatish dvigatellari yordamida amalga oshiriladi. Yer soyasida bo'lish teleskopning sun'iy sovutmasdan ishlashiga imkon beradi.

Shaxsan men Jeyms Uebb teleskopi juda ko'p ixtiro, juda ko'p xavf-xatarni o'z ichiga oladi, degan xulosaga keldim va u o'zgacha loyihadir.- bu mustaqil nazorat komissiyasi rahbari Tom Yangning to'g'ridan-to'g'ri so'zlari Kengashning astronomiya va astrofizika qo'mitasining yig'ilishida. kosmik tadqiqotlar AQSh Milliy Fanlar Akademiyasi 29 oktyabr. Biroq, u teleskopning raqibi emasligini va loyihani muvaffaqiyatli yakunlashiga shubha qilmasligini darhol aniqladi. Darhaqiqat, vaziyat qarama-qarshi tuyg'ularni keltirib chiqaradi - bir tomondan, bu eng qiziqarli loyiha, bu ilm-fanga yangi imkoniyatlar berishi kerak bo'lsa, boshqa tomondan, belgilangan muddatlardan oshib ketish va xarajatlar chinakam astronomik qiymatlarga erishdi. Umuman olganda, loyihaning tarixi bizni texnologiyalarni joriy etishning o'z vaqtidaligi va qachon to'xtash yaxshiroq bo'lgan mezonlari haqida o'ylashga majbur qiladi. Va nihoyat, "Jeyms Webb" ning saboqlarini juda ko'p boshlash kerak kattaroq loyiha Oy orbital stantsiyasi.

NASA/Desiree Stover surati

Yangning fikrini yanada aniqroq qilish uchun kontekstni aniqlab olish kerak. 2010 yilda Jeyms Uebb teleskopi loyihasi ilgari e'lon qilingan jadval va xarajatlarni yana bir bor buzganida, senator Barbara Mikulski mustaqil tekshiruv komissiyasini yig'ishni talab qildi. NASA o‘z ishining natijalariga ko‘ra loyihani qayta tuzildi va AQSh Kongressini xarajati 8 milliard dollardan oshmasligiga va teleskop 2018 yilning kuzidan kechiktirmay ishga tushirilishiga ishontirdi.Ammo 2017 yilning kuzida muddatlar o‘zgardi. 2019-yilga, 2018-yilning bahorida – 2020-yilga qadar. NASA senatorning g‘azabini kutmasdan, mustaqil ravishda yangi mustaqil komissiya tuzdi. Uning tarkibiga nufuzli aerokosmik mutaxassislar kirdi va Lockheed Martin kompaniyasida ishlagan Tom Young uning rahbari bo'ldi.

Tom Young, NASA surati/Bill Ingalls

Komissiya o‘z ishini 2018-yilning may oyida yakunladi va 31-kuni hisobotini taqdim etdi. U turli sharoitlarda mehnat zichligi va loyihani amalga oshirish muddatini baholashga asoslanib, ishga tushirish sanasini 2021-yilning martiga belgilashni tavsiya qildi. Buning natijasi Kongress tomonidan belgilangan 8 milliarddan oshib ketadi. Hisobotda jarayonni takomillashtirish bo‘yicha 32 ta tavsiya ham berilgan.

Endi 2018 yilning kuziga shoshiling. 29-oktabr kuni AQSh Milliy Fanlar akademiyasi Koinot tadqiqotlari kengashining Astronomiya va astrofizika qo‘mitasining yig‘ilishi bo‘lib o‘tdi. Tom Yangning u yerda chiqish qilgani ajablanarli emas. SpaceNews portali uning so'zlarini keltiradi:

JWSTni har qanday narxda qo'llab-quvvatlaydigan odamlar bor va uni qo'llab-quvvatlaydiganlar ham bor, lekin vaqt jadvali va narxining oshishidan g'azablanganlar. Ishonamanki, loyiha yopilmaydi va siyosiy jarayon teleskopga yomonlik qilmaydi.

Shuningdek, u boshqa NASA dasturlariga "garov zararini" inkor eta olmasligini qo'shimcha qildi, lekin aniq qarorlarni bashorat qilmagan. Izoh: NASA va AQSh ma'muriyati hozirda JWSTga pul o'tkazish uchun WFIRST infraqizil teleskopini kechiktirish yoki bekor qilish haqida o'ylashmoqda.

Bilaman, biz hozir Jeyms Uebbni nisbatan kichik ko‘rinishga olib keladigan loyihalarni boshlayapmiz. Va bu missiyalar JWST tajribasini hisobga olishi kerak. O'ylaymanki, kelgusi o'n yillikda biz bu muammoni hal qilishimiz kerak.

Yosh, shuningdek, NASAni tavsiyalarning to'g'riligiga ishontirishning qiyinchiliklari haqida gapirdi. NASA teleskop uchirilishi kerak bo'lgan Yevropa Ariane 5 raketasining parvoziga tayyorgarlikni nazorat qilishi va nazorat qilishi kerakligini isbotlash uchun ko'p kuch sarflash kerak edi. Dastlab, NASA buning iloji yo‘qligini ta’kidladi, ammo komissiya vakillari oxir-oqibat agentlikni ishontirishga muvaffaq bo‘lishdi.

Agar bu dastur yuqori ilmiy salohiyatga ega bo‘lmaganida va AQSh rahbariyatining muammolarini hal qilmaganida edi, menimcha, u yopilgan bo‘lardi.

Ajoyib Nightmare

Jeyms Uebb teleskopi dastlab 500 million dollarga tushishi va 2007 yilda koinotga uchirilishi kerak edi. Lekin dastlabki taxminlar xarajatlar 19 barobar oshdi, muddatlar esa 14 yilga qisqardi.

Grant Tremblay tomonidan chizilgan

Endi sarflangan milliardlab dollarlarni tashlab yuborish uyat bo'lishi kutilmoqda, shuning uchun Jeyms Uebb ishga tushiriladi va umid qilamanki, ajoyib teleskopga aylanadi. Ammo NASAning yirik strategik kosmik missiyalaridagi hamkasblari ancha katta muvaffaqiyatlarni namoyish etmoqda. Masalan, bu yil ishga tushirilgan Parker Solar Probe atigi bir yarim milliardga tushdi. Va kichikroq byudjetli kichikroq kalibrli missiyalar Jeyms Uebb fonida juda yaxshi ko'rinadi - yaqinda orbitada ishlay boshlagan va allaqachon birinchi ekzosayyoralarni topgan TESS 200 millionga tushdi, shu bilan birga 40 millionni tejaydi va ikki oy oldin yakunlandi. rejalashtirilgan. Oddiy matematikaning ta'kidlashicha, JWST xarajati evaziga TESS byudjetiga ega deyarli 50 ta qurilmani, Parker Solar Probe ning oltita analogini yoki Curiosity roverining 3 ta analogini ishga tushirish mumkin bo'ladi. Va men bu holatda ko'proq ilmiy foyda bo'lishiga shubha qilaman.

Alohida qayg'uli hazil shundan iboratki, kechiktirishlarni tahlil qilish 2026 yilda ishga tushirish sanasini beradi. Hisoblash, albatta, jiddiy emas, lekin 2021 yil atrofida bu haqda eslash kerak.

Kori S. Pauell tomonidan chizilgan

Yakuniy fikrlar

"Jeyms Uebb" ning qayg'uli hikoyasi bir nechta xulosalarga olib keladi:

Nisbatan arzon sinov qurilmalarida texnologik sakrashlar qilish yaxshiroqdir. NASA Deep Space 1 zondi bilan ajoyib tajribaga ega bo'lib, o'n ikkita yangi texnologiyani sinovdan o'tkazdi, keyinchalik ular keyingi missiyalarda muvaffaqiyatli qo'llanildi. Aytgancha, prob bugungi narxlarda ikki yuz million dollardan sal ko'proq turadi. Yevropa kosmik agentligi bor aniq misol- LISA Pathfinder muvaffaqiyati. Ushbu qurilma kosmik detektorni yaratish imkoniyatini ko'rsatadi tortishish to'lqinlari bir nechta sun'iy yo'ldoshlardan va ularning dizayni allaqachon ishlayotgan qurilmadan unchalik farq qilmasligi loyihaning vaqtini va narxini baholashning aniqligini oshiradi. Ha, albatta, "mini-JWST" unchalik foydali bo'lmasligiga e'tiroz bildirish mumkin, ammo bu qurilmani loyihalash va uning uchun vazifalarni ishlab chiqish masalasidir. Amaliyot haqiqat mezoni bo'lib, faqat texnologiyani muvaffaqiyatli amalga oshirish uning haqiqiy tayyorligi va narxini ko'rsatadi.

Loyiha xarajatlari va jadvallarining silliq va sezilmaydigan o'sishi juda uzoqqa borishi mumkin va vaziyat oqilona chegaradan chiqib ketganda aniq mezonlarga ega bo'lishi kerak. Aytgancha, bu maslahat universaldir, ayniqsa inson psixikasi yo'qotishlardan irratsional ravishda qochishga ega (Maks Bazermanning auktsionda yigirma dollarlik banknot bilan tajribasini eslang). Aniqrog‘i, 2010-11-yillarda Jeyms Uebb misolida, xarajat asta-sekin 5 dan 6,5 ga, keyin esa 8 mlrd. Va bu vaqtga kelib ular 3 milliardga yaqin pul sarflashdi, bu, albatta, tashlab yuborish uyat bo'ldi. Va 2011 yilgacha audit va loyihani yopish imkoniyati bilan yo'lda hech qanday vilka yo'q. 2006 yil 3,3 milliard xarajat smetasini beradi, bu Hubbledan kamroq va hozir juda aniq tasvirga o'xshaydi.

Uebb yaqin va o'rta infraqizil spektrga nazar tashlaydi, buning uchun uning oy orqasidagi L2 nuqtasi va Quyosh, Yer va Oyning intruziv nurlarini to'sib qo'yadigan, qurilmaning sovishiga foydali ta'sir ko'rsatadigan quyosh qalqonlari yordam beradi. Olimlar koinotning eng birinchi yulduzlarini, yosh galaktikalarning shakllanishi va to‘qnashuvini, shuningdek, protoplanetar tizimlarda yulduzlarning tug‘ilishini ko‘rishga umid qilmoqdalar – ularda hayotning kimyoviy tarkibiy qismlari bo‘lishi mumkin.

Bu birinchi yulduzlar koinot tuzilishini tushunish uchun kalit bo'lishi mumkin. Nazariy jihatdan, ularning qayerda va qanday shakllanishi birinchi modellar bilan bevosita bog'liq qorong'u materiya- tortishish ta'sirida aniqlanadigan ko'rinmas sirli modda - va ularning hayot va o'lim davrlari sabab bo'ladi. fikr-mulohaza, bu birinchi galaktikalarning shakllanishiga ta'sir ko'rsatdi. Va supermassiv yulduzlar bilan qisqa muddat Hayot Quyosh massasidan taxminan 30-300 baravar (va millionlab marta yorqinroq) bo'lganida, bu birinchi yulduzlar o'ta yangi yulduzlar sifatida portlagan bo'lar edi, keyin esa eng katta galaktikalarning markazlarini egallagan qora tuynuklarni hosil qilish uchun qulab tushdi.

Bularning barchasini ko'rish, albatta, biz hozirgacha qilgan asboblar uchun jasoratdir. Yangi vositalar tufayli va kosmik kema, biz bundan ham ko'proq narsani ko'rishimiz mumkin bo'ladi.

Jeyms Uebb kosmik teleskopiga sayohat

Uebb qalin, egri mast va yelkan bilan jihozlangan olmos shaklidagi salga o'xshaydi - agar ulkan berilliy yeyuvchi asalarilar tomonidan qurilgan bo'lsa. Yo'naltirilgan pastki Quyosh tomon, pastdan "sal" qalqondan iborat - yoriqlar bilan ajratilgan Kapton qatlamlari. Har bir qatlam samarali sovutish uchun vakuum bo'shlig'i bilan ajratiladi va ular birgalikda asosiy reflektor va asboblarni himoya qiladi.

Kapton DuPont tomonidan ishlab chiqarilgan juda yupqa (inson sochini o'ylab ko'ring) polimer plyonka bo'lib, barqarorlikni saqlashga qodir. mexanik xususiyatlar haddan tashqari issiqlik va tebranish sharoitida. Agar xohlasangiz, qalqonning bir tomonida suvni qaynatib, azotni saqlashingiz mumkin suyuqlik holati boshqa. Bundan tashqari, u juda yaxshi yig'iladi, bu ishga tushirish uchun muhimdir.

Kemaning “keel”i parvoz paytida quyosh pardasini saqlaydigan konstruksiya va avtomobilni quvvatlantirish uchun quyosh panellaridan iborat. Markazda Webbni quvvatlaydigan barcha muhim qo'llab-quvvatlash funktsiyalari, jumladan quvvat, munosabatni boshqarish, aloqa, buyruq, ma'lumotlarni qayta ishlash va issiqlik nazorati mavjud bo'lgan quti mavjud. Antenna bezatadi tashqi ko'rinish quti va hamma narsa to'g'ri yo'nalishga yo'naltirilganligiga ishonch hosil qilishga yordam beradi. Issiqlik pardasining bir uchida, unga perpendikulyar bo'lib, qurilmaga fotonlar tomonidan qo'llaniladigan bosimni qoplaydigan moment trimmeri mavjud.

Qalqonning kosmik tomonida "yelkan", ulkan Webb oynasi, optik jihozlarning bir qismi va jihozlar bilan quti mavjud. 18 olti burchakli berilliy bo'limlari ishga tushirilgandan so'ng ochilib, diametri 6,5 metr bo'lgan bitta katta asosiy oynaga aylanadi.

Ushbu oynaning qarshisida uchta tayanch bilan ushlab turilgan ikkinchi darajali oyna joylashgan bo'lib, u yorug'likni asosiy oynadan orqa optik quyi tizimga qaratadi, birlamchi oynaning markazidan chiqadigan xanjar shaklidagi quti. Ushbu tuzilma rad etadi tarqalgan yorug'lik va ikkinchi darajali oynadan yorug'likni "mast" ning orqa qismida joylashgan asboblarga yo'naltiradi, bu ham asosiy oynaning segmentlangan tuzilishini qo'llab-quvvatlaydi.

Avtomobil olti oylik ishga tushirish muddatini tugatgandan so'ng, u yoqilg'i sarfiga qarab 5-10 yil, ehtimol uzoqroq ishlaydi, lekin ta'mirlash uchun juda uzoqda bo'ladi. Aslida, Hubble bu borada biroz istisno. Ammo Hubble va boshqa umumiy observatoriyalar singari, Webbning vazifasi butun dunyodagi olimlarning raqobatbardosh loyihalari bilan ishlash bo'ladi. Natijalar keyinchalik onlaynda mavjud bo'lgan tadqiqot va ma'lumotlarga yo'l topadi.

Keling, ushbu tadqiqotning barchasini amalga oshirishga imkon beradigan vositalarni batafsil ko'rib chiqaylik.

Asboblar: ko'rinmas

Vizual spektrda (qizil va oltin yorug'lik) biror narsani ko'rsa ham, Webb asosan katta infraqizil teleskopdir.

Uning asosiy termal tasviri, yaqin infraqizil kamerasi NIRCam, 0,6-5,0 mikron oralig'ida (infraqizil yaqinida) ko'radi. U aniqlay oladi infraqizil nur birinchi yulduzlar va galaktikalarning tug'ilishi, yaqin atrofdagi galaktikalar va Kuiper kamaridan o'tayotgan mahalliy ob'ektlarni - Neptun orbitasidan tashqarida aylanadigan muzli jismlarning kengliklarini o'rganish, ular Pluton va boshqalarni ham joylashtiradi. mitti sayyoralar.

NIRCam shuningdek, koronagraf bilan jihozlangan bo'lib, u kameraga yorqin yulduzlarni o'rab turgan nozik haloni kuzatish imkonini beradi va ularning ko'r-ko'rona nurini to'sib qo'yadi - zarur vosita ekzosayyoralarni aniqlash.

Yaqin infraqizil spektrograf NIRCam bilan bir xil to'lqin uzunligi diapazonida ishlaydi. Boshqa spektrograflar singari u ham tahlil qiladi jismoniy xususiyatlar yulduzlar kabi jismlar, ular chiqaradigan yorug'likni spektrlarga bo'lish, ularning tuzilishi ob'ektning harorati, massasi va kimyoviy tarkibiga qarab o'zgaradi.

NIRSpec minglab qadimiy galaktikalarni shunchalik zaif emissiya bilan o'rganadiki, bitta spektrograf bu ishni bajarish uchun yuzlab soatlarni talab qiladi. Buni soddalashtirish uchun qiyin vazifa, spektrograf ajoyib qurilma bilan jihozlangan: har biri taxminan 100 dan 200 mikrongacha bo'lgan (bir nechta odam tuklarining kengligi) va har biri ochilishi va yopilishi mumkin bo'lgan 62 000 ta alohida jalyuzlardan iborat to'r yorqin yulduzlar. Ushbu massiv yordamida NIRSpec yuzlab ko'rinishlarni kuzata oladigan birinchi kosmik spektrograf bo'ladi. turli ob'ektlar bir vaqtning o'zida.

Nozik hidoyat sensori va tirqishsiz spektrograf (FGS-NIRISS) asosan birga o'ralgan ikkita sensordir. NIRISS to'rtta rejimni o'z ichiga oladi, ularning har biri boshqa to'lqin uzunligi bilan bog'liq. Bular prizma va grizma deb ataladigan panjara yordamida spektrni yaratadigan tirqishsiz spektroskopiyadan tortib, ular birgalikda yulduzning fon nuriga qarshi ekzosayyoraviy yorug'likni ochib beruvchi interferentsiya naqshlarini yaratadi.

FGS navigatsiya rasmlarini oladigan va ularni teleskopni to'g'ri yo'nalishda ushlab turadigan munosabatni boshqarish tizimlariga uzatuvchi sezgir va o'chmaydigan kamera.

Webbning so'nggi asbobi o'z diapazonini yaqin infraqizildan o'rta infraqizil spektrgacha kengaytiradi, bu qizil siljishli ob'ektlarni, shuningdek, sayyoralar, kometalar, asteroidlar, quyoshdan isitiladigan chang va protoplanetar disklarni kuzatish uchun foydalidir. Ham kamera, ham spektrograf bo'lgan bu asbob MIRI to'lqin uzunliklarining eng keng diapazonini qamrab oladi, 5-28 mikron. Uning keng polosali kamerasi qila oladi ko'proq turlari Biz Hubbleni yaxshi ko'radigan rasmlar.

Bundan tashqari, infraqizil kuzatuvlar mavjud muhim qadriyatlar koinotni tushunish uchun. Chang va gaz bloklanishi mumkin ko'rinadigan yorug'lik yulduzli bolalar bog'chasidagi yulduzlar, lekin infraqizil - yo'q. Bundan tashqari, koinot kengayib, galaktikalar bir-biridan uzoqlashganda, ularning yorug'ligi "cho'ziladi" va qizil rangga aylanadi va uzun to'lqinlar spektriga o'tadi. elektromagnit to'lqinlar infraqizil kabi. Galaktika qanchalik uzoq bo'lsa, u shunchalik tez uzoqlashadi va yuqoriroq qiymat uning qizil siljishiga ega bo'ladi - bu Webb teleskopining qiymati.

Infraqizil spektr, shuningdek, ekzosayyoralarning atmosferalari va ularda hayot bilan bog'liq molekulyar komponentlar mavjudligi haqida ko'p ma'lumot berishi mumkin. Erda biz suv bug'lari, metan va karbonat angidridni "issiqxona gazlari" deb ataymiz, chunki ular issiqlikni yutadi. Ushbu tendentsiya hamma joyda to'g'ri bo'lganligi sababli, olimlar spektrograflar yordamida moddalarning yutilish naqshlarini kuzatish orqali uzoq olamlar atmosferasidagi tanish moddalarni aniqlash uchun Webbdan foydalanishlari mumkin.