«Джеймс Уэбб»: что увидит самый совершенный телескоп в мире

19
Призраки далекого космоса

Однажды кто-то сказал: создателям «Хаббла» нужно поставить памятник в каждом крупном городе Земли. Заслуг у него очень и очень много. Так, например, при помощи этого телескопа астрономы получили снимок очень далекой галактики UDFj-39546284. В январе 2011 года ученые выяснили, что она расположена дальше предыдущего рекордсмена — UDFy-38135539 — примерно на 150 млн световых лет. Галактика UDFj-39546284 удалена от нас на 13,4 млрд световых лет. То есть «Хаббл» увидел звезды, которые существовали более 13 млрд лет назад, через 380 млн лет после Большого взрыва. Этих объектов, вероятно, уже давно нет «в живых»: мы видим лишь свет давно погибших светил и галактик.



Но при всех своих достоинствах, Hubble Space Telescope является технологией прошлого тысячелетия: его запустили в 1990 году. Само собой, за прошедшие годы технологии шагнули далеко вперед. Появись телескоп «Хаббл» в наше время, его возможности колоссальнейшим образом превзошли бы оригинальную версию. Именно так появился «Джеймс Уэбб».



Чем полезен «Джеймс Уэбб»

Новый телескоп, подобно своему предку, также является орбитальной инфракрасной обсерваторией. Это означает, что его основной задачей будет изучение теплового излучения. Напомним, что объекты, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. Длина волн зависит от температуры нагревания: чем она выше, тем короче длина волны и тем интенсивнее излучение.

Впрочем, есть одно концептуальное отличие между телескопами. «Хаббл» находится на низкой околоземной орбите, то есть вращается вокруг Земли на высоте примерно 570 км. «Джеймс Уэбб» будет выведен на гало-орбиту в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля. Он будет вращаться вокруг Солнца, и, в отличие от ситуации с «Хабблом», Земля не будет ему мешать. Сразу возникает проблема: чем дальше находится объект от Земли, тем сложнее с ним связаться, следовательно — выше риск его потерять. Поэтому «Джеймс Уэбб» будет перемещаться вокруг светила синхронно с нашей планетой. При этом удаление телескопа от Земли составит 1,5 млн км в противоположную от Солнца сторону. Для сравнения — расстояние от Земли до Луны составляет 384 403 км. То есть, если аппаратура «Джеймса Уэбба» выйдет из строя, починить ее, скорее всего, не получится (разве что в удаленном режиме, что накладывает серьезные технические ограничения). Поэтому перспективный телескоп делают не просто надежным, а сверхнадежным. Именно с этим отчасти связаны постоянные переносы даты запуска.

Есть у «Джеймса Уэбба» еще одно важное отличие. Аппаратура позволит ему сконцентрироваться на очень древних и холодных объектах, которые «Хаббл» не смог бы рассмотреть. Так мы узнаем, когда и где появились первые звезды, квазары, галактики, скопления и сверхскопления галактик.

Самыми интересными находками, которые способен сделать новый телескоп, можно назвать экзопланеты. Если быть точней, речь идет об определении их плотности, что позволит понять, какой тип объекта перед нами и может ли такая планета быть потенциально обитаемой. С помощью «Джеймса Уэбб» ученые также надеются собрать данные о массе и диаметрах далеких планет, а это откроет новые данные и о родной галактике.

Оборудование телескопа позволит выявлять холодные экзопланеты с температурой поверхности до 27°C (средняя температура на поверхности нашей планеты равна 15°C). «Джеймс Уэбб» сможет находить такие объекты, находящиеся на расстоянии более 12 астрономических единиц (то есть расстояний от Земли до Солнца) от их светил и удаленные от Земли на расстояние до 15 световых лет. Серьезные планы касаются атмосферы планет. Телескопы «Спитцер» и «Хаббл» смогли собрать информацию примерно о ста газовых оболочках. Согласно оценкам специалистов, новый телескоп сможет исследовать, по меньшей мере, триста атмосфер разных экзопланет.

Отдельным пунктом стоит выделить поиск гипотетических звездных населений III типа, которые должны составлять первое поколение звезд, появившихся после Большого взрыва. По оценкам ученых, это очень тяжелые светила с малым временем жизни, которых, конечно, уже не существует. Эти объекты имели большую массу из-за отсутствия углерода, нужного для классической термоядерной реакции, в которой тяжелый водород превращается в легкий гелий, а избыток массы превращается в энергию. Кроме всего этого, новый телескоп сможет детально изучить ранее неисследованные места, где рождаются звезды, что также весьма важно для астрономии.



Главные задачи нового телескопа:

— Поиск и изучение самых древних галактик;
— Поиск землеподобных экзопланет;
— Обнаружение звездных населений третьего типа;
— Исследование «звездных колыбелей»

Конструктивные особенности

Разработали аппарат две американские компании — Northrop Grumman и Bell Aerospace. James Webb Space Telescope — настоящее произведение инженерного искусства. Новый телескоп весит 6,2 т — для сравнения, «Хаббл» имеет массу 11 т. Но если старый телескоп по габаритам можно сопоставить с грузовым автомобилем, то новый сравним с кортом для тенниса. Его длина достигает 20 м, а высота – как у трехэтажного дома. Самая крупная часть James Webb Space Telescope — огромный противосолнечный щит. Это основа всей конструкции, созданная из полимерной пленки. С одной стороны ее покрывает тонкий слой алюминия, а с другой — металлический кремний.

Противосолнечный щит имеет несколько слоев. Пустоты между ними заполняет вакуум. Это нужно, чтобы уберечь аппаратуру от «теплового удара». Такой подход позволяет охлаждать сверхчувствительные матрицы до –220°C, что очень важно, если говорить о наблюдении за далекими объектами. Дело в том, что, несмотря на совершенные сенсоры, они могли не увидеть объекты из-за других «горячих» деталей «Джеймса Уэбба».

В центре конструкции — огромное зеркало. Это «надстройка», которая нужна, чтобы фокусировать пучки света — зеркало их выпрямляет, создавая четкую картину. Диаметр основного зеркала телескопа «Джеймс Уэбб» равен 6,5 м. Оно включает в себя 18 блоков: во время старта ракеты-носителя эти сегменты будут находиться в компактном виде и раскроются лишь после выхода аппарата на орбиту. Каждый сегмент имеет шесть углов — это сделано, чтобы оптимально использовать имеющееся пространство. А округлая форма зеркала позволяет лучше всего фокусировать свет на детекторах.

Для изготовления зеркала выбрали бериллий — относительно твердый металл светло-серого цвета, который, кроме прочего, характеризуется высокой стоимостью. Среди преимуществ такого выбора — то, что бериллий сохраняет форму даже при очень низких температурах, что очень важно для корректного сбора информации.



Научные инструментыg

Обзор перспективного телескопа был бы неполным, если бы мы не заострили внимание на его главных инструментах:

MIRI. Это прибор среднего инфракрасного диапазона. Он включает в себя камеру и спектрограф. В состав MIRI входят несколько массивов мышьяко-кремниевых детекторов. За счет сенсоров этого прибора астрономы надеются рассмотреть красное смещение далеких объектов: звезд, галактик и даже небольших комет. Космологическим красным смещением называют понижение частот излучения, которое объясняется динамическим удалением источников друг от друга из-за расширения Вселенной. Что самое интересное, речь идет не просто о фиксировании того или иного удаленного объекта, а о получении большого объема данных о его свойствах.

NIRCam, или камера ближнего инфракрасного диапазона, — основной блок формирования изображения телескопа. NIRCam представляет собой комплекс ртутно-кадмиево-теллуровых сенсоров. Рабочий диапазон устройства NIRCam — 0,6-5 мкм. Сложно даже вообразить, какие тайны поможет разгадать NIRCam. Ученые, например, хотят с ее помощью создать карту темной материи, используя так называемый метод гравитационного линзирования, т.е. нахождения сгустков темной материи по их гравитационному полю, заметному по искривлению траектории недалекого электромагнитного излучения.

NIRSpec. Без спектрографа ближнего инфракрасного диапазона невозможно было бы определить физические свойства астрономических объектов, таких, например, как масса или химический состав. NIRSpec может предоставить спектроскопию среднего разрешения в диапазоне длины волн от 1 до 5 мкм и низкого разрешения с длиной волны 0,6-5 мкм. Прибор состоит из множества ячеек, имеющих индивидуальное управление, что позволяет концентрировать внимание на конкретных объектах, «отсеивая» ненужное излучение.

FGS/NIRISS. Это пара, состоящая из датчика точного наведения и устройства создания изображения в ближнем инфракрасном диапазоне с бесщелевым спектрографом. За счет датчика точного наведения (FGS) телескоп сможет максимально точно выполнять фокусировку, а за счет NIRISS ученые намерены провести первые орбитальные испытания телескопа, которые дадут общее представление о его состоянии. Также предполагается, что устройство формирования изображения сыграет важную роль в наблюдении за далекими планетами.



Формально телескоп намерены эксплуатировать пять-десять лет. Однако, как показывает практика, этот срок могут продлить на неопределенное время. И «Джеймс Уэбб» может предоставить нам гораздо больше полезной и просто интересной информации, чем кто-либо мог себе вообразить. Тем более, что сейчас невозможно даже представить, какой «монстр» сменит самого «Джеймса Уэбба», и в какую астрономическую сумму обойдется его строительство.

Еще весной 2018 года цена проекта возросла до немыслимых $9,66 млрд. Для сравнения, годовой бюджет NASA составляет примерно $20 млрд, а «Хаббл» на момент постройки стоил $2,5 млрд. Другими словами, «Джеймс Уэбб» уже вошел в историю как самый дорогой телескоп и один из самых дорогостоящих проектов в истории освоения космоса. Больше стоили только лунная программа, Международная космическая станция, шаттлы и система глобального позиционирования GPS. Впрочем, у «Джеймса Уэбба» все впереди: его цена может еще вырасти еще больше. И хотя в его строительстве участвовали эксперты из 17 стран, львиная доля финансирования все еще лежит на плечах Штатов. Нужно полагать, так будет и дальше.
Наши новостные каналы

Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.

19 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. +15
    15 февраля 2019 05:58
    Жду - не дождусь, когда они его запустят! Надеюсь все пройдет успешно!
    1. +13
      15 февраля 2019 06:09
      да неее... штаты всё равно отстали от нас на десятилетия,спросите у рогозина...куда им до нашего "рывка". fellow
      1. +12
        15 февраля 2019 06:53
        Цитата: Дедкастарый
        да неее... штаты всё равно отстали от нас на десятилетия,спросите у рогозина...куда им до нашего "рывка". fellow

        Сволочи убили «Спектр-УФ», слов нет... И у некоторых хватает ума кичиться вообразимым превосходством в космосе...
        «Спектр-УФ» — космический телескоп, который должен работать в ультрафиолетовом (100−320 нм) диапазоне, недоступном для изучения наземными средствами из-за атмосферы. Основной инструмент — ультрафиолетовый телескоп Т-170М с диаметром главного зеркала 170 см.
        Проектирование аппарата ведется с начала 90-х годов (первая планировавшаяся дата его запуска — 1997 год), сейчас он готов примерно на 70%.
      2. +10
        15 февраля 2019 07:18
        Цитата: Дедкастарый
        куда им до нашего "рывка".

        Да, это наши марсоходы ползают по соседней планете, садятся на астериоиды и исследуют дальние планеты и пояс Койпера. Зато мы возим космонавтов аж за 400 км от Земли. Пока возим...
    2. +2
      16 февраля 2019 02:00
      Дата запуска - март 2021. На ракете Ариан.
  2. +4
    15 февраля 2019 08:45
    спасибо, кроме телескопа заинтересовался точками Лагранжа - очень интересно на самом деле - в точке L2 уже расположены 2 космических телескопа
  3. +9
    15 февраля 2019 09:17
    Читая такие вещи, начинаю склоняться к мысли, что америкосы действительно исключительная нация. Собрать сложенное зеркало без нарушения углов - это непростая вещь! Да еще за 1,5 млн. км. без участия человеческих рук. Да и Хаббл тоже непростая игрушка! Такие фотки делает просто диву даешься!!!
  4. +5
    15 февраля 2019 10:51
    да ладно вам , шоб у них да всяки зеркала с антресолями на орбитах болтаются wassat Это все Фотошоп и Голливуд fellow 10 лярдов - че так мало ??? Рогозин вон с инспекцией дополнительной к нему начал собираться ...батут очередной словесный дует заранее. Ведь он в точке Лагранжа (именно этой) собрался орбитальну лунну базу надувать stop Не отдадим ни пяди сей точки belay
    А новому орбитальному телескопу и его международной команде - УСПЕШНОЙ МИССИИ .
  5. +13
    15 февраля 2019 10:57
    Нашим ученым, остается кусать локти и тихо завидовать передовым решениям в астрономии.

    "Привет" докторам философии, руководящим Роскосмосом.
  6. +7
    15 февраля 2019 12:23
    Зато наш Роскосмос возглавляет неимеющийаналоговвмире манегер без технического образования. Потому и катастрофическое число аварий... А скоро только за одно согласие лететь в космос на отечественно корабле будут награждать.
  7. Комментарий был удален.
    1. +1
      15 февраля 2019 21:16
      Дальше читайте в интернете всё подряд - инфа, как раз для дурачков.
    2. +3
      16 февраля 2019 14:24
      Ага, а Земля плоская! МКС в бассейне снимают! Вон какие "доказательства" этому уже предоставлены конспирологами. laughing (сарказм, если что)
  8. -9
    15 февраля 2019 20:42
    "создателям «Хаббла» нужно поставить памятник в каждом крупном городе Земли" laughing -нет-создателей надо пожизненно отправить на урановые рудники. Кто вообще финансирует подобное? belay -"Галактика UDFj-39546284 удалена от нас на 13,4 млрд световых лет"-и что веселее жить стало?-на Земле все живут благополучно? и всех мучает только один вопрос-где там эта UDFj-39546284?
    1. -1
      15 февраля 2019 22:42
      А как же без галлактики UDFj-39546284 невозможно достижение гармонии в земном социуме — ну примерно так же ,как и без цветовой дефференциации штанов ! angry
    2. +3
      16 февраля 2019 00:43
      Есть люди которым интересно как устроен весь мир и вселенная, есть те кто создаёт новое, есть те кому на всё наплевать и есть постоянные критики - Вы как раз к последним и относитесь.
      1. -2
        16 февраля 2019 20:32
        Я тоже многим интересуюсь и приветствую тех кто интересуется-но денег на мои интересы мне, что-то никто не дает?-а если государство будет финансировать всех интересующихся как устроен весь мир и вселенная-через год без штанов останется laughing
        1. 0
          17 февраля 2019 22:09
          Вам деньги на ваши интересы не дают - так как вы не учёный и не в каком институте исследовательской деятельностью не занимаетесь, а ваши интересы - носят чисто ознакомительный характер.
  9. 0
    8 марта 2019 18:29
    Телескоп Джеймс Уэбб, сродни нашему модулю Наука для МКС... такой же многострадальный. Два десятка лет нам рассказывают, что до запуска осталось ждать вот-вот и после этого, тихо без лишнего шума сообщают, что запуск перенес на 2-3 года.
  10. 0
    11 апреля 2019 07:11
    Успешная экономика - затратная фундаментальная наука - новые технологии - вооружения до которых никому не дотянутся.

«Правый сектор» (запрещена в России), «Украинская повстанческая армия» (УПА) (запрещена в России), ИГИЛ (запрещена в России), «Джабхат Фатх аш-Шам» бывшая «Джабхат ан-Нусра» (запрещена в России), «Талибан» (запрещена в России), «Аль-Каида» (запрещена в России), «Фонд борьбы с коррупцией» (запрещена в России), «Штабы Навального» (запрещена в России), Facebook (запрещена в России), Instagram (запрещена в России), Meta (запрещена в России), «Misanthropic Division» (запрещена в России), «Азов» (запрещена в России), «Братья-мусульмане» (запрещена в России), «Аум Синрике» (запрещена в России), АУЕ (запрещена в России), УНА-УНСО (запрещена в России), Меджлис крымскотатарского народа (запрещена в России), легион «Свобода России» (вооруженное формирование, признано в РФ террористическим и запрещено)

«Некоммерческие организации, незарегистрированные общественные объединения или физические лица, выполняющие функции иностранного агента», а так же СМИ, выполняющие функции иностранного агента: «Медуза»; «Голос Америки»; «Реалии»; «Настоящее время»; «Радио свободы»; Пономарев Лев; Пономарев Илья; Савицкая; Маркелов; Камалягин; Апахончич; Макаревич; Дудь; Гордон; Жданов; Медведев; Федоров; Михаил Касьянов; «Сова»; «Альянс врачей»; «РКК» «Центр Левады»; «Мемориал»; «Голос»; «Человек и Закон»; «Дождь»; «Медиазона»; «Deutsche Welle»; СМК «Кавказский узел»; «Insider»; «Новая газета»