Як працює James Webb Space Telescope

Наші знання Всесвіту обмежені нашими почуттями, але наші думки не знають таких обмежень. Коли світло вогневих жалюзі ми уявляємо всілякі страшні перспективи. Але якщо ми займаємо кілька кроків і залишаємо за собою вогонь, ми побачимо більш глибоко і чітко. Уява познайомиться з інформацією, і ми раптом розуміємо, що ми маємо справу.

Якщо це завжди було те, що легко. Щоб охопити всесвіт і зрозуміти космос, потрібно більше пари очей і відстані від вогнів міста. Необхідні інструменти для розширення наших почуттів за межами наших еволюційних обмежень, нашої атмосфери або навіть планетарної орбіти. Астрономія і косметологія обмежені і недоліки якості таких інструментів. 400 років тому перший телескоп раптом виявив несподівані місячні, планет і сонячних точок, що дає можливість піднятися на безперервність космічних історій і приводить до кращого інструменту для виявлення небулочних небулів і збирати зірки по дорозі.

У середині 20-го століття радіотелескопи показали, що галактики не статичні краплі, але активні і киплячі джерела енергії. До Кеплерського космічного телескопа ми думали, що екзопланти були рідкісними у Всесвіті; тепер ми підозрюємо, що це може бути більше з них, ніж зірки. Два десятиліття на низькоземному орбіті, космічний телескоп Хаббл допоміг нам зламати через теляти час, показуючи стелерські медсестри і проводячи, що галактики колегід. Тепер James Webb Space Telescope готують, щоб повернути свою спину на сонячне світло, відступати від Землі і дозволити нам спостерігати за холодними і темними просторами за межами місяця.

Запуск Webb заплановано на 2018 рік, а його будівництво займався 14 країн. Телескоп повинен відповісти на деякі дуже амбітні питання. При запуску могутнього телескопа в рамках ракети Європейського космічного агентства Ariane 5 ECA розповість про нову хвилю розвитку наземних і просторових інструментів, в тому числі кілька нових спостережників в Гаваї та Чилі.

Якщо телескоп виживає своїм запуском і подорожуючим 1,5 млн кілометрів від Землі до другої точки Lagrange (L2) — один з п'яти місць в системі Earth-Sun, де гравітація буде природним чином зберігати космічних апаратів на місці — це займе астрономи ближче до початку часу і покажуть блиски приміток, які давно розглядалися гіпотетичними, але які ніхто не бачив: від народження галактик до світла перших зірок.

Місія: Стенд на плечах гігантів



Місія Webb повністю спирається на роботу великих спостерігачів NASA, чотири чудових телескопи, інструменти яких охоплюють весь електромагнітний спектр. Чотири перекриття місій дозволили науковцям спостерігати однакові астрономічні об'єкти в видимих, гамма-рейках, рентгенівських і інфрачервоних спектрах.

Хаббл, який є розміром автобуса, бачить в першу чергу видимий спектр і трохи ультрафіолетового і інфрачервоного. Його програма почалася в 1990 році і, завдяки подальшому сервісу, буде досить довго проходити батон на Webb. Названий після Едвіна Хаббл, астроном, який виявив багато проблем для цього телескопа, він став одним з найбільш продуктивних інструментів в науковій історії, даючи нам явища, як народження зірки і його смерть, еволюція галактик і чорних дір (від теорії до спостерігали фактів).

Разом з Hubble, великий чотири включають Compton Gamma-ray обсерваторію (CGRO), Chandra X-ray обсерваторію і Spitzer Space Telescope.

Запущено в 1991 році і більше не обслуговується, CGRO виявляли високоенергетичні насильницькі явища, починаючи від 30 кілоелектронних вольт (keV) до 30 гігаелектронних вольт (GeV), в тому числі енергетичні ерупції ядер активних галактик.

Chandra, запущена в 1999 році і все-таки поплавка, зберігає чорні отвори, квазари і високотемпературні гази в рентгенівському спектрі, і забезпечує важливі дані про народження, зростання і кінцеву долю Всесвіту.

Spitzer, який займав транзитну орбіту Землі, вивчає небо в діапазоні теплової інфрачервоної (3-180 мкм) з дотриманням народження зірок, галактичних центрів і холодних відтінків. Також для молекул в космосі.

Webb буде летіти в ближній і середньоінфрачервоний спектр, допомагаючи його позицію на L2 за місяць і сонячні щити, які блокують непристойний світло Сонця, Землі і місяця, вигідно впливають на охолодження космічних апаратів. Вчені сподіваються побачити перші зірки у Всесвіті, формування та зіткнення молодих галактик, народження зірок у протоплантарні системи — які можуть містити хімічні компоненти життя.

Ці перші зірки можуть мати ключ для розуміння структури Всесвіту. Теоретично, де і як вони утворюють безпосередньо пов'язані з першими моделями темної матерії – невидимою таємничою підстанцією, яка виявлена гравітаційним впливом – і їх життєво-прикладними циклами викликають відгуки, які вплинули на формування перших галактик. І тому, що короткочасні супермасивні зірки близько 30 до 300 разів важче, ніж наша Сонце в масі (і мільйони разів яскравіше), ці перші зірки можуть вибухнути як супернова і потім згорнути і сформувати чорні отвори, які поступово займають центри більшості масивних галактик.

Дивлячись все, звичайно, подвиг для інструментів, які ми робимо так далеко. Завдяки новим інструментам, а також космічних апаратів, ми зможемо побачити ще більше.

Екскурсія до Джеймса Webb Space Telescope



Вебб схожий на алмазно-подібний рафтинг, обладнаний товстим вигнутим мастом і вітрилами - якщо він був побудований гігантськими бджілами, що годують на бриллі. Направлено нижню частину до Сонця, знизу «рафтинг» складається з щита - шарів каптону, відокремленого струками. Кожен шар відокремлюється вакуумом для ефективного охолодження, і разом вони оберігають головний рефлектор і інструменти.

Capton є дуже тонкою (imagine людське волосся) полімерною плівкою, що виробляється DuPont, яка здатна підтримувати стабільні механічні властивості в умовах екстремального тепла і вібрації. Якщо ви хочете, ви можете відварити воду з одного боку щита і зберегти азотну рідину на інший. Також працює досить добре, що важливо для запуску.

Кел корабля складається з структури, яка зберігає сонячний щит під час запуску та сонячних панелей, щоб забезпечити потужність до ремесла. У центрі є поле, яка містить всі важливі функції підтримки, які Webb працює через, включаючи електрику, управління орієнтацією, повідомлення, командування, обробку даних та тепловий контроль. Антена прикрашає зовнішній вигляд коробки і допомагає переконатися, що все орієнтоване в правильному напрямку. На одному кінці теплового щита, перпендикулярно до нього, є крутний триммер, який компенсує тиск, виділений фотонами на апараті.

На космічному боці щита є «злітком», гігантським дзеркалом Webb, шматочок оптичного обладнання та коробок обладнання. 18 секцій шестигранної брилії розгортається після запуску, щоб стати одним великим основним дзеркалом 6.5 метрів по всій території.

Оприлюднити цей дзеркало, який проводиться в місці трьома опорами, є вторинним дзеркалом, що фокусується світло від головного дзеркала в stern Optical підсистемі, клин-подібна коробка, що виступає з центру головного дзеркала. Ця структура викриває розсіяне світло і відправляє світло від вторинного дзеркала до інструментів, розміщених на задній частині "смасту", який також підтримує відрізану структуру головного дзеркала.

Після того, як він завершує свій шестимісячний пусковий період, він прослужить 5 до 10 років, в залежності від споживання палива, але його розташування буде занадто далеко відремонтовано. У зв'язку з тим, що Міжнародний космічний вокзал є винятком. Але як Hubble та інші загальні спостережники, місія Webb буде працювати з проектами вчених по всьому світу, відібраними на конкурентній основі. Результати пошуку будуть доступні в Інтернеті.

Давайте подивимося на інструменти, які роблять всі ці дослідження можливо.

Інструменти: З прицілу



Хоча це бачить щось в візуальному діапазоні (червоний і золото), Webb є фундаментально великим інфрачервоним телескопом.

Головний термознімок, NIRCam, що знаходиться поблизу інфрачервоної камери, див. в діапазоні 0,6-5.0 мкм (чорний інфрачервоний). Це дозволить виявити інфрачервоне світло від народження перших зірок і галактик, провести опитування сусідніх галактик і місцевих об'єктів, що простягаються через пояс Kuiper - розширюються і цивільні тіла, що орбітують за орбіту Neptune, які також містять Pluto і інші карликові планети.

NIRCam також обладнаний коронаграфом, який дозволить камеру спостерігати тонкий холо навколишні яскраві зірки, блокуючи їх сліпий світло – необхідний інструмент для виявлення екзоплантатів.

NIRSpec знаходиться поблизу інфрачервоного спектрографа, що працює в одному діапазоні довжини хвилі NIRCam. Як і інші спектрографи, проаналізовано фізичні властивості об'єктів, таких як зірки, поділ світла вони виділяються в спектри, структура яких варіюється в залежності від температури, маси і хімічного складу об'єкта.

НІКСпец навчатиме тисячі стародавніх галактик з таким слабким випромінюванням, що єдиний спектрограф займе сотні годин, щоб зробити роботу. Для спрощення цього завдання, спектрограф оснащений чудовим пристроєм: сіткою від 62,000 індивідуальних жалюзі, кожен близько 100 до 200 мкм (високі широкі людські волоски), кожен з яких може бути відкритий і закритий, блокуючи світло яскравих зірок. З цим масивом NIRSpec буде першим космічним спектрографом, щоб одночасно спостерігати сотні різних об'єктів.

Відмінний датчик Guidance і Slitless Spectrограф (FGS-NIRISS) є по суті двома датчиками, що упаковані разом. NIRISS включає в себе чотири режими, які пов'язані з різною довжиною хвилі. Вони варіюються від спектроскопії, яка створює спектр за допомогою призму і ґатики, що називають «гризмою», що разом створює інтерференційні візерунки, які показують екзоплантеричне світло на тлі крохмалю.

FGS є чутливою та нелінійною камерою, яка приймає навігаційні зображення та передає їх на орієнтаційні системи, які забезпечують телескоп у правильному напрямку.

Останній інструмент Webb розширює діапазон від ближнього інфрачервоного до середини інфрачервоного, який зручний для спостереження за об'єктами червоного зсуву, а також планетами, кожухами, астероїдами, з підігрівом та протоплантарні диски. Цей інструмент MIRI охоплює найширший діапазон довжини хвиль, на 5-28 мкм. Його широкосмугована камера зможе взяти більше видів пострілів, які ми любимо Hubble.

Інфрачервоні спостереження також важливі для розуміння Всесвіту. Пиломатеріали і газ можуть блокувати видиме світло зірок в стилях, але інфрачервоне світло не має. Більш того, як Всесвіт розширює і галактики розсіюють, їх світло «парує» і стає червоним зсувом, залишаючи в довгохвильовому спектрі електромагнітних хвиль, як інфрачервоний. Найдалеко від галактики є, швидше вона відступає і більш важлива її червоний зсув стає - це значення телескопа Webb.

Інфрачервоний спектр також може забезпечити багатство інформації про екзоплантні атмосфери і чи містять молекулярні компоненти, пов'язані з життям. На Землі ми називаємо водяну пару, метан і вуглекислий газ «зелених газів», оскільки поглинаємо тепло. Оскільки ця тенденція має вірну скрізь, вчені можуть використовувати Webb для виявлення знайомих речовин в атмосферу далеких світів шляхом дотримання закономірностей поглинання речовин за допомогою спектрографів.

Джерело: hi-news.ru