Diepe ruimte spoke
Iemand het eenkeer gesê: die skeppers van Hubble moet 'n monument oprig in elke groot stad op aarde. Hy het baie meriete. Met die hulp van hierdie teleskoop het sterrekundiges byvoorbeeld 'n foto geneem van die sterre sterrestelsel UDFj-39546284. In Januarie 2011 het wetenskaplikes uitgevind dat dit ongeveer 150 miljoen ligjare verder as die vorige rekordhouer - UDFy -38135539 - geleë is. Galaxy UDFj-39546284 is 13,4 miljard ligjare van ons af. Dit wil sê, Hubble het sterre gesien wat meer as 13 miljard jaar gelede bestaan het, 380 miljoen jaar na die Oerknal. Hierdie voorwerpe is waarskynlik lanklaas 'lewendig': ons sien slegs die lig van sterwe en sterrestelsels wat lankal dood is.
Maar vir al sy verdienste is die Hubble -ruimteteleskoop die tegnologie van die afgelope millennium: dit is in 1990 gelanseer. Natuurlik het tegnologie oor die jare groot vordering gemaak. As die Hubble -teleskoop in ons tyd verskyn het, sou sy vermoëns die oorspronklike weergawe op 'n kolossale manier oortref het. Dit is hoe James Webb ontstaan het.
Waarom 'James Webb' nuttig is
Die nuwe teleskoop is, net soos sy voorouer, ook 'n wentelende infrarooi sterrewag. Dit beteken dat sy hooftaak sal wees om termiese bestraling te bestudeer. Onthou dat voorwerpe wat tot 'n sekere temperatuur verhit word, energie in die infrarooi spektrum uitstraal. Die golflengte hang af van die verwarmingstemperatuur: hoe hoër dit is, hoe korter is die golflengte en hoe straler word die intensiteit.
Daar is egter een konseptuele verskil tussen teleskope. Hubble is in 'n lae wentelbaan, dit wil sê, dit wentel om die aarde op 'n hoogte van ongeveer 570 km. James Webb sal in 'n halo-baan gelanseer word by die L2 Lagrange-punt van die Son-Aarde-stelsel. Dit sal om die son draai, en anders as die situasie met die Hubble, sal die aarde dit nie inmeng nie. Die probleem ontstaan onmiddellik: hoe verder 'n voorwerp van die aarde af is, hoe moeiliker is dit om dit te kontak, hoe groter is die risiko om dit te verloor. Daarom sal "James Webb" om die ster beweeg in ooreenstemming met ons planeet. In hierdie geval sal die afstand van die teleskoop van die aarde 1,5 miljoen km in die teenoorgestelde rigting van die son wees. Ter vergelyking is die afstand van die aarde na die maan 384.403 km. Dit wil sê, as die James Webb -toerusting misluk, sal dit waarskynlik nie herstel word nie (behalwe op afstand, wat ernstige tegniese beperkings stel). Daarom word 'n belowende teleskoop nie net betroubaar nie, maar ook baie betroubaar. Dit is deels te wyte aan die konstante uitstel van die bekendstellingsdatum.
James Webb het nog 'n belangrike verskil. Met die toerusting kan hy konsentreer op baie ou en koue voorwerpe wat Hubble nie kon sien nie. Op hierdie manier sal ons uitvind wanneer en waar die eerste sterre, kwasars, sterrestelsels, trosse en superklusters van sterrestelsels verskyn het.
Die interessantste vondste wat die nuwe teleskoop kan maak, is eksoplanete. Om meer presies te wees, praat ons oor die bepaling van hul digtheid, wat ons in staat sal stel om te verstaan watter tipe voorwerp voor ons is en of so 'n planeet moontlik bewoonbaar kan wees. Met die hulp van James Webb hoop wetenskaplikes ook om data oor die massas en diameters van verre planete in te samel, en dit sal nuwe data oor die tuisstelsel ontdek.
Die toerusting van die teleskoop sal dit moontlik maak om koue eksoplanete met oppervlaktetemperature tot 27 ° C op te spoor (die gemiddelde temperatuur op die oppervlak van ons planeet is 15 ° C)."James Webb" sal sulke voorwerpe kan vind op 'n afstand van meer as 12 sterrekundige eenhede (dit wil sê die afstand van die aarde tot die son) van hul sterre en ver van die aarde af op 'n afstand van tot 15 lig jaar. Ernstige planne het betrekking op die atmosfeer van die planete. Die Spitzer- en Hubble -teleskope kon inligting oor ongeveer honderd gaskoeverte versamel. Volgens kenners sal die nuwe teleskoop minstens driehonderd atmosferes van verskillende eksoplanete kan verken.
'N Afsonderlike punt wat die moeite werd is om te beklemtoon, is die soeke na hipotetiese tipe III -sterpopulasies, wat die eerste generasie sterre behoort wat na die Oerknal verskyn het. Volgens wetenskaplikes is dit baie swaar ligte met 'n kort leeftyd, wat natuurlik nie meer bestaan nie. Hierdie voorwerpe het 'n groot massa as gevolg van die gebrek aan koolstof wat nodig is vir die klassieke termonukleêre reaksie, waarin swaar waterstof omskep word in ligte helium en oortollige massa omskep word in energie. Benewens dit alles, sal die nuwe teleskoop in detail die voorheen onontginde plekke waar sterre gebore kan word, bestudeer, wat ook baie belangrik is vir sterrekunde.
- Soek en bestudeer die oudste sterrestelsels;
- Soek na aardagtige eksoplanete;
- Opsporing van sterre populasies van die derde tipe;
- Verkenning van die "ster wiegies"
Ontwerpkenmerke
Die toestel is ontwikkel deur twee Amerikaanse ondernemings - Northrop Grumman en Bell Aerospace. James Webb Space Telescope is 'n meesterstuk van ingenieurswese. Die nuwe teleskoop weeg 6, 2 ton - ter vergelyking het die Hubble 'n massa van 11 ton. Maar as die ou teleskoop in grootte vergelyk kan word met 'n vragmotor, dan is die nuwe een vergelykbaar met 'n tennisbaan. Die lengte bereik 20 m en die hoogte is dieselfde as dié van 'n gebou met drie verdiepings. Die grootste deel van die James Webb -ruimteteleskoop is 'n groot sonskerm. Dit is die basis van die hele struktuur, gemaak uit 'n polimeerfilm. Aan die een kant is dit bedek met 'n dun laag aluminium, en aan die ander kant - metaal silikon.
Die sonskerm het verskeie lae. Die leemtes tussen hulle is gevul met vakuum. Dit is nodig om die toerusting te beskerm teen 'hitte'. Met hierdie benadering kan 'n mens ultra -sensitiewe matrikse afkoel tot –220 ° C, wat baie belangrik is as dit kom by die waarneming van voorwerpe wat ver is. Die feit is dat hulle, ondanks die perfekte sensors, geen voorwerpe kon sien nie as gevolg van ander 'warm' besonderhede van 'James Webb'.
In die middel van die struktuur is 'n groot spieël. Dit is 'n 'superstruktuur' wat nodig is om ligstrale te fokus - die spieël maak dit reg en skep 'n duidelike prentjie. Die deursnee van die hoofspieël van die James Webb -teleskoop is 6,5 m. Dit bevat 18 blokke: tydens die lanseer van die lanseervoertuig sal hierdie segmente in 'n kompakte vorm wees en sal eers oopmaak nadat die ruimtetuig 'n wentelbaan binnegekom het. Elke segment het ses hoeke om die beskikbare ruimte optimaal te benut. En die afgeronde vorm van die spieël sorg vir die beste fokus van lig op die detektore.
Vir die vervaardiging van die spieël is berillium gekies - 'n relatief harde metaal van liggrys kleur, wat onder meer gekenmerk word deur 'n hoë koste. Onder die voordele van hierdie keuse is die feit dat berillium sy vorm behou, selfs by baie lae temperature, wat baie belangrik is vir die korrekte versameling van inligting.
Wetenskaplike instrumente
Die hersiening van 'n belowende teleskoop sou onvolledig wees as ons nie op die belangrikste instrumente fokus nie:
MIRI. Dit is 'n middel-infrarooi toestel. Dit bevat 'n kamera en 'n spektrograaf. MIRI bevat verskeie skikkings arseensilikon-detektore. Danksy die sensors van hierdie toestel hoop sterrekundiges om die rooi verskuiwing van verre voorwerpe: sterre, sterrestelsels en selfs klein komete in ag te neem. Die kosmologiese rooi verskuiwing word 'n afname in stralingsfrekwensies genoem, wat verklaar word deur die dinamiese afstand van bronne van mekaar as gevolg van die uitbreiding van die heelal. Die interessantste is dat dit nie net gaan oor die herstel van hierdie of daardie afgeleë voorwerp nie, maar om die verkryging van 'n groot hoeveelheid data oor die eienskappe daarvan.
Die NIRCam, of naby infrarooi kamera, is die vernaamste beeldeenheid van die teleskoop. NIRCam is 'n kompleks van kwik-kadmium-telluriumsensors. Die werkafstand van die NIRCam-toestel is 0,6-5 mikron. Dit is moeilik om eers te dink watter geheime NIRCam sal help om te ontrafel. Wetenskaplikes wil dit byvoorbeeld gebruik om 'n kaart van donker materie te maak met behulp van die sogenaamde gravitasie lensmetode, d.w.s. vind klonte van donker materie deur hul gravitasieveld, merkbaar deur die kromming van die baan van nabygeleë elektromagnetiese straling.
NIRSpec. Sonder 'n naby-infrarooi spektrograaf sou dit onmoontlik wees om die fisiese eienskappe van astronomiese voorwerpe, soos massa of chemiese samestelling, te bepaal. NIRSpec kan medium resolusie spektroskopie bied in die golflengte van 1-5 μm en spektroskopie met 'n lae resolusie met golflengtes van 0.6-5 μm. Die toestel bestaan uit baie selle met individuele beheer, waarmee u op spesifieke voorwerpe kan fokus en onnodige straling kan "uitfilter".
FGS / NIRISS. Dit is 'n paar wat bestaan uit 'n akkuraat gerigte sensor en 'n naby -infrarooi beeldapparaat met 'n spleetlose spektrograaf. Danksy die presisie -leidingsensor (FGS) kan die teleskoop so akkuraat as moontlik fokus, en danksy NIRISS is wetenskaplikes van voorneme om die eerste wenteltoetse van die teleskoop uit te voer, wat 'n algemene idee van die toestand daarvan sal gee. Daar word ook geglo dat die beeldapparaat 'n belangrike rol sal speel in die waarneming van verre planete.
Formeel beoog hulle om die teleskoop vir vyf tot tien jaar te bedryf. Soos die praktyk toon, kan hierdie tydperk egter onbepaald verleng word. En "James Webb" kan ons baie meer nuttige en eenvoudig interessante inligting verskaf as wat iemand kan dink. Boonop is dit nou onmoontlik om voor te stel watter soort 'monster' 'James Webb' sal vervang, en hoeveel die bou daarvan sal kos.
In die lente van 2018 het die projek se prys gestyg tot 'n ondenkbare $ 9,66 miljard. Ter vergelyking is die jaarlikse begroting van NASA ongeveer $ 20 miljard, en die Hubble was ten tyde van die konstruksie $ 2,5 miljard werd. Met ander woorde, James Webb het reeds die geskiedenis geword as die duurste teleskoop en een van die duurste projekte in die geskiedenis van ruimteverkenning. Slegs die maanprogram, die Internasionale Ruimtestasie, die pendeltuie en die globale posisioneringstelsel vir GPS kos meer. 'James Webb' het egter alles vooruit: die prys kan nog meer styg. En hoewel kundiges uit 17 lande aan die konstruksie daarvan deelgeneem het, lê die grootste deel van die befondsing nog steeds op die skouers van die Verenigde State. Vermoedelik sal dit so bly.
