Webb τηλεσκόπιο κατά την εκτόξευση. Ανακοινώθηκαν οι πρώτοι στόχοι του τηλεσκοπίου James Webb

Πνευματικά δικαιώματα εικόνας NASAΛεζάντα εικόνας Από τον περασμένο Οκτώβριο, τα επιστημονικά όργανα του τηλεσκοπίου έχουν δοκιμαστεί στον θάλαμο κενού του Κέντρου Γκόνταρντ.

Οι προετοιμασίες για την εκτόξευση του διαδόχου του τροχιακού τηλεσκοπίου Hubble, του Διαστημικού Παρατηρητηρίου James Webb, έχουν εισέλθει σε αποφασιστική φάση.

Οι μηχανικοί της NASA ολοκληρώνουν τη συναρμολόγηση του κύριου καθρέφτη του νέου τηλεσκοπίου. Η εκτόξευση του νέου τηλεσκοπίου έχει πλέον προγραμματιστεί για τον Οκτώβριο του 2018.

Ολοκληρώνονται επίσης κρυογονικές δοκιμές και βαθμονόμηση των τεσσάρων κύριων μονάδων του επιστημονικού εξοπλισμού του τηλεσκοπίου.

Το έργο της NASA για την εκτόξευση ενός νέου τροχιακού παρατηρητηρίου έχει εισέλθει έτσι στα τελικά του στάδια και τα υπόλοιπα στάδια της προετοιμασίας πριν από την εκτόξευση αναμένεται να ολοκληρωθούν γρήγορα τους επόμενους μήνες.

Το τηλεσκόπιο σχεδιάζεται να εκτοξευτεί χρησιμοποιώντας το ευρωπαϊκό όχημα εκτόξευσης Ariane-5, το οποίο καθόρισε πολλά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού του τηλεσκοπίου, ιδίως το γεγονός ότι ο κύριος καθρέφτης του αποτελείται από τμήματα.

Το τροχιακό τηλεσκόπιο James Webb, που πήρε το όνομά του από τον συναρχηγό της NASA, χρηματοδοτείται από την Αεροδιαστημική Υπηρεσία των ΗΠΑ, την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία και την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία.

Πνευματικά δικαιώματα εικόνας NASAΛεζάντα εικόνας Κάθε τμήμα καθρέφτη βηρυλλίου είναι κολλημένο στη θέση του

Οι πρωταρχικοί στόχοι του νέου τηλεσκοπίου είναι να ανιχνεύσει το φως των πρώτων αστέρων και γαλαξιών που σχηματίστηκαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, να μελετήσει το σχηματισμό και την ανάπτυξη γαλαξιών, αστεριών, πλανητικών συστημάτων και την προέλευση της ζωής. Επίσης, το "Webb" θα μπορεί να πει για το πότε και πού ξεκίνησε ο επαναιονισμός του Σύμπαντος και τι τον προκάλεσε.

Το τηλεσκόπιο θα επιτρέψει την ανίχνευση σχετικά ψυχρών εξωπλανητών με επιφανειακές θερμοκρασίες έως 300 K (που είναι σχεδόν ίσες με τη θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης), που βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη από 12 αστρονομικές μονάδες (AU) από τα αστέρια τους και μακριά από τη Γη σε απόσταση έως και 15 έτη φωτός.

Προς τη ζώνη λεπτομερής παρατήρησηπερισσότερα από δύο δωδεκάδες αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο θα πέσουν. Χάρη στο νέο τηλεσκόπιο, αναμένεται μια πραγματική ανακάλυψη στην εξωπλανητολογία - οι δυνατότητες του τηλεσκοπίου θα είναι αρκετές για να ανιχνεύσουν όχι μόνο τους ίδιους τους εξωπλανήτες, αλλά ακόμη και δορυφόρους και φασματικές γραμμές αυτών των πλανητών, κάτι που θα αποτελέσει ανέφικτο δείκτη για κάθε επίγειο και τροχιακό τηλεσκόπιο μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2020 όταν τίθεται σε λειτουργία το Ευρωπαϊκό Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο με διάμετρο καθρέφτη 39,3 m.

Πνευματικά δικαιώματα εικόνας NASAΛεζάντα εικόνας Τα δύο τελευταία κύρια τμήματα καθρέφτη περιμένουν να εγκατασταθούν

Η διάρκεια ζωής του τηλεσκοπίου θα είναι τουλάχιστον πέντε χρόνια.

Τις τελευταίες εβδομάδες, οι μηχανικοί της NASA ήταν απασχολημένοι με την κόλληση τμημάτων βηρυλλίου του πρωτεύοντος καθρέφτη στη δομή στήριξης του καθρέφτη.

Τις επόμενες ημέρες, τα δύο τελευταία οκταγωνικά τμήματα θα μετακινηθούν στη θέση τους για αγκύρωση.

Εν τω μεταξύ, στις παρακείμενες εγκαταστάσεις του Goddard Center στο Μέριλαντ, κοντά στο κατάστημα συναρμολόγησης, ολοκληρώνονται οι δοκιμές κρυογονικού κενού του επιστημονικού εξοπλισμού του μελλοντικού τηλεσκοπίου.

Ο James Webb θα έχει τα ακόλουθα επιστημονικά όργανα για την εξερεύνηση του διαστήματος:

Κάμερα κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία.
Συσκευή για εργασία στο μεσαίο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας (Μέσο Υπέρυθρο Όργανο).
Φασματογράφος εγγύς υπέρυθρου (Near-Infrared Spectrograph);
Αισθητήρας λεπτής καθοδήγησης/Κοντά σε υπέρυθρη απεικόνιση και φασματογράφος χωρίς σχισμή.

Από τον περασμένο Οκτώβριο, αυτές οι συσκευές βρίσκονται σε θάλαμο κενού, η θερμοκρασία του οποίου έχει μειωθεί στους μείον 233 βαθμούς Κελσίου.

Πνευματικά δικαιώματα εικόνας NASAΛεζάντα εικόνας Οι μακέτες δοκιμές βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη στο Johnson Center

Έχουν ήδη ληφθεί δεδομένα βαθμονόμησης οργάνων, τα οποία θα έχουν μεγάλη σημασία για τον έλεγχο του τηλεσκοπίου στο βαθύ διάστημα.

Αυτές οι δοκιμές βοήθησαν στον εντοπισμό ορισμένων ελαττωμάτων και στην αντικατάσταση αναξιόπιστου εξοπλισμού και ανταλλακτικών. Το τηλεσκόπιο έχει 250.000 καλύμματα και παραθυρόφυλλα, μερικά από τα οποία έχουν ένα δυσάρεστο ελάττωμα να «κολλάνε» στο κενό υπό την επίδραση δονήσεων όταν εκτοξεύονται από τη Γη.

Η δόνηση του οχήματος εκτόξευσης έχει προσομοιωθεί στις τρέχουσες δοκιμές και τα ανταλλακτικά που αντικαταστάθηκαν έχουν αποδειχθεί πιο αξιόπιστα.

Απομένει να πραγματοποιηθούν γενικότερες δοκιμές οπτικών, δονήσεων και ακουστικών όλων των συστημάτων τηλεσκοπίων.

Ο καθρέφτης και τα επιστημονικά όργανα θα μεταφερθούν στη συνέχεια στο Johnson Center για περαιτέρω δοκιμές κρυοκενού σε έναν θάλαμο που κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1960 για δοκιμές. τεχνολογία πυραύλωντο έργο Απόλλων. Αυτές οι δοκιμές θα ξεκινήσουν σε περίπου ένα χρόνο.

Μετά την ολοκλήρωσή τους, θα προσαρτηθεί στο τηλεσκόπιο μια μονάδα συστημάτων ελέγχου, στην οποία θα εγκατασταθούν εποχούμενοι υπολογιστές και συστήματα επικοινωνίας.

Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, μια γιγάντια ηλιακή ασπίδα στο μέγεθος ενός γηπέδου τένις θα τοποθετηθεί στο τηλεσκόπιο για την προστασία των οπτικών συστημάτων από τις ακτίνες του ήλιου.

Ο Οκτώβριος 2018 δεν είναι πολύς για να περιμένεις.

Η NASA επιβεβαίωσε σήμερα τα σχέδια για το έργο του τηλεσκοπίου James Webb. Η διοίκηση είπε ότι τόσο ο τρέχων προϋπολογισμός όσο και τα σχέδια για την εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου για το 2018 είναι ενημερωμένα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο ίδιος ο οργανισμός θεωρεί αυτό το τηλεσκόπιο περισσότερο σαν το επόμενο μοντέλο Hubble παρά σαν αντικαταστάτη του.

Οι δυνατότητες του τηλεσκοπίου ξεπερνούν κατά πολύ αυτές του Hubble. Ο James Webb θα έχει έναν σύνθετο καθρέφτη διαμέτρου 6,5 μέτρων (η διάμετρος του καθρέφτη του Hubble είναι 2,4 μέτρα) με επιφάνεια συλλογής 25 m² και μια ηλιακή ασπίδα στο μέγεθος ενός γηπέδου τένις. Το τηλεσκόπιο θα βρίσκεται στο σημείο Lagrange L2 του συστήματος Ήλιου-Γης.

Ο Τζέιμς Γουέμπ θα μπορεί να ταξιδέψει στο μακρινό παρελθόν του σύμπαντος - από 100 έως 250 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Με άλλα λόγια, το νέο τηλεσκόπιο θα μπορεί να κοιτάξει πολύ πιο μακριά στα βάθη του διαστήματος από το Hubble, το οποίο μπορεί να «ταξιδέψει» όχι περισσότερο από 800 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Επιπλέον, ο Webb δεν είναι «ακονισμένος» για το ορατό φως, η ειδικότητά του είναι το υπέρυθρο φάσμα. Ωστόσο, ο James Webb μπορεί επίσης να ανιχνεύσει ακτινοβολία, ορατή στο μάτιπρόσωπο.

Προσομοίωση του τι «βλέπει» το τηλεσκόπιο James Webb και τι βλέπει το Hubble στο ίδιο σημείο στο διάστημα

Δυσκολίες στην υλοποίηση του έργου

Το κύριο πρόβλημα τέτοιων μεγάλων έργων όπως ο James Webb και το Hubble είναι ο προϋπολογισμός. Ότι το πρώτο, ότι το δεύτερο έργο ξεπέρασε τον προϋπολογισμό. Όμως, αφού ένα σημαντικό μέρος του προϋπολογισμού έχει ήδη δαπανηθεί, δεν μένει παρά να συνεχιστεί η υλοποίηση των σχεδίων.

Στην περίπτωση του Hubble, η κατάσταση περιπλέχθηκε ακόμη περισσότερο από το γεγονός ότι ο καθρέφτης αρχικά τοποθετήθηκε εσφαλμένα. Αυτό επηρέασε τις δυνατότητες του τηλεσκοπίου και χρειάστηκε πολύς χρόνος για να διορθωθεί το σφάλμα από μια εξωτερική αποστολή, κατά την οποία εγκαταστάθηκαν διορθωτικοί φακοί.

Όσον αφορά τον James Webb, το λάθος εδώ είναι ασυγχώρητο. Όπως προαναφέρθηκε, το νέο τηλεσκόπιο σχεδιάζεται να εγκατασταθεί στο σημείο Lagrange L2. Αν κάτι πάει στραβά, το έργο θα πρέπει να ξεχαστεί. Ωστόσο, οι πιθανότητες επιτυχούς υλοποίησης του έργου είναι αρκετά σημαντικές.

Ο Webb θα κοιτάξει στο φάσμα του κοντινού και του μέσου υπέρυθρου, βοηθούμενος από τη θέση του στο L2 πίσω από το φεγγάρι και τις ηλιακές ασπίδες που εμποδίζουν το διεισδυτικό φως από τον Ήλιο, τη Γη και τη Σελήνη, επηρεάζοντας ευνοϊκά την ψύξη του οχήματος. Οι επιστήμονες ελπίζουν να δουν τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν, το σχηματισμό και τη σύγκρουση νεαρών γαλαξιών, τη γέννηση αστεριών σε πρωτοπλανητικά συστήματα - τα οποία μπορεί να περιέχουν τα χημικά συστατικά της ζωής.

Αυτά τα πρώτα αστέρια μπορεί να κρατούν το κλειδί για την κατανόηση της δομής του σύμπαντος. Θεωρητικά, το πού και το πώς σχηματίζονται σχετίζεται άμεσα με τα πρώτα μοντέλα της σκοτεινής ύλης -μια αόρατη μυστηριώδη ουσία που ανιχνεύεται από τη βαρυτική επίδραση- και τους κύκλους ζωής και θανάτου που προκαλούν ανατροφοδότησηπου επηρέασε τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών. Και από τότε υπερμεγέθη αστέριαΜε μικρή περίοδοςΗ ζωή είναι περίπου 30-300 φορές βαρύτερη από τον Ήλιο μας σε μάζα (και εκατομμύρια φορές πιο φωτεινά), αυτά τα πρώτα αστέρια θα μπορούσαν να εκραγούν με τη μορφή σουπερνόβα και στη συνέχεια να καταρρεύσουν και να σχηματίσουν μαύρες τρύπες, οι οποίες σταδιακά κατέλαβαν τα κέντρα των περισσότερων μεγάλων γαλαξιών.

Το να τα βλέπουμε όλα είναι σίγουρα ένα κατόρθωμα για τα εργαλεία που έχουμε φτιάξει μέχρι τώρα. Χάρη στα νέα όργανα, καθώς και στα διαστημόπλοια, θα μπορούμε να δούμε ακόμη περισσότερα.

Περιήγηση στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb

Το Webb μοιάζει με μια σχεδία σε σχήμα διαμαντιού, εξοπλισμένη με χοντρό κυρτό ιστό και πανί - αν χτίστηκε από γιγάντιες μέλισσες που τρέφονται με βηρύλλιο. Κατευθυνόμενη από το κάτω μέρος προς τον Ήλιο, από κάτω η «σχεδία» αποτελείται από μια ασπίδα - στρώματα από kapton, που χωρίζονται με σχισμές. Κάθε στρώμα χωρίζεται από μια υποδοχή κενού για αποτελεσματική ψύξη και μαζί προστατεύουν τον κύριο ανακλαστήρα και τα όργανα.

Το Kapton είναι μια πολύ λεπτή (φανταστείτε μια ανθρώπινη τρίχα) πολυμερική μεμβράνη που κατασκευάζεται από την DuPont και είναι ικανή να διατηρεί σταθερές μηχανικές ιδιότητες υπό συνθήκες ακραίας θερμότητας και δονήσεων. Αν θέλετε, μπορείτε να βράσετε νερό από τη μια πλευρά της ασπίδας και να κρατήσετε υγρό άζωτο από την άλλη. Διπλώνει επίσης αρκετά καλά, κάτι που είναι σημαντικό για ένα λανσάρισμα.

Η «καρίνα» του πλοίου αποτελείται από μια δομή που αποθηκεύει την ηλιακή ασπίδα κατά την εκτόξευση και ηλιακές συστοιχίες για την τροφοδοσία του οχήματος. Στο κέντρο υπάρχει ένα κουτί που περιέχει όλες τις σημαντικές λειτουργίες υποστήριξης που κάνουν το Webb να λειτουργεί, όπως η ισχύς, ο έλεγχος στάσης, οι επικοινωνίες, οι εντολές, η επεξεργασία δεδομένων και ο θερμικός έλεγχος. Κεραία διακοσμεί εμφάνισηκουτιά και βοηθά να βεβαιωθείτε ότι όλα είναι προσανατολισμένα στη σωστή κατεύθυνση. Στο ένα άκρο της θερμικής ασπίδας, κάθετα προς αυτήν, υπάρχει ένα κοπτικό ροπής που αντισταθμίζει την πίεση που ασκούν τα φωτόνια στη συσκευή.

Στη διαστημική πλευρά της ασπίδας υπάρχει ένα «πανί», ένας γιγάντιος καθρέφτης Webb, μέρος του οπτικού εξοπλισμού και ένα κουτί με εξοπλισμό. Τα 18 εξαγωνικά τμήματα βηρυλλίου θα ξεδιπλωθούν μετά την εκτόξευση για να γίνουν ένας μεγάλος κύριος καθρέφτης πλάτους 6,5 μέτρων.

Απέναντι από αυτόν τον καθρέφτη, που συγκρατείται στη θέση του από τρία στηρίγματα, υπάρχει ένας δευτερεύων καθρέφτης που εστιάζει το φως από τον πρωτεύοντα καθρέφτη στο πίσω οπτικό υποσύστημα, ένα σφηνοειδές κουτί που προβάλλει από το κέντρο του πρωτεύοντος καθρέφτη. Αυτή η δομή εκτρέπει το αδέσποτο φως και κατευθύνει το φως από τον δευτερεύοντα καθρέφτη στα όργανα που είναι τοποθετημένα στο πίσω μέρος του "ιστού", το οποίο υποστηρίζει επίσης την τμηματοποιημένη δομή του πρωτεύοντος καθρέφτη.

Αφού το όχημα συμπληρώσει την εξάμηνη περίοδο θέσης σε λειτουργία, θα λειτουργεί για 5-10 χρόνια, ή ίσως και περισσότερα, ανάλογα με την κατανάλωση καυσίμου, αλλά η θέση του θα είναι πολύ μακριά για να επισκευαστεί. Στην πραγματικότητα, το Hubble είναι κάποιου είδους εξαιρέσεις από αυτή την άποψη. Όμως, όπως το Hubble και άλλα κοινά παρατηρητήρια, η αποστολή του Webb θα είναι να συνεργαστεί με έργα από επιστήμονες σε όλο τον κόσμο που θα επιλεγούν σε ανταγωνιστική βάση. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα θα βρουν τον δρόμο τους στην έρευνα και τα δεδομένα που είναι διαθέσιμα στο διαδίκτυο.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα εργαλεία που καθιστούν δυνατή όλη αυτή την έρευνα.

Όργανα: εκτός οπτικού πεδίου

Αν και βλέπει κάτι στην οπτική περιοχή (κόκκινο και χρυσό φως), ο Webb είναι ουσιαστικά ένα μεγάλο υπέρυθρο τηλεσκόπιο.

Η κύρια θερμική του εικόνα, μια κάμερα εγγύς υπέρυθρη NIRCam,βλέπει στην περιοχή 0,6-5,0 microns (κοντά στο υπέρυθρο). Θα μπορεί να ανιχνεύει υπέρυθρο φως από τη γέννηση των πρώτων αστεριών και γαλαξιών, να ερευνά κοντινούς γαλαξίες και τοπικά αντικείμενα που τρέχουν μέσα από τη ζώνη Kuiper - εκτάσεις παγωμένων σωμάτων που περιστρέφονται γύρω από τον Ποσειδώνα, που ταιριάζουν επίσης με τον Πλούτωνα και άλλους. νάνοι πλανήτες.

Το NIRCam είναι επίσης εξοπλισμένο με στεφανογράφο που θα επιτρέπει στην κάμερα να παρατηρεί το λεπτό φωτοστέφανο που περιβάλλει τα φωτεινά αστέρια, εμποδίζοντας το εκτυφλωτικό φως τους - απαραίτητο εργαλείογια την ανίχνευση εξωπλανητών.

Ο κοντινός υπέρυθρος φασματογράφος λειτουργεί στην ίδια περιοχή μήκους κύματος με το NIRCam. Όπως και άλλοι φασματογράφοι, αναλύει φυσικές ιδιότητεςαντικείμενα όπως αστέρια, που διαχωρίζουν το φως που εκπέμπουν σε φάσματα, η δομή των οποίων ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, τη μάζα και χημική σύνθεσηαντικείμενο.

Το NIRSpec θα μελετήσει χιλιάδες αρχαίους γαλαξίες με τόσο ασθενή ακτινοβολία που θα χρειαστούν εκατοντάδες ώρες για να κάνει τη δουλειά ένας μόνο φασματογράφος. Για να διευκολυνθεί αυτή η τρομακτική εργασία, ο φασματογράφος είναι εξοπλισμένος με μια αξιοσημείωτη συσκευή: ένα πλέγμα 62.000 μεμονωμένων περσίδων, το καθένα περίπου 100 μικρά επί 200 μικρά (πλάτος αρκετές ανθρώπινες τρίχες) και το καθένα από τα οποία μπορεί να ανοιγοκλείνει για να μπλοκάρει το φως για περισσότερο από φωτεινά αστέρια. Με αυτή τη διάταξη, το NIRSpec θα είναι ο πρώτος διαστημικός φασματογράφος που θα μπορεί να παρατηρεί εκατοντάδες διαφορετικά αντικείμενα ταυτόχρονα.

Αισθητήρας Fine Guidanceκαι ένας φασματογράφος χωρίς σχισμή (FGS-NIRISS) είναι ουσιαστικά δύο αισθητήρες συσκευασμένοι μαζί. NIRISSπεριλαμβάνει τέσσερις λειτουργίες, καθένας από τους οποίους σχετίζεται με διαφορετικό μήκος κύματος. Αυτά κυμαίνονται από τη φασματοσκοπία χωρίς σχισμή, η οποία δημιουργεί ένα φάσμα χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα και ένα πλέγμα που ονομάζεται γρισμός, το οποίο μαζί δημιουργεί μοτίβα παρεμβολής που αποκαλύπτουν το εξωπλανητικό φως έναντι του αστρικού φωτός.

FGSείναι μια ευαίσθητη κάμερα που δεν τρεμοπαίζει που τραβάει φωτογραφίες πλοήγησης και τις μεταδίδει στα συστήματα ελέγχου στάσης που κρατούν το τηλεσκόπιο στη σωστή κατεύθυνση.

Το πιο πρόσφατο όργανο του Webb επεκτείνεται από το εγγύς υπέρυθρο στο μεσαίο υπέρυθρο, χρήσιμο για την παρατήρηση αντικειμένων μετατόπισης στο κόκκινο καθώς και πλανητών, κομητών, αστεροειδών, σκόνης που θερμαίνεται από τον ήλιο και πρωτοπλανητικούς δίσκους. Όντας κάμερα και φασματογράφος ταυτόχρονα, αυτό το όργανο MIRIκαλύπτει το μεγαλύτερο εύρος μηκών κύματος, 5-28 μικρά. Η ευρυζωνική κάμερα του θα μπορεί να κάνει περισσότερα είδηφωτογραφίες για τις οποίες λατρεύουμε το Hubble.

Επίσης, οι υπέρυθρες παρατηρήσεις είναι σημαντικές για την κατανόηση του σύμπαντος. Η σκόνη και το αέριο μπορούν να εμποδίσουν το ορατό φως των αστεριών σε ένα αστρικό φυτώριο, αλλά το υπέρυθρο δεν μπορεί. Επιπλέον, καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται και οι γαλαξίες απομακρύνονται, το φως τους «τεντώνεται» και μετατοπίζεται στο κόκκινο, πηγαίνοντας στο φάσμα μεγάλου μήκους κύματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όπως το υπέρυθρο. Όσο πιο μακριά είναι ο γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται και τόσο πιο σημαντική γίνεται η μετατόπισή του στο κόκκινο - αυτή είναι η αξία του τηλεσκοπίου Webb.

Το υπέρυθρο φάσμα μπορεί επίσης να παρέχει πληθώρα πληροφοριών σχετικά με τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών και εάν περιέχουν μοριακά συστατικά που σχετίζονται με τη ζωή. Στη Γη, ονομάζουμε τους υδρατμούς, το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα «αέρια του θερμοκηπίου» επειδή απορροφούν θερμότητα. Δεδομένου ότι αυτή η τάση ισχύει παντού, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το Webb για να ανιχνεύσουν οικείες ουσίες στις ατμόσφαιρες μακρινών κόσμων παρατηρώντας μοτίβα απορρόφησης με φασματογράφους.

Κύριοι εργολάβοι Northrop Grumman
Ball Aerospace Εύρος κυμάτων 0,6-28 μm (ορατά και υπέρυθρα μέρη) Τοποθεσία Σημείο Lagrange L 2 του συστήματος Ήλιου - Γης (1,5 εκατομμύρια km από τη Γη στην αντίθετη κατεύθυνση από τον Ήλιο) Τύπος τροχιάς τροχιά φωτοστέφανου Ημερομηνία έναρξης 30 Μαρτίου 2021 Θέση εκκίνησης Κουρού Εκτοξευτής τροχιάς Ariane-5 ή Ariane-6 Διάρκεια 5-10 ετών Ημερομηνία αποβολής γύρω στο 2024 Βάρος 6,2 τόνοι τύπου τηλεσκοπίου Ανακλαστικό τηλεσκόπιο Korsch Διάμετρος περίπου 6,5 μ Χώρος συγκέντρωσης
επιφάνειες περίπου 25 m² Εστιακό μήκος 131,4 μ επιστημονικά όργανα

MIRI

όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας

NIRCam

κοντά στην υπέρυθρη κάμερα

NIRSpec

κοντά στο υπέρυθρο φασματογράφο

FGS/NIRISS

λεπτός αισθητήρας κατάδειξης με συσκευή απεικόνισης σχεδόν υπέρυθρων και φασματογράφο χωρίς σχισμή Δικτυακός τόπος www.jwst.nasa.gov Αρχεία πολυμέσων στα Wikimedia Commons

Αρχικά ονομαζόταν Διαστημικό Τηλεσκόπιο Νέας Γενιάς. Διαστημικό τηλεσκόπιο επόμενης γενιάς, NGST). Το 2002, μετονομάστηκε προς τιμή του δεύτερου επικεφαλής της NASA, Τζέιμς Γουέμπ (1906-1992), ο οποίος ήταν επικεφαλής του οργανισμού το 1961-1968 κατά την εφαρμογή του προγράμματος Apollo.

Το «James Webb» θα έχει ένα σύνθετο κάτοπτρο διαμέτρου 6,5 μέτρων με επιφάνεια συλλογής 25 m², που θα κρύβεται από την υπέρυθρη ακτινοβολία από τον Ήλιο και τη Γη με μια θερμική οθόνη. Το τηλεσκόπιο θα τοποθετηθεί σε τροχιά φωτοστέφανου στο σημείο Lagrange L 2 του συστήματος Ήλιου-Γης.

Το έργο είναι το αποτέλεσμα Διεθνής συνεργασία 17 έθνη υπό την ηγεσία της NASA, με σημαντικές συνεισφορές από τους Ευρωπαϊκούς και Καναδικούς Διαστημικούς Οργανισμούς.

Τα τρέχοντα σχέδια προβλέπουν την εκτόξευση του τηλεσκοπίου με πύραυλο Ariane 5 τον Μάρτιο του 2021. Στην προκειμένη περίπτωση το πρώτο Επιστημονική έρευναθα ξεκινήσει το φθινόπωρο του 2021. Η διάρκεια ζωής του τηλεσκοπίου θα είναι τουλάχιστον πέντε χρόνια.

Καθήκοντα

Αστροφυσική

Οι πρωταρχικοί στόχοι του JWST είναι: η ανίχνευση του φωτός των πρώτων αστεριών και γαλαξιών που σχηματίστηκαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η μελέτη του σχηματισμού και της ανάπτυξης γαλαξιών, αστεριών, πλανητικών συστημάτων και της προέλευσης της ζωής. Επίσης, το "Webb" θα μπορεί να πει για το πότε και πού ξεκίνησε ο επαναιονισμός του Σύμπαντος και τι τον προκάλεσε.

εξωπλανητολογία

Το τηλεσκόπιο θα επιτρέψει την ανίχνευση σχετικά ψυχρών εξωπλανητών με θερμοκρασία επιφάνειας έως και 300 K (η οποία είναι σχεδόν ίση με τη θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης), που βρίσκονται περισσότερο από 12 AU. ε. από τα αστέρια τους, και μακριά από τη Γη σε απόσταση έως και 15 έτη φωτός. Περισσότερα από δύο δωδεκάδες αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο θα πέσουν στη ζώνη λεπτομερούς παρατήρησης. Χάρη στο JWST, αναμένεται μια πραγματική ανακάλυψη στην εξωπλανητολογία - οι δυνατότητες του τηλεσκοπίου θα είναι αρκετές όχι μόνο για να ανιχνεύσει τους ίδιους τους εξωπλανήτες, αλλά ακόμη και δορυφόρους και φασματικές γραμμές αυτών των πλανητών (που θα είναι ένας ανέφικτος δείκτης για κάθε επίγειο και διαστημικό τηλεσκόπιο μέχρι 2025, όταν θα παρουσιαστεί το Ευρωπαϊκό Τηλεσκόπιο Εξαιρετικά Μεγάλο με διάμετρο καθρέφτη 39,3 m). Η αναζήτηση για εξωπλανήτες θα χρησιμοποιήσει επίσης δεδομένα που συλλέγονται από το τηλεσκόπιο Kepler από το 2009. Ωστόσο, οι δυνατότητες του τηλεσκοπίου δεν θα είναι αρκετές για την απεικόνιση των εξωπλανητών που βρέθηκαν. Μια τέτοια ευκαιρία δεν θα εμφανιστεί παρά στα μέσα της δεκαετίας του 2030, όταν θα εκτοξευθεί το διάδοχο τηλεσκόπιο James Webb, ATLAST.

Υδάτινοι κόσμοι του ηλιακού συστήματος

Τα υπέρυθρα όργανα του τηλεσκοπίου θα χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη υδάτινους κόσμους ηλιακό σύστημα- Το φεγγάρι του Δία Ευρώπη και το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος. Το εργαλείο NIRSpec θα χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση βιουπογραφών (μεθάνιο, μεθανόλη, αιθάνιο) στους θερμοπίδακες και των δύο φεγγαριών.

Το εργαλείο NIRCam θα μπορεί να αποκτήσει εικόνες της Ευρώπης υψηλής ανάλυσης, που θα χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της επιφάνειάς του και την αναζήτηση περιοχών με θερμοπίδακες και υψηλή γεωλογική δραστηριότητα. Η σύνθεση των καταγεγραμμένων geysers θα αναλυθεί χρησιμοποιώντας τα εργαλεία NIRSpec και MIRI. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από αυτές τις μελέτες θα χρησιμοποιηθούν επίσης στην έρευνα Europa Clipper της Europa.

Για τον Εγκέλαδο, λόγω του απομακρυσμένου και του μικρού του μεγέθους, δεν θα είναι δυνατή η λήψη εικόνων υψηλής ανάλυσης, αλλά οι δυνατότητες του τηλεσκοπίου θα επιτρέψουν την ανάλυση της μοριακής σύστασης των θερμοπίδακας του.

Ιστορία

Αλλαγή της προγραμματισμένης ημερομηνίας έναρξης και του προϋπολογισμού

Ετος	Σχεδιασμένος ημερομηνία έναρξης	Σχεδιασμένος προϋπολογισμός (δισεκατομμύρια δολάρια)
1997	2007	0,5
1998	2007	1
1999	2007-2008	1
2000	2009	1,8
2002	2010	2,5
2003	2011	2,5
2005	2013	3
2006	2014	4,5
2008	2014	5,1
2010	όχι νωρίτερα από τον Σεπτέμβριο του 2015	≥6,5
2011	2018	8,7
2013	2018	8,8
2017	άνοιξη 2019	8,8
2018	όχι νωρίτερα από τον Μάρτιο του 2020	≥8,8
2018	30 Μαρτίου 2021	9,66

Αρχικά, η εκτόξευση είχε προγραμματιστεί για το 2007, αργότερα αναβλήθηκε αρκετές φορές (βλ. πίνακα). Το πρώτο τμήμα του καθρέφτη εγκαταστάθηκε στο τηλεσκόπιο μόνο στα τέλη του 2015 και το κύριο σύνθετο κάτοπτρο συναρμολογήθηκε πλήρως μόλις τον Φεβρουάριο του 2016. Από την άνοιξη του 2018, η προγραμματισμένη ημερομηνία κυκλοφορίας έχει μεταφερθεί στις 30 Μαρτίου 2021.

Χρηματοδότηση

Το κόστος του έργου αυξήθηκε επίσης αρκετές φορές. Τον Ιούνιο του 2011, έγινε γνωστό ότι το κόστος του τηλεσκοπίου ξεπέρασε τις αρχικές εκτιμήσεις κατά τουλάχιστον τέσσερις φορές. Ο προϋπολογισμός της NASA που προτάθηκε τον Ιούλιο του 2011 από το Κογκρέσο πρότεινε τη διακοπή της χρηματοδότησης για την κατασκευή του τηλεσκοπίου λόγω κακής διαχείρισης και υπέρβασης του προϋπολογισμού του προγράμματος, αλλά ο προϋπολογισμός αναθεωρήθηκε τον Σεπτέμβριο του ίδιου έτους και το έργο διατήρησε τη χρηματοδότηση. Η τελική απόφαση για τη συνέχιση της χρηματοδότησης ελήφθη από τη Γερουσία την 1η Νοεμβρίου 2011.

Το 2013, 626,7 εκατομμύρια δολάρια διατέθηκαν για την κατασκευή του τηλεσκοπίου.

Μέχρι την άνοιξη του 2018, το κόστος του έργου είχε ανέλθει στα 9,66 δισεκατομμύρια δολάρια.

Κατασκευή του οπτικού συστήματος

Προβλήματα

Η ευαισθησία ενός τηλεσκοπίου και η διακριτική του ισχύς σχετίζονται άμεσα με το μέγεθος της περιοχής του καθρέφτη που συλλέγει φως από αντικείμενα. Επιστήμονες και μηχανικοί έχουν καθορίσει ότι ο πρωτεύων καθρέφτης πρέπει να έχει ελάχιστη διάμετρο 6,5 μέτρων για να μετρήσει το φως από τους πιο μακρινούς γαλαξίες. Η απλή κατασκευή ενός καθρέφτη παρόμοιου με αυτό του τηλεσκοπίου Hubble, αλλά μεγαλύτερο μέγεθος, ήταν απαράδεκτο, αφού η μάζα του θα ήταν πολύ μεγάλη για να εκτοξεύσει ένα τηλεσκόπιο στο διάστημα. Μια ομάδα επιστημόνων και μηχανικών χρειαζόταν να βρει μια λύση ώστε ο νέος καθρέφτης να έχει το 1/10 της μάζας του κατόπτρου του τηλεσκοπίου Hubble ανά μονάδα επιφάνειας.

Ανάπτυξη και δοκιμή

Παραγωγή

Ένας ειδικός τύπος βηρυλλίου χρησιμοποιείται για τον καθρέφτη "Webb". Είναι μια λεπτή σκόνη. Η σκόνη τοποθετείται σε δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα και πιέζεται σε επίπεδο σχήμα. Αφού αφαιρεθεί το χαλύβδινο δοχείο, ένα κομμάτι βηρυλλίου κόβεται στη μέση για να γίνουν δύο κενά καθρέφτη πλάτους περίπου 1,3 μέτρων. Κάθε κενό καθρέφτη χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός τμήματος.

Η διαδικασία σχηματισμού καθρέφτη ξεκινά με την αποκοπή της περίσσειας υλικού στο πίσω μέρος του ακατέργαστου βηρυλλίου, έτσι ώστε να παραμείνει μια λεπτή ραβδωτή δομή. Η μπροστινή πλευρά κάθε τεμαχίου εργασίας εξομαλύνεται, λαμβάνοντας υπόψη τη θέση του τμήματος σε έναν μεγάλο καθρέφτη.

Στη συνέχεια η επιφάνεια κάθε καθρέφτη αλέθεται για να δώσει σχήμα κοντά στο υπολογιζόμενο. Μετά από αυτό, ο καθρέφτης λειαίνεται και γυαλίζεται προσεκτικά. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου το σχήμα του τμήματος του καθρέφτη πλησιάσει στο ιδανικό. Στη συνέχεια, το τμήμα ψύχεται σε θερμοκρασία -240 °C και οι διαστάσεις του τμήματος μετρώνται χρησιμοποιώντας συμβολόμετρο λέιζερ. Στη συνέχεια, ο καθρέφτης, λαμβάνοντας υπόψη τις πληροφορίες που λαμβάνονται, υφίσταται τελική στίλβωση.

Μετά την ολοκλήρωση της επεξεργασίας του τμήματος, το μπροστινό μέρος του καθρέφτη καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα χρυσού για καλύτερη αντανάκλαση της υπέρυθρης ακτινοβολίας στην περιοχή 0,6-29 microns και το τελικό τμήμα δοκιμάζεται ξανά σε κρυογονικές θερμοκρασίες.

Δοκιμές

10 Ιουλίου 2017 - η έναρξη της τελικής κρυογονικής δοκιμής του τηλεσκοπίου σε θερμοκρασία 37°C στο Διαστημικό Κέντρο Johnson στο Χιούστον, η οποία διήρκεσε 100 ημέρες.

Εκτός από τις δοκιμές στο Χιούστον, το όχημα υποβλήθηκε σε μια σειρά μηχανικών δοκιμών στο Goddard Space Flight Center, που έδειξαν ότι μπορούσε να αντέξει την εκτόξευση χρησιμοποιώντας ένα βαρύ όχημα εκτόξευσης.

Στις αρχές Φεβρουαρίου 2018, γιγάντιοι καθρέφτες και διάφορα όργανα παραδόθηκαν στις εγκαταστάσεις της Northrop Grumman στην παραλία Redondo για την τελική συναρμολόγηση του τηλεσκοπίου. Εκεί ήδη βρίσκεται σε εξέλιξη η κατασκευή της μονάδας πρόωσης του τηλεσκοπίου και του αντηλιακού του. Όταν συναρμολογηθεί ολόκληρη η κατασκευή, θα σταλεί με θαλάσσιο σκάφος από την Καλιφόρνια στη Γαλλική Γουιάνα.

Εξοπλισμός

Το JWST θα διαθέτει τα ακόλουθα επιστημονικά όργανα για τη διεξαγωγή διαστημικής εξερεύνησης:

Near infrared camera (eng. Near-infrared camera);
Μια συσκευή για εργασία στο μεσαίο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας (Αγγλικό όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, MIRI).
κοντά στο υπέρυθρο φασματογράφο Φασματογράφος κοντινού υπερύθρου, NIRSpec);
Αισθητήρας λεπτής καθοδήγησης (eng. Fine Guidance Sensor, FGS) και μια συσκευή απεικόνισης στην εγγύς υπέρυθρη περιοχή και ένας φασματογράφος χωρίς σχισμή (eng. Κοντά σε Υπέρυθρη Εικόνα και Φασματογράφο χωρίς Σχισμές, NIRISS).

Κοντά στην υπέρυθρη κάμερα

Η κάμερα εγγύς υπέρυθρη είναι η κύρια μονάδα απεικόνισης του Webb και θα αποτελείται από μια σειρά από υδράργυρος-κάδμιο-τελλούριοανιχνευτές. Το εύρος λειτουργίας της συσκευής είναι από 0,6 έως 5 μm. Η ανάπτυξή του έχει ανατεθεί στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και στο Κέντρο Προηγμένης Τεχνολογίας Lockheed Martin.

Οι εργασίες της συσκευής περιλαμβάνουν:

ανίχνευση φωτός από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες στο στάδιο του σχηματισμού τους.
μελέτη αστρικών πληθυσμών σε κοντινούς γαλαξίες.
Μελέτη νεαρών αστεριών στον Γαλαξία μας και τα αντικείμενα της ζώνης Κάιπερ.
Προσδιορισμός της μορφολογίας και του χρώματος των γαλαξιών σε υψηλή μετατόπιση προς το κόκκινο.
Προσδιορισμός καμπυλών φωτός μακρινών σουπερνόβα.
δημιουργώντας έναν χάρτη της σκοτεινής ύλης χρησιμοποιώντας βαρυτικό φακό.

Πολλά από τα αντικείμενα που θα μελετήσει ο Webb εκπέμπουν τόσο λίγο φως που το τηλεσκόπιο χρειάζεται να συλλέγει φως από αυτά για εκατοντάδες ώρες για να αναλύσει το φάσμα. Προκειμένου να μελετηθούν χιλιάδες γαλαξίες στα 5 χρόνια λειτουργίας του τηλεσκοπίου, ο φασματογράφος σχεδιάστηκε με την ικανότητα να παρατηρεί 100 αντικείμενα σε μια περιοχή του ουρανού 3 × 3 λεπτών τόξου ταυτόχρονα. Για να γίνει αυτό, αναπτύχθηκαν επιστήμονες και μηχανικοί του Goddard νέα τεχνολογίαμικροδιαφράγματα για τον έλεγχο του φωτός που εισέρχεται στον φασματογράφο.

Η ουσία της τεχνολογίας που σας επιτρέπει να λαμβάνετε 100 ταυτόχροναφασμάτων, αποτελείται από ένα μικροηλεκτρομηχανικό σύστημα που ονομάζεται «μια συστοιχία μικροθυρίδων» (eng. microshutter array). Οι κυψέλες μικροδιαφράγματος φασματογράφου NIRSpec έχουν καπάκια που ανοίγουν και κλείνουν υπό την επίδραση του μαγνητικό πεδίο. Κάθε κύτταρο 100 επί 200 μm ελέγχεται ξεχωριστά και μπορεί να είναι ανοιχτό ή κλειστό, παρέχοντας ή, αντίθετα, μπλοκάροντας ένα μέρος του ουρανού για τον φασματογράφο, αντίστοιχα.

Αυτή η δυνατότητα προσαρμογής είναι που επιτρέπει στο όργανο να εκτελεί φασματοσκοπία τόσων αντικειμένων ταυτόχρονα. Δεδομένου ότι τα αντικείμενα που θα εξεταστούν από το NIRSpec είναι μακριά και θαμπό, το όργανο πρέπει να καταστέλλει την ακτινοβολία από φωτεινότερες πηγές που είναι πιο κοντά. Τα μικροδιαφράγματα λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι στραβίζουν για να εστιάσουν σε ένα αντικείμενο αποκλείοντας μια ανεπιθύμητη πηγή φωτός.

Το όργανο έχει ήδη αναπτυχθεί και αυτή τη στιγμήδοκιμάζεται στην Ευρώπη.

Συσκευή για εργασία στο μεσαίο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας

Συσκευή για λειτουργία στο μεσαίο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας (5 - 28 μm) αποτελείται από κάμερα με αισθητήρα ανάλυσης 1024×1024 pixel και φασματογράφο.

Το MIRI αποτελείται από τρεις συστοιχίες ανιχνευτών αρσενικού-πυριτίου. Οι ευαίσθητοι ανιχνευτές αυτής της συσκευής θα σας επιτρέψουν να δείτε τη μετατόπιση μακρινών γαλαξιών, το σχηματισμό νέων αστεριών και αχνά ορατών κομητών, καθώς και αντικείμενα στη ζώνη Kuiper. Η μονάδα κάμερας παρέχει τη δυνατότητα λήψης αντικειμένων σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων με μεγάλο οπτικό πεδίο και η μονάδα φασματογράφου παρέχει φασματοσκοπία μέσης ανάλυσης με μικρότερο οπτικό πεδίο, που θα σας επιτρέψει να αποκτήσετε λεπτομερή φυσικά δεδομένα για μακρινά αντικείμενα.

Ονομαστική θερμοκρασία λειτουργίας για MIRI - 7 . Τέτοιες θερμοκρασίες δεν μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας μόνο ένα παθητικό σύστημα ψύξης. Αντίθετα, η ψύξη γίνεται σε δύο στάδια: μια μονάδα προψύξης που βασίζεται σε παλμικό σωλήνα ψύχει τη συσκευή στους 18 K, στη συνέχεια ένας αδιαβατικός εναλλάκτης θερμότητας στραγγαλισμού (φαινόμενο Joule-Thomson) μειώνει τη θερμοκρασία στους 7 K.

Το MIRI αναπτύσσεται από μια ομάδα που ονομάζεται MIRI Consortium, η οποία αποτελείται από επιστήμονες και μηχανικούς από την Ευρώπη, μια ομάδα εργαζομένων από το Εργαστήριο Jet Propulsion στην Καλιφόρνια και επιστήμονες από διάφορα ιδρύματα των ΗΠΑ.

FGS/NIRISS

Ο Fine Guidance Sensor (FGS) και ο Near Infrared Imaging and Slitless Spectrograph (NIRISS) θα συσκευαστούν μαζί στο Webb, αλλά είναι ουσιαστικά δύο διαφορετικές συσκευές. Και οι δύο συσκευές αναπτύσσονται από την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία και έχουν ήδη κερδίσει το παρατσούκλι «Καναδικά μάτια» κατ' αναλογία με το «καναδικό χέρι». Αυτό το εργαλείο έχει ήδη ενσωματωθεί στη δομή ISIMτον Φεβρουάριο του 2013.

Αισθητήρας Fine Guidance

Λεπτός αισθητήρας καθοδήγησης ( FGS) θα επιτρέψει στο Webb να παράγει ακριβή καθοδήγηση ώστε να μπορεί να αποκτήσει εικόνες υψηλής ποιότητας.

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΗΧΑΝΗ FGSμπορεί να σχηματίσει μια εικόνα από δύο παρακείμενα τμήματα του ουρανού με μέγεθος 2,4 × 2,4 λεπτά τόξου το καθένα, και επίσης να διαβάσει πληροφορίες 16 φορές το δευτερόλεπτο από μικρές ομάδες pixel μεγέθους 8 × 8, που αρκούν για να βρείτε το αντίστοιχο αστέρι αναφοράς με πιθανότητα 95% σε οποιοδήποτε σημείο του ουρανού, συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων γεωγραφικών πλάτη.

Κύριες λειτουργίες FGSπεριλαμβάνω:

λήψη μιας εικόνας για τον προσδιορισμό της θέσης του τηλεσκοπίου στο διάστημα.
λήψη προεπιλεγμένων αστεριών αναφοράς.
παροχή συστήματος ελέγχου θέσης Σύστημα ελέγχου στάσης που μετρά το κέντρο των αστεριών αναφοράς με ρυθμό 16 φορές ανά δευτερόλεπτο.

Κατά την εκτόξευση του τηλεσκοπίου FGSθα αναφέρει επίσης αποκλίσεις κατά την ανάπτυξη του κύριου καθρέφτη.

Κοντά στη συσκευή απεικόνισης υπερύθρων και φασματογράφος χωρίς σχισμή

Η συσκευή απεικόνισης κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία και ο φασματογράφος χωρίς σχισμή (NIRISS) λειτουργούν στην περιοχή 0,8 - 5,0 μmκαι είναι ένα εξειδικευμένο εργαλείο με τρεις κύριες λειτουργίες, καθεμία από τις οποίες λειτουργεί με ξεχωριστό εύρος.

Το NIRISS θα χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση των ακόλουθων επιστημονικών εργασιών:

λήψη "πρώτου φωτός"?
ανακάλυψη εξωπλανητών·
την απόκτηση των χαρακτηριστικών τους·
φασματοσκοπία διέλευσης.

δείτε επίσης

Σημειώσεις

Υποσημειώσεις

Jim Bridenstine στο Twitter: "Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα παράγει το πρώτο του είδους του, παγκόσμιας κλάσης επιστήμη.
Με περαιτέρω καθυστερήσεις, το τηλεσκόπιο Webb κινδυνεύει να δει τον πύραυλο του να αποσύρεται | Ars Technica
https://www.ama-science.org/proceedings/details/368
Η NASA ολοκληρώνει την ανασκόπηση του τηλεσκοπίου Webb, δεσμεύεται να εκτοξευτεί στις αρχές του 2021(Αγγλικά) . NASA (27 Ιουνίου 2018). Ανακτήθηκε στις 28 Ιουνίου 2018.
Παγωμένα φεγγάρια, σμήνη γαλαξιών και μακρινοί κόσμοι μεταξύ επιλεγμένων στόχων για το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (αόριστος) (15 Ιουνίου 2017).
https://nplus1.ru/news/2017/06/16/webb-telescope (αόριστος) (16 Ιουνίου 2017).
Webb Science: The End of the Dark Ages: First Light and Reionization (αόριστος) . NASA. Ανακτήθηκε στις 18 Μαρτίου 2013. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 21 Μαρτίου 2013.
Μια πρέζα απείρου (αόριστος) (25 Μαρτίου 2013). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 4 Απριλίου 2013.
Ο Κέπλερ βρήκε δέκα νέα πιθανά δίδυμα της Γης (αόριστος) (19 Ιουνίου 2017).
Το τηλεσκόπιο Webb της NASA θα μελετήσει τους «ωκεάνιους κόσμους» του ηλιακού μας συστήματος (αόριστος) (24 Αυγούστου 2017).
Berardelli, Phil. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επόμενης Γενιάς θα κοιτάξει πίσω στην αρχή του χρόνου και του χώρου, CBS (27 Οκτωβρίου 1997).
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Επόμενης Γενιάς (NGST) (αόριστος) . Πανεπιστήμιο του Τορόντο (27 Νοεμβρίου 1998).
Ράιχχαρντ, Τόνι.Αστρονομία των ΗΠΑ: Είναι το επόμενο μεγάλο πράγμα πολύ μεγάλο; (Αγγλικά) // Nature. - 2006. - Μάρτιος (τ. 440, αρ. 7081). - Σ. 140-143. - DOI:10.1038/440140a. - Bibcode : 2006Natur.440..140R.
Απόρριψη Κοσμικής Ακτίνας με NGST (αόριστος) .
Φασματόμετρο MIRI για NGST (αόριστος) (μη διαθέσιμος σύνδεσμος). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 27 Σεπτεμβρίου 2011.
NGST Weekly Missive (αόριστος) (25 Απριλίου 2002).
Η NASA τροποποιεί τη σύμβαση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (αόριστος) (12 Νοεμβρίου 2003).

αστροναυτική,

Αστρονομία

Σχεδόν αμέσως μετά την εκτόξευση του τηλεσκοπίου Hubble σε τροχιά, οι επιστήμονες άρχισαν να προετοιμάζουν μια πιο προηγμένη συσκευή, η οποία σχεδιαζόταν να είναι εξοπλισμένη με μεγάλο αριθμό λειτουργιών και δυνατοτήτων. Τώρα, σχεδόν είκοσι χρόνια μετά, αυτό το έργο έχει ήδη υλοποιηθεί, και το σύστημα έχει δοκιμαστεί και είναι έτοιμο για λειτουργία. Μιλάμε για το τροχιακό τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο είναι εξοπλισμένο με κάτοπτρο 6,5 μέτρων. Αυτό είναι διπλάσιο από το Hubble.

Στα τέλη του περασμένου έτους, ο επιστημονικός διευθυντής του έργου, John Mather, ανακοίνωσε ότι το τηλεσκόπιο ήταν ήδη έτοιμο και αρκετά ικανό να ξεκινήσει εργασίες σε τροχιά. Σύμφωνα με ειδικούς που συμμετέχουν στην υλοποίηση του έργου, το νέο τηλεσκόπιο θα βοηθήσει στην έναρξη της μελέτης των γαλαξιών που βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Μιλάμε για την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουμε ένα είδος χρονομηχανής, παρακολουθώντας τους γαλαξίες που εμφανίστηκαν σχεδόν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αποσαφηνίσουν την προέλευση του σύμπαντος.

Πρόσφατα ζητήματα και λύσεις

Η συναρμολόγηση των κύριων κατόπτρων του τηλεσκοπίου ολοκληρώθηκε τον Φεβρουάριο του περασμένου έτους. Στη συνέχεια, η υπηρεσία της NASA ανακοίνωσε την επιτυχή εγκατάσταση του τελευταίου θραύσματος. Καθένα από τα θραύσματα ενός εξαγωνικού σχήματος με μάζα 40 κιλών έχει διάμετρο περίπου 1,3 μ. Ο κύριος καθρέφτης με διάμετρο 6,5 μέτρα αποτελείται από τα θραύσματα. Δημιουργήθηκε από βηρύλλιο, το οποίο καλύφθηκε με χρυσό φιλμ.

Η εγκατάσταση καθρεφτών δεν πραγματοποιήθηκε από ανθρώπους, αλλά από ένα ρομπότ - ένας εξειδικευμένος χειριστής αναπτύχθηκε για το σκοπό αυτό. Στον καθρέφτη, εκτός από τους ίδιους τους καθρέφτες, οι επιστήμονες τοποθέτησαν σερβομηχανισμούς και αποστάτες που διορθώνουν την καμπυλότητα της επιφάνειας. Σύμφωνα με τους ειδικούς, για να είναι ακριβής η εστίαση, οι συνδετήρες δεν μπορούν να μετακινηθούν περισσότερο από 38 νανόμετρα.

Τον Νοέμβριο του περασμένου έτους, οι επιστήμονες άρχισαν να δοκιμάζουν καθρέφτες - αυτό είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό στάδιο, το οποίο επέτρεψε να κριθεί η απόδοση της συσκευής. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, οι ειδικοί προσομοίωσαν εξωτερικούς παράγοντες που θα μπορούσαν να βλάψουν τη δομή. Πρώτα απ 'όλα, μιλάμε για τον ήχο και τη δόνηση που δημιουργούνται κατά την εκτόξευση του πλοίου - αυτοί οι παράγοντες, χωρίς τη δέουσα προσοχή σε αυτούς, μπορεί κάλλιστα να απενεργοποιήσουν το τηλεσκόπιο. Σε γενικές γραμμές, η αποστολή του James Webb σε τροχιά είναι ένα πολύπλοκο στάδιο κατά το οποίο μπορεί να προκύψουν πολλά προβλήματα εάν δεν ελέγχονται προσεκτικά όλα τα στοιχεία της διαδικασίας εκτόξευσης.

«Η δοκιμή θα δείξει εάν υπήρξε κάποια βλάβη στο οπτικό σύστημα μετά τη δοκιμή», κάποτε η Ritva Keski-Kuha, επικεφαλής δοκιμών τηλεσκοπίου στο Goddard Space Flight Center (GSFC) της NASA.

Για επαλήθευση χρησιμοποιήθηκε ένα συμβολόμετρο, μια συσκευή που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τα χαρακτηριστικά ενός κατόπτρου τηλεσκοπίου με εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια. Το πρόβλημα είναι ότι δεν μπορείτε να επικοινωνήσετε απευθείας με τον καθρέφτη για επαλήθευση, όλες οι δοκιμές πρέπει να εκτελούνται εξ αποστάσεως. Διαφορετικά, ενδέχεται να εμφανιστούν μικρο-γρατσουνιές στον καθρέφτη, οι οποίες θα οδηγήσουν σε πτώση της απόδοσης ολόκληρου του συστήματος.

"Αυτό είναι που ελέγχουμε - για να ξέρουμε τι πραγματικά συμβαίνει, αντί να υποθέτουμε", δήλωσε ο αναπληρωτής διευθυντής έργου Paul Geithner.

Το συμβολόμετρο λύνει αυτό το πρόβλημα. Σας επιτρέπει να καταγράφετε τις μικρότερες αλλαγές στη διάταξη των στοιχείων ενός σύνθετου κατόπτρου τηλεσκοπίου και στα χαρακτηριστικά της επιφάνειας μεμονωμένων θραυσμάτων. Το συμβολόμετρο δημιουργεί ελαφρά κύματαδιαφορετικών μηκών, τα χαρακτηριστικά των οποίων, αφού αντανακλώνται από καθρέφτη, μελετώνται από ειδικούς.

«Τα τελευταία τέσσερα χρόνια μπορούν να περιγραφούν ως προετοιμασία για την τρέχουσα δοκιμή», δήλωσε ο David Cheney, κύριος ειδικός μετρολογίας καθρέφτη στο Goddard Space Flight Center τον περασμένο Νοέμβριο. «Μετράμε το μέγεθος του κύριου καθρέφτη, την ακτίνα της καμπυλότητάς του, τον θόρυβο του φόντου. Το τεστ μας είναι τόσο ευαίσθητο που εντοπίζουμε αλλαγές στην απόδοση του καθρέφτη ακόμα και όταν οι άνθρωποι μιλούν στο δωμάτιο».

Τον Νοέμβριο οι δοκιμές κύλησαν ομαλά, δεν εντοπίστηκαν προβλήματα. Αλλά στις αρχές Δεκεμβρίου, τα επιταχυνσιόμετρα που ήταν συνδεδεμένα με το τηλεσκόπιο εντόπισαν κάποιες ανωμαλίες ενώ η συσκευή υποβαλλόταν σε δοκιμές δόνησης. Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν δοκιμές δόνησης χαμηλού επιπέδου, συγκρίνοντας τα δεδομένα που ελήφθησαν με αυτά που μεταδίδονταν από τους αισθητήρες πριν εμφανιστεί η ανωμαλία. Μετά τον εντοπισμό του προβλήματος, η δοκιμή τερματίστηκε αυτόματα για την προστασία του υλικού της συσκευής. Οι επιστήμονες μελέτησαν για άλλη μια φορά το τηλεσκόπιο, αλλά δεν βρήκαν αποκλίσεις.

Στα τέλη Δεκεμβρίου, αξιωματούχοι της NASA ανακοίνωσαν ότι δεν εντοπίστηκαν προβλήματα στα όργανα και σε άλλα εξαρτήματα του συστήματος. Πραγματοποιήθηκε τόσο οπτικός έλεγχος όσο και ανάλυση υπεριωδών εικόνων της συσκευής. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν δύο επιπλέον δοκιμές δόνησης χαμηλού επιπέδου, οι οποίες επίσης δεν έδειξαν προβλήματα με το τηλεσκόπιο James Webb. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις δοκιμές μπορείτε να βρείτε στο έγγραφο που ετοίμασαν οι ειδικοί της NASA.

Τον Δεκέμβριο, ο John Mather ανακοίνωσε ότι οι συμμετέχοντες στο έργο αναμένουν ότι το τηλεσκόπιο θα περάσει με επιτυχία όλες τις απαραίτητες δοκιμές. Ταυτόχρονα, η υπηρεσία σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει όλες τις διαθέσιμες προφυλάξεις για να εξασφαλίσει την επιτυχή εκτόξευση του τηλεσκοπίου σε τροχιά. Μέχρι στιγμής, δυστυχώς, δεν είναι απολύτως σαφές ποιες ήταν αυτές οι ανωμαλίες και πώς μπορούν να επηρεάσουν το σύστημα κατά την εκτόξευσή του στο διάστημα. Τα τελικά συμπεράσματα θα διαμορφωθούν από τον οργανισμό στο τέλος αυτού του μήνα.

Στα μέσα του τρέχοντος έτους, το James Webb θα αποσταλεί σε μία από τις θυγατρικές της Northrop-Grumman για τελική συναρμολόγηση και σύνδεση με το ηλιακό σύστημα και το τροχιακό σύστημα ελιγμών. Πριν από αυτό, το οπτικό σύστημα και τα επιστημονικά όργανα του τηλεσκοπίου θα δοκιμαστούν στον θερμικό θάλαμο κενού του Διαστημικού Κέντρου Τζόνσον.

Μέχρι στιγμής, οι συμμετέχοντες στο πρόγραμμα είναι αισιόδοξοι. «Δεν πιστεύουμε ότι θα συναντήσουμε κάτι που είναι δύσκολο να διορθωθεί», λέει ο Paul Gertz.

Οι αστρονόμοι μπορούν να προετοιμάσουν τις προτάσεις τους για εργασία με το τηλεσκόπιο

Στην 229η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας, εκπρόσωποι του έργου ανακοίνωσαν ότι οι επιστήμονες μπορούν να αρχίσουν να υποβάλλουν αιτήσεις σχετικά με τις προτεινόμενες μεθόδους λειτουργίας του τηλεσκοπίου. Η απευθείας λειτουργία του τηλεσκοπίου θα ξεκινήσει τον Απρίλιο του 2019, έξι μήνες μετά την προγραμματισμένη εκτόξευση αυτού του συστήματος. Μέσα σε έξι μήνες θα γίνουν διάφορες διαδικασίες δοκιμών και ελέγχων, εάν όλα πάνε όπως έχουν προγραμματιστεί, τότε οι επιστήμονες θα μπορούν να υλοποιήσουν τις ιδέες τους.

«Με εντυπωσιάζει», λέει ο Eric Smith, διευθυντής προγράμματος. Γεγονός είναι ότι όλα τα τελευταία χρόνια η ομάδα ασχολείται αποκλειστικά τεχνική πλευράεπιχειρήσεις, όχι επιστήμη. Και τώρα μπορείτε να πάτε στο τελικό στάδιο και να το κάνετε επιστημονική εργασία. «Φέτος δίνει την ευκαιρία στην επιστημονική κοινότητα να επιστρέψει στις εργασίες του προγράμματος».

Στη συνάντηση που συζητήθηκε παραπάνω, η διαχείριση του προγράμματος δήλωσε ότι οι επιστήμονες που συμμετείχαν στην ανάπτυξη των εργαλείων λογισμικόή τις διάφορες λειτουργίες του τηλεσκοπίου James Webb, θα μπορείτε να έχετε εγγυημένο χρόνο λειτουργίας με το τηλεσκόπιο. Επιπλέον, θα παρέχεται έγκαιρη πρόσβαση στις δυνατότητες του συστήματος σε όσους επιστήμονες υποβάλλουν ενδιαφέρουσες εφαρμογές που παρέχουν την ευκαιρία να αποδείξουν την πλήρη λειτουργικότητα του τηλεσκοπίου στην επιστημονική κοινότητα. Ως αποτέλεσμα, άλλοι επιστήμονες θα είναι σε θέση να κατανοήσουν πώς να χρησιμοποιήσουν καλύτερα τη λειτουργικότητα του "James Webb" για να παρατηρήσουν το σύμπαν και να στείλουν τις δικές τους προτάσεις. Τέλος πάντων, αυτή είναι η ιδέα. Οι επιστήμονες θα μπορούν να στέλνουν «τακτικές» προτάσεις στο τέλος του 2017.

Τώρα, οι ειδικοί που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του συστήματος συνεχίζουν να δοκιμάζουν το τηλεσκόπιο, συμπεριλαμβανομένου του οπτικού μέρους και των επιστημονικών οργάνων. Οι έλεγχοι γίνονται στο Goddard Space Flight Center.

Εξαρτήματα και χαρακτηριστικά τηλεσκοπίου

Το «James Webb» είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα που αποτελείται από χιλιάδες μεμονωμένα στοιχεία. Αποτελούν τον καθρέφτη του τηλεσκοπίου και των επιστημονικών του οργάνων. Όσον αφορά το τελευταίο, αυτές είναι οι ακόλουθες συσκευές:

Κάμερα κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία.
Συσκευή για εργασία στο μεσαίο εύρος υπέρυθρης ακτινοβολίας (Μέσο Υπέρυθρο Όργανο).
Φασματογράφος εγγύς υπέρυθρου (Near-Infrared Spectrograph);
Αισθητήρας λεπτής καθοδήγησης/Κοντά σε υπέρυθρη απεικόνιση και φασματογράφος χωρίς σχισμή.

Αυτά τα όργανα θα εκτελούν επιστημονικά καθήκοντα όπως:

ανίχνευση φωτός από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες στο στάδιο του σχηματισμού τους.
μελέτη αστρικών πληθυσμών σε κοντινούς γαλαξίες.
Μελέτη νεαρών αστεριών στον Γαλαξία μας και τα αντικείμενα της ζώνης Κάιπερ.
Προσδιορισμός της μορφολογίας και του χρώματος των γαλαξιών σε υψηλή μετατόπιση προς το κόκκινο.
Προσδιορισμός καμπυλών φωτός μακρινών σουπερνόβα.
δημιουργία χάρτη σκοτεινή ύληχρήση βαρυτικού φακού.
ανακάλυψη του "πρώτου φωτός"?
ανακάλυψη εξωπλανητών·
την απόκτηση των χαρακτηριστικών τους·
φασματοσκοπία διέλευσης.

Τι έπεται?

Σύμφωνα με τον Έρικ Σμιθ, το έργο παραμένει εντός προϋπολογισμού. Μέχρι στιγμής, όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο και δεν υπάρχουν εμπόδια που θα μπορούσαν να εμποδίσουν την εκτόξευση του τηλεσκοπίου τον Οκτώβριο του 2018. Το μόνο πρόβλημα που ανακαλύφθηκε - οι ανωμαλίες δόνησης - είναι ήδη κοντά στην επίλυση, οι ειδικοί εργάζονται ενεργά για να πραγματοποιήσουν τον τελικό εντοπισμό του προβλήματος και να απαλλαγούν από αυτό. Αλλά, φυσικά, μπορούν ακόμα να προκύψουν δυσκολίες. «Βρισκόμαστε τώρα σε ένα στάδιο του προγράμματος όπου αντιμετωπίζουμε νέες προκλήσεις που είναι διαφορετικές από αυτές που ήμασταν μέχρι τώρα», λέει ο Smith. Αλλά, ταυτόχρονα, είναι σίγουρος για τη δύναμη της ομάδας: «Όταν προκύπτουν προβλήματα, είμαι σίγουρος ότι η ομάδα μπορεί να τα λύσει».

$mob_info$