James Webb Space Telescope (James Webb Space Telescope): dátum začatia, vybavenie

S každou ďalšou centimeter clony, každého ďalšieho druhého sledovaného obdobia a každý ďalší atóm atmosferické poruchy, diaľkové ovládanie z terénneho zisťovaní ďalekohľadu lepšie, hlbšie a jasnejšie uvidíte vesmír.

25 rokov "HST"

Keď teleskop "Hubble" začal pracovať v roku 1990, otvorila novú éru v astronómii - priestor. Už sa musel vysporiadať s atmosférou, mraky, alebo sa strachovať o elektromagnetickej kmitania. Všetko, čo je potrebné - je nasadiť satelit na cieľ stabilizovať a zbierať fotóny. Viac ako 25 rokov kozmických ďalekohľadov začal pokryť celé elektromagnetické spektrum, čo umožnilo prvýkrát uvažovať o vesmíre v každej vlnovej dĺžke svetla.

Ale ako naše poznanie sa zvýšila, a zvýšila naše chápanie neznáma. Čím viac sa pozeráme von do vesmíru, tým viac vidíme hlbokú minulosť: konečné množstvo času od veľkého tresku, v spojení s konečnou rýchlosťou svetla poskytuje limit na to, čo môžeme pozorovať. Navyše, expanzia vesmíru sám pracuje proti nám, rozťahovanie vlnovú dĺžku svetla hviezd, ako sa cestuje vesmírom pre naše oči. Dokonca aj kozmický teleskop "Hubble", čo nám dáva najhlbšej, najviac veľkolepé obrazy vesmíru, ktorý sme kedy objavili, je v tomto ohľade obmedzená.

"HST" Nevýhody

"Hubble" - úžasné ďalekohľad, ale to má nejaké zásadné obmedzenia:

• Len 2,4 metrov v priemere, čo obmedzuje jeho rozlíšenie.
• Aj keď reflexné náterové hmoty, sú trvalo vystavené priamemu slnečnému žiareniu, ktorý sa zahrieva. To znamená, že vzhľadom na tepelné účinky, nemôže pozerať na vlnovej dĺžke svetla viac ako 1,6 mikrónov.
• Kombinácia obmedzeného apertúry a vlnovej dĺžke, na ktoré je citlivý, čo znamená, že ďalekohľad vidieť galaxii nie staršie ako 500 miliónov rokov.

Tieto galaxie sú ideálne, ak existovali, keď bol vesmír len asi 4% svojho súčasného veku. Ale my vieme, že hviezdy a galaxie existovali predtým.

Ak chcete vidieť to, teleskop by mal mať vyššiu citlivosť. To znamená, že prechod k dlhším vlnovým dĺžkam a nižších teplotách než v "HST". To je dôvod, prečo, a vytvoril Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba.

Perspektívy pre vedu

James Webb Space Telescope (JWST) je určený na prekonanie týchto obmedzení je: 6,5 m Priemer ďalekohľadu zbiera 7 krát viac svetla ako "Hubble". To otvára možnosť ultra vysokým rozlíšením spektroskopia od 600 nm do 6 mikrónov (4 krát väčšie, než je vlnová dĺžka, ktorá je schopná vidieť "HST") pozorovať stredu infračerveného pásma s vyššou citlivosťou, než kedykoľvek predtým. JWST využíva pasívne chladenie na teplotu povrchu Pluta a je schopný aktívne chladiť mid-infračervené zariadenia až do výšky 7 K. teleskopu Jamesa Webba umožní robiť vedu ako nikto predtým, než sa tak nestane.

Ten bude:

• pozorovať najskoršie galaxie niekedy vytvorené;
• viditeľný cez neutrálny sondou plynu a prvá hviezda reionization vesmíru;
• vykonávať spektroskopické analýzy z prvých hviezd (populácie III), vytvorených po veľkom tresku;
• dostať úžasné prekvapenie, ako objavenie prvých supermasívnych čiernych dier a kvazarov vo vesmíre.

vedecká úroveň JWST nie je podobný tomu, ktorý v minulosti, a preto teleskop bol vybraný ako vlajková misie 2010s NASA.

vedecký majstrovské

Z technického hľadiska je nová James Webb ďalekohľad je skutočným umeleckým dielom. Projekt prešiel dlhú cestu: tam bolo prekročenie rozpočtu, plán meškanie a riziko zrušenia projektu. Po zásahu nového vedenia zmenilo. V rámci projektu sa náhle získal ako hodinky, prostriedky boli pridelené, zodpovedal za chyby, poruchy a problémy, a tím začal baliť JWST vo všetkých podmienkach, termíny a rozpočtových obmedzení. Štart je naplánovaný na október 2018 v rakete "Ariane 5". Tím sleduje nielen plán, má deväť mesiacov ponechaný pre každú neočakávanú situáciu, ktorá sa všetci zhromažďujú a pripravené k tomuto dátumu.

James Webb ďalekohľad sa skladá zo štyroch hlavných častí.

optická jednotka

To zahŕňa všetky zrkadiel, z ktorých najúčinnejšie osemnásť pozlátené segmentovaných hlavné zrkadlo. Budú použité pre zber vzdialené hviezd a sústrediť svoje nástroje pre analýzu. Všetky tieto zrkadlá sú teraz pripravené a dokonalé, vyrobené presne podľa plánu. Na konci zostavy budú zložené do kompaktnej konštrukcii má byť spustený vo vzdialenosti viac ako 1 milión kilometrov od Zeme k L2 Lagrangeovho bodu, a potom sa automaticky zapne tvoriť voštinovou štruktúru, ktorá po mnoho rokov bude zhromažďovať Outbound svetlo. Je to naozaj krásna vec a úspešný výsledok úsilia Titánských mnohých odborníkov.

Batožina blízkej infračervenej

"Webb" je vybavený štyrmi vedeckých prístrojov, ktoré sú pripravené pre 100%. Hlavná kamera je kamera ďalekohľadu blízkej infračervenej oblasti, od viditeľného svetla na tmavo oranžový IR oblasti. Bude poskytovať bezprecedentné obraz z prvých hviezd, najmladší galaxie, ktoré sú stále v procese tvorby, mladé hviezdy Mliečnej dráhy a blízkych galaxií, stovky nových objektov v Kuiperovom páse. Je optimalizovaný pre priame zobrazovanie planét okolo iných hviezd. To bude hlavný fotoaparát, ktorý používa väčšina pozorovateľov.

Near Infrared Spectrograph

Tento nástroj nielen oddeľuje svetlo na jednotlivé vlnovej dĺžky, ale je schopný to urobiť viac ako 100 jednotlivých objektov v rovnakom čase! Tento prístroj je univerzálny spektrograf "Webb", ktorý môže pracovať v 3 rôznych režimoch spektroskopie. To bolo postavené Európskou vesmírnou agentúrou, ale mnoho komponentov vrátane detektorov a batérie viacventilovou, poskytovaných Centra pre Space Flight. Goddard (NASA). Toto zariadenie bolo testované a je pripravený na inštaláciu.

Stredná infračervené nástroj

Zariadenie, ktoré majú byť použité pre širokopásmové zobrazovanie, to znamená, že budú získané prostredníctvom najpôsobivejšie image sa všetky nástroje "Webb". Z vedeckého hľadiska, by bolo veľmi užitočné pri meraní protoplanetárne disk okolo mladej hviezdy, meranie a vizualizácia s nebývalou presnosťou objektov Kuiperovho pásu a prachu vykurovaných hviezd. On je jediný nástroj s kryogénne schladí na 7 K. V porovnaní s Spitzer Space Telescope, bude to zlepší výsledky v 100 krát.

Gapless spektrograf NIR (NIRISS)

Zariadenie bude produkovať:

• široký-spektroskopia v blízkej infračervenej vlnovej oblasti (1,0 až 2,5 mikrometrov);
• Gris spektroskopia jeden objekt vo viditeľnej a infračervenej oblasti (0,6 až 3,0 mikrometrov);
• maskovanie-otvor interferometrie na vlnovej dĺžke 3,8 - 4,8 mikrónov (kde sa očakáva prvé hviezdy a galaxie);
• širokým rozsahom prieskum celého zorného poľa.

Tento nástroj bol vytvorený Kanadská kozmická agentúra. Po absolvovaní kryogénne testovaní sa bude tiež ochotných začleniť do zátoky zariadení ďalekohľadu.

tienidlo

Kozmické ďalekohľady, ktoré doteraz menovaný. Jedným z najviac desivých aspektov každej spustenie je použiť úplne nový materiál. Namiesto toho, aby chladiace celú sondu aktívne na jedno použitie spotrebného chladiva, James Webb ďalekohľad používa celkom novú technológiu - 5-vrstva slnečná clona, ktoré majú byť nasadené tak, aby odrážal slnečné žiarenie z ďalekohľadu. Päť 25-noha listy titánových tyčí sú pripojené a inštalované po nasadení ďalekohľadu. Ochrana bola testovaná v rokoch 2008 a 2009. modely Full-meradle, účasť na laboratórnych skúškach vykonávaných všetci museli robiť tu na Zemi. To je krásna inovácie.

Okrem toho je tiež neuveriteľná koncepcia: nie je len blokovať svetlo zo slnka a dal ďalekohľad v tieni, a to robí tak, že všetko teplo vyžarované v smere opačnom k orientácii ďalekohľadu. Každá z piatich vrstiev vo vákuovom priestore bude studená ako vzdialenosť z vonka, aby niečo teplejšie, než je teplota povrchu - okolo 350 až 360 K. Teplota posledná vrstva by mala klesnúť na 37-40 K, ktorý je chladnejšie ako povrch v noci Pluto.

Okrem toho významné preventívne opatrenia, aby boli chránené pred nepriaznivým prostredím hlbokého vesmíru. Jednou z vecí, ktoré sa tu dotknutým sú drobné kamienky veľkosti okruhliaky, piesok, prach a ešte menej do medziplanetárneho priestoru letiaci rýchlosťou v poriadku desiatok či dokonca stoviek tisícok km / h. Tieto mikrometeoritov sú schopné prodelyvat malé, mikroskopické otvory vo všetkom, s ktorými sa stretávajú: kozmické lode, vesmírne obleky, zrkadlá, ďalekohľady a mnoho ďalšieho. V prípade, že zrkadlo bude mať len preliačiny alebo diery, mierne zníženie množstva dostupného "dobrého svetla", solárny panel môže byť odtrhnutá od okraja k okraju, ktorý spôsobí, že celá vrstva zbytočné. V rámci boja proti tomuto javu bol použitý geniálny nápad.

Všetky slnečné štít bol rozdelený do sekcií tak, aby v prípade, že je malá medzera v jednom, dvoch alebo dokonca troch z nich, bude vrstva netrhá ďalej, ako zlomeniny na čelné sklo automobilu. Partitioning udrží celú štruktúru celku, je dôležité, aby nedošlo k jej degradácii.

Kozmickej lode: montáž a riadiaci systém

Je to obyčajná súčasť, pretože je vo všetkých vesmírnych teleskopov a vedeckých misií. V JWST je jedinečný, ale tiež plne pripravený. Jediné, čo zostáva, je generálnym dodávateľom projektu firmy Northrop Grumman, - kompletná štít, zostaviť ďalekohľad a pozrieť sa na to. Prístroj bude pripravená na spustenie za 2 roky.

10 rokov objavu

Ak všetko pôjde dobre, ľudstvo je na pokraji veľkých vedeckých objavov. Závoj neutrálneho plynu, ktorý je stále v tieni prehľad prvých hviezd a galaxií, je vyriešený infračervené schopnosti "Webb" a jeho enormné svietivosťou. To bude najväčší, najcitlivejšie ďalekohľad s veľkým rozsahom vlnových dĺžok od 0,6 do 28 mikrometrov (ľudské oko vidí od 0,4 do 0,7 mikrometrov) z čias. Očakáva sa, že poskytne desaťročia pozorovania.

Podľa NASA, bude termín "Webb" poslaním je od 5,5 do 10 rokov. Je obmedzená na množstvo paliva potrebného k udržaniu obežnej dráhe a elektroniky života a zariadení v drsnom prostredí priestore. Orbitálna ďalekohľad James Webb bude niesť zásobu paliva pre celý 10-ročné obdobie, a 6 mesiacov po uvedení na trh budú testované pre zaistenie letu, čo zaručuje 5 rokov vedeckej práce.

Čo by sa mohlo pokaziť?

Hlavným limitujúcim faktorom je množstvo paliva na palube. Keď je to hotové, bude družice odlúčiť od bodu L2 Lagrange, prichádza sa ako chaotické obežnej dráhe veľmi blízko k Zemi.

To kóma, môže nastať aj iné problémy:

• Zrkadlá degradácii, ktoré majú vplyv na množstvo zozbieraných svetla a vytváranie obrazových artefaktov, ale nepoškodí ďalšiu prevádzku ďalekohľadu;
• porucha časti alebo celkového slnečného obrazovke, ktorá zvýši teplotu sondy, a zužuje sa používa vlnových dĺžok na veľmi blízkej infračervenej oblasti (2-3 mikrónov);
• crash chladiaci systém nástrojov mid-IR range, čo je nevhodné pre použitie, ale nemá vplyv na iné nástroje (0,6 až 6 mikrónov).

Najťažšie test, ktorý čaká na James Webb ďalekohľad, - začatie a injekcie do požadovanej obežnej dráhe. Sú to práve tieto situácie boli testované a úspešne prešiel.

Revolúcia vo vede

V prípade, že James Webb ďalekohľad bude fungovať v normálnom režime, palivo je dostatočne zabezpečiť, aby jeho práca od roku 2018 do 2028. Navyše existuje potenciál pre čerpanie pohonných hmôt, čo by predĺžiť životnosť teleskopu na ďalších desať rokov. Rovnako ako "Hubble" bol prevádzkovaný po dobu 25 rokov JWST by zabezpečila generáciu revolučné vedy. V októbri 2018 raketa "Ariane 5" bude obiehať budúcnosť astronómie, ktorá sa po viac ako 10 rokov tvrdej práce už bolo urobené, aby sa začínajú prinášať ovocie. Budúce kozmické ďalekohľady takmer dorazila.