JWST не может вращаться вокруг нашей планеты или где-либо на Земле. Тепло от Земли и ее атмосферы будет мешать наблюдениям. Сам телескоп также должен быть прохладным и не выделять слишком много тепла.
Результаты еще до запуска: посмотрите на лучшие фотографии «Уэбба»
В последние недели Вебб уже показал, что можно сделать, отправив несколько изображений обратно на Землю. Это только тестовые фотографии, но они показывают полную мощность. Hi-Tech» показывает самые впечатляющие из всех.
Читайте «Хайтек» в
На разработку космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) ушло 25 лет и 10 миллиардов долларов, и, наконец, 25 декабря 2021 года он был запущен на европейской ракете Ariane 5.
Он вышел на орбиту второй точки Лагранжа (L2) за пределами Луны и почти готов к научной миссии, которая навсегда изменит способ исследования человеком Вселенной. Его открытия имеют значение для астрономии, астрофизики и многих других областей науки.
Однако в последние недели Уэбб уже оставил свой след, отправив на Землю несколько снимков. Это тестовые изображения, но каждое из них намекает на беспрецедентную мощь преемника космического телескопа «Хаббл».
Первое изображение телескопа «Уэбб»
В конце процесса, называемого тонким затуханием, главное зеркало космического телескопа Джеймса Уэбба, состоящее из 18 шестиугольных секций, сфокусировано и направлено на одиночную звезду 2MASS J17554042+6551277. Наконец, 11 марта 2022 года «Уэбб» отправил на Землю изображение выравнивания. Однако, объединив 18 различных изображений, разрешение удалось увеличить до 50 нанометров. И это лишь малая часть длин волн, регистрируемых Webb, когда он будет полностью готов к работе.
Все светлые пятна за звездами — это древние галактики. Источник: НАСА / STSCI
Клаус Понтопидан, ученый из Научного института космического телескопа (STSCI), сказал. ‘Эта звезда показывает, что телескоп почти полностью сфокусирован. Это инженерный прорыв».
Большинство людей видят только звезду в центре, которая, конечно, очень красива. Но настоящая красота — это обилие древних галактик на заднем плане. Понтоппидан добавил: «Потрясающее поле далеких галактик на этом тестовом снимке Вебба показывает, что он уже распространился по всей Вселенной». И это только начало.
Если Webb проведет более 20 минут за съемкой, галактический фон будет соперничать или превосходить по детализации знаменитое изображение Hubble Deep Field.
Мозаика из 18 звезд, сделанная «Уэббом»
Первым объектом, на котором сфокусировался телескоп, была солнечная звезда HD 84406, расположенная примерно в 260 световых годах от Земли в созвездии Ursa Major. Космическая обсерватория сделала серию снимков HD 84406, а точнее, излучаемого им света.
Фантастическое изображение» Большой Медведицы HD 84406, разделенной на 18 звездных величин. Источник: nasa.
Наконец, в феврале 2022 года Уэбб показал фотографию 18 звезд, разбросанных по черному фону. Однако этот образ может быть обманчивым. На самом деле это мозаика из 18 точечных изображений, отраженных от некалиброванной части главного зеркала телескопа, которое отражает свет от тех же звезд обратно на вторичное зеркало Джеймса Уэбба и детектор NIRCam.
Запуск нового телескопа станет самым важным событием для астрономов за последние десятилетия. Ожидается, что JWST внесет вклад в наши знания об истории Вселенной и откроет тайны черных дыр, темной материи и, возможно, внеземной жизни.
Главная особенность телескопа «Джеймс Уэбб»
Телескоп Джеймса Уэбба — это мощный прибор, который улавливает инфракрасный свет с помощью четырех сложных инструментов. Инфракрасный свет обнаружен потому, что его излучают все планеты, галактики, звезды и другие космические объекты. По сути, новый телескоп улавливает проходящий через космос красный и инфракрасный свет, отражает его на зеркало и собирает в регистрирующий прибор. Благодаря сложному оборудованию телескоп может приобретать даже тусклые марки. Это означает, что он может видеть даже очень далекие объекты. Таким образом, нет сомнений в том, что он может видеть дальше Хаббла и других обсерваторий.
Благодаря инфракрасному излучению астрономы могут открывать новые планеты и другие объекты
Охлаждение телескопа Джеймса Уэбба
Однако для того, чтобы устройство могло принимать наилучшие изображения от удаленных объектов, не допускайте помех. Помехи исходят от солнечного света и могут нагревать внутренние органы телескопа — тепло испускает инфракрасное излучение. По этой причине в настоящее время обсерватории используют несколько методов для одновременного охлаждения собственных структур.
Чтобы получить наилучшее изображение Вселенной, телескоп должен быть крутым
Обсерватория Джеймса Уэбба оснащена четырьмя научными инструментами.
- камерой ближнего инфракрасного диапазона (Near-Infrared Camera);
- прибором для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (MIRI);
- спектрографом ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec);
- датчиком точного наведения (FGS).
Самым термочувствительным органом является средний инфракрасный миллиметровый прибор. Для хорошей работы его необходимо охладить до -266 градусов Цельсия. Это то, что телескоп сделал недавно. Сначала прибор был охлажден до -183 градусов Цельсия, но под открытым солнечным покрытием размером с теннисный корт. Затем в обсерватории был установлен моторизованный охладитель, который недавно смог достичь необходимой температуры.
Телескоп «Джеймс Уэбб» почти готов к работе
Настройка телескопа Джеймса Уэбба
Органы обсерватории уже достигли рабочей температуры, а поверхность конструкции, как сообщается, достаточно прохладная, чтобы не повлиять на изображения. В ближайшем будущем аэрокосмическая служба NASA намерена сделать пробные снимки звезд и космических объектов, уже известных науке. Эти изображения будут использоваться для регулирования и контроля работы телескопа. Мы рекомендуем подписаться на наш Telegram-канал, так как там обязательно будут выкладываться новые изображения — если есть важные новости или интересные фотографии, мы обязательно ими поделимся.
Если вас интересуют новости науки и техники, подпишитесь на канал Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, не размещенные на сайте!
Таким образом, телескоп «Джеймс Уэбб» будет настроен и начнет работать летом 2022 года. Первоначально предполагалось, что он будет работать 5-10 лет, но его полет оказался достаточно успешным, чтобы сэкономить большое количество топлива ракеты. Поэтому, если не сломать конструкцию, на это уйдет более 10 лет, а возможно, и больше. Если новинка окажется такой же надежной, как и ее предшественник, телескоп Хаббл проработал более 30 лет. Однако он может взлететь и провести ремонтные работы, а телескоп «Джеймс Уэбб» просто не подлежит ремонту.
Когда телескоп находился в распоряжении главного подрядчика Northrop Grumman, винты и шайбы отвалились от устройства в одной точке. Инженеры обнаружили разрывы в солнечном щите, потому что кто-то приложил чрезмерные усилия во время тестирования, но это не самые серьезные проблемы.
Анимация орбиты телескопа
Джеймс Уэбб в основном наблюдает за инфракрасным светом, который иногда ощущается как тепло.
Поскольку телескоп наблюдает очень тусклые инфракрасные сигналы от очень далеких объектов, его необходимо защитить от ярких горячих источников.
Это касается и самой обсерватории! Солнечные экраны используются для отделения хрупких зеркал и органов от Солнца и Земли/Луны, а также от корпуса космического аппарата.
Сам телескоп работает при температуре около 225 градусов Цельсия ниже нуля. Разница температур между теплой и холодной стороной телескопа огромна — на теплой стороне можно вскипятить воду, а на холодной — заморозить азот!
Для эффективной защиты от света и тепла Луны/Земли/Луны (обеспечивая телескопу «солнцезащитный крем», эквивалентный 1 миллиону SPF), все эти тела должны быть расположены в одном направлении.
Таким образом, телескоп становится второй лагранжевой точкой отсчета.
Что такое точка L2?
Жозеф Луи Лагранж был математиком XVIII века, который нашел решение так называемой «проблемы трех тел».
То есть, существует ли фиксированное положение, которое позволяет трем телам оставаться в одном положении друг с другом и оставаться в одном положении друг с другом?
Оказывается, существует пять решений этой задачи, названных по имени их открытия пятью точками Лагранжа.
По Лагранжу, гравитационное притяжение двух больших масс в точности равно центробежной силе, необходимой для перемещения маленького объекта. Точки L1, L2 и L3 совмещены друг с другом, а L4 и L5 — равные треугольники.
Точки Лагранжа.
L1, первая точка солнечного Лагранжа с Землей, находится на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли до Солнца и является домом для многих солнечных обсерваторий, включая DSCOVR, Wind, Soho и Ace.
L2 имеет другие спутники, такие как WMAP, Herschel и Planck.
Некоторые технические детали: для объекта (например, космического корабля) в одной из этих пяти точек легко находиться по сравнению с двумя другими телами (например, Солнцем и Землей). На самом деле, L4 и L5 являются стабильными в том смысле, что объекты вращаются на L4 и L5 без посторонней помощи. Известно, что некоторые небольшие астероиды вращаются вокруг Солнца со скоростью L4 и L5. Однако, поскольку L1, L2 и L3 являются метастабильными, объекты вокруг этих точек будут медленно сворачивать свои орбиты вокруг Солнца, если, например, небольшой периодический ракетный импульс не удержит их на месте. Вот почему L1, L2 и L3 не «собирают» такие предметы, как L4 и L5.
Джеймс Уэбб в точке L2
Если «Джеймс Уэбб» разворачивается вокруг Солнца, а не вокруг Земли, не должно ли ему потребоваться больше года для вращения вокруг Солнца?
Обычно да, но баланс совместного гравитационного притяжения Солнца и Земли в L2 означает, что телескоп не остается позади Земли, когда он разворачивается вокруг Солнца.
Гравитация Солнца и Земли практически сдерживает космический аппарат в этой точке, поэтому для удержания космического телескопа на орбите вокруг L2 требуется относительно небольшой ракетный толчок.
Затем «Джеймс Уэбб» движется по орбите L2 вместо того, чтобы оставаться на ней. Орбита телескопа фактически аналогична орбите Луны вокруг Земли. Эта орбита (на которую уходит около шести месяцев) защищает телескоп от теней как Земли, так и Луны. В отличие от Хаббла, который входит и выходит из тени Земли каждые 90 минут, Джеймс Уэбб имеет беспрепятственный обзор и может вести научную работу 24 часа в сутки.
Полученные изображения подтверждают, что NIRCam имеет нормальное светопропускание и что прибор не поврежден. Вся команда «Уэбба» с волнением следит за тем, как успешно проходят первые шаги по формированию изображений и установке телескопа. Мы были очень рады увидеть, как свет проходит через NIRCam, — говорит исследователь Марсия Рике.
Вы сказали про поиск жизни на других планетах. Это как?
Ученые давно задаются вопросом, существует ли жизнь за пределами нашей системы. Джеймс Уэбб» поможет ответить на этот вопрос, даже если жизнь на других потенциально пригодных для жизни планетах окажется микробной».
Руководитель исследовательского центра НАСА Наташа Баталья (кстати, мать Натали была руководителем первой команды, работавшей с Джеймсом Уэббом, сейчас она профессор Калифорнийского университета) сказала.
Мы хотим понять процесс, в ходе которого на Земле создается пригодная для жизни среда. Является ли тот факт, что у нас есть океаны с жидкой водой и кислородом, уникальным, или это довольно распространенное явление в нашей галактике?».
Для определения жизни на других планетах «Джеймс Уэбб» будет изучать планеты с оплавленной поверхностью, планеты, пережившие звездную смерть, поверхности гигантских газовых планет, экзопланет и планет, которые, по мнению ученых, потенциально являются «близнецами». (по физическим и химическим свойствам) с Землей. National Geographic считает, что миссия JamesWebb изучит сотни тысяч планет.
Пока считается, что первым объектом, который будет изучать JamesWebb, станет европейский спутник Юпитера. Его поверхность покрыта льдом, под которым находятся километры воды. Если данные телескопа о приблизительном химическом составе этой воды укажут на наличие в ней микробов, НАСА запустит исследовательский зонд. Но на это потребуется не менее семи-десяти лет.
Другой важной миссией телескопа является изучение системы TRAPPIST-1 (39,6 световых лет от Солнца). Эта система состоит из звезды и семи планет вокруг нее. Три из планет по размеру не сильно отличаются от Земли и вращаются в температурных зонах, где вода может находиться в жидком состоянии (то есть на них может существовать жизнь).
Сравнение положений планет по отношению к TRAPPIST-1 и звездам Солнечной системы
Поиск новой жизни звучит очень интересно и важно. Однако есть очень большой вопрос. Джеймс Вебб» нашел потенциально пригодные для жизни планеты и даже обнаружил газы, которые доминируют в атмосфере планеты. Но телескоп не может обнаружить присутствие других газов. Анализ атмосфер планет, которые, как утверждается, являются обитаемыми, занимает много времени.
Он вышел на орбиту второй точки Лагранжа (L2) за пределами Луны и почти готов к научной миссии, которая навсегда изменит способ исследования человеком Вселенной. Его открытия имеют значение для астрономии, астрофизики и многих других областей науки.
Первые результаты
На третий день полета на L2 Уэбб успешно завершил один из самых сложных этапов выхода в открытый космос, используя 90 тросов и 107 спусковых устройств для создания теплозащитного экрана. Затем было развернуто главное зеркало, и в течение 30 дней оно достигло своего постоянного местоположения в Лагранж-Пойнт.
В начале февраля телескоп передал на Землю свои первые изображения. Главное зеркало и солнечный удар HD84406. Это в 260 световых годах от Солнца. Уэбб сделал отдельные снимки с каждой частью зеркала, которая еще не была идеально выровнена, поэтому в результате получилась мозаика из 18 изображений. Ученые тратят месяцы на настройку зеркала, пока точки не сойдутся вместе.
В качестве точки отсчета была выбрана звезда HD84406, поскольку поблизости нет аналогичных ярких объектов. Исследователи многократно переставляли паутину в пространстве 156 раз, пытаясь направить ее в нужную сторону. Телескопу потребовалось шесть часов, чтобы «поймать» звезду в каждой части зеркала. В общей сложности наблюдения продолжались 25 часов.
Помимо фотографирования звезд, телескоп сделал «самофотографию» зеркала. Изображения были созданы благодаря дополнительной линзе в инфракрасной камере. Одна из секций была освещена, когда была обращена к космическому объекту. Ученым понадобилось «я», чтобы уточнить положение зеркального участка.
Полученные изображения подтверждают, что NIRCam имеет нормальное светопропускание и что прибор не поврежден. Вся команда «Уэбба» с волнением следит за тем, как успешно проходят первые шаги по формированию изображений и установке телескопа. Мы были очень рады увидеть, как свет проходит через NIRCam, — говорит исследователь Марсия Рике.
Ученым необходимо выровнять все части зеркала и подождать, пока оно остынет до рабочей температуры менее 50 Кельвинов. Полная настройка телескопа занимает около шести месяцев. После этого ДжеймсУэбб будет готов полностью исследовать глубины космоса.
L1, первая точка солнечного Лагранжа с Землей, находится на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли до Солнца и является домом для многих солнечных обсерваторий, включая DSCOVR, Wind, Soho и Ace.
Конструктивные просчеты
Перед запуском телескоп был отправлен на несколько усовершенствований
3 мая 2018 года Грег Робинсон, директор программы телескопа JamesWebb, сообщил в штаб-квартиру НАСА, что во время очередного испытания в Южной Калифорнии от объекта отвалилось много «лишних» деталей. Техники обнаружили их после того, как Джеймс Уэбб был перенесен из одной акустической испытательной камеры в другую для подготовки к вибрационным испытаниям. Это означало, что объекты должны были подвергнуться еще одной модификации, которая длилась бы неизвестно сколько времени.
Как бы странно это ни звучало, но во время работы над космической обсерваторией было много подобных сообщений о недостатках конструкции. По словам Робинсона, этот инцидент показывает важность всесторонних испытаний, которым подвергается каждый космический объект перед запуском. Однако важно понимать, что не все недостатки конструкции могли быть исправлены до запуска столь крупного телескопа, который уже неоднократно откладывался. Некоторые, возможно, останутся, но они появятся только во время работы космической обсерватории — по крайней мере, когда ее вообще запустят.
