Seseorang pernah berkata: pencipta Hubble perlu mendirikan monumen di setiap kota besar di Bumi. Dia mempunyai banyak kelebihan. Sebagai contoh, dengan bantuan teleskop ini, para astronom telah mengambil gambar galaksi yang sangat jauh UDFj-39546284. Pada bulan Januari 2011, saintis mendapati bahawa ia berada lebih jauh daripada pemegang rekod sebelumnya - UDFy-38135539 - sekitar 150 juta tahun cahaya. Galaxy UDFj-39546284 berjarak 13.4 bilion tahun cahaya dari kami. Maksudnya, Hubble melihat bintang-bintang yang wujud lebih dari 13 bilion tahun yang lalu, 380 juta tahun selepas Big Bang. Objek-objek ini mungkin tidak "hidup" untuk waktu yang lama: kita hanya melihat cahaya bintang dan galaksi yang sudah lama mati.
Tetapi untuk semua kelebihannya, Teleskop Angkasa Hubble adalah teknologi milenium yang lalu: ia dilancarkan pada tahun 1990. Sudah tentu, teknologi telah membuat kemajuan besar selama bertahun-tahun. Sekiranya teleskop Hubble muncul pada zaman kita, kemampuannya akan melebihi versi aslinya dengan cara yang sangat besar. Ini adalah bagaimana James Webb muncul.
Mengapa "James Webb" berguna
Teleskop baru, seperti nenek moyangnya, juga merupakan sebuah observatorium inframerah yang mengorbit. Ini bermaksud bahawa tugas utamanya adalah mengkaji sinaran terma. Ingat bahawa objek yang dipanaskan pada suhu tertentu mengeluarkan tenaga dalam spektrum inframerah. Panjang gelombang bergantung pada suhu pemanasan: semakin tinggi, semakin pendek panjang gelombang dan semakin kuat sinarannya.
Walau bagaimanapun, terdapat satu perbezaan konseptual antara teleskop. Hubble berada di orbit Bumi rendah, iaitu, ia mengorbit Bumi pada ketinggian sekitar 570 km. James Webb akan dilancarkan ke orbit halo di titik L2 Lagrange sistem Matahari-Bumi. Ia akan berputar di sekitar Matahari, dan, tidak seperti keadaan di Hubble, Bumi tidak akan mengganggu dengannya. Masalahnya segera timbul: semakin jauh objek dari Bumi, semakin sukar untuk menghubunginya, oleh itu, semakin tinggi risiko kehilangannya. Oleh itu, "James Webb" akan bergerak di sekitar bintang selari dengan planet kita. Dalam kes ini, jarak teleskop dari Bumi akan menjadi 1.5 juta km ke arah yang berlawanan dari Matahari. Sebagai perbandingan, jarak dari Bumi ke Bulan adalah 384,403 km. Maksudnya, jika peralatan James Webb gagal, kemungkinan besar ia tidak dapat diperbaiki (kecuali dari jarak jauh, yang mengenakan batasan teknikal yang serius). Oleh itu, teleskop yang menjanjikan dibuat bukan sahaja boleh dipercayai, tetapi sangat dipercayai. Ini sebahagiannya disebabkan oleh penangguhan tarikh pelancaran yang berterusan.
James Webb mempunyai perbezaan penting yang lain. Peralatan tersebut membolehkannya menumpukan perhatian pada objek yang sangat kuno dan sejuk yang tidak dapat dilihat oleh Hubble. Dengan cara ini kita akan mengetahui kapan dan di mana bintang-bintang pertama, kuarsa, galaksi, kelompok dan superclusters galaksi muncul.
Penemuan paling menarik yang dapat dibuat teleskop baru adalah eksoplanet. Untuk lebih tepatnya, kita berbicara tentang menentukan ketumpatannya, yang akan memungkinkan kita memahami jenis objek apa yang ada di depan kita dan adakah planet seperti itu berpotensi dapat dihuni. Dengan bantuan James Webb, para saintis juga berharap dapat mengumpulkan data mengenai jisim dan diameter planet yang jauh, dan ini akan membuka data baru mengenai galaksi rumah.
Peralatan teleskop akan memungkinkan untuk mengesan eksoplanet sejuk dengan suhu permukaan hingga 27 ° C (suhu rata-rata di permukaan planet kita adalah 15 ° C)."James Webb" akan dapat menemui objek seperti itu yang terletak pada jarak lebih dari 12 unit astronomi (iaitu jarak dari Bumi ke Matahari) dari bintang mereka dan jauh dari Bumi pada jarak hingga 15 cahaya tahun. Rancangan serius membimbangkan suasana planet. Teleskop Spitzer dan Hubble dapat mengumpulkan maklumat mengenai sekitar seratus sampul gas. Menurut para pakar, teleskop baru akan dapat menjelajah sekurang-kurangnya tiga ratus atmosfer dari pelbagai planet yang berbeza.
Titik berasingan yang perlu diketengahkan ialah pencarian populasi bintang III hipotesis, yang seharusnya membentuk generasi pertama bintang yang muncul selepas Big Bang. Menurut saintis, ini adalah pencahayaan yang sangat berat dengan jangka hayat yang pendek, yang tentunya tidak lagi wujud. Objek-objek ini mempunyai jisim yang besar kerana kekurangan karbon yang diperlukan untuk reaksi termonuklear klasik, di mana hidrogen berat diubah menjadi helium cahaya, dan jisim berlebihan diubah menjadi tenaga. Sebagai tambahan kepada semua ini, teleskop baru akan dapat mengkaji secara terperinci tempat-tempat yang sebelumnya belum diterokai di mana bintang dilahirkan, yang juga sangat penting bagi astronomi.
- Mencari dan mengkaji galaksi paling kuno;
- Cari exoplanet seperti bumi;
- Pengesanan populasi bintang jenis ketiga;
- Penerokaan "buaian bintang"
Ciri reka bentuk
Peranti ini dibangunkan oleh dua syarikat Amerika - Northrop Grumman dan Bell Aerospace. Teleskop Angkasa James Webb adalah sebuah karya kejuruteraan. Teleskop baru seberat 6, 2 tan - untuk perbandingan, Hubble mempunyai jisim 11 tan. Tetapi jika teleskop lama dapat dibandingkan dengan ukuran trak, maka yang baru dapat dibandingkan dengan gelanggang tenis. Panjangnya mencapai 20 m, dan tingginya sama dengan bangunan tiga tingkat. Bahagian terbesar Teleskop Angkasa James Webb adalah pelindung matahari yang sangat besar. Ini adalah asas keseluruhan struktur, dibuat dari filem polimer. Di satu sisi ditutup dengan lapisan aluminium nipis, dan di sisi lain - silikon logam.
Pelindung matahari mempunyai beberapa lapisan. Kekosongan di antara mereka dipenuhi dengan kekosongan. Ini diperlukan untuk melindungi peralatan daripada "heatstroke". Pendekatan ini membolehkan seseorang menyejukkan matriks ultrasensitif hingga –220 ° C, yang sangat penting ketika memerhatikan objek yang jauh. Faktanya ialah, walaupun terdapat sensor yang sempurna, mereka tidak dapat melihat objek kerana perincian "panas" lain dari "James Webb".
Di tengah struktur adalah cermin besar. Ini adalah "struktur atas" yang diperlukan untuk memfokuskan pancaran cahaya - cermin meluruskannya, mewujudkan gambaran yang jelas. Diameter cermin utama teleskop James Webb adalah 6.5 m. Ia merangkumi 18 blok: semasa pelancaran kenderaan pelancaran, segmen ini akan berada dalam bentuk padat dan akan dibuka hanya setelah kapal angkasa memasuki orbit. Setiap segmen mempunyai enam sudut untuk memanfaatkan ruang yang ada dengan sebaik-baiknya. Bentuk cermin yang bulat memungkinkan penumpuan cahaya terbaik pada pengesan.
Untuk pembuatan cermin, berilium dipilih - logam yang agak keras dengan warna kelabu muda, yang antara lain dicirikan dengan kos yang tinggi. Antara kelebihan pilihan ini adalah hakikat bahawa berilium mengekalkan bentuknya walaupun pada suhu yang sangat rendah, yang sangat penting untuk pengumpulan maklumat yang betul.
Instrumen Ilmiah
Ulasan teleskop yang menjanjikan tidak akan lengkap jika kita tidak menumpukan perhatian pada instrumen utamanya:
MIRI. Ini adalah peranti inframerah pertengahan. Ia termasuk kamera dan spektrograf. MIRI merangkumi beberapa susunan pengesan arsenik-silikon. Terima kasih kepada sensor peranti ini, para astronom berharap dapat mempertimbangkan perubahan merah objek jauh: bintang, galaksi dan bahkan komet kecil. Pergeseran merah kosmologi disebut penurunan frekuensi radiasi, yang dijelaskan oleh jarak dinamik sumber antara satu sama lain kerana pengembangan Alam Semesta. Apa yang paling menarik adalah bahawa ia bukan hanya untuk memperbaiki objek ini atau jauh, tetapi juga untuk mendapatkan sejumlah besar data mengenai sifatnya.
NIRCam, atau kamera inframerah dekat, adalah unit pencitraan utama teleskop. NIRCam adalah kompleks sensor merkuri-kadmium-Tellurium. Julat kerja peranti NIRCam adalah 0.6-5 mikron. Sukar untuk membayangkan rahsia apa yang akan dibongkar oleh NIRCam. Para saintis, misalnya, ingin menggunakannya untuk membuat peta bahan gelap menggunakan kaedah lensa graviti yang disebut, iaitu. mencari gumpalan bahan gelap dengan medan graviti mereka, yang dapat dilihat oleh kelengkungan lintasan radiasi elektromagnetik berdekatan.
NIRSpec. Tanpa spektrograf inframerah dekat, mustahil untuk menentukan sifat fizikal objek astronomi, seperti jisim atau komposisi kimia. NIRSpec dapat menyediakan spektroskopi resolusi sederhana dalam julat panjang gelombang 1-5 μm dan spektroskopi resolusi rendah dengan panjang gelombang 0.6-5 μm. Peranti ini terdiri daripada banyak sel dengan kawalan individu, yang membolehkan anda memusatkan perhatian pada objek tertentu, "menyaring" radiasi yang tidak perlu.
FGS / NIRISS. Ia adalah pasangan yang terdiri dari sensor tepat dan alat pengimejan inframerah dekat dengan spektrograf tanpa celah. Terima kasih kepada sensor panduan ketepatan (FGS), teleskop akan dapat memfokus setepat mungkin, dan terima kasih kepada NIRISS, para saintis berhasrat untuk melakukan ujian orbit pertama teleskop, yang akan memberikan gambaran umum mengenai keadaannya. Ia juga dipercayai bahawa alat pengimejan akan memainkan peranan penting dalam pemerhatian planet-planet yang jauh.
Secara rasmi, mereka berhasrat untuk mengoperasikan teleskop selama lima hingga sepuluh tahun. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh latihan, tempoh ini dapat dilanjutkan selama-lamanya. Dan "James Webb" dapat memberi kita maklumat yang jauh lebih berguna dan menarik daripada yang dapat dibayangkan oleh sesiapa sahaja. Lebih-lebih lagi, sekarang mustahil untuk membayangkan jenis "monster" apa yang akan menggantikan "James Webb", dan berapa kos pembinaannya.
Kembali pada musim bunga 2018, harga projek itu meningkat menjadi $ 9,66 bilion yang tidak dapat dibayangkan. Sebagai perbandingan, anggaran tahunan NASA adalah sekitar $ 20 bilion, dan Hubble pada masa pembinaan bernilai $ 2.5 bilion. Dengan kata lain, James Webb telah turun dalam sejarah sebagai teleskop paling mahal dan salah satu projek paling mahal dalam sejarah penerokaan angkasa lepas. Hanya program lunar, Stesen Angkasa Antarabangsa, perkhidmatan ulang-alik dan sistem kedudukan global GPS yang lebih mahal. Walau bagaimanapun, "James Webb" mempunyai segalanya di depan: harganya mungkin meningkat lebih tinggi. Dan walaupun pakar dari 17 negara mengambil bahagian dalam pembinaannya, bahagian pendanaan yang paling besar masih terletak di bahu Amerika Syarikat. Agaknya, ini akan terus berlaku.
