Hər əlavə santimetr diafraqma, müşahidə müddətinin hər əlavə saniyəsi və atmosfer zibilinin hər əlavə atomu teleskopun baxış sahəsindən çıxarılması ilə Kainatı daha yaxşı, daha dərin və aydın görmək olar.
25 il Hubble
Hubble teleskopu 1990-cı ildə fəaliyyətə başlayanda astronomiyada yeni era - kosmosa başladı. Atmosferlə mübarizə, buludlar və ya elektromaqnit titrəmələri ilə bağlı daha çox narahatçılıq yox idi. Tələb olunan yeganə şey peyki hədəfə yerləşdirmək, onu sabitləşdirmək və fotonları toplamaq idi. 25 il ərzində kosmik teleskoplar bütün elektromaqnit spektrini əhatə etməyə başladı və ilk dəfə olaraq kainatı işığın hər dalğa uzunluğunda görmək imkanı verdi.
Ancaq biliklərimiz artdıqca naməlum haqqında anlayışımız da artır. Kainata nə qədər uzaqdan baxsaq, keçmişi bir o qədər dərin görürük: Böyük Partlayışdan sonra məhdud işıq sürəti ilə birləşən sonlu vaxt müşahidə edə biləcəyimizə bir məhdudiyyət yaradır. Üstəlik, kosmosun genişlənməsinin özü dalğa uzunluğunu uzatmaqla bizə qarşı işləyirulduzların işığı kainatdan keçərək gözlərimizə çatır. Hətta bizə kəşf etdiyimiz kainatın ən dərin, ən nəfəs kəsən görüntüsünü verən Hubble Kosmik Teleskopu belə bu baxımdan məhduddur.
Hubble-ın Dezavantajları
Hubble heyrətamiz teleskopdur, lakin onun bir sıra əsas məhdudiyyətləri var:
- Yalnız 2,4 m diametrdə, ayırdetmə qabiliyyətini məhdudlaşdırır.
- Yansıtıcı materiallarla örtülməsinə baxmayaraq, daim birbaşa günəş işığına məruz qalır və bu da onu qızdırır. Bu o deməkdir ki, istilik effektləri səbəbindən o, 1,6 µm-dən çox işıq dalğa uzunluqlarını müşahidə edə bilməz.
- Məhdud diyaframın və onun həssas olduğu dalğa uzunluqlarının birləşməsi teleskopun 500 milyon ildən çox olmayan qalaktikaları görə bildiyi deməkdir.
Bu qalaktikalar gözəldir, uzaqdır və kainat indiki yaşının yalnız 4%-i olanda mövcud idi. Lakin ulduzların və qalaktikaların daha əvvəl də mövcud olduğu məlumdur.
Bunu görmək üçün teleskop daha yüksək həssaslığa malik olmalıdır. Bu, Hubble-dan daha uzun dalğa uzunluqlarına və daha aşağı temperaturlara keçmək deməkdir. Buna görə James Webb Kosmik Teleskopu tikilir.
Elm üçün perspektivlər
James Webb Kosmik Teleskopu (JWST) məhz bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün nəzərdə tutulub: 6,5 m diametrli teleskop Hubble-dan 7 dəfə çox işıq toplayır. O açırspektrin orta infraqırmızı bölgəsində əvvəlkindən daha yüksək həssaslıqla müşahidələr aparmaq üçün 600 nm-dən 6 µm-ə qədər (Hubble-ın görə biləcəyi dalğa uzunluğundan 4 dəfə çox) yüksək ayırdetməli ultra-spektroskopiya. JWST, Plutonun səth istiliyinə qədər passiv soyutmadan istifadə edir və orta infraqırmızı cihazları 7K-a qədər aktiv şəkildə soyutmağa qadirdir.
O icazə verəcək:
- bu günə qədər yaranmış ən erkən qalaktikaları müşahidə edin;
- neytral qaza baxın və ilk ulduzları və kainatın yenidən ionlaşmasını araşdırın;
- Böyük Partlayışdan sonra əmələ gələn ilk ulduzların (III populyasiya) spektroskopik analizini həyata keçirin;
- kainatdakı ən erkən superkütləli qara dəliklərin və kvazarların kəşfi kimi heyrətamiz sürprizlər əldə edin.
JWST-nin elmi tədqiqat səviyyəsi keçmişdəki heç nəyə bənzəmir, buna görə də teleskop NASA-nın 2010-cu illərin əsas missiyası seçilib.
Elmi şah əsər
Texniki baxımdan yeni James Webb teleskopu əsl sənət əsəridir. Layihə uzun bir yol keçib: büdcənin aşılması, qrafikin gecikməsi və layihənin ləğvi təhlükəsi var. Yeni rəhbərliyin müdaxiləsindən sonra hər şey dəyişdi. Layihə birdən saat mexanizmi kimi işlədi, vəsait ayrıldı, səhvlər, uğursuzluqlar və problemlər nəzərə alındı və JWST komandası uyğunlaşmağa başladı.bütün son tarixlər, cədvəllər və büdcə çərçivələri. Qurğunun 2018-ci ilin oktyabrına Ariane-5 raketində buraxılması planlaşdırılır. Komanda nəinki cədvələ sadiq qalır, həm də hər şeyin dolu və həmin tarixə hazır olmasını təmin etmək üçün bütün gözlənilməz halları hesaba almaq üçün onların doqquz ayı qalıb.
James Webb teleskopu 4 əsas hissədən ibarətdir.
Optik blok
Bütün güzgülər daxildir, onlardan on səkkiz əsas seqmentli qızıl örtüklü güzgülər ən effektivdir. Onlar uzaq ulduz işığını toplamaq və analiz üçün alətlərə yönəltmək üçün istifadə olunacaq. Bütün bu güzgülər indi hazırdır və qüsursuzdur, qrafik üzrə hazırlanmışdır. Yığıldıqdan sonra, onlar Yerdən L2 Laqranj nöqtəsinə qədər 1 milyon km-dən çox uzağa atılmaq üçün yığcam bir quruluşa büküləcək və daha sonra gələcək illər üçün ultra uzun mənzilli işığı toplayacaq bir pətək quruluşu yaratmaq üçün avtomatik olaraq yerləşdiriləcək. Bu, həqiqətən gözəl bir şeydir və bir çox mütəxəssislərin titanik səylərinin uğurlu nəticəsidir.
İnfraqırmızı kameraya yaxın
Webb 100% tamamlanan dörd elmi alətlə təchiz olunub. Teleskopun əsas kamerası görünən narıncı işıqdan dərin infraqırmızıya qədər dəyişən yaxın IR kamerasıdır. O, ən erkən ulduzların, hələ formalaşma mərhələsində olan ən gənc qalaktikaların, Süd Yolunun gənc ulduzlarının və yaxın qalaktikaların, Kuiper qurşağındakı yüzlərlə yeni obyektin görünməmiş görüntülərini təqdim edəcək. Odurdigər ulduzların ətrafındakı planetlərin birbaşa təsviri üçün optimallaşdırılmışdır. Bu, əksər müşahidəçilərin istifadə etdiyi əsas kamera olacaq.
Yaxın infraqırmızı spektroqraf
Bu alət yalnız işığı ayrı-ayrı dalğa uzunluqlarına ayırmır, eyni zamanda bunu 100-dən çox ayrı obyekt üçün etməyə qadirdir! Bu alət 3 müxtəlif spektroskopiya rejimində işləməyə qadir olan universal Webba spektroqrafı olacaq. O, Avropa Kosmik Agentliyi tərəfindən tikilib, lakin detektorlar və çoxqapılı batareya da daxil olmaqla bir çox komponent Kosmik Uçuş Mərkəzi tərəfindən təmin edilib. Goddard (NASA). Bu cihaz sınaqdan keçirilib və quraşdırılmağa hazırdır.
Orta İnfraqırmızı Alət
Cihaz genişzolaqlı təsvir üçün istifadə olunacaq, yəni bütün Webb alətlərindən ən təsirli şəkilləri istehsal edəcək. Elmi nöqteyi-nəzərdən bu, gənc ulduzların ətrafındakı protoplanetar disklərin ölçülməsində, Kuiper qurşağı obyektlərinin və ulduz işığı ilə qızdırılan tozun görünməmiş dəqiqliklə ölçülməsində və təsvirində ən faydalı olacaq. Bu, kriogen olaraq 7 K-a qədər soyudulan yeganə cihaz olacaq. Spitzer kosmik teleskopu ilə müqayisədə bu, nəticələri 100 dəfə yaxşılaşdıracaq.
Yarıqsız Yaxın İQ Spektroqrafı (NIRISS)
Cihaz sizə istehsal etməyə imkan verəcək:
- yaxın infraqırmızı dalğa uzunluqlarında geniş bucaqlı spektroskopiya (1,0 - 2,5 µm);
- bir obyektin qrizm spektroskopiyasıgörünən və infraqırmızı diapazon (0,6 - 3,0 mikron);
- 3,8 - 4,8 µm dalğa uzunluqlarında diyafram maskalama interferometriyası (burada ilk ulduzlar və qalaktikalar gözlənilir);
- bütün baxış sahəsinin geniş diapazonlu çəkilişi.
Bu alət Kanada Kosmik Agentliyi tərəfindən yaradılmışdır. Kriogen sınaqdan keçdikdən sonra o, həmçinin teleskopun alət bölməsinə inteqrasiya üçün hazır olacaq.
Günəş qalxanı
Kosmik teleskoplar hələ onlarla təchiz olunmayıb. Hər buraxılışın ən qorxulu tərəflərindən biri tamamilə yeni materialın istifadəsidir. Bütün kosmik gəmini birdəfəlik istehlak edilə bilən soyuducu ilə aktiv şəkildə soyutmaq əvəzinə, James Webb Teleskopu tamamilə yeni texnologiyadan, teleskopdan günəş radiasiyasını əks etdirmək üçün yerləşdiriləcək 5 qatlı günəşdən qoruyucudan istifadə edir. Beş 25 metrlik vərəq titan çubuqlarla birləşdiriləcək və teleskop yerləşdirildikdən sonra quraşdırılacaq. Qoruma 2008 və 2009-cu illərdə sınaqdan keçirilmişdir. Laboratoriya sınaqlarında iştirak edən tam miqyaslı modellər burada Yer üzündə etməli olduqları hər şeyi etdilər. Bu gözəl yenilikdir.
Bu, həm də inanılmaz bir konsepsiyadır: təkcə Günəşdən gələn işığın qarşısını almaq və teleskopu kölgədə yerləşdirmək deyil, həm də bunu elə etmək lazımdır ki, bütün istilik teleskopun istiqamətinin əks istiqamətində yayılsın. Kosmosun vakuumunda olan beş təbəqənin hər biri temperaturdan bir qədər isti olacaq xaricdən uzaqlaşdıqca soyuqlaşacaq. Yerin səthi - təxminən 350-360 K. Son təbəqənin temperaturu 37-40 K-ə enməlidir ki, bu da Plutonun səthində gecədən daha soyuqdur.
Bundan əlavə, dərin kosmosun sərt mühitindən qorunmaq üçün əhəmiyyətli ehtiyat tədbirləri görülüb. Burada narahat olan şeylərdən biri kiçik çınqıl ölçülü çınqıllar, qum dənələri, toz ləpələri və hətta planetlərarası kosmosda saatda onlarla, hətta yüz minlərlə kilometr sürətlə uçan daha kiçik olanlardır. Bu mikrometeoritlər qarşılaşdıqları hər şeydə kiçik, mikroskopik dəliklər yaratmağa qadirdirlər: kosmik gəmi, astronavt kostyumları, teleskop güzgüləri və s. Güzgülərdə yalnız "yaxşı işıq" miqdarını bir qədər azaldan çuxurlar və ya deşiklər olarsa, günəş qoruyucusu kənardan kənara qədər cırılaraq bütün təbəqəni yararsız hala sala bilər. Bu fenomenlə mübarizə aparmaq üçün parlaq bir fikir istifadə edildi.
Bütün günəş qoruyucusu elə hissələrə bölünüb ki, birində, ikisində və hətta üçündə kiçik bir boşluq olarsa, təbəqə bir avtomobilin ön şüşəsindəki çat kimi daha da qopmasın. avtomobil. Bölmə bütün strukturu toxunulmaz saxlayacaq, bu, deqradasiyanın qarşısını almaq üçün vacibdir.
Kosmik gəmi: montaj və idarəetmə sistemləri
Bu, bütün kosmik teleskoplarda və elmi missiyalarda olduğu kimi ən ümumi komponentdir. JWST-də o, unikaldır, həm də tamamilə hazırdır. Layihənin baş podratçısı Northrop Grummana yalnız qalxanı tamamlamaq, teleskopu yığmaq və sınaqdan keçirmək qaldı. Maşın hazır olacaq2 ildən sonra işə salın.
10 illik kəşf
Hər şey yolunda getsə, bəşəriyyət böyük elmi kəşflərin astanasında olacaq. İndiyə qədər ən erkən ulduzların və qalaktikaların görünüşünü gizlədən neytral qaz pərdəsi Uebbin infraqırmızı imkanları və onun böyük parlaqlığı ilə aradan qaldırılacaq. Bu, 0,6 ilə 28 mikron arasında olan nəhəng dalğa uzunluğuna malik (insan gözü 0,4 ilə 0,7 mikron görür) indiyə qədər yaradılmış ən böyük, ən həssas teleskop olacaq. Onun onillik müşahidələr təmin edəcəyi gözlənilir.
NASA-nın məlumatına görə, Webb missiyasının ömrü 5,5 ildən 10 ilə qədər olacaq. O, kosmosun sərt mühitində orbiti saxlamaq üçün lazım olan yanacaq miqdarı və elektronikanın və avadanlıqların istifadə müddəti ilə məhdudlaşır. James Webb Orbital Teleskopu bütün 10 il müddətində yanacaq daşıyacaq və buraxılışdan 6 ay sonra 5 illik elmi işə zəmanət verən uçuşa dəstək sınaqları aparılacaq.
Nə səhv ola bilər?
Əsas məhdudlaşdırıcı amil gəmidəki yanacağın miqdarıdır. Bitirdikdə, peyk Yerin bilavasitə yaxınlığında xaotik orbitə girərək L2 Laqranj nöqtəsindən uzaqlaşacaq.
Bununla gəl, başqa problemlər də ola bilər:
- güzgülərin deqradasiyası, toplanan işığın miqdarına təsir edəcək və təsvir artefaktları yaradacaq, lakin teleskopun sonrakı işinə zərər verməyəcək;
- artmaya səbəb olacaq günəş ekranının bir hissəsinin və ya hamısının uğursuzluğukosmik gəminin temperaturu və istifadə edilə bilən dalğa uzunluğu diapazonunu çox yaxın infraqırmızı (2-3 µm) qədər dar altmaq;
- Orta IR aləti soyutma sisteminin nasazlığı, onu yararsız hala salır, lakin digər alətlərə təsir etmir (0,6-6 µm).
James Webb teleskopunu gözləyən ən çətin sınaq buraxılış və verilmiş orbitə daxil edilməsidir. Bu vəziyyətlər sınaqdan keçirildi və uğurla tamamlandı.
Elmdə inqilab
Əgər James Webb Teleskopu işlək olarsa, 2018-ci ildən 2028-ci ilə qədər onu gücləndirmək üçün kifayət qədər yanacaq olacaq. Bundan əlavə, yanacaq doldurma potensialı var ki, bu da teleskopun xidmət müddətini daha onillik uzada bilər. Hubble 25 ildir fəaliyyət göstərdiyi kimi, JWST də inqilabi elm nəslini təmin edə bilər. 2018-ci ilin oktyabr ayında “Ariane 5” daşıyıcı raketi 10 ildən artıq gərgin işdən sonra öz bəhrəsini verməyə hazır olan astronomiyanın gələcəyini orbitə çıxaracaq. Kosmik teleskopların gələcəyi demək olar ki, buradadır.
