Весной 2019 года НАСА планирует запустить в космос телескоп имени Джеймса Уэбба, который станет самым дорогим подобным проектом в истории. Многие называют его заменой телескопу Хаббла, хотя, возможно, правильнее всё же называть его наследником. По крайней мере, если говорить о научных задачах миссии.
В этой заметке я попытаюсь сравнить JWST (James Webb Space Telecsope) и HST (Hubble Space Telescope), чтобы лучше разобраться в чём же они схожи, в чём различаются лишь размерами, а в чём различаются принципиально.
Если коротко: у Уэбба больше зеркало, но он работает преимущественно в инфракрасном диапазоне, в то время как Хаббл — в оптическом и ультрафиолетовом, лишь немного заходя в инфракрасную область. Кроме того, Уэбб будет располагаться на расстоянии 1,5 млн км от Земли в точке Лагранжа L₂, а Хаббл летает совсем рядом с нами.
А теперь подробнее.
Длина волны
Джеймс Уэбб будет оснащён четырьмя основными оптическими инструментами, которые настроены на длины волн от 0,6 до 28 микрон (1 микрон — это одна миллионная метра или 10¯⁶ м). Видимый диапазон заканчивается на длине волны около 0,8 микрон, которая соответствует красному цвету. Так что JWST — это в общем-то инфракрасный телескоп.
Хаббл тоже обладает инструментом, работающим в инфракрасном диапазоне — от 0,8 до 2,5 микрон, но всё же основные наблюдения ведутся в ультрафиолетовой и видимой области в диапазоне от 0,1 до 0,8 микрон.
Как мы видим, диапазоны работы JWST и Hubble перекрываются лишь частично.
Почему для Уэбба был выбран ИК-диапазон? На то есть две причины. Во-первых, видимый свет сильно поглощается в пыли, окружающей формирующиеся звёзды, поэтому они недоступны для наблюдения Хабблу. А во-вторых, свет далёких галактик, который был испущен миллиарды лет назад, из-за расширения Вселенной испытывает заметное смещение в сторону более длинных волн. Поэтому они хорошо светят в ИК-диапазоне.
Размер
Длина Хаббла составляет 13,2 м, а диаметр в самом широком месте — 4,2 м. По своим размерам он сравним с длинным трейлером.
Самой большой частью Уэбба будет солнечный щит, размеры которого составляют 22×12 метров. Это чуть больше, чем размер теннисного корта.
С точки зрения наблюдательных возможностей, однако, важно сравнить размеры зеркал у телескопов. Здесь Уэбб тоже заметно впереди. Его основное зеркало имеет диаметр 6,5 м, в то время как у Хаббла всего 2,4 м. Общая площадь, с которой будет собираться свет у JWST, в 7 раз больше, чем у Hubble. Если же сравнивать только инфракрасные инструменты, то Хаббловская камера NICMOS имеет в 15 раз меньшую площадь обзора, чем инструменты Уэбба.
Орбита
Расстояние от Солнца до Земли — 150 млн км. От Земли до Луны — около 384 500 км.
Hubble располагается на орбите на высоте всего ~570 км.
JWST, строго говоря, не будет обращаться вокруг Земли. Его направят в лагранжеву точку L₂ системы Земля — Солнце, которая находится на расстоянии около 1,5 млн км от нас!
Поскольку Хаббл находится недалеко, на орбиту его доставил шаттл. Уэбб отправится в космос на тяжёлой ракете Ariane 5.
В точке L₂ солнечный щит Уэбба надёжно заблокирует инфракрасное излучение от Солнца, Земли и Луны, что позволит инструментам телескопа оставаться охлаждёнными до -200°C — а это чрезвычайно важно для ИК-телескопа.
Особенностью точки L₂ является то, что Уэбб будет обращаться вокруг Солнца с той же угловой скоростью, что и Земля, а это означает, что он будет постоянно находиться на более-менее одной линии с Землёй и Солнцем, так что щит будет работать всегда.
Как далеко будет смотреть Уэбб?
На картинке ниже приведено сравнения приблизительной глубины взгляда Хаббла и Уэбба. Грубо говоря, если Хаббл видит галактики–подростки, то Уэбб разглядит галактики–детей. Главная причина, по которой Уэбб сможет заглянуть так далеко, — его возможности по наблюдению в среднем инфракрасном диапазоне. Из-за расширения Вселенной, чем дальше находится галактика от нас, тем сильнее её излучение смещено в область более длинных волн — это называется красным смещением. Поэтому начиная с некоторого расстояния пик излучения галактик оказывает в среднем инфракрасном диапазоне и не доступен для Хаббла.
А как же Гершель?
Если вы интересуетесь космическими телескопами и астрофизическими исследованиями, то наверняка знаете о телескопе имени Гершеля (Herschel Space Observatory), который был создан и запущен Европейским космическим агентством и как и Уэбб является инфракрасным телескопом, располагающимся в точке L₂.
Главное отличие Уэбба от Гершеля — рабочий диапазон длин волн. У Гершеля он значительно дальше в области ИК — от 60 до 500 микрон. А кроме того, зеркало Уэбба имеет диаметр 6,5 м, в то время как у Гершеля — 3,5 м.
Из-за разности в рабочих длинах волн, отличаются и научные задачи этих телескопов. Гершель в основном наблюдает за галактиками, в которых наиболее активно идёт процесс звездообразования. Уэбб ориентирован на изучение первых галактик во Вселенной.
Читайте также
Получено детальное изображение звезды Антарес
Насколько масштабна Вселенная?
10 лучших фотографий Плутона от «Новых горизонтов»
Подписывайтесь также на мой телеграм-канал