Запущенный 25 декабря прошлого года космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) достиг своей цели на орбите вокруг второй точки Лагранжа, примерно в 1,5 миллионах километров от нашей планеты. Но пройдет еще пять месяцев, прежде чем обсерватория заработает. За это время операторы проведут долгий и сложный процесс юстировки 18 шестиугольных сегментов 6,5-метрового главного зеркала телескопа.
Обсерватории стоимостью 10 миллиардов долларов предстоит еще несколько сложных процессов, но самые рискованные маневры, без которых телескоп не заработал бы, были проведены в пути. Речь идет о раскладывании солнцезащитного экрана и развертывании 18 элементов главного зеркала телескопа.
Вторая точка Лагранжа
После месячного путешествия космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) достиг своей цели, выйдя на орбиту вокруг гравитационно стабильной точки системы Солнце — Земля, известной как L2, второй точки Лагранжа. Именно отсюда обсерватория будет изучать астрономические явления, экзопланеты или только что родившиеся звезды, покрытые пылью.
L2 — это точка, в которой гравитационные силы Земли и Солнца уравновешивают друг друга, требуя минимального количества топлива, чтобы удержать космический аппарат на месте. Телескоп в L2 также будет менее восприимчив к солнечному излучению, которое может мешать его наблюдениям в инфракрасном диапазоне, а главное, он сможет беспрепятственно наблюдать за большей частью неба. Телескопы, вращающиеся вокруг Земли, такие как космический телескоп «Хаббл», большую часть времени имеют обзор, заблокированный планетой, а самые яркие объекты для JWST — Солнце, Земля и Луна — будут находиться за его «спиной».
В настоящее время на орбите вокруг L2 находятся еще две активные миссии. Одной из них является «Гайа», космический телескоп Европейского космического агентства для картографирования звезд. Вторая — российско-германская астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ». Теперь к ним присоединился JWST. Все три миссии находятся на разных орбитах, поэтому опасности столкновения друг с другом нет.
На самом деле, JWST и другие миссии находятся не совсем в L2, а вращаются вокруг нее. Чтобы оставаться на этой орбите, «Уэббу» придется вносить небольшие коррективы примерно раз в три недели. В противном случае телескоп вылетит в межпланетное пространство.
Что теперь?
Выход на орбиту вокруг L2 знаменует собой конец первого месяца сложных операций для JWST. Теперь пришло время охладить телескоп до рабочей температуры около 40 градусов по Цельсию выше абсолютного нуля, что составляет минус 233 градуса по Цельсию.
18 позолоченных бериллиевых шестигранных панелей главного зеркала были сложены перед запуском с Земли, поскольку они не помещались в грузовой отсек ракеты-носителя Ariane 5, которая доставила телескоп в космос. 8 января были развернуты и главное, и дополнительное зеркала. Но зеркальные элементы должны идеально подходить друг к другу, чтобы целое действовало как одно большое зеркало, поэтому их необходимо правильно выровнять. Каждый 1,3-метровый сегмент зеркала имеет семь крошечных моторов, которые могут регулировать положение, наклон и даже кривизну сегментов.
После настройки зеркала специалисты проверят, проходит ли свет исключительно на два спектрографа ближнего инфракрасного диапазона. Четвертый датчик, Mid-Infrared Instrument (MIRI), работает при значительно более низких температурах, чем три других, всего на 6,4 градуса Цельсия выше абсолютного нуля. Требуется механический радиатор, который должен находиться на теплой стороне солнцезащитного экрана, поскольку он излучает отработанное тепло. Когда MIRI полностью остынет, что, вероятно, произойдет в начале апреля, он также будет откалиброван.
Операторы рассчитывают протестировать все режимы наблюдения к началу мая. Эта процедура будет включать в себя просмотр ряда эталонных объектов, таких как звезды с точно известной яркостью или звездные поля с точно измеренными положениями. Эксперты также захотят охарактеризовать тепловой шум в самом приборе. «Мы не хотим, чтобы "отпечатки пальцев" инструмента отражались в наблюдениях», — говорит Скотт Фридман из Научного института космического телескопа.
Все эти необходимые задачи потребуют некоторого времени, поэтому эксперты прогнозируют, что запланированные наблюдения начнутся не ранее июня.
Космический телескоп Джеймса Уэбба
JWST сосредоточится на наблюдении за Вселенной в инфракрасном свете. Это позволит ему заглянуть в самые дальние уголки Вселенной, но также требует работы в условиях экстремально низких температур. Все это для того, чтобы оборудование могло обнаруживать слабые тепловые сигналы из далекого космоса. Солнцезащитный экран имеет решающее значение для достижения этих температур.
Благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне «Уэбб» сможет гораздо глубже заглянуть в истоки Вселенной и некоторых из первых звезд и галактик в то время, когда они еще только формировались, примерно через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Это позволит нам лучше понять эволюцию Вселенной, а также, в частности, процесс звездообразования. Но это лишь одна из вещей, которая волнует ученых. Другая – возможность более детального изучения атмосфер экзопланет, т.е. планет вне Солнечной системы – в первую очередь с точки зрения потенциала жизни на них.
Телескоп также позволит лучше понять характер так называемой темной материи — гипотетической «невидимой» материи, составляющей большую часть массы Вселенной, и темной энергии, которая, по мнению ученых, отвечает за ускорение скорости расширения Вселенной.
