Космический телескоп Джеймса Вебба — это высокопроизводительная космическая обсерватория, призванная совершить революцию в различных областях астрономии,от формирования звезд до эволюции галактик, от самых первых галактик Вселенной до свойств планетных систем.
Однако, поскольку JWST (James Webb Space Telescope) является проектом беспрецедентной сложности, запуск миссии идёт с трудом. То, что изначально предлагалось как обсерватория стоимостью 1 миллиард долларов, запускаемая в 2007 году, превратилось в проект стоимостью 10 миллиардов долларов, который будет запущен в 2021 году.
Телескопы на Земле сталкиваются с главной проблемой: даже те, которые находятся вдали от светового загрязнения городов, должны вести наблюдение через атмосферу, содержащую влагу, которая ослабляет и искажает сигналы, получаемые приборами. Именно поэтому астрономы предпочитают размещать свои обсерватории в высокогорных местах, таких как Маунакеа на Гавайях, в сухих местах, таких как юго-запад США, или, в идеале, в месте, которое одновременно и высокое, и сухое, как высокогорная пустыня Атакама на севере Чили.
Но как бы высоко или сухо вы ни находились, атмосфера Земли все равно будет создавать проблемы. Но есть и другой способ обойти эти ограничения: поместить телескоп в космос, где нет атмосферы, способной размыть изображение. Именно поэтому Хаббл и его аналоги были столь успешны. Если все пойдет хорошо, JWST(James Webb Space Telescope) станет последним участником коалиции космических телескопов.
Вот уже три десятилетия культовый космический телескоп "Хаббл" устремлён взором астрономов далеко в космос. С его помощью астрономы смогли увидеть далекие галактики, темную материю и древнюю Вселенную. Хаббл продолжает служить астрономам, но с момента его запуска в 1990 году - и даже после его последней модернизации в 2009 году - астрономия и технологии развивались.
Безусловно, есть место для космического телескопа, более крупного и мощного, чем "Хаббл", и именно таким телескопом должен стать JWST(James Webb Space Telescope). Зеркало нового телескопа более чем в два раза превосходит зеркало Хаббла. Многие астрономы надеются, что JWST расширит наши знания о Вселенной на многие годы вперёд, если, конечно, микро-метеороиды его не расстреляют раньше.
Астрономы надеются, что JWST(James Webb Space Telescope) сможет ответить на некоторые из их больших вопросов. Например, инфракрасные возможности JWST означают, что он сможет заглянуть вглубь космоса и увидеть Вселенную в самом начале её существования лучше, чем телескопы видимого света, такие как "Хаббл". Астрономы считают, что это может помочь телескопу наблюдать свет самых первых звёзд, сформировавшихся после загадочного образования Вселенной, и понять, как эти звёзды объединились в галактики.
В задачи JWST также входит продвижение в изучении экзопланет. Астрономы хотят использовать JWST, чтобы увидеть, как формируются звёзды и развиваются планетные системы. Затем они смогут увеличить масштаб этих планетных систем, наблюдать за атмосферами экзопланет и даже искать следы жизни, называемые био-сигнатурами.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба назван в честь Джеймса Уэбба, который был вторым администратором NASA, занимавшим этот пост с 1961 по 1968 год. Хотя он больше всего ассоциируется с программой "Аполлон", которая впервые отправила людей на Луну сразу после окончания его полномочий, Уэбб также поддерживал научную программу NASA.
Проект обсерватории, первоначально получивший название "Космический телескоп следующего поколения", был назван в честь Уэбба в 2002 году. Однако по мере приближения космического аппарата к стартовой площадке его название вызвало споры. Название нарушает традицию NASA называть научные миссии — в том числе и "Хаббл" - в честь учёных, а не бюрократов.
Кроме того, те, кто возражает против названия, утверждают, что до прихода в NASA Уэбб участвовал в обсуждении "Лавандового страха", направленного на изгнание гомосексуалистов из правительства, а во время его работы администратором агентство уволило бюджетного аналитика после длительных допросов о якобы "аморальном поведении".
Нынешний администратор NASA Билл Нельсон придерживается названия "Сентябрь 2021". Хотя агентство в основном называет обсерваторию Webb, многие астрономы сохранили этот акроним, даже предлагая альтернативные названия телескопов, которые дают тот же акроним без ссылки на Webb.
История JWST (James Webb Space Telescope) была долгой и извилистой. Планы по созданию преемника Хаббла появились еще в 1990-х годах, и мы надеялись запустить такую миссию в десятилетие 2000-х годов. Но планы постоянно усложнялись, затем увеличивалась стоимость, дата запуска отодвигалась все дальше в будущее, а телескоп так и не был создан.
Дополнительные задержки возникли, когда некоторые из его компонентов стали давать сбои и отказы во время испытаний. Наконец, телескоп был полностью собран в 2019 году — всего за несколько месяцев до того, как COVID-19 начал распространяться по всему миру, замедляя последние шаги проекта к запуску.
Жемчужиной JWST является его зеркало. При размере 6,5 метров в поперечнике это самое большое зеркало, когда-либо побывавшее в космосе, оно намного превосходит диск диаметром 2,4 м, который лежит в основе Хаббла. Зеркало JWST, также называемое оптическим элементом телескопа, изготовлено из бериллия, покрытого золотом. Оно состоит из 18 шестиугольных секций, каждая из которых размером с большой стол. Более 100 двигателей поддерживают зеркало для тонкой регулировки.
Создание зеркала стало невероятным вызовом для конструкторов JWST. Даже малейший изъян мог существенно ухудшить возможности JWST по наблюдению. Зеркало было изготовлено компанией Ball Aerospace & Technologies и собрано в Центре космических полетов NASA имени Годдарда в Мэриленде.
Хаббл наблюдает, в основном, в видимом свете. JWST, напротив, будет наблюдать в более длинных, красных волнах, в основном в инфракрасном диапазоне. Учёные надеются, что эта возможность позволит телескопу рассмотреть более далекие от нас объекты; свет от этих объектов "смещён" в более длинные волны. На JWST установлены четыре прибора, специально разработанные для очень чувствительного обнаружения инфракрасных сигналов.
Приборы будут размещены в космической шине — коробке, изготовленной в основном из графитового композита, в которой также находятся двигатели, компьютер и коммуникационное оборудование JWST. По сути, шина — это сердце и мозг JWST.
Шина защищена массивным солнцезащитным экраном и оснащена криокулером, который использует гелий для поддержания температуры компонентов на уровне минус 236 градусов по Цельсию.
Чтобы поддерживать JWST в идеальном состоянии для наблюдения слабых инфракрасных сигналов, он должен быть холодным, очень холодным, ниже 223 градуса Цельсия. Более низкая температура означает, что телескоп потеряет необходимую чувствительность, а даже самые незначительные температурные колебания могут сбить зеркало. К счастью, помимо криокулеров, JWST оснащён для этой цели массивным солнцезащитным экраном.
JWST был запущен со сложенным солнцезащитным экраном. В течение первых двух недель полета обсерватории солнцезащитный экран развернулся и стал покрывать длину теннисного корта. Солнцезащитный экран состоит из пяти слоев полимера под названием Kaplon E, проложенных между алюминием и кремнием для отражения солнечного света и тепла от обсерватории. Пока JWST движется по орбите, солнцезащитный экран всегда стоит между его зеркалом и направлением на Солнце.
Разворачивание и укладка слоев солнцезащитного экрана — лишь один из аспектов сложного развертывания JWST. В целом, процесс занял месяц, который NASA назвало "29 дней на грани". В течение этого времени JWST также совершил путешествие к месту своего размещения.
JWST находится не на орбите Земли, а в точке, где гравитационные притяжения Земли и Солнца уравнивают друг друга, называемой точкой Лагранжа. В частности, обсерватория находится в точке L2 Земля-Солнце, на дальней стороне Земли от Солнца. Здесь телескоп всегда находится в тени Земли, что дает инструментам более четкое представление о космосе. JWST фактически вращается по орбите вокруг точки L2 Земля-Солнце, затрачивая половину земного года на один цикл вокруг этой точки.
Недостатком этой орбиты является то, что, поскольку она находится на расстоянии 1,5 млн. км от Земли — в три раза больше, чем расстояние от Земли до Луны, JWST слишком удалён для ремонта, подобного тому, который испытывал Хаббл. Эта орбита также нестабильна по своей природе, что означает, что JWST должен осуществлять поддержание станции, постоянно корректируя свою скорость на несколько метров в секунду каждый год.
Первоначальная миссия JWST (James Webb Space Telescope) рассчитана на 10 лет. Основным ограничивающим фактором является то, что телескопу необходимы двигатели для удержания себя на орбите; эти двигатели имеют достаточно топлива, чтобы проработать 10 лет. Кроме того, конструкция обсерватории и её удаленность от Земли означают, что JWST нельзя будет ремонтировать или модернизировать, как Хаббл.
Но учёные уже изучают, какие обсерватории могут последовать за JWST. Возьмем, к примеру, Большой ультрафиолетовый оптический инфракрасный обзор (LUVOIR), который будет вести наблюдения в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного, а его зеркало предлагается сделать почти в два раза шире, чем у JWST. LUVOIR, по мнению астрономов, может стать ключом к решению одной из величайших задач астрономии — поиску планеты, похожей на Землю, на которой есть жизнь.
Хотя JWST находится под руководством NASA, телескоп является многонациональным научным проектом; Европейское космическое агентство — ключевой партнер, который осуществил запуск в качестве основного вклада в проект. Его компоненты поступают с разных предприятий, но телескоп был собран компанией Northrop Grumman в Редондо-Бич, штат Калифорния, к югу от Лос-Анджелеса.
В сентябре телескоп покинул южную Калифорнию, проплыл через Панамский канал и прибыл в свой последний наземный порт захода — стартовую площадку Европейского космического агентства в Куру во Французской Гвиане. Миссия стартовала 25 декабря 2021 года с космодрома ЕКА в Куру во Французской Гвиане в 7:20 утра по восточному времени (1220 GMT; 9:20 утра по местному времени в Куру) на борту ракеты Ariane 5 компании Arianespace.
Но, не смотря на то, что телескоп является многонациональным проектом, Россию исключили из доступа к телескопу после 24 февраля 2022 года. То есть, здесь, они политику вмешивают, а когда наши парни на МКС решили поддержать освобождение Лисичанска от нацистов и развернули флаг ЛНР, то все сразу начали возмущаться, почему вы МКС используете, как политическую площадку, мол МКС— для научных исследований. А Телескоп Джеймса Уэбба не для научных исследований? Двойные стандарты и лицемерие.
11 февраля NASA объявило, что космический телескоп Джеймса Уэбба сделал первые снимки звездного света. Первое изображение, полученное "Уэббом", было изображение звезды HD 84406. Свет от HD84406 был уловлен 18 зеркальными сегментами "Уэбба", расположенными на основном зеркале, в результате чего получилась мозаика из 18 рассеянных ярких точек.
Затем зеркала "Вебба" прошли многочисленные процедуры выравнивания и привели 18 расфокусированных копий звезды в намеренное шестиугольное образование.
Во время процесса выравнивания первичного зеркала Уэбб сделал впечатляющее "селфи" с помощью специализированной камеры внутри прибора NIRCam. Камера предназначена для использования в инженерных и юстировочных целях.
Это "селфи" показывает, что один из сегментов зеркала светится ярче других, потому что на момент съемки он был единственным сегментом, который был выровнен и направлен на звезду. Затем Уэбб поочередно выровнял каждый из сегментов зеркала.
28 апреля NASA в своём заявлении сообщило, что космический телескоп Джеймса Уэбба завершил этап юстировки, продемонстрировав возможность получения "чётких, хорошо сфокусированных изображений" с помощью всех четырех научных инструментов.
После завершения последнего этапа юстировки телескоп Webb был признан готовым к следующей и последней серии подготовительных работ: вводу в эксплуатацию научных приборов.
Но, на самом деле, приключения этого уникального создания только начинались...
