დიაფრაგმის ყოველი დამატებითი სანტიმეტრით, დაკვირვების დროის ყოველი დამატებითი წამით და ტელესკოპის ხედვის ველიდან ამოღებული ატმოსფერული არეულობის ყოველი დამატებითი ატომით, სამყარო უკეთესად, ღრმად და მკაფიოდ ჩანს.
ჰაბლის 25 წელი
როდესაც ჰაბლის ტელესკოპმა 1990 წელს დაიწყო მუშაობა, მან დაიწყო ასტრონომიის ახალი ერა - კოსმოსი. აღარ იყო ატმოსფეროსთან ბრძოლა, ღრუბლების ან ელექტრომაგნიტური ციმციმის შესახებ ფიქრი. საჭირო იყო მხოლოდ სატელიტის განლაგება სამიზნეზე, მისი სტაბილიზაცია და ფოტონების შეგროვება. 25 წლის განმავლობაში კოსმოსურმა ტელესკოპებმა დაიწყეს მთელი ელექტრომაგნიტური სპექტრის დაფარვა, რამაც პირველად შეძლო სამყაროს დათვალიერება სინათლის ყველა ტალღის სიგრძეზე.
მაგრამ, როგორც გაიზარდა ჩვენი ცოდნა, ასევე გაიზარდა ჩვენი გაგება უცნობის შესახებ. რაც უფრო შორს ვუყურებთ სამყაროს, მით უფრო ღრმა წარსულს ვხედავთ: დიდი აფეთქებიდან მოყოლებული დროის სასრული, სინათლის სასრულ სიჩქარესთან ერთად, გვაძლევს შეზღუდვას, რასაც ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ. უფრო მეტიც, სივრცის გაფართოება თავისთავად მოქმედებს ჩვენს წინააღმდეგ ტალღის სიგრძის გაჭიმვითვარსკვლავების შუქი სამყაროს გავლით ჩვენს თვალებამდე მიდის. ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპიც კი, რომელიც გვაძლევს სამყაროს ყველაზე ღრმა, ყველაზე თვალწარმტაცი სურათს, რომელიც ჩვენ ოდესმე აღმოვაჩინეთ, ამ მხრივ შეზღუდულია.
ჰაბლის ნაკლოვანებები
ჰაბლი საოცარი ტელესკოპია, მაგრამ მას აქვს მთელი რიგი ფუნდამენტური შეზღუდვები:
- მხოლოდ 2.4მ დიამეტრი, რაც ზღუდავს მის გარჩევადობას.
- მიუხედავად იმისა, რომ დაფარულია ამრეკლავი მასალებით, ის მუდმივად ექვემდებარება მზის პირდაპირ სხივებს, რაც მას ათბობს. ეს ნიშნავს, რომ თერმული ეფექტების გამო, მას არ შეუძლია დააკვირდეს სინათლის ტალღის სიგრძეებს 1,6 მკმ-ზე მეტი.
- შეზღუდული დიაფრაგმის და ტალღის სიგრძის კომბინაცია ნიშნავს იმას, რომ ტელესკოპს შეუძლია დაინახოს გალაქტიკები არაუმეტეს 500 მილიონი წლისა.
ეს გალაქტიკები მშვენიერი, შორეულია და არსებობდნენ მაშინ, როცა სამყარო მისი ამჟამინდელი ასაკის მხოლოდ დაახლოებით 4%-ს შეადგენდა. მაგრამ ცნობილია, რომ ვარსკვლავები და გალაქტიკები უფრო ადრეც არსებობდნენ.
ამის სანახავად ტელესკოპს უფრო მაღალი მგრძნობელობა უნდა ჰქონდეს. ეს ნიშნავს გადაადგილებას უფრო დიდ ტალღის სიგრძეზე და დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ჰაბლზე. სწორედ ამიტომ შენდება ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი.
მეცნიერების პერსპექტივები
ჯეიმს ვებბის კოსმოსური ტელესკოპი (JWST) შექმნილია ზუსტად ამ შეზღუდვების დასაძლევად: 6,5 მ დიამეტრით, ტელესკოპი აგროვებს 7-ჯერ მეტ შუქს, ვიდრე ჰაბლი. ის ხსნისმაღალი გარჩევადობის ულტრა-სპექტროსკოპია 600 ნმ-დან 6 მკმ-მდე (4-ჯერ მეტი ტალღის სიგრძეზე, ვიდრე ჰაბლის დანახვა), რათა დაკვირვებები განახორციელოს სპექტრის შუა ინფრაწითელ რეგიონში უფრო მაღალი მგრძნობელობით, ვიდრე ოდესმე. JWST იყენებს პასიურ გაგრილებას პლუტონის ზედაპირის ტემპერატურამდე და შეუძლია აქტიურად გააციოს შუა ინფრაწითელი ინსტრუმენტები 7K-მდე.
ის დაუშვებს:
- დააკვირდით ოდესმე წარმოქმნილ ყველაზე ადრეულ გალაქტიკებს;
- ნახეთ ნეიტრალური გაზით და გამოიკვლიეთ პირველი ვარსკვლავები და სამყაროს რეიონიზაცია;
- დიდი აფეთქების შემდეგ წარმოქმნილი პირველივე ვარსკვლავების (III პოპულაცია) სპექტროსკოპიული ანალიზის ჩატარება;
- მიიღეთ საოცარი სიურპრიზები, როგორიცაა სამყაროს ყველაზე ადრეული სუპერმასიური შავი ხვრელების და კვაზარების აღმოჩენა.
JWST-ის სამეცნიერო კვლევების დონე არაფრის მსგავსია წარსულში, რის გამოც ტელესკოპი აირჩიეს NASA-ს ფლაგმანურ მისიად 2010-იან წლებში.
მეცნიერული შედევრი
ტექნიკური თვალსაზრისით, ჯეიმს ვებბის ახალი ტელესკოპი ნამდვილი ხელოვნების ნიმუშია. პროექტმა დიდი გზა გაიარა: იყო ბიუჯეტის გადაჭარბება, გრაფიკის შეფერხება და პროექტის გაუქმების საშიშროება. ახალი ხელმძღვანელობის ჩარევის შემდეგ ყველაფერი შეიცვალა. პროექტი მოულოდნელად მუშაობდა საათის მექანიზმის მსგავსად, გამოიყო თანხები, გათვალისწინებულ იქნა შეცდომები, წარუმატებლობები და პრობლემები და JWST გუნდმა დაიწყო მორგება.ყველა ვადა, გრაფიკი და საბიუჯეტო ჩარჩო. მოწყობილობის გაშვება დაგეგმილია 2018 წლის ოქტომბერში Ariane-5 რაკეტაზე. გუნდი არა მხოლოდ იცავს განრიგს, მათ რჩება ცხრა თვე, რათა აღრიცხონ ყველა გაუთვალისწინებელი შემთხვევა, რათა უზრუნველყონ ყველაფერი შეფუთული და მზად ამ თარიღისთვის.
ჯეიმს უების ტელესკოპი შედგება 4 ძირითადი ნაწილისგან.
ოპტიკური ბლოკი
მოიცავს ყველა სარკეს, რომელთაგან თვრამეტი ძირითადი სეგმენტირებული მოოქროვილი სარკე ყველაზე ეფექტურია. ისინი გამოყენებული იქნება შორეული ვარსკვლავების შუქის შესაგროვებლად და ანალიზისთვის ინსტრუმენტებზე ფოკუსირებისთვის. ყველა ეს სარკე მზად არის და უნაკლოა, მზადდება გრაფიკის მიხედვით. აწყობის შემდეგ, ისინი დაიკეცება კომპაქტურ სტრუქტურაში, რომელიც დედამიწიდან 1 მილიონ კმ-ზე მეტ მანძილზე გაიშვება L2 ლაგრანგის წერტილამდე და შემდეგ ავტომატურად განლაგდება თაფლისებრი სტრუქტურის შესაქმნელად, რომელიც შეაგროვებს ულტრა შორ მანძილზე შუქს მომავალი წლების განმავლობაში. ეს მართლაც ლამაზი რამ და მრავალი სპეციალისტის ტიტანური ძალისხმევის წარმატებული შედეგია.
ინფრაწითელ კამერასთან ახლოს
Webb აღჭურვილია ოთხი სამეცნიერო ინსტრუმენტით, რომლებიც 100%-ით არის დასრულებული. ტელესკოპის მთავარი კამერა არის ახლო IR კამერა, რომელიც მერყეობს ხილული ნარინჯისფერი შუქიდან ღრმა ინფრაწითელამდე. ის უზრუნველყოფს უპრეცედენტო გამოსახულებებს ადრეული ვარსკვლავების, ყველაზე ახალგაზრდა გალაქტიკების ჯერ კიდევ ფორმირების პროცესში, ირმის ნახტომის ახალგაზრდა ვარსკვლავებისა და ახლომდებარე გალაქტიკების, კოიპერის სარტყელში ასობით ახალი ობიექტის შესახებ. Ის არისოპტიმიზირებულია სხვა ვარსკვლავების გარშემო პლანეტების პირდაპირი გამოსახულების მისაღებად. ეს იქნება მთავარი კამერა, რომელსაც დამკვირვებლების უმეტესობა გამოიყენებს.
ინფრაწითელ სპექტროგრაფის სიახლოვეს
ეს ხელსაწყო არა მხოლოდ ჰყოფს შუქს ცალკეულ ტალღის სიგრძეებად, არამედ შეუძლია ამის გაკეთება ერთდროულად 100-ზე მეტ ცალკეულ ობიექტზე! ეს ინსტრუმენტი იქნება უნივერსალური Webba სპექტროგრაფი, რომელსაც შეუძლია იმუშაოს 3 სხვადასხვა სპექტროსკოპიის რეჟიმში. იგი აშენდა ევროპის კოსმოსური სააგენტოს მიერ, მაგრამ მრავალი კომპონენტი, მათ შორის დეტექტორები და მრავალ კარიბჭე ბატარეა, უზრუნველყოფილია კოსმოსური ფრენების ცენტრის მიერ. გოდარდი (NASA). ეს მოწყობილობა გამოცდილია და მზად არის დასაყენებლად.
შუა ინფრაწითელი ინსტრუმენტი
მოწყობილობა გამოყენებული იქნება ფართოზოლოვანი ვიზუალიზაციისთვის, ანუ ის გამოიმუშავებს ყველაზე შთამბეჭდავ სურათებს ყველა Webb ინსტრუმენტიდან. მეცნიერული თვალსაზრისით, ის ყველაზე სასარგებლო იქნება ახალგაზრდა ვარსკვლავების ირგვლივ პროტოპლანეტარული დისკების გაზომვისას, კოიპერის სარტყლის ობიექტებისა და მტვრის გაცხელებისას არნახული სიზუსტით. ეს იქნება ერთადერთი ინსტრუმენტი, რომელიც კრიოგენურად გაცივდება 7 კ-მდე. სპიცერის კოსმოსურ ტელესკოპთან შედარებით, ეს გააუმჯობესებს შედეგებს 100-ჯერ.
უჭრელი ახლო-IR სპექტროგრაფი (NIRISS)
მოწყობილობა საშუალებას მოგცემთ აწარმოოთ:
- ფართოკუთხის სპექტროსკოპია ახლო ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეებში (1.0 - 2.5 μm);
- გრიზმული სპექტროსკოპიახილული და ინფრაწითელი დიაპაზონი (0,6 - 3,0 მიკრონი);
- დიფრაგმის დაფარვის ინტერფერომეტრია ტალღის სიგრძეზე 3,8 - 4,8 მკმ (სადაც მოსალოდნელია პირველი ვარსკვლავები და გალაქტიკები);
- მთელი ხედვის ველის ფართო დიაპაზონის გადაღება.
ერთი ობიექტის
ეს ინსტრუმენტი შეიქმნა კანადის კოსმოსური სააგენტოს მიერ. კრიოგენული ტესტირების გავლის შემდეგ, ის ასევე მზად იქნება ტელესკოპის ინსტრუმენტთა განყოფილებაში ინტეგრაციისთვის.
მზის ფარი
კოსმოსური ტელესკოპები ჯერ არ არის აღჭურვილი მათით. ყოველი გაშვების ერთ-ერთი ყველაზე დამაშინებელი ასპექტი არის სრულიად ახალი მასალის გამოყენება. იმის ნაცვლად, რომ მთელი კოსმოსური ხომალდი ერთჯერადი მოხმარებადი გამაგრილებლით გაცივდეს, ჯეიმს უების ტელესკოპი იყენებს სრულიად ახალ ტექნოლოგიას, 5-ფენიან მზისგან დამცავ ფენას, რომელიც განლაგდება ტელესკოპიდან მზის გამოსხივების ასარეკლად. ხუთი 25 მეტრიანი ფურცელი დაუკავშირდება ტიტანის ღეროებს და დამონტაჟდება ტელესკოპის განლაგების შემდეგ. დაცვის ტესტირება მოხდა 2008 და 2009 წლებში. სრულმასშტაბიანი მოდელები, რომლებიც მონაწილეობდნენ ლაბორატორიულ ტესტებში, გააკეთეს ყველაფერი, რაც უნდა გაეკეთებინათ აქ, დედამიწაზე. ეს მშვენიერი ინოვაციაა.
ეს ასევე წარმოუდგენელი კონცეფციაა: არა მხოლოდ მზის შუქის დაბლოკვა და ტელესკოპის ჩრდილში განთავსება, არამედ ამის გაკეთება ისე, რომ მთელი სითბო გამოისხივოს ტელესკოპის ორიენტაციის საპირისპირო მიმართულებით. სივრცის ვაკუუმში ხუთი ფენიდან თითოეული ცივი გახდება, როდესაც ის შორდება გარედან, რაც ტემპერატურაზე ოდნავ თბილი იქნება.დედამიწის ზედაპირი - დაახლოებით 350-360 K. ბოლო ფენის ტემპერატურა უნდა დაეცეს 37-40 K-მდე, რაც უფრო ცივია ვიდრე ღამით პლუტონის ზედაპირზე.
გარდა ამისა, მნიშვნელოვანი სიფრთხილის ზომები იქნა მიღებული ღრმა სივრცის მკაცრი გარემოსგან დასაცავად. აქ შემაშფოთებელი ერთ-ერთი საკითხია კენჭის ზომის პაწაწინა კენჭები, ქვიშის მარცვლები, მტვრის ლაქები და კიდევ უფრო პატარები, რომლებიც დაფრინავენ პლანეტათაშორის სივრცეში საათში ათობით ან თუნდაც ასობით ათასი კილომეტრის სიჩქარით. ამ მიკრომეტეორიტებს შეუძლიათ გააკეთონ პაწაწინა, მიკროსკოპული ხვრელები ყველაფერში, რასაც ხვდებიან: კოსმოსურ ხომალდში, ასტრონავტების კოსტუმებში, ტელესკოპის სარკეებში და სხვა. თუ სარკეები მხოლოდ ნახვრეტებს ან ნახვრეტებს იღებენ, რაც ოდნავ ამცირებს ხელმისაწვდომ „კარგი შუქის“რაოდენობას, მაშინ მზის ფარი შეიძლება გატყდეს კიდეებიდან კიდემდე, რაც მთელ ფენას უსარგებლო გახდის. ამ ფენომენთან საბრძოლველად გამოიყენეს ბრწყინვალე იდეა.
მთელი მზის ფარი დაყოფილია ნაწილებად ისე, რომ თუ ერთ-ერთ, ორ ან თუნდაც სამში მცირე უფსკრული იქნება, ფენა აღარ გატყდება, როგორც ბზარი საქარე მინაზე. მანქანა. დაყოფა დაიცავს მთელ სტრუქტურას ხელუხლებლად, რაც მნიშვნელოვანია დეგრადაციის თავიდან ასაცილებლად.
კოსმოსური ხომალდი: შეკრებისა და მართვის სისტემები
ეს არის ყველაზე გავრცელებული კომპონენტი, როგორც ყველა კოსმოსურ ტელესკოპს და სამეცნიერო მისიას აქვს. JWST-ში ის უნიკალურია, მაგრამ ასევე სრულიად მზად. პროექტის გენერალურ კონტრაქტორს, Northrop Grumman-ს დარჩა მხოლოდ ფარის დასრულება, ტელესკოპის აწყობა და მისი გამოცდა. მანქანა მზად იქნებაგაშვება 2 წელიწადში.
აღმოჩენის 10 წელი
თუ ყველაფერი კარგად წავა, კაცობრიობა დიდი სამეცნიერო აღმოჩენების ზღურბლზე იქნება. ნეიტრალური გაზის ფარდა, რომელიც აქამდე დაფარავდა ადრეული ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების ხედს, აღმოიფხვრება Webb-ის ინფრაწითელი შესაძლებლობებით და მისი უზარმაზარი სიკაშკაშეთ. ეს იქნება ყველაზე დიდი, ყველაზე მგრძნობიარე ტელესკოპი, რომელიც ოდესმე აშენდა, უზარმაზარი ტალღის სიგრძის დიაპაზონით 0,6-დან 28 მიკრონიმდე (ადამიანის თვალი ხედავს 0,4-დან 0,7 მიკრონს). მოსალოდნელია, რომ ის უზრუნველყოფს ათწლეულის დაკვირვებას.
ნასას თანახმად, Webb-ის მისიის სიცოცხლე 5,5-დან 10 წლამდე იქნება. ის შემოიფარგლება ორბიტის შესანარჩუნებლად საჭირო ძრავის რაოდენობით და ელექტრონიკის და აღჭურვილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობით კოსმოსის მკაცრ გარემოში. ჯეიმს უების ორბიტალური ტელესკოპი საწვავს გადაიტანს მთელი 10 წლის განმავლობაში, ხოლო გაშვებიდან 6 თვის შემდეგ ჩატარდება ფრენის მხარდაჭერის ტესტირება, რაც 5 წლიანი სამეცნიერო მუშაობის გარანტიაა.
რა შეიძლება მოხდეს?
მთავარი შემზღუდველი ფაქტორი ბორტზე საწვავის რაოდენობაა. როდესაც ის დასრულდება, თანამგზავრი დაშორდება L2 ლაგრანგის წერტილს და შევა ქაოტურ ორბიტაში დედამიწის უშუალო სიახლოვეს.
მოდით ამას, სხვა უბედურება შეიძლება მოხდეს:
სარკეების
ყველაზე რთული გამოცდა, რომელიც ჯეიმს უების ტელესკოპს ელის, არის გაშვება და ჩასმა მოცემულ ორბიტაზე. ეს სიტუაციები გამოცდილი და წარმატებით დასრულდა.
რევოლუცია მეცნიერებაში
თუ ჯეიმს უების ტელესკოპი ფუნქციონირებს, 2018 წლიდან 2028 წლამდე საკმარისი საწვავი იქნება. გარდა ამისა, არსებობს საწვავის შევსების პოტენციალი, რამაც შესაძლოა ტელესკოპის სიცოცხლე კიდევ ათწლეულით გაზარდოს. ისევე, როგორც ჰაბლი 25 წელია ფუნქციონირებს, JWST-ს შეუძლია უზრუნველყოს რევოლუციური მეცნიერების თაობა. 2018 წლის ოქტომბერში Ariane 5-ის გამშვები მანქანა მომავალ ასტრონომიის ორბიტაზე გავა, რომელიც 10 წელზე მეტი შრომისმოყვარეობის შემდეგ მზადაა ნაყოფი გამოიღოს. კოსმოსური ტელესკოპების მომავალი თითქმის აქ არის.
