James Webb Space Telescope (James Webb Space Telescope): tanggal peluncuran, peralatan

Dengan setiap aperture tambahan sentimeter, masing-masing periode pengamatan kedua tambahan dan setiap atmospherics atom tambahan, jauh dari teleskop survei lapangan, lebih baik, lebih dalam dan lebih jelas Anda akan melihat alam semesta.

25 tahun "Hubble"

Ketika teleskop "Hubble" mulai beroperasi pada tahun 1990, itu membuka era baru dalam astronomi - ruang. Tidak lagi harus berurusan dengan suasana, awan, atau khawatir tentang flicker elektromagnetik. Semua yang diperlukan - adalah untuk menyebarkan satelit pada target untuk menstabilkan dan untuk mengumpulkan foton. Lebih dari 25 tahun teleskop ruang mulai menutupi seluruh spektrum elektromagnetik, yang memungkinkan untuk pertama kalinya untuk mempertimbangkan alam semesta pada setiap panjang gelombang cahaya.

Tapi seperti pengetahuan kita telah meningkat, dan peningkatan pemahaman kita yang tidak diketahui. Semakin jauh kita melihat keluar ke alam semesta, semakin kita melihat masa lalu yang mendalam: jumlah terbatas waktu sejak Big Bang, bersama dengan kecepatan yang terbatas cahaya memberikan batas untuk apa yang dapat kita amati. Selain itu, perluasan ruang itu sendiri adalah bekerja melawan kita, peregangan panjang gelombang cahaya dari bintang saat ia melakukan perjalanan di seluruh alam semesta untuk mata kita. Bahkan teleskop ruang "Hubble", yang memberi kita terdalam, gambar paling spektakuler dari alam semesta yang pernah kita ditemukan, terbatas dalam hal ini.

"Hubble" Kekurangan

"Hubble" - sebuah teleskop luar biasa, tetapi memiliki beberapa keterbatasan mendasar:

• Hanya 2,4 m dengan diameter, yang membatasi nya resolusi.
• Meskipun bahan pelapis reflektif, itu terus terkena sinar matahari langsung, yang dipanaskan. Ini berarti bahwa karena efek termal, dia tidak bisa menyaksikan panjang gelombang cahaya lebih dari 1,6 mikron.
• Kombinasi aperture dan panjang gelombang yang terbatas, yang sensitif, yang berarti bahwa teleskop dapat melihat galaksi tidak lebih dari 500 juta tahun.

galaksi ini yang sempurna, jauh ada ketika alam semesta hanya sekitar 4% dari usia saat ini. Tapi kita tahu bahwa bintang dan galaksi ada sebelumnya.

Untuk melihat hal itu, teleskop harus memiliki sensitivitas yang lebih tinggi. Ini berarti transisi ke panjang gelombang yang lebih panjang dan suhu lebih rendah dari "Hubble". Itu sebabnya, dan menciptakan James Webb Space Telescope.

Prospek untuk ilmu pengetahuan

James Webb Space Telescope (JWST) dirancang untuk mengatasi keterbatasan ini adalah: dengan 6,5 m diameter teleskop mengumpulkan 7 kali lebih banyak cahaya daripada "Hubble". Ini membuka kemungkinan spektroskopi-resolusi tinggi yang ultra dari 600 nm sampai 6 mikron (4 kali lebih besar dari panjang gelombang, yang mampu melihat "Hubble") untuk mengamati daerah inframerah tengah dengan sensitivitas yang lebih tinggi dari sebelumnya. JWST menggunakan pendingin pasif untuk suhu permukaan Pluto dan mampu secara aktif mendinginkan perangkat mid-infrared hingga 7 K. Teleskop James Webb akan memungkinkan untuk melakukan ilmu karena tidak ada satu sebelum ini tidak dilakukan.

Dia akan:

• mengamati galaksi paling awal yang pernah dibentuk;
• terlihat melalui probe gas netral dan yang pertama bintang reionization alam semesta;
• melakukan analisis spektroskopi dari bintang pertama (populasi III), terbentuk setelah Big Bang;
• mendapatkan kejutan luar biasa, seperti penemuan awal lubang hitam supermasif dan quasar di alam semesta.

penelitian tingkat JWST tidak mirip dengan yang di masa lalu, dan teleskop terpilih sebagai 2010-an misi andalan NASA.

karya ilmiah

Dari sudut pandang teknis, baru James Webb teleskop adalah sebuah karya seni yang nyata. Proyek ini telah melewati jalan panjang: ada overruns anggaran, keterlambatan jadwal dan risiko pembatalan proyek. Setelah intervensi dari kepemimpinan baru telah berubah. Proyek tiba-tiba naik karena jam tangan, dana yang dialokasikan, menyumbang kesalahan, kegagalan dan masalah, dan tim mulai packing JWST dalam semua hal, jadwal dan keterbatasan anggaran. Peluncuran dijadwalkan untuk Oktober 2018 di sebuah roket "Ariane 5". Tim tidak hanya mengikuti jadwal, dia memiliki sembilan bulan tersisa untuk memungkinkan setiap situasi tak terduga yang semua dikumpulkan dan siap untuk tanggal ini.

James Webb Telescope terdiri dari empat bagian utama.

unit optik

Ini mencakup semua cermin, yang paling efektif delapan belas emas tersegmentasi cermin primer. Mereka akan digunakan untuk mengumpulkan cahaya bintang jauh dan fokus instrumen untuk analisis. Semua cermin ini sekarang siap dan sempurna, membuat sesuai jadwal. Pada akhir perakitan mereka akan dilipat ke dalam desain kompak untuk berjalan pada jarak lebih dari 1 juta kilometer dari Bumi ke titik L2 Lagrange, dan kemudian secara otomatis beralih ke membentuk struktur sarang lebah, yang selama bertahun-tahun akan mengumpulkan cahaya Outbound. Ini benar-benar hal yang indah dan hasil yang sukses dari upaya titanic dari banyak spesialis.

Bagasi dekat inframerah

"Webb" dilengkapi dengan empat instrumen ilmiah yang siap 100%. Kamera utama adalah kamera dari teleskop dekat rentang IR, dari cahaya terlihat ke wilayah oranye-inframerah yang mendalam. Ini akan memberikan gambaran belum pernah terjadi sebelumnya dari bintang-bintang paling awal, galaksi termuda yang masih dalam proses pembentukan, bintang muda dari Bima Sakti dan galaksi terdekat, ratusan objek baru di sabuk Kuiper. Hal ini dioptimalkan untuk pencitraan langsung planet di sekitar bintang lain. Ini akan menjadi kamera utama, yang digunakan oleh sebagian besar pengamat.

Near Infrared Spectrograph

Alat ini tidak hanya memisahkan cahaya menjadi panjang gelombang individu, tetapi mampu melakukan ini selama lebih dari 100 objek individu pada saat yang sama! Perangkat ini adalah spektrograf universal "Webb", yang dapat beroperasi di 3 rezim yang berbeda spektroskopi. Dibangun oleh European Space Agency, tapi banyak komponen termasuk detektor dan baterai multi-valve, yang disediakan oleh Pusat Penerbangan Antariksa. Goddard (NASA). Perangkat ini telah diuji dan siap untuk instalasi.

instrumen inframerah pertengahan

Perangkat yang akan digunakan untuk pencitraan broadband, yaitu akan diperoleh melalui gambar yang paling mengesankan dengan semua instrumen "Webb". Dari sudut pandang ilmiah, itu akan sangat berguna dalam mengukur disk protoplanet di sekitar bintang muda, pengukuran dan visualisasi dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya Kuiper Belt benda dan debu dipanaskan oleh cahaya bintang. Dia adalah satu-satunya alat dengan cryogenically didinginkan sampai 7 K. Dibandingkan dengan Spitzer Space Telescope, ini akan meningkatkan hasil dalam 100 kali.

Gapless spektrograf NIR (NIRISS)

Perangkat akan menghasilkan:

• wide-spektroskopi di dekat wilayah panjang gelombang inframerah (1,0-2,5 mikron);
• Grism spektroskopi satu objek dalam kisaran terlihat dan inframerah (0,6-3,0 mikron);
• masking-aperture interferometri pada panjang gelombang 3,8-4,8 mikron (di mana bintang dan galaksi pertama diharapkan);
• survei berbagai-macam dari seluruh bidang pandang.

Alat ini diciptakan oleh Badan Antariksa Kanada. Setelah melewati pengujian kriogenik ia juga akan bersedia untuk mengintegrasikan ke dalam teluk peralatan teleskop.

sunshield

teleskop ruang mereka belum diangkat. Salah satu aspek yang paling menakutkan dari startup setiap adalah dengan menggunakan bahan yang sama sekali baru. Alih-alih pendinginan seluruh pesawat ruang angkasa aktif menggunakan refrigerant habis pakai, teleskop James Webb menggunakan teknologi yang sama sekali baru - 5-lapisan matahari perisai akan dikerahkan untuk mencerminkan radiasi matahari dari teleskop. Lima lembar 25-kaki batang titanium dihubungkan dan dipasang setelah penyebaran teleskop. perlindungan telah diuji pada tahun 2008 dan 2009. model skala penuh, yang berpartisipasi dalam uji laboratorium, dilakukan semua harus mereka lakukan di Bumi. Ini adalah inovasi yang indah.

Selain itu, juga merupakan konsep yang luar biasa: tidak hanya untuk memblokir cahaya dari matahari dan menempatkan teleskop di tempat teduh, dan membuatnya sehingga semua panas yang terpancar dalam arah yang berlawanan dengan orientasi teleskop. Masing-masing dari lima lapisan dalam ruang vakum akan menjadi dingin seperti jarak dari luar untuk menjadi sedikit lebih hangat daripada suhu permukaan - sekitar 350-360 K. suhu lapisan terakhir harus turun ke 37-40 K, yang lebih dingin dari permukaan pada malam hari Pluto.

Selain itu, tindakan pencegahan yang signifikan diambil untuk melindunginya dari lingkungan yang merugikan ruang dalam. Salah satu hal yang harus diperhatikan di sini adalah kerikil kecil ukuran kerikil, pasir, debu dan bahkan kurang melalui ruang antarplanet terbang pada kecepatan puluhan atau bahkan ratusan ribu km / jam. micrometeorites ini mampu prodelyvat kecil, lubang mikroskopis dalam segala yang mereka hadapi: pesawat ruang angkasa, pakaian ruang, cermin, teleskop dan banyak lagi. Jika cermin akan hanya penyok atau lubang, sedikit mengurangi jumlah yang tersedia "cahaya yang baik", panel surya dapat robek dari ujung ke ujung, yang akan membuat seluruh lapisan tidak berguna. Untuk memerangi fenomena ini ide brilian digunakan.

Semua perisai surya telah dibagi menjadi beberapa bagian sehingga, jika ada celah kecil di satu, dua atau bahkan tiga ini, lapisan tidak akan merobek lanjut, seperti patah tulang di kaca depan mobil. Partisi akan menjaga seluruh struktur keseluruhan, penting untuk mencegah degradasi.

Pesawat ruang angkasa: perakitan dan sistem kontrol

Ini merupakan komponen biasa, seperti yang ada di semua teleskop ruang dan misi ilmiah. Dalam JWST unik, tetapi juga sepenuhnya siap. Semua yang tersisa adalah kontraktor umum perusahaan proyek Northrop Grumman, - perisai lengkap, merakit teleskop dan check it out. Perangkat akan siap untuk memulai dalam 2 tahun.

10 tahun penemuan

Jika semua berjalan dengan baik, manusia adalah di ambang penemuan ilmiah yang besar. Selubung gas netral, yang masih dibayangi gambaran dari bintang paling awal dan galaksi, diselesaikan kemampuan inframerah "Webb" dan luminositas yang sangat besar. Ini akan menjadi yang terbesar, teleskop paling sensitif dengan berbagai panjang gelombang besar 0,6-28 mikron (mata manusia melihat 0,4-0,7 mikron) dari yang pernah dibangun. Hal ini diharapkan dapat memberikan satu dekade pengamatan.

Menurut NASA, istilah "Webb" misi akan 5,5-10 tahun. Hal ini terbatas pada jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk mempertahankan orbit, dan kehidupan elektronik dan peralatan di lingkungan yang keras ruang. Teleskop orbital James Webb akan membawa stok BBM untuk seluruh jangka 10 tahun, dan 6 bulan setelah peluncuran akan diuji untuk memastikan penerbangan, yang menjamin 5 tahun kerja ilmiah.

Apa yang bisa salah?

Faktor pembatas utama adalah jumlah bahan bakar di kapal. Ketika selesai, satelit itu akan melayang jauh dari titik L2 Lagrange, datang sebagai orbit kacau sangat dekat dengan Bumi.

koma ini, dapat terjadi dan masalah lainnya:

• cermin degradasi, yang mempengaruhi jumlah cahaya yang dikumpulkan dan menciptakan artefak gambar, tapi tidak akan merusak operasi lebih lanjut dari teleskop;
• kegagalan sebagian atau total layar surya, yang akan menaikkan suhu pesawat ruang angkasa, dan menyempit kisaran panjang gelombang yang digunakan untuk sangat dekat inframerah wilayah (2-3 mikron);
• pendinginan kecelakaan alat sistem mid-IR range, yang membuatnya tidak layak untuk digunakan, tetapi tidak mempengaruhi alat-alat lain (0,6-6 mikron).

Tes yang paling sulit yang menanti teleskop James Webb, - peluncuran dan injeksi ke dalam orbit yang diinginkan. Hal ini situasi ini telah diuji dan berhasil lulus.

Revolusi dalam ilmu

Jika teleskop James Webb akan bekerja dalam mode normal, bahan bakar yang cukup untuk memastikan bahwa karyanya 2018-2028. Selain itu, ada potensi untuk pengisian bahan bakar, yang akan memperpanjang hidup teleskop untuk dekade lain. Sama seperti "Hubble" dioperasikan selama 25 tahun, JWST akan memastikan generasi ilmu revolusioner. Pada Oktober 2018 roket "Ariane 5" akan mengorbit masa depan astronomi, yang, setelah lebih dari 10 tahun kerja keras telah dilakukan untuk mulai berbuah. ruang teleskop masa depan hampir tiba.