Plne zmontovaný vesmírny teleskop James Webb s jeho slnečným žiarením a „jednotnými štruktúrami paliet“ (ktoré sa môžu zložiť okolo ďalekohľadu na spustenie) sa považujú za čiastočne rozmiestnené do otvorenej konfigurácie, aby sa umožnila inštalácia ďalekohľadu.
(Obrázok: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter je astrofyzik na Štátna univerzita v Ohiu, hostiteľ Spýtajte sa Spaceman a Vesmírne rádioa autor knihy „Vaše miesto vo vesmíre.„Sutter prispel k tomuto článku Hlasy expertov Space.com: Op-Ed & Insights.
NASA James Webb Space Telescope plánuje sa jeho spustenie v marci 2021, po rokoch meškania a miliárd dolárov vynaložených na rozpočet. Aj keď je ľahké tvrdiť, že všetok ten čas a peniaze boli premrhané, toto observatórium bude premiérom a nesporným majstrom infračervených vlnových dĺžok, čo nám poskytne jedinečný prístup do kútov vesmíru, ktoré sú v súčasnosti neprístupné.
Ak sa chceme dozvedieť nové veci o všetkom, od prvých galaxií po šancu život na iných planétach, zhruba 9,7 miliárd dolárov James Webb je naša jediná nádej.
Žiaden oddych
Zatiaľ čo vesmírny teleskop Jamesa Webba („JWST“ pre tých, ktorí to poznajú), je ohlasovaný ako „nástupca“ zastrelených NASA Hubbleov vesmírny teleskop, to tak nie je. Hubbleov teleskop je predovšetkým optický ďalekohľad, ktorý zachytáva vlnové dĺžky svetla podobné rozsahu, ktorý robí ľudské oko, a predlžuje sa trochu ďalej do infračervených a ultrafialových (UV) častí elektromagnetického spektra. Hubbleov teleskop je v podstate obrovská obežná guľa s priestorom, ktorá poskytuje ohromujúce obrázky, ktoré by ste videli, keby boli vaše optické nervy podobne vybavené.
Ale JWST je iný. Bude to úplne pozorované v infračervenom svetle a sotva poškriabe najhlbšie možné červene, ktoré môže človek vidieť. Inými slovami, JWST bude študovať vesmír, ktorý je do veľkej miery neviditeľný pre ľudské skúsenosti.
Jedným z hlavných dôvodov, prečo je JWST navrhnutý ako infračervený rozsah, je to, že infračervená astronómia je vo všeobecnosti skutočne ťažké robiť z povrchu Zeme. Ľahké znečistenie je záhada astronómov, ktorí potrebujú, aby ich obloha bola krištáľovo čistá a dokonale tmavá na vykonanie podrobných pozorovaní a meraní.
A znečistenie infračerveným svetlom pochádza z mnohých rôznych miest. V podstate všetko teplé. Čo je v podstate všetko. Ľudské telá generujú 100 wattov infračerveného žiarenia. Samotná Zem je dosť teplá a žiari v infračervených pásmach. Dokonca aj samotný ďalekohľad, ak je pri izbovej teplote, je v infračervenom svetle žiarivý.
Nie je to tak, že to nemôžeme urobiť infračervená astronómia zo zeme, je to jednoducho tak, že je to frustrujúco ťažké.
Preto priestor.
Ďaleko od domova
JWST bude operovať asi 1 milión kilometrov (1,5 milióna kilometrov) od Zeme, aby ho bezpečne dostal ďaleko od našej planéty žiariacej infračerveným žiarením. Ale aj tak stále existuje slnko zápasiť s. Sedeli ste niekedy vonku počas pekného letného dňa, cítili ste na pokožke teplo slnka? Áno, to je infračervené žiarenie, ktoré čerpá vedro. A dokonca milión kilometrov od Zeme je slnko stále trochu opečené.
Na boj proti tomu majú dizajnéri infračervených vesmírnych ďalekohľadov niekoľko možností. Najbežnejšou voľbou je použitie aktívneho chladiaceho systému ochladzovania teleskopu na teplotu potrebnú na správne pozorovanie infračervených vlnových dĺžok. Je to skvelé a využívajú ho predchádzajúce infračervené vesmírne teleskopy, ale obmedzuje to ich životnosť. Už žiadne chladivo = už žiadna astronómia.
Namiesto toho bude JWST nasadiť obrovský, drahý vesmírny dáždnik dlhý 72 metrov (22 metrov) a široký 36 metrov (11 metrov), vyrobený z piatich vrstiev extrémne reflexného materiálu, pričom každá vrstva je tenšia ako ľudské vlasy. Tento masívny “tienidlo„udržiava samotný ďalekohľad v konštantnom tieni niekde južne od mínus 370 stupňov Fahrenheita (mínus 223 stupňov Celzia), čo je ideálne pre infračervené vlnové dĺžky, ktoré bude študovať.
Aj keď len pre zábavu, jeden z prístrojov na palube bude chladený aktívnym chladiacim systémom pod mínus 433 Fahrenheita (mínus 258 C), čo mu umožní prístup k niektorým ešte dlhším infračerveným vlnovým dĺžkam.
Hľa, veda
Celkovo je JWST obrovský. V skutočnosti je taký veľký, že by sa nemal dať na raketu. Okrem slnečného štítu gargantuanu bude mať primárne zrkadlo priemer 21 stôp (6,5 m), čo je omnoho širšia ako akákoľvek raketa používaná v súčasnosti. Kanálové zrkadlenie na stranu rakety nie je presne uskutočniteľným riešením, takže namiesto toho šikovní inžinieri NASA rozdelili zrkadlo na 18 menších šesťuholníkových sekcií, ktoré budú zastrčené a zložené do rakety (spolu so zloženým) slnečné clony a zvyšok samotného ďalekohľadu).
Ak všetko pôjde dobre, len pár dní po štarte bude JWST smerovať k bodu pozorovania, rozvinie sa a začne hľadieť.
A to, čo uvidí, bude - a nepoužívam toto slovo zľahka - pozoruhodné. Jedným z jej hlavných cieľov bude raný vesmír, keď mal náš vesmír len niekoľko sto miliónov rokov. Prvé hviezdy a galaxie, ktoré sa objavili na kozmickej scéne, jasne žiarili vo viditeľnom spektre, ale v priebehu posledných 13 miliárd rokov vesmír sa rozšírila a roztiahla toto svetlo z viditeľného rozsahu a dole do infračerveného žiarenia - priamo v najkrajších miestach konštrukčných parametrov JWST.
Keďže nemáme vôbec žiadne obrázky z epochy prvých hviezd a galaxií (hovorovo nazývané aj „kozmický úsvit„) toto bude náš vôbec prvý pohľad na tento dôležitý vek v histórii vesmíru.
Bližšie k domovu bude JWST študovať čokoľvek chladné vo vesmíre, od protoplanetárnych diskov okolo novonarodených hviezd po molekulárne oblaky, kométy, objekty Kuiperovho pásu a ďalšie.
A JWST použije špeciálne zariadenie na zablokovanie svetla z niektorých vzdialených hviezd, čo umožní observatóriu vyfotiť akékoľvek objekty obiehajúce okolo týchto hviezd - napríklad exoplanéty, Tieto planéty budú žiariť v infračervenej oblasti a svetlo z týchto planét bude upravené chemickými látkami a prvkami v ich atmosfére, chemickými látkami a prvkami, ktoré by mohli byť znakmi života.
Od lovca ET po odhalenie kozmického úsvitu bude JWST určite stáť za to počkať.
- Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba z NASA: Kozmický nástupca Hubbleovho teleskopu
- Výdavky na varovanie domu vystrelili na vesmírny teleskop Jamesa Weba
- James Webb Space Telescope od NASA prichádza do Kalifornie na záverečné zhromaždenie (fotografie)
Ďalšie informácie získate po vypočutí epizódy „Stojí James Webb za čakanie?“ na podcastu Ask A Spaceman, ktorý je k dispozícii na stránke iTunes a na webe na adrese http://www.askaspaceman.com, Vďaka @SethDSanders, @hhyech, White I. a Veljo U. za otázky, ktoré viedli k tomuto dielu! Svoju vlastnú otázku položte na Twitteri pomocou #AskASpaceman alebo sledovaním Paula @PaulMattSutter a facebook.com/PaulMattSutter.
