Uusi James Webb -teleskooppi käynnistyy. Tulevan James Webb -teleskoopin testaus: ratkaiseva vaihe. James Webbin avaruusteleskoopin kierros

James Webb -teleskoopin ensisijainen peili

NASA ja ESA ovat julkaisseet luettelon ensimmäisistä kohteista James Webb -avaruusteleskooppia varten, joka on tarkoitus laukaista vuonna 2018. Laitteesta tulee suurin optisella, lähi- ja keski-infrapuna-alueella toimiva avaruusteleskooppi - sen pääpeilin halkaisija on lähes kolme kertaa suurempi kuin Hubblen - 6,5 metriä. Kohteita ovat aurinkokunnan planeetat ja pienet kappaleet, eksoplaneetat ja protoplanetaariset levyt, galaksit ja galaksiklusterit sekä kaukaiset kvasaarit. Tästä kerrotaan NASAn lehdistötiedotteessa, luettelo on julkaistu teleskoopin verkkosivuilla.

James Webb -teleskooppia on kehitetty vuodesta 1996 - sen pitäisi tietyssä mielessä korvata Hubble ja tarjota paljon parempi resoluutio ja herkkyys kuin maanpäälliset ja avaruudessa olevat infrapunateleskoopit. Teleskoopin työhön liittyy toiveita varhaisten galaksien tutkimisesta (527-980 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen). Sillä hetkellä avaruudessa oli paljon neutraalia vetyä, joka absorboi tähtien ultraviolettisäteilyä.

Teleskoopin instrumenttiaika jaetaan tieteellisten ryhmien pyynnöstä. Etusija sovelluksissa ja noin 10 prosenttia ajasta on varattu tieteellisille ryhmille, jotka auttoivat kehittämään kaukoputkea. Näiden tieteellisten ryhmien pyynnöt julkaistiin hiljattain. Ne on ryhmitelty temaattisesti seuraaviin: aurinkokunnan esineet, eksoplaneetat, ruskeat kääpiöt, prototähdet, fragmenttikiekot, tähtiklusterit ja tähtien muodostusalueet, galaksit, galaksiklusterit ja kvasaarit sekä syvän avaruuden tutkimukset.

Pienistä kappaleista suunnitellaan havaintoja Ceresistä, Pallasista, Ryugu-asteroidista (Hayabusa-2 saavuttaa sen vuoden sisällä), Trans-Neptunian esineistä ja useista komeetoista. Eksoplaneetoista voidaan erottaa HD189733b (omistaja), HAT-P-26b (sillä), TRAPPIST-1e (sijaitsee äskettäisen seitsemän eksoplaneetan järjestelmän asuttavalla alueella), HD131399 (tämä on kolmen tähden järjestelmä jossa). Yhteensä suunnitteilla on tutkimuksia useista kymmenistä eksoplaneetoista, mukaan lukien niiden ilmakehät. Muita kohteita ovat kuuluisa Beta Pictoris -järjestelmä roskalevyineen, Hevosenpää-sumu, supernovajäännös SN 1987A ja useat kvasaarit, jotka näemme olevan miljardi vuotta alkuräjähdyksen jälkeen tai vähemmän. Yhteensä yli 2 100 havaintoa on jo suunniteltu.

Webb on tällä hetkellä perusjärjestelmien testausvaiheessa. Sen ensisijainen peili valmistui helmikuussa 2016, ja se koostui 18 kuusikulmaisesta segmentistä. Kokonaispinta-ala on 25 neliömetriä, paino - 705 kiloa. Jokainen 20,1 kiloa painava segmentti on valmistettu berylliumista ja päällystetty 100 nanometrin paksuisella kultakerroksella.

Vladimir Korolev

• MIRI

• NIRCam

• NIRSpec

• FGS/NIRISS

Alun perin nimeltään Next Generation Space Telescope. Seuraavan sukupolven avaruusteleskooppi, NGST). Vuonna 2002 se nimettiin uudelleen NASAn toisen johtajan James Webbin (1906-1992) kunniaksi, joka johti virastoa vuosina 1961-1968 Apollo-ohjelman aikana.

James Webbissä on halkaisijaltaan 6,5 metriä oleva komposiittipeili, jonka keräilypinta-ala on 25 m² ja joka on suojattu Auringon ja Maan infrapunasäteilyltä lämpösuojalla. Teleskooppi sijoitetaan halo-kiertoradalle Sun-Earth-järjestelmän Lagrangen pisteeseen L 2.

Projekti on tulos 17 maan välisestä kansainvälisestä yhteistyöstä, jota johtaa NASA, ja siihen on osallistunut merkittävästi Euroopan ja Kanadan avaruusvirastot.

Nykyisten suunnitelmien mukaan kaukoputki laukaistaan ​​Ariane 5 -raketilla maaliskuussa 2021. Tässä tapauksessa ensimmäinen tieteellinen tutkimus alkaa syksyllä 2021. Teleskooppi toimii vähintään viisi vuotta.

Tehtävät

Astrofysiikka

JWST:n ensisijaiset tavoitteet ovat: Alkuräjähdyksen jälkeen muodostuneiden ensimmäisten tähtien ja galaksien valon havaitseminen, galaksien, tähtien, planeettajärjestelmien ja elämän alkuperän muodostumisen ja kehityksen tutkiminen. Webb pystyy myös puhumaan siitä, milloin ja missä maailmankaikkeuden reionisaatio alkoi ja mikä sen aiheutti.

Eksoplanetologia

Teleskooppi mahdollistaa suhteellisen kylmien eksoplaneettojen havaitsemisen, joiden pintalämpötila on jopa 300 K (mikä on lähes yhtä suuri kuin maan pinnan lämpötila), jotka sijaitsevat kauempana kuin 12 AU. eli niiden tähdistä ja kaukana Maasta jopa 15 valovuoden etäisyydellä. Yli kaksi tusinaa aurinkoa lähimpänä olevaa tähteä putoaa yksityiskohtaiselle havaintovyöhykkeelle. JWST:n ansiosta on odotettavissa todellista läpimurtoa eksoplanetologiassa - kaukoputken ominaisuudet riittävät paitsi itse eksoplaneettojen, myös näiden planeettojen satelliittien ja spektrilinjojen havaitsemiseen (joka on saavuttamaton indikaattori millekään maanpäälliselle tai avaruusteleskooppi vuoteen 2025 asti, jolloin esitellään Euroopan äärimmäisen suuri teleskooppi, jonka peilin halkaisija on 39,3 m. Eksoplaneettojen etsimiseen käytetään myös Kepler-teleskoopin vuodesta 2009 saatuja tietoja. Teleskoopin ominaisuudet eivät kuitenkaan riitä kuvien saamiseksi löydetyistä eksoplaneetoista. Tämä mahdollisuus tulee näkyviin vasta 2030-luvun puolivälissä, jolloin James Webbin seuraajateleskooppi, ATLAST, lanseerataan.

Aurinkokunnan vesimaailmat

Teleskoopin infrapunainstrumenteilla tutkitaan aurinkokunnan vesimaailmoja – Jupiterin kuuta Europaa ja Saturnuksen kuuta Enceladusta. NIRSpec-instrumentilla etsitään biosignatuureja (metaani, metanoli, etaani) molempien satelliittien geysiristä.

NIRCam-instrumentti pystyy saamaan Europasta korkearesoluutioisia kuvia, joita käytetään sen pinnan tutkimiseen ja geysirien ja korkean geologisen aktiivisuuden alueiden etsimiseen. Havaittujen geysirien koostumus analysoidaan NIRSpec- ja MIRI-instrumenteilla. Näistä tutkimuksista saatuja tietoja käytetään myös Europa Clipper -luotaimen Euroopan tutkimiseen.

Enceladukselle sen syrjäisyyden ja pienen koon vuoksi ei ole mahdollista saada korkearesoluutioisia kuvia, mutta kaukoputken ominaisuudet antavat meille mahdollisuuden analysoida sen geysirien molekyylikoostumusta.

Tarina

Aluksi lanseerauksen oli määrä tapahtua 2007, mutta myöhemmin sitä siirrettiin useita kertoja (katso taulukko). Peilin ensimmäinen segmentti asennettiin kaukoputkeen vasta vuoden 2015 lopussa, ja koko pääkomposiittipeili koottiin vasta helmikuussa 2016. Keväästä 2018 alkaen suunniteltu julkaisupäivä on siirretty 30.3.2021.

Rahoitus

Myös projektin kustannukset ovat nousseet toistuvasti. Kesäkuussa 2011 tuli tiedoksi, että kaukoputken hinta oli vähintään neljä kertaa alkuperäisiä arvioita korkeampi. Kongressin heinäkuussa 2011 ehdottama NASA:n budjetti vaati teleskoopin rahoituksen lopettamista huonon hallinnon ja ohjelman ylitysten vuoksi, mutta budjettia tarkistettiin saman vuoden syyskuussa ja hanke pysyi rahoitettuna. Lopullisen päätöksen rahoituksen jatkamisesta teki senaatti 1.11.2011.

Vuonna 2013 kaukoputken rakentamiseen osoitettiin 626,7 miljoonaa dollaria.

Kevääseen 2018 mennessä projektin kustannukset olivat nousseet 9,66 miljardiin dollariin.

Optisen järjestelmän valmistus

Ongelmia

Teleskoopin herkkyys ja sen erotuskyky ovat suoraan verrannollisia esineistä valoa keräävän peilialueen kokoon. Tutkijat ja insinöörit ovat määrittäneet, että primääripeilin vähimmäishalkaisijan on oltava 6,5 ​​metriä, jotta voidaan mitata kaukaisimmista galakseista tulevaa valoa. Pelkästään Hubble-teleskoopin peilin kaltaisen, mutta suuremman peilin valmistaminen ei ollut hyväksyttävää, koska sen massa olisi liian suuri laukaistamaan kaukoputken avaruuteen. Tiedemiesten ja insinöörien ryhmän oli löydettävä ratkaisu, jotta uuden peilin massa olisi 1/10 Hubble-teleskoopin peilin massasta pinta-alayksikköä kohti.

Kehitys ja testaus

Tuotanto

Webb-peiliin käytetään erityistä berylliumia. Se on hieno jauhe. Jauhe asetetaan ruostumattomasta teräksestä valmistettuun astiaan ja puristetaan litteään muotoon. Kun terässäiliö on poistettu, berylliumpala leikataan kahtia, jotta saadaan kaksi peiliaihiota, joiden halkaisija on noin 1,3 metriä. Jokaista peiliaihiota käytetään yhden segmentin luomiseen.

Peilin muodostusprosessi alkaa leikkaamalla ylimääräinen materiaali pois berylliumaihion takaosasta niin, että hieno harjarakenne jää jäljelle. Jokaisen työkappaleen etupuoli tasoitetaan ottaen huomioon segmentin sijainti suuressa peilissä.

Sitten kunkin peilin pinta hiotaan, jotta sille saadaan lähelle laskettua muotoa. Tämän jälkeen peili tasoitetaan ja kiillotetaan huolellisesti. Tätä prosessia toistetaan, kunnes peilisegmentin muoto on lähellä ihanteellista. Seuraavaksi segmentti jäähdytetään -240 °C:n lämpötilaan ja segmentin mitat mitataan laserinterferometrillä. Sitten peili, ottaen huomioon saadut tiedot, käy läpi lopullisen kiillotuksen.

Kun segmentti on käsitelty, peilin etuosa päällystetään ohuella kultakerroksella heijastamaan paremmin infrapunasäteilyä alueella 0,6-29 mikronia, ja valmis segmentti testataan uudelleen kryogeenisissä lämpötiloissa.

Testaus

10. heinäkuuta 2017 - Teleskoopin viimeinen kryogeeninen testi alkaa 37 asteen lämpötilassa Houstonin Johnson Space Centerissä, joka kesti 100 päivää.

Houstonissa suoritetun testauksen lisäksi ajoneuvolle tehtiin sarja mekaanisia tarkastuksia Goddard Space Flight Centerissä, jotka osoittivat, että se kestää laukaisun raskaasta kantoraketista.

Helmikuun alussa 2018 jättiläispeilit ja erilaiset instrumentit saapuivat Northrop Grummanin Redondo Beachin laitokseen teleskoopin kokoonpanon viimeistä vaihetta varten. Siellä on jo käynnissä kaukoputken propulsiomoduulin ja sen aurinkosuojan rakentaminen. Kun koko rakenne on koottu, se lähetetään merialuksella Kaliforniasta Ranskan Guyanaan.

Laitteet

JWST:llä on seuraavat tieteelliset välineet avaruustutkimuksen suorittamiseen:

• Lähi-infrapunakamera;
• Laite työskentelee infrapunasäteilyn keskialueella (englanniksi: Mid-Infrared Instrument, MIRI);
• Lähi-infrapunaspektrografi Lähi-infrapunaspektrografi, NIRSpec);
• Fine Guidance Sensor (FGS) ja lähi-infrapunakuvantaja ja rakoton spektrografi. Lähi-infrapunakamera ja rakoton spektrografi, NIRISS).

Lähi-infrapunakamera

Lähi-infrapunakamera on Webbin pääkuvausyksikkö, ja se koostuu ryhmästä elohopea-kadmium-telluuri ilmaisimia Laitteen toiminta-alue on 0,6 - 5 µm. Sen kehittäminen on uskottu Arizonan yliopistolle ja Lockheed Martin Advanced Technology Centerille.

Laitteen tehtäviin kuuluu:

• varhaisimpien tähtien ja galaksien valon havaitseminen niiden muodostumisvaiheessa;
• lähellä olevien galaksien tähtipopulaatioiden tutkimus;
• Linnunradan ja Kuiperin vyön kohteiden nuorten tähtien tutkimus;
• galaksien morfologian ja värin määrittäminen suurella punasiirtymällä;
• kaukaisten supernovien valokäyrien määrittäminen;
• pimeän aineen kartan luominen gravitaatiolinssien avulla.

Monet Webbin tutkimista kohteista lähettävät niin vähän valoa, että kaukoputken on kerättävä niistä valoa satojen tuntien ajan spektrin analysoimiseksi. Tuhansien galaksien tutkimiseksi kaukoputken viiden vuoden toiminnan aikana spektrografi suunniteltiin tarkkailemaan 100 kohdetta 3 × 3 kaariminuutin taivaan alueella samanaikaisesti. Tämän saavuttamiseksi Goddardin tiedemiehet ja insinöörit kehittivät uuden mikrosuljinteknologian spektrografiin tulevan valon ohjaamiseksi.

Teknologian ydin, jonka avulla on mahdollista saada 100 yhtäaikaa spektrit, koostuu mikroelektromekaanisesta järjestelmästä, jota kutsutaan "mikrosuljinryhmäksi". NIRSpec-spektrografin mikroporttikennoissa on kannet, jotka avautuvat ja sulkeutuvat magneettikentän vaikutuksesta. Jokaista 100 x 200 µm:n kennoa ohjataan yksilöllisesti ja se voi olla avoin tai suljettu, jolloin spektrografi altistaa tai estää osan taivaasta.

Juuri tämän säädettävyyden ansiosta laite voi suorittaa spektroskopiaa niin monelle esineelle samanaikaisesti. Koska NIRSpecin tutkimat kohteet ovat kaukana ja himmeitä, instrumentin on tukahdutettava lähempänä olevien kirkkaiden lähteiden säteily. Mikrokaihtimet toimivat samalla tavalla kuin ihmiset siristelevät keskittyäkseen kohteeseen estämällä ei-toivotun valonlähteen.

Laite on jo kehitetty ja sitä testataan parhaillaan Euroopassa.

Laite keskipitkän infrapuna-alueen työskentelyyn

Laite työskentelee infrapunasäteilyn keskialueella (5 - 28 µm) koostuu kamerasta, jossa on 1024x1024 pikselin resoluutio ja spektrografi.

MIRI koostuu kolmesta arseeni-pii-ilmaisinryhmästä. Laitteen herkät ilmaisimet antavat meille mahdollisuuden nähdä kaukaisten galaksien punasiirtymä, uusien tähtien ja heikosti näkyvien komeettojen muodostuminen sekä Kuiperin vyöhykkeen esineet. Kameramoduuli tarjoaa mahdollisuuden kuvata kohteita laajalla taajuusalueella suurella näkökentällä, ja spektrografimoduuli tarjoaa keskiresoluutiospektroskopian pienemmällä näkökentällä, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisen fyysisen tiedon saamisen kaukaisista kohteista.

MIRI-7:n nimelliskäyttölämpötila. Tätä lämpötilaa ei voida saavuttaa käyttämällä vain passiivista jäähdytysjärjestelmää. Jäähdytys sen sijaan tapahtuu kahdessa vaiheessa: pulssiputken esijäähdytin jäähdyttää laitteen 18 K:een, sitten adiabaattinen kuristava lämmönvaihdin (Joule-Thomson-ilmiö) laskee lämpötilan 7 K:iin.

MIRIä kehittää ryhmä nimeltä MIRI Consortium, joka koostuu tutkijoista ja insinööreistä Euroopasta, tiimistä Jet Propulsion Laboratorysta Kaliforniasta ja tutkijoista useista yhdysvaltalaisista laitoksista.

FGS/NIRISS

Fine Guidance Sensor (FGS) ja Near-Infrared Imaging and Slitless Spectrograph (NIRISS) pakataan yhteen Webbiin, mutta ne ovat pohjimmiltaan kaksi eri laitetta. Molempia laitteita kehittää Kanadan avaruusjärjestö, ja ne on jo saanut lempinimen "Canadian eyes" analogisesti "kanadalaisen käden" kanssa. Tämä työkalu on jo integroitu rakenteeseen ISIM helmikuussa 2013.

Tarkka opastusanturi

Tarkkuusopastusanturi ( FGS) mahdollistaa Webbin tarkan kohdistuksen, jotta se voi saada korkealaatuisia kuvia.

Kamera FGS voi muodostaa kuvan kahdelta vierekkäiseltä taivaan alueelta, jotka ovat kooltaan 2,4 × 2,4 kaariminuuttia, sekä lukea tietoja 16 kertaa sekunnissa pienistä 8 × 8 pikselin ryhmistä, mikä riittää vastaavan vertailutähden löytämiseen 95 %:n todennäköisyydellä mistä tahansa taivas, mukaan lukien korkeat leveysasteet.

Päätoiminnot FGS sisältää:

• kuvan hankkiminen kaukoputken sijainnin määrittämiseksi avaruudessa;
• ennalta valittujen ohjaustähtien hankkiminen;
• paikannusjärjestelmän toimittaminen eng. Attitude Control System mittaa ohjaustähtien painopisteen nopeudella 16 kertaa sekunnissa.

Teleskoopin laukaisun aikana kiertoradalle FGS raportoi myös poikkeamista pääpeilin käyttöönoton yhteydessä.

Lähi-infrapunakuvantaja ja rakoton spektrografi

Near Infrared Imaging and Slitless Spectrograph (NIRISS) toimii alueella 0,8 - 5,0 µm ja se on erikoistyökalu, jossa on kolme päätilaa, joista jokainen toimii erillisellä alueella.

NIRISSiä käytetään seuraavien tieteellisten tehtävien suorittamiseen:

• "ensimmäisen valon" vastaanottaminen;
• eksoplaneetan havaitseminen;
• saada niiden ominaisuudet;
• läpikulkuspektroskopia.

Katso myös

Huomautuksia

Huomautuksia

Alaviitteet

1. Jim Bridenstine Twitterissä: "James Webb -avaruusteleskooppi tuottaa ensimmäisen laatuaan, maailmanluokan tiedettä. Riippumattoman arviointilautakunnan suositusten perusteella n...
2. Lisäviiveiden vuoksi Webb-teleskooppi on vaarassa nähdä rakettinsa poistuvan | Ars Technica
3. https://www.ama-science.org/proceedings/details/368
4. NASA saa päätökseen Webb Telescope -katsauksen ja sitoutuu käynnistämään vuoden 2021 alussa(Englanti) . NASA (27. kesäkuuta 2018). Haettu 28. kesäkuuta 2018.
5. Jäiset kuut, galaksiklusterit ja kaukaiset maailmat James Webbin avaruusteleskoopin valittujen kohteiden joukossa (määrittämätön) (15. kesäkuuta 2017).
6. https://nplus1.ru/news/2017/06/16/webb-telescope (määrittämätön) (16. kesäkuuta 2017).
7. Webb Science: The End of the Dark Ages: First Light and Reionization (määrittämätön) . NASA. Haettu 18. maaliskuuta 2013. Arkistoitu 21. maaliskuuta 2013.
8. Ripauksen äärettömyyttä (määrittämätön) (25. maaliskuuta 2013). Arkistoitu alkuperäisestä 4. huhtikuuta 2013.
9. Kepler löytää kymmenen uutta mahdollista Maan kaksoset (määrittämätön) (19. kesäkuuta 2017).
10. NASAn Webb-teleskooppi tutkii aurinkokuntamme "valtameren maailmoja" (määrittämätön) (24. elokuuta 2017).
11. Berardelli, Phil. Seuraavan sukupolven avaruusteleskooppi palaa ajan ja avaruuden alkuun, CBS (27. lokakuuta 1997).
12. Seuraavan sukupolven avaruusteleskooppi (NGST) (määrittämätön) . Toronton yliopisto (27. marraskuuta 1998).
13. Reichhardt, Tony. Yhdysvaltain tähtitiede: Onko seuraava iso asia liian suuri? (englanniksi) // Luonto. - 2006. - maaliskuu (nide 440, nro 7081). - s. 140-143. - DOI: 10.1038/440140a. - Bibcode: 2006Natur.440..140R.
14. Kosmisen säteen hylkäys NGST:llä (määrittämätön) .
15. MIRI-spektrometri NGST:lle (määrittämätön) (linkki ei saatavilla). Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2011.
16. NGST Weekly Missive (määrittämätön) (25. huhtikuuta 2002).
17. NASA muuttaa James Webbin avaruusteleskooppisopimusta (määrittämätön) (12. marraskuuta 2003).

Kuvituksen tekijänoikeus NASA Kuvan kuvateksti Viime vuoden lokakuusta lähtien kaukoputken tieteellisiä laitteita on testattu Goddard Centerin tyhjiökammiossa.

Hubble-kiertoratateleskoopin seuraajan, James Webbin avaruusobservatorion, laukaisun valmistelu on edennyt ratkaisevaan vaiheeseen.

NASAn insinöörit viimeistelevät uuden teleskoopin pääpeilin kokoamisen. Uuden kaukoputken laukaisu on nyt suunniteltu lokakuulle 2018.

Teleskoopin tieteellisten laitteiden neljän päälohkon kryogeeniset testit ja kalibrointi ovat myös valmistumassa.

NASAn uuden orbitaalisen observatorion laukaisuprojekti on siis päässyt viimeiseen vaiheeseen, ja jäljellä olevien laukaisua edeltävien vaiheiden odotetaan valmistuvan lähikuukausina.

Teleskooppi on suunniteltu laukaistavaksi käyttämällä eurooppalaista Ariane 5 -kantorakettia, joka määritti monet kaukoputken suunnittelun piirteet, erityisesti sen, että sen pääpeili koostuu segmenteistä.

NASAn toisen johtajan mukaan nimetty James Webb Orbital Telescope on Yhdysvaltain ilmailujärjestön, Euroopan avaruusjärjestön ja Kanadan avaruusjärjestön rahoittama.

Uuden teleskoopin päätavoitteena on havaita alkuräjähdyksen jälkeen muodostuneiden ensimmäisten tähtien ja galaksien valo, tutkia galaksien, tähtien, planeettajärjestelmien muodostumista ja kehitystä sekä elämän syntyä. Webb pystyy myös puhumaan siitä, milloin ja missä maailmankaikkeuden reionisaatio alkoi ja mikä sen aiheutti.

Teleskoopin avulla voidaan havaita suhteellisen kylmiä eksoplaneettoja, joiden pintalämpötila on jopa 300 K (mikä on lähes yhtä suuri kuin Maan pintalämpötila), jotka sijaitsevat kauempana kuin 12 tähtitieteellistä yksikköä (AU) tähdistään ja etäisyydellä jopa 15 valovuoden päässä Maasta.

Yli kaksi tusinaa aurinkoa lähimpänä olevaa tähteä putoaa yksityiskohtaiselle havaintovyöhykkeelle. Uuden kaukoputken ansiosta odotetaan todellista läpimurtoa eksoplanetologiassa - kaukoputken ominaisuudet riittävät paitsi itse eksoplaneettojen, myös näiden planeettojen satelliittien ja spektrilinjojen havaitsemiseen, mikä on saavuttamaton indikaattori mille tahansa maaperälle. -pohjainen ja kiertoratateleskooppi 2020-luvun alkuun asti, jolloin otetaan käyttöön eurooppalainen äärimmäisen suuri teleskooppi, jonka peilin halkaisija on 39,3 m.

Teleskooppi toimii vähintään viisi vuotta.

NASAn insinöörit ovat viime viikkoina olleet kiireisiä liimaamalla berylliumpeilisegmenttejä peilin tukirakenteeseen.

Seuraavien päivien aikana kaksi viimeistä kahdeksankulmaista segmenttiä asennetaan haluttuun asentoon kiinnitystä varten.

Samaan aikaan Marylandin Goddard Centerin viereisessä huoneessa kokoonpanopajan vieressä valmistuvat tulevan teleskoopin tieteellisten laitteiden kryogeeniset tyhjiötestit.

James Webbillä on seuraavat tieteelliset välineet avaruustutkimukseen:

• Lähi-infrapunakamera;
• Laite työskentelee infrapunasäteilyn keskialueella (Mid-Infrared Instrument);
• Lähi-infrapunaspektrografi;
• Hieno opastusanturi/lähi-infrapunakamera ja rakoton spektrografi.

Viime vuoden lokakuusta lähtien nämä laitteet ovat olleet tyhjiökammiossa, jonka lämpötila on laskettu miinus 233 celsiusasteeseen.

Laitteen kalibrointitiedot on jo saatu, millä on suuri merkitys kaukoputken ohjaamisessa syvässä avaruudessa.

Nämä testit auttoivat tunnistamaan useita vikoja ja korvaamaan epäluotettavat laitteet ja osat. Teleskoopissa on 250 000 kantta ja ikkunaluukkuja, joista osalla on epämiellyttävä vika "tarttumaan" tyhjiöön tärinän vaikutuksen alaisena, kun se laukaistiin Maasta.

Kantoraketin tärinää simuloitiin nykyisten testien aikana ja vaihdetut osat osoittautuivat luotettavimmiksi.

On vielä suoritettava yleisemmät optiset, tärinä- ja akustiset testit kaikille teleskooppijärjestelmille.

Peili ja tieteelliset instrumentit kuljetetaan sitten Johnson Centeriin kryogeenis-tyhjiötestausta varten kammiossa, joka rakennettiin 1960-luvulla testaamaan Apollon rakettia. Nämä testit alkavat noin vuoden kuluttua.

Niiden valmistumisen jälkeen teleskooppiin kiinnitetään ohjausjärjestelmämoduuli, johon asennetaan ajotietokoneet ja tietoliikennejärjestelmät.

Viimeisenä askeleena on asentaa kaukoputkeen tenniskentän kokoinen jättiläinen aurinkosuoja, joka suojaa optisia järjestelmiä auringonvalolta.

Ei ole liian kauan odottaa lokakuuhun 2018.

Melkein heti Hubble-teleskoopin kiertoradalle laukauksen jälkeen tutkijat alkoivat valmistella edistyneempää laitetta, joka suunniteltiin varustavan enemmän toimintoja ja ominaisuuksia. Nyt, lähes kaksikymmentä vuotta myöhemmin, tämä projekti on jo toteutettu ja järjestelmä on testattu ja käyttövalmis. Puhumme James Webb -kiertoratateleskoopista, joka on varustettu 6,5 metrin peilillä. Tämä on kaksi kertaa enemmän kuin Hubble.

Projektin tieteellinen johtaja John Mather ilmoitti viime vuoden lopulla, että teleskooppi on valmis ja kykenevä aloittamaan työskentelyn kiertoradalla. Projektiin osallistuneiden asiantuntijoiden mukaan uusi teleskooppi auttaa aloittamaan miljardien valovuosien päässä maasta olevien galaksien tutkimuksen. Puhumme mahdollisuudesta käyttää eräänlaista aikakonetta tarkkailemalla galakseja, jotka ilmestyivät melkein heti alkuräjähdyksen jälkeen. Tämä auttaa tutkijoita selvittämään maailmankaikkeuden alkuperän.

Viimeaikaiset ongelmat ja niiden ratkaisut

Peilien asennusta eivät suorittaneet ihmiset, vaan robotti - tähän tarkoitukseen kehitettiin erikoistunut manipulaattori. Peiliin itse peilien lisäksi tutkijat asensivat servoja ja välikappaleita, jotka korjaavat pinnan kaarevuutta. Asiantuntijoiden mukaan, jotta tarkennus olisi tarkka, kiinnitin ei voi liikkua enempää kuin 38 nanometriä.

Viime vuoden marraskuussa tutkijat aloittivat peilien testauksen - tämä on erittäin tärkeä vaihe, joka mahdollisti laitteen suorituskyvyn arvioinnin. Testejä tehdessään asiantuntijat simuloivat ulkoisia tekijöitä, jotka voivat vahingoittaa rakennetta. Ensinnäkin puhumme laivan laukaisun yhteydessä syntyvästä äänestä ja tärinästä - nämä tekijät voivat vahingoittaa teleskooppia, jos niihin ei kiinnitetä asianmukaista huomiota. Yleisesti ottaen James Webbin lähettäminen kiertoradalle on vaikea vaihe, jonka aikana voi tapahtua paljon ongelmia, jos kaikkia lähetysprosessin osia ei valvota huolellisesti.

"Testi näyttää, onko optisessa järjestelmässä vaurioita testin jälkeen", sanoi Ritva Keski-Kuha, NASA:n Goddard Space Flight Centerin (GSFC) teleskooppitestauksesta vastaava johtaja.

Testaukseen käytettiin interferometriä, laitetta, jonka avulla teleskooppipeilin ominaisuudet voidaan määrittää erittäin suurella tarkkuudella. Ongelmana on, että et voi ottaa suoraan yhteyttä peiliin, vaan kaikki testit on suoritettava etänä. Muuten peiliin voi ilmestyä mikronaarmuja, mikä johtaa koko järjestelmän tehokkuuden heikkenemiseen.

"Siksi teemme tarkastelun - tietääksemme, miten asiat todellisuudessa ovat, sen sijaan että arvaamme", sanoi apulaisprojektipäällikkö Paul Geithner.

Interferometri ratkaisee tämän ongelman. Sen avulla voit tallentaa pienimmät muutokset monimutkaisen teleskooppipeilin elementtien järjestelyssä ja yksittäisten fragmenttien pintaominaisuuksissa. Interferometri tuottaa eripituisia valoaaltoja, joiden ominaisuuksia asiantuntijat tutkivat peilin heijastuksen jälkeen.

"Edellisiä neljää vuotta voidaan pitää valmistautuneena nykyiseen testiin", David Cheney, Goddard Space Flight Centerin johtava peilimetrologi, sanoi viime marraskuussa. ”Mittaamme pääpeilin koon, sen kaarevuussäteen, taustamelun. Testimme on niin herkkä, että havaitsemme muutoksia peilin ominaisuuksissa, vaikka ihmiset puhuvat huoneessa."

Marraskuussa testit sujuivat ongelmitta, eikä ongelmia havaittu. Mutta joulukuun alussa kaukoputkeen yhdistetyt kiihtyvyysmittarit havaitsivat joitain poikkeamia laitteen tärinätestien aikana. Tutkijat suorittivat matalan tason tärinätestejä vertaamalla saatuja tietoja anturien lähettämiin tietoihin ennen poikkeaman ilmenemistä. Kun ongelma havaittiin, testi pysähtyi automaattisesti suojatakseen laitteen laitteistoa. Tiedemiehet tutkivat kaukoputkea vielä kerran, mutta eivät löytäneet mitään poikkeavuuksia.

Joulukuun lopussa NASA:n edustajat ilmoittivat, että järjestelmän instrumenteista ja muista osista ei löytynyt ongelmia. Laitteesta suoritettiin sekä visuaalinen tarkastus että ultraviolettisäteilyn kuvien analyysi. Lisäksi suoritettiin kaksi ylimääräistä matalan tason tärinätestiä, jotka eivät myöskään paljastaneet James Webb -teleskoopin ongelmia. Lisätietoja testauksesta löytyy NASAn asiantuntijoiden laatimasta asiakirjasta.

Joulukuussa John Mather ilmoitti, että projektin osallistujat odottivat kaukoputken läpäisevän kaikki tarvittavat testit. Samalla virasto aikoo käyttää kaikkia saatavilla olevia varomenetelmiä varmistaakseen kaukoputken onnistuneen laukaisun kiertoradalle. Toistaiseksi ei valitettavasti ole täysin selvää, mitä nämä poikkeavuudet olivat ja miten ne voivat vaikuttaa järjestelmään, kun se lähetetään avaruuteen. Virasto tekee lopulliset johtopäätökset myöhemmin tässä kuussa.

James Webb toimitetaan Northrop-Grummanin laitokseen vuoden puolivälissä lopullista kokoonpanoa ja aurinkosuojaan ja kiertoradalla tapahtuvaa ohjausjärjestelmää varten liittämistä varten. Sitä ennen teleskoopin optista järjestelmää ja tieteellisiä instrumentteja testataan Johnson Space Centerin lämpötyhjiökammiossa.

Toistaiseksi ohjelman osallistujat osoittavat optimismia. "Emme usko, että törmäämme mihinkään, jota on vaikea korjata", Paul Hertz sanoo.

Tähtitieteilijät voivat tehdä ehdotuksensa työskentelyyn kaukoputken kanssa

"Olen vaikuttunut tästä", sanoo ohjelman johtaja Eric Smith. Tosiasia on, että viime vuosina tiimi on ollut mukana yksinomaan asian teknisessä puolella, ei tieteessä. Nyt voit siirtyä viimeiseen vaiheeseen ja tehdä tieteellistä työtä. "Tämä vuosi tarjoaa tiedeyhteisölle mahdollisuuden palata ohjelman pariin."

Yllä käsitellyssä kokouksessa ohjelman johto totesi, että tutkijat, jotka osallistuivat James Webb -teleskoopin instrumenttien, ohjelmistojen tai erilaisten ominaisuuksien kehittämiseen, voisivat saada taattua aikaa kaukoputken kanssa. Lisäksi niille tutkijoille, jotka lähettävät vakuuttavia hakemuksia, jotka mahdollistavat teleskoopin täyden toiminnallisuuden osoittamisen tiedeyhteisölle, tarjotaan järjestelmän ominaisuuksien varhainen käyttöoikeus. Tämän seurauksena muut tutkijat pystyvät ymmärtämään, kuinka James Webbin toimintoja voidaan parhaiten käyttää universumin tarkkailuun ja esittämään omia ehdotuksiaan. Se on ainakin ajatus. Tutkijat voivat jättää "tavallisia" ehdotuksia vuoden 2017 lopussa.

Nyt järjestelmän kehittämiseen osallistuvat asiantuntijat jatkavat teleskoopin, mukaan lukien optisen osan ja tieteellisten instrumenttien, testaamista. Tarkastukset suoritetaan Goddardin avaruuslentokeskuksessa.

Teleskoopin komponentit ja niiden ominaisuudet

• Lähi-infrapunakamera;
• Laite työskentelee infrapunasäteilyn keskialueella (Mid-Infrared Instrument);
• Lähi-infrapunaspektrografi;
• Hieno opastusanturi/lähi-infrapunakamera ja rakoton spektrografi.

• varhaisimpien tähtien ja galaksien valon havaitseminen niiden muodostumisvaiheessa;
• lähellä olevien galaksien tähtipopulaatioiden tutkimus;
• Linnunradan ja Kuiperin vyön kohteiden nuorten tähtien tutkimus;
• galaksien morfologian ja värin määrittäminen suurella punasiirtymällä;
• kaukaisten supernovien valokäyrien määrittäminen;
• pimeän aineen kartan luominen gravitaatiolinssin avulla;
• "ensimmäisen valon" havaitseminen;
• eksoplaneetan havaitseminen;
• saada niiden ominaisuudet;
• läpikulkuspektroskopia.

Mitä seuraavaksi?

James Webb -teleskooppi

Avaruusteleskoopit ovat aina eturintamassa avaruustutkimuksessa – vääristymät ja pilvisyys tai planeetan pinnan tärinä ja melu eivät haittaa niitä. Maan ulkopuolisten laitteiden ansiosta oli mahdollista saada yksityiskohtaisia ​​ja kauniita valokuvia kaukaisista sumuista ja galakseista, jotka eivät ole edes nähtävissä ihmissilmälle yötaivaalla. Vuonna 2018 alkaa kuitenkin uusi aikakausi avaruustutkimuksessa, joka syventää maailmankaikkeuden näkyviä rajoja – alan ennätyksen haltija James Webb Space Telescope laukaistaan. Lisäksi se rikkoo ennätyksiä paitsi ominaisuuksien suhteen: projektin kustannukset ovat nykyään 8,8 miljardia dollaria.

Ennen kuin puhut James Webbin rakenteesta ja toimivuudesta, on syytä ymmärtää, mihin se on tarkoitettu. Vaikuttaa siltä, ​​että maailmankaikkeuden tutkimista vaikeuttaa vain Maan ilmakehä, ja voit yksinkertaisesti toimittaa kiertoradalle teleskoopin kameralla ja nauttia elämästä. Mutta samaan aikaan "James Webb" on ollut kehitteillä yli kymmenen vuoden ajan, ja lopullinen budjetti ylitti edeltäjänsä kustannukset jopa varhaisessa ennustevaiheessa! Siksi kiertoratateleskooppi on jotain monimutkaisempaa kuin jalustalla oleva amatööriteleskooppi, ja sen löydöt ovat satoja kertoja arvokkaampia. Mutta mikä on niin erikoista, jota voidaan tutkia kaukoputkella, etenkin avaruusteleskoopilla?

Nostamalla pääsi taivaalle jokainen voi nähdä tähdet. Mutta miljardien kilometrien päässä olevien esineiden tutkiminen on melko vaikea tehtävä. Tähtien ja galaksien valo, joka kulkee miljoonia tai jopa miljardeja vuosia, käy läpi merkittäviä muutoksia – tai se ei edes saavuta meitä ollenkaan. Siten pölypilvet, jotka ovat usein yleisiä galakseissa, pystyvät absorboimaan täydellisesti kaiken tähden näkyvän säteilyn. Universumin jatkuva laajeneminen johtaa valoon - sen aallot pidentyvät ja muuttavat aluetta kohti punaista tai näkymätöntä infrapunaa. Ja suurimpienkin, miljardien valovuosien matkan lentäneiden kappaleiden säteilystä tulee kuin taskulampun valo satojen valonheittimien joukossa - erittäin kaukaisten galaksien havaitseminen vaatii ennennäkemättömän herkkiä laitteita.