Телескоп допоможе зазирнути на мільярди років у минуле, побачити Всесвіт зовсім юним і в подробицях розглянути, як із пилу Великого вибуху народжувалися найперші зірки та галактики.
Американське космічне агентство NASA запустило найбільший і найскладніший орбітальний телескоп в історії - James Webb. Цей інструмент називають наступником легендарного Hubble, який зробив численні відкриття.
Нова інфрачервона обсерваторія, на запуск якої астрономи чекали десятки років, також розгадуватиме загадки космосу від околиць Сонячної системи до перших у Всесвіті зірок. Корреспондент.net розповідає подробиці.
Найдорожчий телескоп
Що телескопу Hubble потрібна заміна, було зрозуміло у NASA ще до його запуску. Перший концепт наступника був розроблений у 1989 році, за рік до запуску Hubble. Згодом проект кілька разів змінювався, доки не був кардинально перероблений у 1996 році. Своє ім'я James Webb Space Telescope чи JWST він отримав на честь одного з колишніх директорів NASA.
Телескоп спочатку планувався як флагманський, тобто найдорожчий і найпотужніший інструмент NASA на роки вперед. При проектуванні наукових інструментів такого масштабу в них часто закладають технології, що ще не з'явилися - або їх розроблять спеціально під телескоп, або промисловість дійде до них сама.
Частина технологій не створена досі (людство все ще не може доставити телескоп таких розмірів за орбіту Марса), частина, навпаки, випередила мрії співробітників NASA (дзеркало вдалося зробити за розмірами більшим, ніж передбачалося).
Крім того, сталися нові відкриття, які перевернули науку та теж вплинули на проект. Так, спочатку одним з його основних завдань мало стати вимір того, наскільки сповільнюється розширення Всесвіту. Проте за час будівництва вчені з'ясували, що Всесвіт насправді розширюється не із уповільненням, а із прискоренням.
Через розширення Всесвіту світло найдальших галактик, випущене понад 13 мільярдів років тому, перетворилося на інфрачервоні хвилі. Крім того, в цьому діапазоні краще видно багато об'єктів, що не випромінюють власного світла, такі як планети, комети та астероїди. Ще інфрачервоні промені проходять через непроникні для світла хмари газу та пилу.
Тому творці вирішили відмовитися від оптичного діапазону, який є у Hubble і зробити телескоп тільки інфрачервоним. Крім того, завдяки розвитку технологій JWST вийшов удвічі легшим за свого попередника, при тому, що його дзеркало майже втричі більше - 6,5 метра в діаметрі.
Дзеркало, рекордне серед оптичних та інфрачервоних інструментів, що колись виводилися на орбіту, розбите на 18 рухомих сегментів. У момент старту дзеркало було частково складене і почне розкриватися у космосі.
Ще одна складна деталь конструкції – протисонячний екран, що послаблює потік тепла в мільйон разів. Цей захист вкрай необхідний: сонце нагріватиме поверхню апарата до +110°C, а дзеркало, що відображатиме інфрачервоні промені, не повинно нагріватися вище за -223°C.
James Webb вирушає на півтора мільйона кілометрів від Землі, вчетверо далі відстані від Місяця - до точки L2. Це одна з п'яти точок системи Сонце-Земля, в якій тіло може залишатися в рівновазі щодо сил тяжіння і Сонця, і Землі, що обертається навколо нього. Це означає, що телескоп, доставлений туди, не повинен витрачати паливо на те, щоб утриматися в ній.
У людства поки що немає космічних кораблів, які зможуть доставити в цю точку заправну чи ремонтну бригаду із Землі, тому телескоп не можна буде обслужити, як це неодноразово робили з Hubble.
Запуск Hubble супроводжувався скандалом. Після багаторічної підготовки до старту, коли обсерваторію вивели на орбіту, з'ясувалося, що її оптика налаштована неправильно і зображення виходить не у фокусі.
Оскільки телескоп виявився нездатним виконувати своє основне, якщо не єдине завдання, то насамперед до Hubble довелося відправити пілотовану місію, учасники якої вже на орбіті відкоригували монолітну лінзу дзеркала телескопа, вдягнувши на нього окуляри. Зробити таке з James Webb не вдасться.
James Webb Space Telescope - в основному, дітище NASA, але важливий внесок у його створення зробили також Європейська та Канадська космічні агенції. Загалом на будівництво та випробування інструменту пішло 17 років і понад десять мільярдів доларів.
Нова ера вивчення Всесвіту
Запущений 1990 року Hubble справив справжню революцію в астрономії. На основі даних його спостережень написано без перебільшення десятки тисяч наукових статей. Серед цих робіт, як було зазначено, є і відкриття, удостоєні Нобелівської премії.
Проте експерти зазначають ще одну важливу деталь. Окрім незліченних академічних регалій, безперечна заслуга Hubble полягає в тому, що він розгорнув науку обличчям до обивателя, зробивши астрономію найцікавішій широкій публіці.
Одна з найвідоміших таких фотографій – Стовпи творіння. На зображені гігантські скупчення пилу і газу, де тільки починають формуватися нові зірки.
Стовпи творіння / NASA
За допомогою James Webb людина зможе зазирнути в найзатишніші, найвіддаленіші куточки Всесвіту. Причому віддалені не лише у просторі, а й у часі. Адже телескоп здатний розглянути об'єкти, розташовані з відривом до 13,5 мільярда світлових років.
А значить, з'являться зображення того, як наш Всесвіт виглядав лише через 200 мільйонів років після Великого вибуху - коли гравітація тільки починала захоплювати хмари космічного пилу, скочуючи з них кульки і закручуючи в спіралі.
Якоїсь миті кульки стиснуться так щільно, що атоми почнуть буквально вдавлюватися один в одного, запустивши реакцію термоядерного синтезу. Тоді на їхньому місці спалахнуть перші зірки, у тому числі квазари, що містять активні надмасивні чорні дірки. Ці світила вже згасли багато мільярдів років тому, але їх промені досі не долетіли до Землі.
Також James Webb отримає детальні фотографії величезної кількості галактик, що допоможе зрозуміти, як вони утворюються, живуть і помирають. Він скануватиме атмосфери потенційно заселених планет у пошуках газів, що вказують на наявність біосфери. У Сонячній системі йому теж вистачить справ, наприклад, спостереження за Ураном та Нептуном, про які людина знає зовсім небагато.
Це далеко не всі завдання, що ставить перед телескопом багаторічна програма спостережень. Планується, що JWST розпочне роботу через півроку. За цей час йому належить вийти на робочу орбіту, а також перевірити та налаштувати всі системи.
Для цього в нього є лише чотири прилади:
-
камера видимого та ближнього інфрачервоного діапазону NIRCam
-
спектрограф видимого та ближнього інфрачервоного діапазону NIRSpec
-
інструмент середнього інфрачервоного діапазону MIRI, що включає камеру і спектрограф
-
інструмент FGS-NIRISS, що включає датчик точного наведення телескопа, камеру і безщілинний спектрограф