Що відомо про найбільший космічний телескоп Джеймс Вебб. Його запустили 25 грудня

Космічний телескоп James Webb – найбільший та найдорожчий в історії. Його вага – 6,2 тонни, а загальна вартість $10 млрд. 25 грудня у проміжку між 14:20 та 14:52 за українським часом його відправили до космосу. Запуск відбувся на космодромі Куру у Французькій Гвіані.

James Webb стане головною інфрачервоною космічною обсерваторією, яка доповнить та розширить відкриття телескопа Hubble, що працює на орбіті понад 30 років.

Що він розповість нам про космос

James Webb здатний заглядати в пилові хмари, де сьогодні формуються зірки та планетні системи, роздивлятися найдрібніші деталі об'єктів та записувати свої спостереження — за їхньою допомогою надалі стежитимуть за змінами на небі. Як сподіваються астрономи, телескоп допоможе дізнатися про історію Всесвіту – від великого вибуху до моменту формування планет.

Космічна обсерваторія буде досліджувати зореутворення та формування планетних систем, вивчить скупчення зірок та галактик, далекі квазари та атмосфери екзопланет-небесних тіл поза Сонячною системою.

Тернистий шлях до старту

Роботу над цим пристроєм розпочали ще у 1996 році. Тоді ж швейцарські астрономи Мішель Майор та Дідьє Кело, які у 2019 році здобули за це Нобелівську премію, підтвердили існування першої відомої нам планети за межами Сонячної системи.

Після цього відкриття астрономи із Space Telescope Science порекомендували NASA побудувати новий інфрачервоний космічний телескоп із дзеркалом завширшки чотири метри. Але Деніел Голдін, який з 1992 по 2001 рік очолював управління, вирішив, що цього недостатньо і розпорядився збільшити його розмір до восьми метрів.

Це породило одразу дві проблеми. Перша – запустити такий масивний пристрій могли лише у складеному вигляді, оскільки жодна з доступних ракет була досить великою, щоб його розмістити. Друга – технологій, необхідних для створення настільки точного пристрою, на той момент ще не існувало.

Спочатку розробники сподівалися його запустити у 2007–2011 роках. Однак у ці терміни вкластися не вдалося, а бюджет пристрою зріс від $1 млрд до $8,8 млрд. У якийсь момент Конгрес США навіть хотів повністю скасувати проєкт, але світовій науковій спільноті вдалося відстояти телескоп.

Запуск перенесли на 2018 рік, але коли телескоп нарешті почали збирати та тестувати окремі його частини, випливло чимало проблем: протисонцевий козирок тріснув, а гвинти та шайби відвалювалися на очах.

Наступник телескопа Hubble

Космічний телескоп Hubble, запущений у 1990 році, донедавна був найбільшим космічним телескопом в історії. Проте Джеймс Вебб побив цей рекорд. За розмірами він трохи більший за типовий рейсовий автобус, але менший за стандартний тенісний корт.

Його головне дзеркало складається із 18 шестикутних сегментів загальною шириною 6,5 метрів та вагою 40 кілограмів. Для порівняння дзеркало Hubble лише 2,4 метра в діаметрі. Завдяки цьому James Webb буде за різними оцінками у десятки чи сотню разів чутливішим, ніж його попередник.

Амбер Страун, заступник наукового співробітника в Центрі космічних польотів NASA порівнює дзеркало телескопа зі світловим відром:

"Чим воно більше, тим більше речей ви туди зберете. У цьому випадку це фотони світла з далекої галактики".

Головне дзеркало вкрите шаром 24-каратного золота

Його товщина всього 100 нанометрів, що у 1000 разів тонше за товщину людського волосся. Так що загальний обсяг благородного металу в гігантському телескопі трохи більший за розмір одного м'яча для гольфу.

Такий вибір обумовлений лише функціональністю. Золото відбиває червоне світло краще за будь-який інший метал. Це дає дзеркалам космічного пристрою відбивну здатність 98% у порівнянні з типовими 85% відбивної здатності стандартних дзеркал.

Завдяки цьому телескоп зможе зафіксувати інфрачервоне світло галактик, що знаходяться на відстані до 13,6 мільярда світлових років від Землі. З цієї причини його називають вікном у минуле – світлу потрібен час, щоб досягти дзеркала телескопа. Тож ми побачимо Всесвіт, коли він був ще дуже молодий.

Підписуйтесь на LIGA.Tech у Telegram: тільки важливе

Ціна технічної помилки – $10 млрд

Телескоп Hubble пробув на орбіті майже 20 років. За цей період кілька пілотованих місій відвідали космічний об'єкт, щоб провести його ремонт та обслуговування. У випадку з James Webb такої можливості не буде. І ось чому.

Hubble обертався навколо Землі на відстані 547 кілометрів. Його наступник James Webb перебуватиме на відстані трохи менш як 1600300 кілометрів. Якщо щось піде не так – можливості відремонтувати телескоп, що коштує мільярди, просто не буде. Тож вартість однієї технічної помилки може бути неймовірно високою.

Проводити дослідження в інфрачервоному діапазоні досить складно. James Webb не зміг би працювати на орбіті нашої планети, оскільки тепло від Землі та її атмосфери завадило б спостереженням. Місце, куди відправиться телескоп, відоме як точка Лагранжа між Землею і Сонцем. Сила тяжіння та відцентрові сили дозволять йому залишатися на стабільній орбіті – на тій самій відстані і в тій же позиції по відношенню до Землі.

Козирок, щоб захистити пристрій від сонця

Сам пристрій теж не має перегріватися і створювати перешкоди власним дослідженням. Щоб максимально його охолодити, Джеймс Вебб оснастили так званим протисонцвим козирком. Він складається з п'яти ультратонких шарів поліімідної плівки, кожен розміром з тенісний корт. Це дасть змогу послабити теплове випромінювання від Сонця більш ніж у мільйон разів.

Зовнішній шар завжди буде звернений до Сонця і відбиватиме велику частину його тепла, працюючи при температурі 100 градусів Цельсія. Але кожен наступний шар буде все холоднішим і холоднішим, щоб охолодити дослідницьке обладнання до мінус 187 градусів Цельсія.

Хто такий Джеймс Вебб

Ще один скандал пов'язаний із назвою цього пристрою. Телескоп назвали на честь другого керівника NASA Джеймса Вебба (1906-1992), який очолював агентство в 1961-1968 роках. Кеннеді, який на той момент був президентом США, доручив йому реалізувати програму "Аполлон" і висадити першу у світі людину на Місяць.

За його правління NASA з розрізнених дослідницьких центрів перетворилося на скоординовану організацію.

Після аварії "Аполлона-1" у 1967 році він взяв провину на себе. І цим відвернув громадську увагу від NASA таким чином, що імідж організації не постраждав. Однак цього року група астронавтів звернула увагу на нові подробиці, які характеризують Вебба не з найкращого боку.

Виявилося, що він працював адміністрації президента США Трумена в період "Лавандової паніки", коли представників ЛГБТ-спільноти масово звільняли з державної служби. NASA провела внутрішнє розслідування і заявило, що не знайшло доказів причетності Вебба до цих подій. Тож телескопу вирішили залишити колишнє ім'я.

Підписуйтесь на LIGA.Бізнес у Facebook:головні бізнес-новини

Як проходитиме запуск

Спочатку запуск призначили на 18 грудня 2021 року – телескоп прибув на стартовий майданчик у Гвіані ще в жовтні, але його двічі відкладали через кілька невдач, у тому числі, зламану затискну стрічку та непередбачені проблеми зі зв'язком між ракетою та її наземними системами.

Проблема із затиском уже вирішена, а от зв'язкок налагоджували до останнього. Хоча у NASA і стверджували, що це не завадить запуску.

James Webb настільки масивний, що зміг вирушити в космос лише у складеному вигляді. Там на нього чекає складний процес розгортання, який схожий на оригамі навпаки. На все це піде близько двох тижнів. Щоб телескоп міг проводити дослідження, все має працювати максимально точно.

Так, кожен із 18 сегментів дзеркала телескопа має ідеально відповідати один одному. Похибка може становити 1/10000 діаметра людського волосся. Це дозволить їм при вирівнюванні діяти як єдине дзеркало та виконувати свою функцію.

У звичайній ситуації дрібні помилки не мають великих наслідків. Однак у цьому випадку все значно серйозніше. Якщо щось піде не так – телескоп мертвим вантажем зависне у космосі.

Сам запуск тривав близько 26 хвилин – протягом цього часу James Webb відокремився від ракети Ariane 5. Тепер співробітників NASA чекає ще 29 напружених днів, які стануть вирішальними для успішної долі телескопа. Спершу він розгорне свою сонячну панель, потім свою антену з високим коефіцієнтом посилення, необхідну для зв'язку з Землею. Наступний етап – розгортання протисонцевого козирка та, нарешті, головного дзеркала. Лише майже місяць після запуску він запустить двигуни, щоб зайняти своє остаточне становище у точці Лагранжа.

Коли він досягне своєї кінцевої орбіти, знадобиться деякий час, щоб апарат охолонув. Ще кілька місяців триватиме перевірка обладнання. Але якщо все піде добре – вже влітку 2022 телескоп зробить свої перші знімки.