Не обсерватория, а надежда человечества: 10 космических фактов о телескопе Уэбб — ochenvkusnyerecepty.ru

Посмотреть, как выглядит новейший телескоп, можно в AR-режиме в фирменном приложении NASA для Android и iOS

Увидит свет первых звёзд, когда-либо существовавших во Вселенной

Учёные называют телескоп «Джеймс Уэбб» условной машиной времени — дело в том, что мощности устройства позволяют заглянуть вглубь космоса, изучив самые старые галактики во Вселенной. Даже те, что образовались всего через 100 миллионов лет после так называемого Большого взрыва — их возраст составляет более 14 миллиардов лет. Изучив данные из далёкого «прошлого», специалисты надеются получить необходимую информацию о формировании и эволюции самой Вселенной, о самых дальних галактических системах, первых звёздах, экзопланетах и космических объектах, расположенных в Солнечной системе и за её пределами.

Собственно, вторая по важности миссия (после изучения первых галактик и звёзд) «Уэбба» заключается именно в открытии экзопланет — планет, которые расположены за Солнечной системой. Телескоп позволит учёным изучить гипотетический потенциал жизни человека на данных планетах, состав их атмосферы и расстояние до ближайших схожих с Землёй объектов. Но учёные планируют уделить внимание и планетам внутри Солнечной системы, которые ещё плохо изучены — к примеру, Юпитеру, а также Марсу, который человечество хочет колонизировать в обозримом будущем.

Превысил первоначальный бюджет в 20 раз

В середине 90-х годов прошлого столетия космическое агентство NASA начало работу над «Космическим телескопом следующего поколения» (Next Generation Space Telescope) — NGST. Авторы проекта планировали построить недорогой телескоп за 500 миллионов долларов, оборудовав его огромным зеркалом, но почти сразу стало ясно, что это слишком оптимистичный прогноз. Вскоре проект переименовали в «Телескоп Джеймса Уэбба» (James Webb Space Telescope) в честь тогдашнего администратора NASA, и в 1996 году был представлен первый эскиз будущего космического аппарата. Но лишь спустя восемь лет в NASA начали изготовление первых компонентов для JWST — задумка оказалась слишком масштабной.

18 шестиугольников главного зеркала выполнены из бериллия (сохраняет свою форму при криогенных температурах), который затем покрыли золотом и отполировали — данная поверхность оптимизирована для отражения инфракрасного света

Спустя ещё четыре года был утверждён дизайн нового космического телескопа, а полноценное подписание проекта состоялось лишь в 2010 году. То есть от эскиза до подписания всех бумаг прошло 14 лет, а стоимость проекта выросла с 500 миллионов до 6,5 миллиарда долларов. Впрочем, на этом траты NASA не закончились — в 2019 году, когда все компоненты телескопа были собраны воедино, итоговые расходы космического агентства составили уже 9,7 миллиарда долларов, почти в двадцать раз больше, чем планировалось изначально (и это без учёта вклада Европейского космического агентства в размере 700 млн евро и расходов Канады в 200 млн канадских долларов).

В 3 раза больше Хаббла

За столь внушительную сумму научное сообщество получило действительно исполинских размеров телескоп, на фоне которого «Хаббл» выглядит детской игрушкой. Например, диаметр первичного зеркала у «Уэбба» составляет 6,5 метра, тогда как у предшественника — всего 2,4 метра, то есть разница почти в три раза.

Анимация доступна по нажатию

Более того, главное зеркало JWST состоит из восемнадцати бериллиевых шестиугольников, общая собирательная площадь которых составляет 25 м² — у «Хаббла» всего 4,5 м². Соответственно, это крупнейшее в истории человечества зеркало, которое выведут за пределы земной атмосферы.

Главное зеркало «Хаббла» в сравнении с главным зеркалом «Уэбба»

Не поместится ни в одну ракету

Создав самый крупный космический телескоп в истории, специалисты NASA столкнулись с банальной проблемой — такая громадина (20,2 на 14,2 метра) просто не поместится ни в одну из современных ракет. Более того, стоит учитывать, что телескоп оборудован специальным солнцезащитным экраном, состоящим из пяти мембран, который по площади больше, чем теннисный корт — целых 300 м². Решили проблему очень просто — доставлять дорогущий телескоп в космос будут в формате «оригами», то есть в сложенном состоянии. Лишь добравшись в открытый космос, система разложит телескоп для дальнейшей полноценной работы.

Иллюстрация того, как телескоп будут располагать в грузовом отсеке ракеты-носителя

Для этого основное зеркало, состоящее из 18 шестиугольников, разделили на три секции — центральная состоит из 12 элементов, остальные 6 (по 3 с каждой стороны) будут сложены вплоть до выхода в открытый космос. Гораздо более сложные манипуляции произвели с солнцезащитным экраном — его пришлось сложить двенадцать раз, чтобы уместить всю конструкцию внутри грузового отсека ракеты-носителя. Но проблем с мембранами быть не должно — они изготовлены из каптона, который отличается особой гибкостью и применяется, например, при производстве космических скафандров.

Схема раскрытия телескопа после выгрузки из грузового отсека

В 4 раза дальше, чем Луна

Учёные считают, что идеальной областью для изучения глубин космоса является точка Лагранжа L2 — она находится на расстоянии примерно в 1,5 миллиона километров от Земли (в четыре раза дальше, чем расстояние до Луны) и позволяет держать постоянную связь с наземной станцией управления. Добираться до заветной второй точки Лагранжа телескоп будет целых 29 дней, после чего примет необходимое положение в отношении Солнца и начнёт выполнять свои основные задачи. Здесь стоит сделать акцент на важнейшем отличии «Уэбба» от «Хаббла» — если «Хаббл» вращается вокруг Земли, то новейший телескоп вращается вокруг солнца, находясь «позади» нашей планеты.

Схема точек Лагранжа (телескоп разместят в области L2)

В 100 раз мощнее Хаббла — смог бы уловить тепловую сигнатуру шмеля на Луне

Можно с уверенностью заявить, что JWST является не только самым большим космическим телескопом, но и самым мощным решением в своей области — специалисты из NASA заявили, что «Джеймс Уэбб» мощнее «Хаббла» примерно в сто раз. И чтобы понятнее объяснить возможности новинки, учёные заявляют, что JWST способен без проблем уловить тепловую сигнатуру шмеля на Луне, что при учёте расстояния от Земли до спутника и размеров шмеля, безусловно, впечатляет. С другой стороны, хотя изучаемые космические объекты имеют гораздо большую массу и объём, расстояние до них несоизмеримо больше.

Хотя внешне кажется, что габариты телескопов почти одинаковые, разница в возможностях колоссальная

Телескоп за 10 млрд долларов без возможности обслуживания

Несмотря на свою дороговизну и амбициозную цель, космический телескоп «Уэбб» является необслуживаемым — его так спроектировали изначально из-за невозможности шаттлов добраться до объекта в дальнем космосе. Если к «Хабблу», который находится на своей орбите вокруг Земли, NASA отправляла сразу четыре пилотируемые экспедиции, то JWST при возникновении каких-либо поломок или неисправностей будет решать их самостоятельно за счёт внутренних резервов. Специалисты считают, что он должен проработать как минимум 10 лет, но если с телескопом что-то произойдёт раньше, и решить это резервными ресурсами не выйдет, то устройство ценой в 10 миллиардов долларов починить никто не сможет — оно будет просто брошено в открытом космосе.

Контрастный душ в космических масштабах

Инженеры, работающие над телескопом, не просто так решили взять за основу солнцезащитной панели именно каптон — этот материал может похвастаться не только высочайшей термостойкостью, но и стабильностью при использовании в нестабильной среде с внушительным диапазоном температурных режимов. Это крайне важно, ведь телескоп будет летать таким образом, что одна его сторона будет всегда направлена к Солнцу и разогреется до 110 °C, тогда как другая сторона всегда будет направлена в противоположном от звезды направлении и охладится до -226 °С. То есть дальняя мембрана будет примерно вдвое горячее, чем температура в Долине Смерти, тогда как на ближайшей к телескопу мембране температура будет в три раза ниже, чем в Антарктиде.

«Джеймс Уэбб» не принадлежит NASA

Несмотря на распространённое мнение, новейший телескоп «Уэбб» не является собственностью NASA — над его созданием также работали специалисты ESA (Европейское космическое агентство) и CSA (Канадское космическое агентство). Они тоже вложили внушительные средства в разработку телескопа, плюс доставлять устройство в космос будет ракета Ariane 5 с космодрома Куру, расположенном во Франции. Кроме того, теоретически никаких ограничений к исследованиям при помощи данного телескопа нет — доступ к мощностям «Джеймса Уэбба» имеют учёные и исследователи со всего мира.

Работа при абсолютном нуле, когда атомы перестают двигаться

Учитывая сложность задачи, которую ставят перед телескопом «Уэбба», специалистам пришлось тщательно исключать любые эффекты и явления, которые могли бы внести погрешность в конечные данные. Для этого учёные решили использовать телескоп в условиях, при которых атомы практически прекращают своё движение — это позволяет повысить точность измерений. Речь, конечно же, про работу при так называемом абсолютном нуле — -273 °С. И чтобы телескоп мог выполнять задачу при столь низких температурах, инженерам пришлось использовать множество термоустойчивых материалов при конструировании столь дорогого космического устройства.

Материалы по теме:

Источник: trashbox.ru