Telescopul spațial James Webb complet asamblat cu protecția solară și „structurile de palet unitate” (care se pliază în jurul telescopului pentru lansare) se văd parțial dislocate într-o configurație deschisă pentru a permite instalarea telescopului.
(Imagine: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter este astrofizician la Universitatea de Stat din Ohio, gazda Întrebați un Spaceman și Radio spațialăși autorul „Locul tău în Univers."Sutter a contribuit cu acest articol Vocile experților Space.com: Op-Ed și Insights.
NASA Telescopul spațial James Webb este (în prezent) programat să se lanseze în martie 2021, după ani întârziați și miliarde de dolari cheltuiți peste buget. Deși este ușor să argumentăm că tot acest timp și bani au fost irosiți, acest observator va fi campionul premergător și incontestabil al lungimilor de undă în infraroșu, oferindu-ne acces inegalabil la colțurile universului inaccesibile în prezent.
Dacă vrem să învățăm lucruri noi despre tot, de la primele galaxii până la șansa pentru viața pe alte planete, aproximativ 9,7 miliarde de dolari James Webb este singura noastră speranță.
Fara relaxare
În timp ce Telescopul spațial James Webb („JWST” pentru cei din cunoaștere) este anunțat ca „succesorul” în depozitul NASA Telescopul spațial Hubble, nu este. Hubble este, în primul rând, un telescop optic, care captează lungimi de undă ale luminii similare cu intervalul pe care îl face ochiul uman și se extinde trecând puțin în porțiunile infraroșii și ultraviolete (UV) ale spectrului electromagnetic. În esență, Hubble este un glob de ochi gigant orbitant, care oferă imagini uimitoare pe care le-ați vedea, dacă nervii optici ar fi echipat în mod similar.
Dar JWST este diferit. Se va observa în întregime în infraroșu, abia zgârierea celor mai profunde roșii posibile pe care un om le poate vedea. Cu alte cuvinte, JWST va studia un univers care este în mare măsură invizibil pentru experiența umană.
Unul dintre motivele principale pentru care JWST este conceput pentru a fi un domeniu de infraroșu este faptul că astronomia infraroșie este, în general, cu adevărat greu de făcut de la suprafața Pământului. Poluare de nivel scazut este boala astronomilor, care au nevoie de cerul lor limpede și perfect întunecat pentru a-și face observațiile și măsurătorile detaliate.
Iar poluarea cu lumină infraroșie provine din multe locuri diferite. Practic, orice este cald. Ceea ce este, practic, totul. Corpurile umane generează 100 de wați de radiații infraroșii. Pământul în sine este destul de cald, strălucitor puternic în benzi cu infraroșu. Chiar și telescopul în sine, dacă este la temperatura camerei, este încetinit în infraroșu.
Nu că nu putem face asta astronomie infraroșu din pământ, doar că este frustrant de greu.
De aici, spațiul.
Departe de casa
JWST va funcționa la aproximativ 1 milion de mile (1,5 milioane de kilometri) de Pământ, pentru a-l ajunge în siguranță departe de planeta noastră caldă, cu infraroșu. Dar chiar și în continuare, există soarele a lupta cu. Ați stat vreodată afară într-o zi frumoasă de vară, simțind căldura soarelui nostru pe pielea dvs. Da, asta este radiații infraroșii, pompate de găleată. Și chiar la un milion de kilometri distanță de Pământ, soarele este încă un pic toast.
Pentru a combate acest lucru, designerii telescoapelor spațiale infraroșii au câteva opțiuni. Cea mai obișnuită alegere este să folosiți un sistem de răcire activ, răcorind telescopul la temperaturile necesare pentru a respecta corect lungimile de undă în infraroșu. Acest lucru este excelent și utilizat de telescoapele spațiale anterioare infraroșii, dar le limitează durata de viață. Nu mai este lichid de răcire = nu mai există astronomie.
Deci, în schimb, JWST va implementa o umbrelă spațială uriașă, scumpă, de 22 de metri lungime și 36 m (11 m) lățime, formată din cinci straturi de material extrem de reflector, fiecare strat mai subțire decât un păr uman. Acest masiv "scut de soare"va menține telescopul în umbră constantă, undeva la sud de minus 370 grade Fahrenheit (minus 223 grade Celsius), ceea ce este ideal pentru lungimile de undă infraroșu pe care le va studia.
Deși, doar pentru distracție, unul dintre instrumentele de la bord va fi răcit cu un sistem de răcire activ până la minus 433 Fahrenheit (minus 258 C), ceea ce îi va permite să acceseze chiar și mai multe lungimi de undă cu infraroșu.
Iată știința
În total, JWST este masiv. De fapt, este atât de mare încât nu ar trebui să fie capabil să se potrivească pe o rachetă. În afară de protecția solară mare, oglinda principală va fi de 6,5 m (21 de picioare), care este mult mai largă decât orice rachetă care folosește în prezent. Atingerea prin oglindă a oglinzii în partea rachetei nu este tocmai o soluție viabilă, așa că, în schimb, inginerii inteligenți NASA au spart oglinda în 18 secțiuni hexagonale mai mici, care vor fi ascunse și pliate în rachetă (împreună cu rabatabilul) protecție solară și restul telescopului în sine).
Dacă totul merge bine, la doar câteva zile de la lansare, JWST se va îndrepta spre punctul său de observare, se va derula și va începe să privească.
Și ceea ce va vedea va fi - și nu folosesc ușor acest cuvânt - remarcabil. Una dintre principalele sale ținte va fi universul timpuriu, când cosmosul nostru avea doar câteva sute de milioane de ani. Primele stele și galaxii care au apărut pe scena cosmică au strălucit puternic în spectrul vizibil, dar în decursul ultimilor 13 miliarde de ani Universul s-a extins, întinzând acea lumină din raza vizibilă și în jos în infraroșu - chiar în locul dulce al parametrilor de proiectare ai JWST.
Deoarece nu avem imagini deloc din epoca primelor stele și galaxii (cunoscute colocvial sub numele de "zori cosmice„) aceasta va fi prima noastră viziune asupra acestei epoci importante din istoria cosmosului.
Mai aproape de casă, JWST va studia orice lucru cool în cosmos, de la discurile protoplanetare din jurul stelelor nou-născuți până la nori moleculari, comete, obiecte ale centurii Kuiper și multe altele.
Și JWST va folosi un dispozitiv specializat pentru a bloca lumina de la unele stele îndepărtate, permițând observatorului să tragă imagini cu orice obiect care orbitează acele stele - cum ar fi exoplanete. Aceste planete vor străluci în infraroșu, iar lumina de pe aceste planete va fi modificată de substanțele chimice și elementele din atmosfera lor, substanțele chimice și elementele care ar putea fi semne de viață.
De la vânătorul de ET până la revelatorul cosmic-Dawn, JWST va merita cu siguranță așteptarea.
- Telescopul spațial James Webb al NASA: Succesorul cosmic al lui Hubble
- Casa de cheltuieli a incendiilor Bill Avertizare la Telescopul spațial James Webb
- Telescopul spațial James Webb al NASA ajunge în California pentru asamblarea finală (fotografii)
Aflați mai multe ascultând episodul "Merită James Webb să aștepți?" pe podcast-ul Ask A Spaceman, disponibil pe iTunes și pe Web la http://www.askaspaceman.com. Mulțumesc lui @SethDSanders, @hhyech, White I. și Veljo U. pentru întrebările care au dus la această piesă! Puneți-vă propria întrebare pe Twitter folosind #AskASpaceman sau urmând Paul @PaulMattSutter și facebook.com/PaulMattSutter.
