Noi, oamenii, avem o foame insaciabilă de a înțelege Universul. După cum spunea Carl Sagan, „Înțelegerea este extazul”. Dar pentru a înțelege Universul, avem nevoie de modalități mai bune și mai bune de a-l observa. Și asta înseamnă un lucru: telescoape mari, uriașe, enorme.
În această serie vom analiza 6 dintre Super Telescopurile lumii:
- Telescopul Magellanului uriaș
- Telescopul copleșitor de mare
- Telescopul de 30 de metri
- Telescopul european extrem de mare
- Telescopul de mare sondaj sinoptic
- Telescopul spațial James Webb
- Telescopul de sondaj cu infraroșu larg
Telescopul spațial James Webb „> Telescopul spațial James Webb (JWST sau Webb) poate fi cel mai așteptat cu nerăbdare din Super Telescoape. Poate pentru că a îndurat o cale torturată în drumul său spre a fi construită. Sau poate pentru că este diferit de celelalte Super Telescopuri, ceea ce este cu 1,5 milioane km (1 milion mile) distanță de Pământ odată ce funcționează.
Dacă ați urmărit drama din spatele Webb, veți ști că depășirea costurilor aproape că a provocat anularea acesteia. Asta ar fi fost o adevărată rușine.
JWST produce bere din 1996, dar a suferit câteva denivelări de-a lungul drumului. Acest drum și denivelările sale au fost discutate în altă parte, deci ceea ce urmează este o scurtă expunere.
Estimările inițiale pentru JWST au fost un preț de 1,6 miliarde de dolari și o dată de lansare a anului 2011. Dar costurile s-au balonat și au existat alte probleme. Acest lucru a făcut ca Camera Reprezentanților din SUA să se mute să anuleze proiectul în 2011. Cu toate acestea, mai târziu în același an, Congresul american a inversat anularea. În cele din urmă, costul final al Webb-ului a fost de 8,8 miliarde de dolari, cu o dată de lansare stabilită pentru octombrie 2018. Aceasta înseamnă că prima lumină a JWST va fi mult mai devreme decât celelalte Super Telescoape.
Webb a fost conceput ca un succesor al telescopului spațial Hubble, care este în funcțiune din 1990. Dar Hubble se află în Orbita Pământului scăzut și are o oglindă primară de 2,4 metri. JWST va fi amplasat pe orbită în punctul LaGrange 2, iar oglinda sa principală va fi de 6,5 metri. Hubble observă în spectrele ultraviolete aproape vizibile și în infraroșu, în timp ce Webb va observa în lungime de undă lungă (portocaliu-roșu) lumină vizibilă, prin infraroșu aproape în infraroșu. Aceasta are câteva implicații importante pentru știința obținută de Webb.
James Webb este construit în jurul a patru instrumente:
- Camera cu infraroșu aproape (NIRCam)
- Spectrograful aproape infraroșu (NIRSpec)
- Instrumentul cu infraroșu mediu (MIRI)
- Senzor de orientare fină / Imagistică aproape infraroșu și spectrograf fără fante (FGS / NIRISS)
NIRCam este imagerul principal al Webb-ului. Se va observa formarea celor mai vechi stele și galaxii, populația de stele din galaxiile din apropiere, obiectele centurii Kuiper și stelele tinere din Calea Lactee. NIRCam este echipat cu coronagrafe, care blochează lumina din obiecte luminoase pentru a putea observa obiecte de dimmer în apropiere.
NIRSpec va funcționa într-o gamă cuprinsă între 0 și 5 microni. Spectrografia sa va împărți lumina într-un spectru. Spectrul rezultat ne vorbește despre un obiect, temperatură, masă și compoziție chimică. NIRSpec va observa 100 de obiecte simultan.
MIRI este o cameră foto și o spectrografie. Acesta va vedea lumina redshift de galaxii îndepărtate, stele nou formate, obiecte în centura Kuiper și comete slabe. Aparatul foto MIRI va oferi imagini de bandă largă pe câmp larg, care se vor încadra acolo cu imaginile uimitoare pe care Hubble ni le-a oferit o dietă constantă. Spectrograful va oferi detalii fizice ale obiectelor îndepărtate pe care le va observa.
Senzorul de orientare fină al FGS / NIRISS va oferi Webbului precizia necesară pentru a produce imagini de înaltă calitate. NIRISS este un instrument specializat care funcționează în trei moduri. Va investiga prima detecție a luminii, detectarea și caracterizarea exoplanetelor și spectroscopie de tranzit exoplanetă.
Scopul excesiv al JWST, împreună cu multe alte telescoape, este să înțelegem Universul și originile noastre. Webb va cerceta patru teme ample:
- Prima lumină și reionizare: În primele etape ale Universului, nu exista lumină. Universul era opac. În cele din urmă, pe măsură ce s-a răcit, fotonii au putut călători mai liber. Apoi, probabil la sute de milioane de ani după Big Bang, s-au format primele surse de lumină: stele. Dar nu știm când și ce tipuri de stele.
- Cum se adună galaxii: Ne-am obișnuit să vedem imagini uimitoare ale marilor galaxii în spirală care există în Space Magazine. Dar galaxiile nu au fost întotdeauna așa. Galaxiile timpurii erau adesea mici și neplăcute. Cum s-au format în formele pe care le vedem astăzi?
- Nașterea stelelor și a sistemelor protoplanetare: Ochiul aspru al Webbului va privi direct printre nori de praf pe care „scopuri precum Hubble nu le pot vedea. Acei nori de praf sunt acolo unde se formează stele și sistemele lor protoplanetare. Ceea ce vedem acolo ne va spune multe despre formarea propriului nostru sistem solar, precum și aruncarea luminii la multe alte întrebări.
- Planetele și originile vieții: Știm acum că exoplanetele sunt comune. Am găsit mii dintre ei orbitând pe toate tipurile de stele. Dar încă știm foarte puține despre ele, cum ar fi atmosfera comună și dacă blocurile de viață sunt comune.
Toate acestea sunt subiecte, evident, fascinante. Dar în vremurile noastre actuale, una dintre ele se remarcă printre celelalte: planetele și originile vieții.
Descoperirea recentă a sistemului TRAPPIST 1 a încântat oamenii să descopere viața în alt sistem solar. TRAPPIST 1 are 7 planete terestre, iar 3 dintre ele se află în zona locuibilă. A fost o veste uriașă în februarie 2017. Buzz este încă palpabil, iar oamenii așteaptă cu nerăbdare mai multe știri despre sistem. Acolo vine JWST.
O mare întrebare în jurul sistemului TRAPPIST este „planetele au atmosfere?” Webb ne poate ajuta să răspundem la acest lucru.
Instrumentul NIRSpec de pe JWST va putea detecta orice atmosferă din jurul planetelor. Poate mai important, va putea să investigheze atmosfera și să ne povestească despre compoziția lor. Vom ști dacă atmosfera, dacă există, conține gaze cu efect de seră. De asemenea, Webb poate detecta substanțe chimice precum ozonul și metanul, care sunt biosemnaturi și ne pot spune dacă viața ar putea fi prezentă pe aceste planete.
Ați putea spune că, dacă James Webb a fost capabil să detecteze atmosfera pe planetele TRAPPIST 1 și să confirme existența substanțelor chimice biosemnature acolo, și-ar fi făcut deja treaba. Chiar dacă a încetat să funcționeze după asta. Probabil că aceasta este o problemă. Dar totuși, posibilitatea există.
Știința pe care JWST o va oferi este extrem de intrigantă. Dar încă nu suntem acolo. Există încă problema lansării JWST și este o implementare dificilă.
Oglinda principală a JWST este mult mai mare decât cea a Hubble-ului. Are 6,5 metri în diametru, față de 2,4 metri pentru Hubble. Hubble nu a avut nicio problemă la lansare, deși a fost la fel de mare ca un autobuz școlar. Acesta a fost amplasat în interiorul unei navete spațiale și desfășurat de Canadarm pe orbita terestră. Aceasta nu va funcționa pentru James Webb.
Webb trebuie să fie lansat la bordul unei rachete pentru a fi trimis în drum spre L2, este eventuala casă. Și pentru a fi lansat la bordul rachetei sale, trebuie să se încadreze într-un spațiu de încărcare din nasul rachetei. Asta înseamnă că trebuie pliat.
Oglinda, care este alcătuită din 18 segmente, este împăturită în trei în interiorul rachetei și este desfășurată în drum spre L2. Antenele și celulele solare trebuie, de asemenea, să se desfășoare.
Spre deosebire de Hubble, Webb trebuie să fie menținut extrem de cool pentru a-și face munca. Are un cryo-cooler pentru a ajuta la asta, dar are, de asemenea, un parasolar enorm. Această umbrelă este de cinci straturi și este foarte mare.
Avem nevoie de toate aceste componente pentru a se implementa pentru ca Webb să își facă lucrurile. Și nimic de genul acesta nu s-a mai încercat până acum.
Lansarea Webb-ului este la numai 7 luni distanță. Este foarte aproape, având în vedere că proiectul a fost aproape anulat. Există o cornucopie a științei care trebuie făcută odată ce funcționează.
Dar încă nu suntem acolo și va trebui să parcurgem lansarea și desfășurarea nervoasă înainte de a ne putea excita cu adevărat.
