Незабаром з космодрому Куру у Французькій Гвіані відбудеться один з найважливіших запусків за останні роки. Ракета Ariane 5 відправить на орбіту телескоп James Webb (JWST) — найскладнішу і найдорожчу космічну обсерваторію всіх часів та народів. З цієї нагоди ми підготували добірку з десяти найцікавіших фактів про історію цього апарата, його влаштування та призначення.
Створення JWST зайняло чверть століття
Витоки JWST ведуть у середину 1990-х, коли NASA розпочала розробку проєкту інфрачервоного телескопа наступного покоління під назвою NGST (Next Generation Space Telescope). Спочатку планували оснастити його восьмиметровим дзеркалом, а на будівництво витратити лише 500 млн доларів. Утім, досить швидко стало очевидно, що ця цифра надто оптимістична. Надалі проєкт зазнав багатьох серйозних метаморфоз і отримав нове ім’я — на честь адміністратора NASA Джеймса Вебба, який обіймав цю посаду з 1961 по 1968 рік.
Виготовлення перших компонентів JWST розпочалося 2004 року. Попередній дизайн нового телескопа погодили 2008-го, а остаточне затвердження проєкту відбулося 2010 року. Виготовлення останніх компонентів апарата завершилося 2016-го, вони були вперше з’єднані в єдине ціле 2019 року.
JWST — міжнародний проєкт
Попри те, що NASA є головним фінансистом JWST, це не повністю американський проєкт. У створенні телескопа також беруть активну участь космічні агенції Європи та Канади. Загалом до проєкту залучили кілька тисяч вчених та інженерів із 15 країн світу. 258 компаній, урядових організацій та наукових установ (142 зі США, 104 з Європи та 12 з Канади) зробили свій внесок у створення JWST.
Найбільший космічний телескоп в історії
З точки зору розмірів (20,2х14, 2 м), JWST стане найбільшим космічним телескопом в історії. Такі великі габарити обумовлені двома ключовими компонентами обсерваторії — її головним дзеркалом і сонцезахисним екраном.
Головне дзеркало JWST складається із 18 берилієвих сегментів шестикутної форми. Площа його збиральної поверхні становить 25 м². Це найбільше дзеркало в історії, яке буде виведене за межі земної атмосфери. Через значні розміри під час запуску воно перебуватиме у згорнутому стані. Його розкриють уже в космосі.
Сонцезахисний екран призначений для пасивного охолодження JWST, щоб підтримувати мінімальну температуру -223°C, необхідну для успішної роботи наукових інструментів. Екран складається з п’яти мембран, виконаних з матеріалу каптон, і в розгорнутому стані має площу 300 м², що більше за тенісний корт для парної гри. Щоб помістити екран у вантажний відсік ракети, його складуть у 12 разів.
Найдорожчий космічний телескоп в історії
JWST має титул як найбільшого, так і найдорожчого телескопа в історії. Коли проєкт був остаточно затверджений 2010 року, NASA оцінювала вартість його створення в 6,5 млрд доларів. Але через різні технічні проблеми й затримки підсумковий кошторис виріс до 9,7 млрд. Через це американський Конгрес навіть хотів скасувати JWST, але в результаті телескоп вдалося відстояти.
Варто зазначити, що цифра 9,7 млрд доларів включає лише витрати NASA. ESA вклало у проєкт 700 млн євро, Канада — 200 млн канадських доларів. Запуск JWST на ракеті Ariane 5 із космодрому Куру також є частиною фінансового внеску Європи у новий телескоп.
Запуск JWST неодноразово переносився
На ранніх етапах розробки JWST планувалося запустити у 2010 році. Коли проєкт був затверджений, датою запуску фігурував 2016-й. У результаті до цього додалося ще п’ять років. Через постійні перенесення дати запуску апарата, деякі жартівники навіть вигадали власну розшифровку його абревіатури — Just Wait Space Telescope.
Основною причиною перенесення є новаторська конструкція JWST. До цього NASA ніколи не будувала телескопів, оснащених дзеркалами, що розвертаються, і сонцезахисним екраном. У результаті їх довелося створювати з нуля, й очевидно, що проєктувальники серйозно недооцінили складність такого завдання. Свою лепту внесла і пандемія COVID-19. Через це запуск телескопа відклали майже на рік.
JWST зміг би побачити джмеля на Місяці
JWST часто називають наступником Hubble, але це порівняння не зовсім коректне. Hubble здатний вести спостереження в ультрафіолетовому, видимому та ближній частині інфрачервоного діапазону. JWST — у частині видимого, ближнього та середнього інфрачервоного діапазону. Це дозволить йому проникати крізь хмари пилу, що заполонюють міжзоряний простір, і спостерігати найвіддаленіші об’єкти у Всесвіті, що утворилися відразу після Великого вибуху.
Можна довго говорити про чутливість і роздільну здатність нового телескопа. Але простіше навести такий приклад. За словами співробітників проєкту, JWST настільки потужний, що зміг би розрізнити деталі розміром з одноцентову монету на відстані 40 км і вловити теплову сигнатуру джмеля на поверхні Місяця.
JWST перебуватиме на відстані 1,5 млн км від Землі
На відміну від Hubble, що перебуває на нижній навколоземній орбіті, робоча позиція JWST буде розташовуватися набагато далі — на відстані 1,5 млн км від Землі у точці Лагранжа L₂ системи «Сонце-Земля».
Щоб дістатися до потрібної точки, JWST знадобиться приблизно місяць. Під час цієї подорожі інженери розпочнуть розкриття його сонцезахисного екрана та розгортання основного і вторинного дзеркала. Далі телескопу знадобиться ще кілька місяців на тестування та калібрування наукових інструментів. Лише після цього JWST зможе приступити до виконання вкрай насиченої програми спостережень. NASA сподівається, що термін його роботи становитиме не менше десяти років.
JWST не розрахований на місії обслуговування
Ще одна ключова відмінність JWST від Hubble полягає у неможливості його орбітального ремонту. Hubble проєктувався з розрахунком на періодичні відвідини пілотованими експедиціями. Але навіть якби шатли все ще літали, то все одно ніколи не досягли б JWST, бо вони не могли мандрувати у далекий космос.
Тому від початку JWST проєктувався як повністю «самодостатній» апарат. Це означає, що у разі будь-якої неполадки, її можна буде виправити лише з використанням внутрішніх резервів самого телескопа.
Утім, про всяк випадок, інженери все ж таки додали у конструкцію JWST стикувальне кільце. Хтозна, можливо, у майбутньому NASA все ж таки знайде якийсь спосіб відправити до нього місію обслуговування.
JWST зможе побачити світло перших зір у Всесвіті
Астрономи по всьому світу з нетерпінням чекають на початок роботи JWST. Завдяки своєму рекордному дзеркалу та можливості вести спостереження в інфрачервоному діапазоні, він надасть їм небачені раніше можливості вивчення Всесвіту. Зокрема, очікується, що JWST зможе побачити світ ранніх зір і галактик, що сформувалися невдовзі після Великого вибуху. Фактично він стане своєрідною машиною часу, яка дозволить вченим відповісти на низку ключових космологічних питань, що стосуються того, як Всесвіт набув нинішнього вигляду.
JWST дозволить здійснити прорив у вивченні екзопланет
Крім дослідження перших галактик, JWST також використовуватиметься і для вивчення екзопланет. Він зможе не просто знаходити та визначати характеристики позасонячних світів, а й проводити докладний хімічний аналіз їхніх газових оболонок з метою виявлення можливих біосигнатур. Це може здійснити справжню революцію у справі вивчення екзопланет. Також очікується, що JWST зможе знаходити екзосупутники.
JWST використовуватиметься також для вивчення чорних дір, молекулярних хмар та протопланетних дисків. Крім того, його залучать для спостережень об’єктів Сонячної системи. Особливо великий акцент зроблять на вивченні водних світів — Європи та Енцелада. JWST шукатиме біосигнатури у викидах їхніх гейзерів.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтесь: https://t.me/ustmagazine
