Хоча найдивовижнішими елементами конструкції James Webb Space Telescope є його велетенське дзеркало та основна камера, що працює в інфрачервоному світлі, одними ними прилади на борту не обмежуються. Тут також є спектрограф, що може побачити інопланетне життя, та камера середнього інфрачервоного діапазону, здатна виявити найнепомітніші об’єкти Всесвіту.
Спектрограф NIRSpec і пошук інопланетян
Хоча камера NIC і може виконувати роль спектрографа, на борту космічної обсерваторії James Webb є прилад, який має значно більше підстав так називатися. Йдеться про Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Для того, щоб зрозуміти, що собою являє це диво інженерної думки, треба розуміти, як зазвичай отримують спектри астрономічних об’єктів.
Для цього світло зорі пропускають крізь вузьку щілину, щоб утворився промінь. Далі цей промінь пропускають крізь призму й отримують «райдугу», в якій і роздивляються лінії. Але для цього джерело світла якось треба виокремити від решти. Поле зору охоплює одночасно сотні зір, і наводитися окремо на кожну з них часу немає.
Інженери владнали це наступним чином. NIRSpec складається із сотні окремих затворів, кожен з яких можна відкривати незалежно від решти. Завдяки цьому можна практично одночасно отримувати сотні спектрів зір у високій якості.
Вчені знайшли для NIRSpec не менш чудове застосування. Саме цей пристрій шукатиме ознаки життя у космосі, переглядаючи спектри зір, у яких відкриті екзопланети. Якщо одна з них приходитиме між зорею і нами, то ми зможемо побачити спектр променів, що проходять крізь атмосферу. І у цьому спектрі вчені шукатимуть лінії, які характерні для певних речовин.
Ці речовини називаються біомаркерами, бо вони або свідчать про придатність планети до життя, схожого на земне, або самі є його продуктами. До перших належать кисень, азот та вода. Щодо других є розбіжності, бо, наприклад, метан та фосфін хоч і вважаються біомаркерами, але можуть утворюватися і без участі живих організмів.
Є і складніші біомаркери, такі як амінокислоти чи пептиди. Вони значно надійніше свідчать про наявність життя на планеті, бо в абіотичних процесах зазвичай не утворюються. І ось за ними James Webb полюватиме особливо ретельно. Зрештою, відкрито вже майже 10 тисяч планет, і, спостерігаючи їх за допомогою NIRSpec, обсерваторія хоча б на одній та й знайде сліди примітивного життя. А можливо, таких планет виявиться сотні, й ми зможемо значно впевненіше сказати, наскільки це явище розповсюджене у Всесвіті.
Mid-Infrared Instrument
Ще одним приладом, який встановлений на борту орбітальної обсерваторії, є Mid-Infrared Instrument, або MIRI. Середній інфрачервоний діапазон — це коротші хвилі. Зображення у них не такі чіткі, як у NIC, зате дозволяють бачити об’єкти, випромінення яких слабше.
В іншому ж ця камера працює аналогічно до NIC. Вона може робити знімки об’єктів через фільтри, проводити спектроскопію та використовувати коронографи. Завданнями цього приладу є визначення червоного зміщення далеких галактик, вивчення формування віддалених зір, об’єктів поясу Койпера та комет. Цікаво, що технічні рішення для цього приладу були в оригіналі розроблені компанією Raytheon для протитанкового комплексу Javelin.
Система точного наведення на об’єкти телескопа James Webb
Але для того, аби щось розгледіти, треба спочатку знати, куди дивитися. Ця задача в конструкції телескопа покладена на датчик точного наведення FGS. По суті, це окремий маленький телескоп із приєднаним до нього комп’ютером. У його пам’яті містяться спектри різних зір.
FGS дивиться на навколишні зорі, порівнює їхні спектри з тими, що зберігаються у його пам’яті, та визначає, у який же саме бік зараз спрямований телескоп. Відповідно до цього приймається рішення, що ж наразі мають вивчати його основні інструменти.
Тепловий щит James Webb
Робота телескопа в інфрачервоному спектрі означає, що він може працювати тільки при дуже низьких температурах. MIRI для роботи взагалі необхідно 7 градусів за Кельвіном. Звичайно, що на телескопі є система охолодження, але основний спосіб, у який він бережеться від осліплення сонячним випромінюванням, — сонячний екран.
Він складається з п’яти великих полотен полімеру, вкритого дзеркальним шаром. Кожне з них має розмір 21,1 х 14,6 м. Полімерні шари натягнуті на раму один за одним і завдяки цьому повністю закривають усе велетенське дзеркало James Webb від сонячних променів.
Старт телескопа та початок його роботи
У 1997 році, коли проєкт створення телескопа James Webb тільки розпочинався, його запуск планувався на 2007 рік. Ціна проєкту тоді оцінювалася у 500 млн доларів. Однак технічні труднощі виявилися значно складнішими, ніж вважалося спочатку, і вже до 2000-го ціна виросла більше ніж утричі.
Але і це не допомогло вберегти проєкт від гальмування. Вже 2005-го при витратах у три мільярди доларів стало зрозуміло, що раніше 2013 року апарат на орбіту не запустять. Потім строки неодноразово зсувалися, а ціна зростала.
Коли 2021 року James Webb все ж відправили у космос, його ціна склала вже 10 млрд доларів, що приблизно у 20 разів більше, ніж планувалося спочатку. Та попри це проєкт все ж завершився успішно. Після виведення на орбіту телескоп попрямував до точки L2, де і буде працювати.
Точками Лагранжа називаються такі точки, де сили тяжіння двох тіл, наприклад, Землі та Сонця, врівноважують одна одну. Через це апарату не треба витрачати паливо для корекції орбіти. Точка L2 розташована позаду нашої планети й завжди закрита нею від Сонця.
На початку 2022-го James Webb дістався точки призначення і почав тестувати свої системи. 3 лютого камера NIC отримала перше тестове зображення. Наступні кілька місяців були присвячені підготовці усіх приладів до роботи.
James Webb став одним із найхолодніших об’єктів у Всесвіті. Він успішно протестував усі свої камери та спектрографи та навіть встиг прослідкувати за невеличким астероїдом. Навіть потрапляння метеорита у його дзеркало не завадило продовжити підготовку. І ось тепер він нарешті готовий до наукових відкриттів.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
