7 интересных фактов про телескоп "Джеймс Уэбб"
Совсем скоро, 25 декабря, на ракете «Ариан-5» на гало-орбиту в точку Лагранжа L2 системы Земля-Солнце отправится космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST). Самый передовой инструмент человечества для изучения космоса. С помощью него астрономы планируют изучить планеты и малые тела Солнечной системы, экзопланеты и протопланетные диски, Галактики и скопления галактик, а также квазары.
Уже завтра на многих площадках начнутся прямые эфиры, освещающие запуск космической обсерватории, а пока вы ждете, вашему вниманию представляется несколько интересных фактов о телескопе «Джеймс Уэбб».
- Главное зеркало JWST сегментировано и складывается. Оно состоит из 18 шестигранных зеркал, к каждому из них подсоединены приводы, способные регулировать положение зеркала. Инженерам пришлось пойти на такой шаг, потому что при такой площади зеркала оно бы не поместилось ни под один из обтекателей современных ракет.
Один из сегментов главного зеркала (вид сзади)
- Диаметр главного зеркала у «Хаббла» составлял 2,4 метра, эффективная площадь сбора светового потока 4,5 квадратных метра (за исключением центрального сегмента 4). У Джеймс Уэбба диаметр главного зеркала 6,5 метров считается от верхней кромки верхнего шестигранника до нижней нижнего, и состоит оно из 18 различных зеркальных сегментов. Каждый сегмент имеет площадь 1,32 метра квадратных, а суммарная площадь всех сегментов составляет 23,76 квадратных метра, в почти в 6 раз больше, чем у «Хаббла»!
Сравнение ГЗ "Хаббла" и "Джеймса Уэбба"
- «Золотой» телескоп.
Наиболее внимательные читатели уже обратили внимание на картинку с изображением главного зеркала «Джеймса Уэбба». Оно, в отличие от серебристо-металлического цвета обычного зеркала, имеет золотой цвет. И да, это правда золото. Но, конечно, никто не станет делать цельнолитое золотое зеркало, это не только дорого, но и глупо с точки зрения массы. В данном случае золото, в буквальном смысле, тонко распылено на основу, только таким методом можно было добиться толщины слоя в примерно 100 нанометров. Если собрать всё это золото в шарик, то его масса составит всего-навсего 48 грамм.
- Кстати, золото — необходимо.
Диапазон длин волн, в котором будет работать новый телескоп, почти полностью лежит в инфракрасной части спектра. Этот факт накладывает ряд ограничений на материал, из которого должна быть сделана отражательная поверхность зеркала. Так, главным фактором, повлиявшим на выбор материала, было то, что золото — один из материалов, что наиболее эффективно отражает инфракрасное излучение.
Но и оно не финальный слой, сверху уже само золото покрыто тонким слоем стекла из аморфного кремния. Главная его функция — предохранять золото от механических повреждений и быть полностью прозрачным для ИК-диапазона.
Диапазоны электромагнитного спектра в которых работают разные телескопы
- Золото есть, стекло есть, но на чём мы все это закрепить? Нужна какая-то прочная, но легкая основа.
Такую основу решено было делать из пластин бериллия, лёгкого, но достаточно прочного материала. После целого ряда операций из слитка бериллия круглой формы и вестом 250 кг выходила шестигранная пластинка массой всего лишь 21 кг. Каждая такая пластина вместе с электроникой и приводами весят чуть больше 39 кг. Итого 18 пластин, чуть больше чем 39 кг, суммарно весят 705 кг. Но самое главное, и вы удивитесь, но при всём при этом масса зеркала стала меньше, чем масса главного зеркала «Хаббла», которое весит 828 кг!
Бериллиевая пластина, хорошо видны ребра жесткости
- Складной теннисный корт.
Наверняка вы видели огромную ромбовидную блестящую «штуку» у Джеймса Уэбба под надстройкой с главным зеркалом, возможно, вы даже задавались вопросом «что это?». Так вот, это специальный пятислойный солнцезащитный щит. Его задача — отразить как можно больше солнечного света и тем самым пассивно охладить приборы и зеркало до примерно 50 Кельвинов. Это необходимо сделать по той же причине, по которой материалом зеркала было выбрано золото.
Телескоп будет работать в ближнем и среднем ИК-диапазоне, любой тепловой шум, исходящий от нагретых частей телескопа, может существенно сказаться на результатах наблюдений. Именно поэтому защита такая большая, она полностью должна погружать приборную часть телескопа в тень, а края щита, которые тоже будут нагреваться и излучать тепло, должны быть удалены как можно дальше от приемной аппаратуры. Поэтому щит такой большой 21,197 м x 14,162 м и в добавок ещё и складывается, чтобы уместиться под обтекателем.
Сравнение размеров теплового щита JWST и теннисного корта
- Лучший, но не во всём.
Нельзя быть лучше во всём, и новый телескоп яркий тому пример. В отличие от «Хаббла», «Джеймс Уэбб» имеет один существенный минус: его нельзя починить или модернизировать в космосе.
Отчасти «Хаббл» стал легендарным и провёл такую богатую научную карьеру из-за того, что изначально инженеры заложили в него возможность модернизации и ремонта с помощью Space shuttle. Именно благодаря этой особенности его удалось несколько раз починить и модернизировать. У JWST такой привилегии нет и, несмотря на все его прорывные особенности, потенциально он может прожить меньше, чем его старший брат.
И хотя у телескопа есть порт, через который он будет подключён к разгонному блоку ракеты «Ариан-5», у NASA нет планов по продлению эксплуатации после выработки ресурса или ремонту при поломке.
Остается только надеяться, что обойдется без повреждений и сбоев и, что даже после выработки гарантийного срока эксплуатации работа такого уникального инструмента продолжится!
Ракета "Ариан-5" с телескопом "Джеймс Уэбб" на пути к месту старта
Пожелаем крепких нервов и сил всем причастным к этому большому и сложному проекту. И счастливого полета "Джеймсу Уэббу"!
Астрономия+3
3 эксперта согласны
Как протестировали телескоп Джеймса Уэбба на Земле в инфракрасной области. Что использовали для наблюдений?
@Igor Simchank, бессмысленный вопрос. Протестировали что? Механику, отражательную способность, разрешающую способность, электронику? Попробуйте сформулировать вопрос грамотно.
Ещё мощнее будет, если вопрос будет актуальным и осмысленным. Не в духе -- какой породы было дерево, из которого изготовили бумагу для документа о приёмке работ.