Telescopul James Webb
Telescoapele spațiale vor fi întotdeauna în fruntea explorării spațiale - nu sunt împiedicate de distorsiuni și înnorare, sau de vibrații și zgomot de pe suprafața planetei. Dispozitivele extraterestre au făcut posibilă obținerea de fotografii detaliate și frumoase ale nebuloaselor și galaxiilor îndepărtate, care nici măcar nu sunt vizibile pentru ochiul uman pe cerul nopții. Cu toate acestea, în 2018, va începe o nouă eră în explorarea spațiului, care va împinge și mai mult granițele vizibile ale Universului - va fi lansat telescopul spațial James Webb, deținător de recorduri în industrie. Mai mult, bate recorduri nu doar în ceea ce privește caracteristicile: costul proiectului ajunge astăzi la 8,8 miliarde de dolari.
Înainte de a vorbi despre structura și funcționalitatea lui James Webb, merită să înțelegeți pentru ce este. S-ar părea că studiul Universului este îngreunat doar de atmosfera Pământului și puteți pur și simplu să puneți pe orbită un telescop cu o cameră atașată și să vă bucurați de viață. Dar, în același timp, „James Webb” a fost în dezvoltare de mai bine de un deceniu, iar bugetul final, chiar și în stadiul incipient de proiecție, a depășit costul predecesorului său! Prin urmare, un telescop orbital este ceva mai complex decât un telescop de amator pe trepied, iar descoperirile sale vor fi de sute de ori mai valoroase. Dar ce este atât de special care poate fi explorat cu un telescop, în special cu unul spațial?
Ridicând capul spre cer, toată lumea poate vedea stelele. Dar studiul obiectelor aflate la miliarde de kilometri distanță este o sarcină destul de dificilă. Lumina stelelor și galaxiilor, care călătorește de-a lungul a milioane sau chiar miliarde de ani, suferă modificări semnificative – sau chiar nu ajunge deloc la noi. Astfel, norii de praf, care sunt adesea obișnuiți în galaxii, sunt capabili să absoarbă complet toată radiația vizibilă a unei stele. Expansiunea constantă a Universului duce la lumină - undele sale devin mai lungi, schimbând gama spre roșu sau infraroșu invizibil. Iar strălucirea chiar și a celor mai mari obiecte, care au zburat pe o distanță de miliarde de ani lumină, devine ca lumina unei lanterne printre sute de proiectoare - detectarea galaxiilor ultra-distante necesită dispozitive de o sensibilitate fără precedent.
Cu o zi înainte, a făcut un anunț care a supărat din nou mulți oameni de știință, și-a confundat cardurile și va duce acum la cheltuirea mai mare a fondurilor bugetare.
Statele Unite ale Americii amână încă o dată, acum cu aproape un an, lansarea mult-așteptată misiune a telescopului spațial James Webb.
Invocând o serie de probleme tehnice și erori care ar fi putut fi evitate drept motiv, conducerea NASA a spus că lansarea a fost amânată din 2019 până în mai 2020.
Cu toate acestea, NASA nu are altă opțiune, deoarece toate erorile de proiectare trebuie corectate la sol, deoarece, spre deosebire de telescopul Hubble, nu va exista nicio posibilitate de a repara telescopul pe orbită.
„Practic, avem o singură șansă să facem totul înainte de a merge în spațiu”, a spus Thomas Zurbuchen, directorul adjunct pentru știință al NASA. „Acum se pare că avem ocazia să facem asta înainte de a trece linia de sosire.”
În esență, echipamentul telescopului este în prezent deja asamblat în două părți separate. Primul este telescopul în sine, constând dintr-o oglindă cu un diametru de 6,5 metri, asamblată din 18 segmente hexagonale și patru instrumente științifice.
A doua parte este partea de serviciu, care conține sistemele de alimentare și parasolar, care ar trebui să se desfășoare în spațiu și să creeze o umbră de dimensiunea unui teren de tenis pentru a preveni încălzirea telescopului de razele soarelui. Această piesă, care este fabricată la uzina Northrop Grumman din California, a avut probleme serioase. Astfel, au fost descoperite scurgeri de supape în sistemul de propulsie și dificultăți în timpul desfășurării de probă a scutului de protecție.
„Am făcut câteva greșeli”, a spus Zurbuchen. Printre altele, s-a dovedit că în timpul implementării de probă ecranul, format din cinci straturi de Kapton, s-a rupt în mai multe locuri. Au fost identificate în total șapte rupturi, dintre care două aveau mai mult de 10 cm lungime.
Iar cablurile care trebuiau să-l țină întins s-au dovedit a fi prea slabe și s-ar putea rupe în spațiu.
NASA și Northrop Grumman știu deja cum să rezolve aceste probleme, dar rezolvarea lor va necesita acum luni suplimentare de muncă.
Agenția a decis să convoace un comitet de evaluare independent, condus de veteranul NASA Thomas Young, care va supraveghea asamblarea telescopului și va trimite un raport Congresului în vară. În același timp, agenția nu se mai ascunde
că munca suplimentară ar necesita mai mult de cele 8 miliarde de dolari alocate misiunii de către Congres.
Decizia NASA a provocat deja o reacție puternică atât din partea oamenilor de știință, cât și a politicienilor. „Anunțul de astăzi că lansarea telescopului a fost amânată din nou și va costa mai mult de 8 miliarde de dolari este trist și inacceptabil... Aceste întârzieri continue și depășiri de costuri subminează încrederea în NASA și în contractorul său principal Northrop Grumman. NASA trebuie să-și țină promisiunile față de contribuabili”, a spus șeful Comisiei pentru Știință a Camerei Reprezentanților SUA.
Cu depășiri de costuri așteptate, oamenii de știință se tem că telescopul Webb ar putea pune în pericol lansarea altor misiuni astronomice, în special misiunea WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), care a fost planificată pentru anii 2020.
„Webb ar putea fi telescopul care ucide astrofizica NASA”, a avertizat Brian Keating, un cosmolog la Universitatea din California, San Diego.
care, în 2010, a numit proiectul telescopul care „mâncă astronomia”.
Cea mai recentă amânare a misiunii îndelungate și costisitoare de înlocuire a telescopului spațial Hubble nu a fost o mare surpriză. În februarie, în raportul său, Oficiul de Responsabilitate a Guvernului SUA a numit lansarea misiunii planificată pentru martie-iunie „mai degrabă impracticabilă” și a anunțat amenințarea depășirii bugetului.
Telescopul James Webb, programat inițial să fie lansat în 2007, are o lungă istorie de întârzieri de lansare și de creșteri de costuri. Dezvoltarea noului telescop a început în 1996, costul său a fost estimat la 500 de milioane de dolari.
Obiectivele principale ale telescopului ar trebui să fie cercetarea cosmologică, problemele formării stelelor și planetelor și căutarea planetelor în jurul altor stele. S-a planificat să se aloce o parte semnificativă a timpului de observare pentru aplicațiile oamenilor de știință care lucrează pe alte subiecte.
Ai putea să arunci o privire mai atentă la Telescopul Hubble. Și asta ne așteaptă în viitorul apropiat =)
Telescopul spațial James Webb este un observator în infraroșu care se așteaptă să înlocuiască telescopul spațial Hubble.
Inițial numit „Next Generation Space Telescope”. În 2002, a fost redenumit în onoarea celui de-al doilea șef al NASA, James Webb (1902-1992), care a condus agenția în perioada 1961-1968.
James Webb va avea o oglindă compozită 6,5 metriîn diametru (diametrul oglinzii Hubble este de 2,4 metri) și un scut solar de mărimea unui teren de tenis.
Acesta va fi situat în punctul Lagrange L2 al sistemului Soare-Pământ. 
Punctul L2 din sistemul Soare-Pământ este un loc ideal pentru construcția de observatoare și telescoape spațiale orbitale. Deoarece obiectul din punctul L2 este capabil să-și mențină orientarea față de Soare și Pământ pentru o lungă perioadă de timp, ecranarea și calibrarea sa devin mult mai ușoare. Cu toate acestea, acest punct este situat puțin mai departe de umbra pământului (în regiunea penumbrei), astfel încât radiația solară nu este complet blocată. Navele spațiale ale agențiilor spațiale americane și europene - WMAP, Planck, Herschel și Gaia - sunt deja în acest moment, iar James Webb ar trebui să se alăture în 2018.
Proiectul este o colaborare internațională a 17 țări, condusă de NASA, cu contribuții semnificative din partea agențiilor spațiale europene și canadiene.
Planurile actuale prevăd ca telescopul să fie lansat pe o rachetă Ariane 5 în 2018. 
Model de rachetă la Muzeul Aerului și Spațiului, Franța
Obiectivele principale ale JWST sunt: detectarea luminii primelor stele și galaxii formate după Big Bang, studierea formării și dezvoltării galaxiilor, stelelor, sistemelor planetare și originii vieții. Webb va putea vorbi, de asemenea, despre când și unde a început reionizarea Universului (perioada din istoria Universului cuprinsă între 150 de milioane de ani și 800 de milioane de ani după Big Bang) și ce a cauzat-o.
Telescopul ar trebui să poată detecta planete relativ mici – de câteva ori mai mari decât Pământul – ceea ce Hubble nu poate face. În plus, Webb va avea o sensibilitate mai mare la atmosferele stelelor din apropierea Pământului. Telescopul va putea oferi imagini de aproape ale planetelor sistemului solar, de pe Marte și nu numai. Marea strălucire a lui Venus și Mercur se află dincolo de optica telescopului.
Telescopul va face posibilă detectarea exoplanetelor relativ reci, cu o temperatură a suprafeței de până la 300 K (care este aproape egală cu temperatura suprafeței Pământului), situate mai departe de 12 UA. adică de stelele lor și departe de Pământ la o distanță de până la 15 ani lumină (de două ori mai departe decât Sirius). Peste două duzini de stele cele mai apropiate de Soare vor cădea în zona de observare detaliată. Datorită JWST, se așteaptă o adevărată descoperire în exoplanetologie - capabilitățile telescopului vor fi suficiente nu numai pentru a detecta exoplanetele în sine, ci chiar și sateliții și liniile spectrale ale acestor planete (care vor fi un indicator de neatins pentru orice terestre). sau telescopul orbital până la începutul anilor 2020, când este pus în funcțiune telescopul european extrem de mare cu un diametru al oglinzii de 39,3 m).
Fabricarea sistemului optic
Probleme
Sensibilitatea unui telescop și puterea sa de rezoluție sunt direct legate de dimensiunea zonei oglinzii care colectează lumina de la obiecte. Oamenii de știință și inginerii au stabilit că diametrul minim al oglinzii primare trebuie să fie de 6,5 metri pentru a măsura lumina din cele mai îndepărtate galaxii. Pur și simplu a face o oglindă similară cu cea a telescopului Hubble, dar mai mare, era inacceptabilă, deoarece masa ei ar fi prea mare pentru a lansa telescopul în spațiu. Echipa de oameni de știință și ingineri trebuia să găsească o soluție pentru ca noua oglindă să aibă 1/10 din masa oglinzii telescopului Hubble pe unitate de suprafață.
Dezvoltare și testare
NASA a început să cerceteze noi modalități de a crea o oglindă pentru telescop. Pentru a realiza acest lucru, a fost creat programul Advanced Mirror System Demonstrator, care este în esență o colaborare de 4 ani între NASA, Agenția Spațială Națională a SUA și Forțele Aeriene ale SUA. Pe baza cercetărilor, au fost construite și testate două oglinzi de testare. Unul dintre ele a fost fabricat din beriliu de către Ball Aerospace & Technologies, celălalt a fost construit de Kodak (acum ITT) din sticlă specială.
Oglinzi Hubble (stânga) și Webb (dreapta) pe aceeași scară
O echipă de experți a testat ambele oglinzi pentru a determina cât de bine își îndeplinesc sarcina, cât de mult costă și cât de ușor (sau dificil) ar fi să construiești o oglindă de dimensiune completă, de 6,5 metri. Experții au recomandat o oglindă de beriliu pentru telescopul James Webb din mai multe motive, dintre care unul a fost că beriliul își păstrează forma la temperaturi criogenice. Pe baza sfaturilor experților, Northrop Grumman a ales o oglindă din beriliu, iar Goddard Space Flight Center a aprobat decizia.
De asemenea, s-a decis ca oglinda să nu fie solidă, ci din segmente care să fie depărtate pe orbită, deoarece dimensiunile unei oglinzi solide nu ar permite să fie plasată în vehiculul de lansare Ariane 5. Fiecare dintre cele 18 segmente de oglindă hexagonale măsoară 1,32 metri de la o margine la alta, iar greutatea segmentului este de 20 kg.
Forma hexagonală a segmentelor nu a fost aleasă întâmplător. Are un factor de umplere ridicat și are simetrie de ordinul șase. Un factor de umplere ridicat înseamnă că segmentele se potrivesc împreună fără goluri. Simetria este bună prin faptul că aveți nevoie doar de 3 setări optice diferite pentru 18 segmente, câte 6 segmente pentru fiecare. În cele din urmă, este de dorit ca oglinda să aibă o formă apropiată de circulară pentru a focaliza lumina pe detectoare cât mai compact posibil. O oglindă ovală, de exemplu, va oferi o imagine alungită, în timp ce una pătrată va trimite multă lumină din zona centrală.
După lansare și vibrațiile aferente, matricea de oglinzi trebuie să fie implementată în ceea ce designerii numesc o „poziție preliminară”. Acest proces implică eliberarea fiecăruia dintre cele 18 segmente de oglindă primară din mânerele de lansare. Fiecare segment are o poziție controlată de computer cu șase grade de libertate, în plus, computerul controlează extinderea/retragerea punctului central al fiecărei oglinzi pentru a modifica raza de curbură a suprafeței. Fiecare oglindă are propriul său sistem de acționare pentru a efectua aceste mișcări. Odată ce oglinzile sunt deblocate, dispozitivele de acţionare trebuie să-şi alinieze poziţia cu frontul de undă la 20 de nanometri (1/5000 din grosimea unui fir de păr).
Productie
Oglinda Webb folosește un tip special de beriliu. Este o pulbere fină. Pulberea este plasată într-un recipient din oțel inoxidabil și presată într-o formă plată. Odată ce recipientul de oțel este îndepărtat, bucata de beriliu este tăiată în jumătate pentru a face două semifabricate de oglindă de aproximativ 1,3 metri diametru. Fiecare semifabricat de oglindă este folosit pentru a crea un segment.
Procesul de formare a oglinzii începe prin tăierea excesului de material din spatele semifabricatului de beriliu, astfel încât să rămână o structură fină de creastă. Partea frontală a fiecărei piese de prelucrat este netezită ținând cont de poziția segmentului într-o oglindă mare. 
Apoi suprafața fiecărei oglinzi este măcinată pentru a-i da o formă apropiată de cea calculată. După aceasta, oglinda este netezită și lustruită cu grijă. Acest proces se repetă până când forma segmentului de oglindă este aproape de ideală. Apoi, segmentul este răcit la o temperatură de -240 °C, iar dimensiunile segmentului sunt măsurate folosind un interferometru laser. Apoi oglinda, ținând cont de informațiile primite, suferă o lustruire finală.
Odată procesat segmentul, partea din față a oglinzii este acoperită cu un strat subțire de aur pentru a reflecta mai bine radiația infraroșie în intervalul 0,6-29 microni, iar segmentul finit este re-testat la temperaturi criogenice.
Echipamente
JWST va avea următoarele instrumente științifice pentru a efectua explorarea spațiului:
Cameră cu infraroșu apropiat;
Camera cu infraroșu apropiat este unitatea principală de imagistică a Webb și va consta dintr-o serie de detectoare de mercur-cadmiu-telur. Intervalul de operare al dispozitivului este de la 0,6 la 5 microni.
Dispozitiv pentru lucrul în intervalul mediu de radiație infraroșu (Mid-Infrared Instrument);
Un dispozitiv cu infraroșu mediu constă dintr-o cameră și un spectrograf care „văd” lumina în intervalul de infraroșu mediu de 5-28 de microni.
Spectrograf în infraroșu apropiat;
Un spectrograf în infraroșu apropiat va analiza spectrul surselor, care va oferi informații atât despre proprietățile fizice ale obiectelor studiate, cum ar fi temperatura și masa, cât și despre compoziția lor chimică. NIRSpec este capabil să facă spectroscopie cu rezoluție medie în intervalul de lungimi de undă 1-5 µm și spectroscopie cu rezoluție joasă în intervalul de lungime de undă 0,6-5 µm.
Senzor de ghidare fină/Aproape infraroșu Imager și spectrograf fără fantă.
Dacă programul de construcție poate fi menținut, noul telescop va fi operațional înainte ca Telescopul Spațial Hubble să își înceteze activitatea. „Perspectiva ca Hubble și Webb să funcționeze simultan este foarte interesantă, deoarece capacitățile lor sunt complementare în multe privințe”, spune John Gardner, Goddard Space Flight Center.
O recenzie interesantă a fotografiilor este adunată pe acest site!
Câteva informații preluate de pe http://sci-lib.com
Telescopul spațial James Webb. Credit: NASA.
Telescopul spațial James Webb (JWST) este încă departe de lansarea misiunii sale, dar oglinda sa aurie strălucitoare a atins deja statutul emblematic. Această oglindă segmentată seamănă cu ochiul unei insecte, iar în viitor, când „ochiul” își începe lucrul în punctul Lagrange (L2), va oferi omenirii date detaliate despre Universul nostru. Oglinda telescopului a fost deja asamblată și se află într-o cameră sterilă la Goddard Space Flight Center, oferindu-ne o privire despre cum va arăta telescopul când își va începe misiunea.
Chiar dacă nu știți nimic despre JWST, capacitățile sale sau misiunea sa, veți fi impresionat doar privindu-l. Este evident că acesta este un instrument de înaltă tehnologie și unic. De fapt, poate fi chiar confundat cu un exemplu de art. Din păcate, am văzut creații mai puțin atractive de artă modernă, și tu?
Desigur, mulți dintre voi sunteți conștienți de faptul că JWST îl va depăși pe predecesorul său, Telescopul Spațial Hubble. Și acest lucru este destul de de înțeles, având în vedere faptul că Hubble a fost lansat în aprilie 1990. Dar cum exact poate JWST să-l devanseze pe Hubble și care sunt obiectivele sale principale?
Obiectivele principale ale misiunii JWST pot fi împărțite în patru domenii:
- Observații în infraroșu care pot fi comparate cu o mașină a timpului. Ele ne oferă o privire asupra primelor stele și galaxii care s-au format în Univers, acum mai bine de 13 miliarde de ani;
- Un studiu comparativ al galaxiilor spirale și eliptice luminoase, precum și al galaxiilor timpurii mai slabe;
- Sondarea spațiului cosmic, permițându-ne să privim prin norii de gaz și praf pentru a studia formarea stelelor și planetelor;
- Studiul exoplanetelor și al atmosferei acestora, precum și descoperirea biomarkerilor acolo.
Adică, aceasta este o listă destul de impresionantă, chiar și într-o epocă în care oamenii consideră progresul tehnologic și științific de la sine înțeles. Dar, alături de aceste obiective planificate, vor exista fără îndoială și câteva surprize. Presupunând că ar putea fi un lucru stupid de făcut, dar haideți să încercăm oricum.
Credem că procesul de abiogeneză pe Pământ a avut loc destul de repede, dar, din păcate, nu avem cu ce să comparăm. Vom găsi analogii atunci când studiem exoplanetele îndepărtate și atmosferele lor, vom face lumină asupra condițiilor necesare apariției vieții? Pare incredibil, dar cine știe.
Suntem încrezători că Universul se extinde și există dovezi destul de convingătoare în acest sens. Vom afla ceva nou despre acest proces? Sau vom găsi ceva care să arunce lumină asupra materiei întunecate sau a energiei întunecate și asupra rolului ei în viața Universului timpuriu?
JWST. Credit: NASA.Desigur, nu totul trebuie să fie uimitor pentru a fi incitant. Găsirea dovezilor care ar sprijini teoriile actuale este, de asemenea, intrigant. Și „James Webb” trebuie să ne furnizeze aceste dovezi.
Nu există nicio îndoială că JWST va fi capabil să depășească telescopul Hubble. Dar pentru o generație sau două de oameni, Hubble va avea întotdeauna un loc special. El i-a uimit și intrigat pe mulți dintre noi cu imaginile sale uluitoare cu nebuloase, galaxii și alte obiecte în timpul celebrei sale misiuni Deep Field și, desigur, cu cercetările sale științifice. Hubble este probabil primul telescop care a obținut statutul de celebritate.
James Webb nu va primi probabil niciodată statutul special pe care Hubble l-a dobândit. Este ceva de genul: „Nu poate exista decât un Beatle” sau „unic într-un fel”. Dar JWST va fi un instrument mult mai puternic și ne va dezvălui multe lucruri care nu erau disponibile pentru Hubble.
Dacă totul decurge conform planului, JWST va fi o realizare tehnologică monumentală pentru întreaga umanitate. Capacitatea sa de a privi prin norii de gaz și praf sau de a privi înapoi în timp pentru a ne arăta primele zile ale universului, îl va face un instrument științific puternic.
Webb va privi în spectrul infraroșu apropiat și mijlociu, ajutat de poziția sa în punctul L2 din spatele Lunii și de scuturile solare care blochează lumina intruzivă a Soarelui, Pământului și Lunii, afectând în mod benefic răcirea dispozitivului. Oamenii de știință speră să vadă primele stele ale universului, formarea și ciocnirea galaxiilor tinere și nașterea stelelor în sistemele protoplanetare - care pot conține componente chimice ale vieții.
Aceste prime stele pot deține cheia pentru înțelegerea structurii Universului. Teoretic, unde și cum se formează este direct legat de primele modele ale materiei întunecate - o substanță invizibilă, misterioasă detectată de influențele gravitaționale - și ciclurile lor de viață și moarte provoacă feedback care a influențat formarea primelor galaxii. Și din moment ce stelele supermasive cu viață scurtă au de aproximativ 30 până la 300 de ori masa Soarelui nostru (și de milioane de ori mai strălucitoare), aceste prime stele ar fi putut exploda sub formă de supernove și apoi s-ar fi prăbușit pentru a forma găuri negre, care au ocupat treptat centrele celor mai multe. galaxii masive.
A vedea toate acestea este cu siguranță o ispravă pentru instrumentele pe care le-am făcut până acum. Datorită noilor instrumente și nave spațiale, vom putea vedea și mai multe.
Tur al telescopului spațial James Webb
Webb arată ca o plută în formă de diamant, echipată cu un catarg gros și curbat și o velă - dacă ar fi fost construită de albine gigantice care mănâncă beriliu. Îndreptată cu partea inferioară spre Soare, „pluta” de jos este formată dintr-un scut - straturi de Kapton, separate prin fante. Fiecare strat este separat de un spațiu de vid pentru o răcire eficientă și împreună protejează reflectorul principal și instrumentele.
Kapton este o peliculă polimerică foarte subțire (gândiți-vă că părul uman) produs de DuPont, care este capabil să mențină proprietăți mecanice stabile în condiții de căldură și vibrații extreme. Dacă doriți, puteți fierbe apă pe o parte a scutului și păstrați azotul în formă lichidă pe cealaltă. De asemenea, se pliază destul de bine, ceea ce este important pentru lansare.
„Chila” navei constă dintr-o structură care stochează scutul solar în timpul lansării și panouri solare pentru alimentarea vehiculului. În centru se află o cutie care conține toate funcțiile critice de sprijin care alimentează Webb, inclusiv puterea, controlul atitudinii, comunicațiile, comandă, procesarea datelor și controlul termic. Antena luminează aspectul cutiei și vă ajută să vă asigurați că totul este orientat în direcția corectă. La un capăt al scutului termic, perpendicular pe acesta, se află un trimmer de cuplu, care compensează presiunea exercitată de fotoni asupra dispozitivului.
Pe partea spațială a scutului există o „vela”, o oglindă Webb uriașă, o parte a echipamentului optic și o cutie cu echipament. Cele 18 secțiuni hexagonale din beriliu se vor desfășura după lansare pentru a deveni o oglindă primară mare, de 6,5 metri.
Vizavi de această oglindă, ținută pe loc de trei suporturi, se află o oglindă secundară care concentrează lumina din oglinda primară în subsistemul optic din pupa, o cutie în formă de pană care iese din centrul oglinzii primare. Această structură deviază lumina parazită și direcționează lumina din oglinda secundară către instrumentele situate în spatele „catargului”, care susține și structura segmentată a oglinzii primare.
Odată ce vehiculul își încheie perioada de șase luni de punere în funcțiune, va funcționa 5-10 ani, poate mai mult, în funcție de consumul de combustibil, dar va fi prea departe pentru a fi reparat. De fapt, Hubble este oarecum o excepție în acest sens. Dar, la fel ca Hubble și alte observatoare comune, misiunea lui Webb va fi să lucreze cu proiecte selectate în mod competitiv de la oameni de știință din întreaga lume. Rezultatele își vor găsi apoi drumul în cercetarea și datele disponibile online.
Să aruncăm o privire mai atentă la instrumentele care fac posibilă toată această cercetare.
Instrumente: departe de vedere
Deși vede ceva în spectrul vizual (lumină roșie și aurie), Webb este un telescop în infraroșu fundamental.
Camera sa termică principală, camera cu infraroșu apropiat NIRCam, vede în intervalul 0,6-5,0 microni (infraroșu apropiat). Va fi capabil să detecteze lumina infraroșie de la nașterea primelor stele și galaxii, să efectueze sondaje ale galaxiilor din apropiere și ale obiectelor locale care se grăbesc prin Centura Kuiper - o întindere de corpuri de gheață care orbitează dincolo de Neptun, care conține, de asemenea, Pluto și alte pitici. planete.
NIRCam este, de asemenea, echipat cu un coronagraf, care va permite camerei să observe haloul subțire din jurul stelelor strălucitoare, blocând lumina lor orbitoare - un instrument esențial pentru identificarea exoplanetelor.
Spectrograful în infraroșu apropiat funcționează în același interval de lungimi de undă ca NIRCam. Ca și alte spectrografe, analizează proprietățile fizice ale obiectelor precum stelele, separând lumina pe care o emit în spectre, a căror structură se modifică în funcție de temperatura, masa și compoziția chimică a obiectului.
NIRSpec va studia mii de galaxii antice cu emisii atât de slabe încât un singur spectrograf va avea nevoie de sute de ore pentru a face treaba. Pentru a simplifica această sarcină descurajantă, spectrograful este echipat cu un dispozitiv remarcabil: o grilă de 62.000 de jaluzele individuale, fiecare cu dimensiunea de aproximativ 100 pe 200 de microni (lățimea câtorva fire de păr uman) și fiecare dintre ele poate fi deschisă și închisă pentru a bloca. lumina stelelor mai strălucitoare. Cu această matrice, NIRSpec va fi primul spectrograf spațial care poate observa sute de obiecte diferite simultan.
Senzor de ghidare finăși un spectrograf fără fantă (FGS-NIRISS) sunt în esență doi senzori împachetati împreună. NIRISS include patru moduri, fiecare asociat cu o lungime de undă diferită. Acestea variază de la spectroscopie fără fante, care creează un spectru folosind o prismă și un rețea numit grism, care împreună creează modele de interferență care pot dezvălui lumina exoplanetară împotriva luminii stelei.
F.G.S. este o cameră sensibilă și care nu clipește, care face fotografii de navigație și le transmite sistemelor de control a atitudinii care mențin telescopul îndreptat în direcția corectă.
Cel mai recent instrument al lui Webb își extinde gama de la spectrul infraroșu apropiat până la spectrul infraroșu mediu, care este util pentru observarea obiectelor deplasate spre roșu, precum și a planetelor, cometelor, asteroizilor, prafului încălzit de soare și discurilor protoplanetare. Fiind și o cameră și un spectrograf, acest instrument MIRI acoperă cea mai largă gamă de lungimi de undă, 5-28 microni. Camera sa de bandă largă va putea captura mai multe tipuri de imagini pe care le iubim la Hubble.
De asemenea, observațiile în infraroșu au implicații importante pentru înțelegerea Universului. Praful și gazul pot bloca lumina vizibilă a stelelor într-o pepinieră stelară, dar lumina infraroșie nu poate. Mai mult, pe măsură ce Universul se extinde și galaxiile se depărtează, lumina lor este „întinsă” și devine deplasată spre roșu, trecând în spectrul undelor lungi de unde electromagnetice, cum ar fi infraroșu. Cu cât o galaxie este mai departe, cu atât se retrage mai repede și devine mai importantă deplasarea sa spre roșu - aceasta este valoarea telescopului Webb.
Spectrul infraroșu poate oferi, de asemenea, o mulțime de informații despre atmosferele exoplanetelor și dacă acestea conțin componente moleculare asociate vieții. Pe Pământ, numim vapori de apă, metan și dioxid de carbon „gaze cu efect de seră”, deoarece absorb căldură. Deoarece această tendință este valabilă peste tot, oamenii de știință pot folosi Webb pentru a detecta substanțe familiare în atmosferele din lumi îndepărtate, observând modelele de absorbție ale substanțelor folosind spectrografe.