Джеймс Уэбб (телескоп)

  1. Главная
  2. Русская Википедия
  3. Джеймс Уэбб (телескоп)
Космический телескоп «Джеймс Уэбб»
англ. James Webb Space Telescope
Webb Space Telescope.jpg
Организация Соединённые Штаты Америки NASA
Европа ESA
Канада CSA
Главные подрядчики Соединённые Штаты Америки Northrop Grumman
Соединённые Штаты Америки Ball Aerospace
Волновой диапазон 0,6—28 мкм (части видимого и инфракрасного)
COSPAR ID 2021-130A
NSSDCA ID JWST
SCN 50463
Местонахождение точка Лагранжа L2 системы Солнце — Земля (1,5 млн км от Земли в противоположную Солнцу сторону)
Тип орбиты гало-орбита
Дата запуска 25 декабря 2021; 11 дней назад (2021-12-25)
Место запуска ELA-3[2]
Средство вывода на орбиту Ариан-5 ECA[3]
Продолжительность 5—10 лет
Масса 6161,42 кг[4]
Тип телескопа телескоп-рефлектор системы Корша[1]
Диаметр 6,5 м[5][6] и 0,74 м[7]
Площадь собирающей
поверхности		 около 25 м²
Фокусное расстояние 131,4 м
Научные инструменты
  • MIRI
 прибор среднего инфракрасного диапазона
  • NIRCam
 камера ближнего инфракрасного диапазона
  • NIRSpec
 спектрограф ближнего инфракрасного диапазона
  • FGS/NIRISS
 датчик точного наведения с устройством формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевым спектрографом
Логотип миссии
Изображение логотипа
Сайт jwst.nasa.gov​ (англ.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Схема пяти точек Лагранжа в системе Солнце — Земля.
JWST будет размещён в точке L2

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (англ. James Webb Space Telescope, JWST) — орбитальная инфракрасная обсерватория.

Первоначально назывался «Космический телескоп нового поколения» (англ. Next-generation space telescope, NGST). В 2002 году переименован в честь второго руководителя НАСА Джеймса Уэбба (1906—1992), возглавлявшего агентство в 1961—1968 годах, во время реализации программы «Аполлон».

«Джеймс Уэбб» обладает составным зеркалом 6,5 метра в диаметре[прим. 1] с площадью собирающей поверхности 25 м², скрытым от инфракрасного излучения со стороны Солнца и Земли тепловым экраном[прим. 2]. Телескоп будет размещён на гало-орбите в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля.

Проект представляет собой результат международного сотрудничества 17 стран, во главе которых стоит НАСА, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств.

Ориентировочная стоимость проекта составляет 10 миллиардов долларов (она будет расти по мере эксплуатации телескопа) из которых вклад НАСА оценивается в 8,8 миллиарда долларов, вклад Европейского космического агентства — 850 миллионов долларов, включая запуск, вклад Канадского космического агентства — 165 миллионов долларов[8][прим. 3].

25 декабря 2021 года телескоп был успешно запущен с космодрома Куру при помощи ракеты «Ариан-5»[9]. Первые научные исследования начнутся летом 2022 года. Срок работы телескопа составит не менее пяти лет; запаса хладагента хватит примерно на 10 лет работы.

Задачи

15 июня 2017 года НАСА и ЕКА опубликовали список первых целей в работе телескопа, включающие свыше 2100 наблюдений. Ими стали планеты и малые тела Солнечной системы, экзопланеты и протопланетные диски, галактики и скопления галактик, а также квазары[10][11].

30 марта 2021 года НАСА объявило финальный список первичных целей для наблюдений, которые стартуют через 6 месяцев после запуска телескопа. В общей сложности было отобрано 286 из более чем одной тысячи заявок по семи основным направлениям астрономии, которые в сумме займут около шести тысяч часов наблюдательного времени телескопа, что составляет около двух третей всего времени, выделенного в рамках первого цикла наблюдений[12][13]. NASA получит 80 % времени телескопа, тогда как EKA — 15 %[14], CSA — 5 %[15].

Астрофизика

Первичными задачами JWST являются: обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также «Джеймс Уэбб» сможет рассказать о том, когда и где началась реионизация Вселенной и что её вызвало[16]. «Джеймсу Уэббу» предстоит выяснить, как выглядели галактики во временном периоде начиная с 400 тыс лет после Большого взрыва до 400 млн лет после Большого взрыва, недоступном для обычных телескопов не в силу недостаточной разрешающей способности, а из-за Красного смещения, за счёт, в том числе, эффекта Доплера, уводящего оптическое излучение этих объектов в инфракрасный диапазон.

Экзопланетология

Телескоп позволит обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше 12 а. е. от своих звёзд, и удалённые от Земли на расстояние до 15 световых лет. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звёзд. Благодаря JWST ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии — возможностей телескопа будет достаточно для того, чтобы обнаруживать не только сами экзопланеты, но даже спутники и спектральные линии этих планет. Это будет являться недостижимым показателем ни для одного наземного и космического телескопа до осени 2027 года, когда в строй будет введён Чрезвычайно большой телескоп с диаметром зеркала в 39,3 м[17]. Для поиска экзопланет будут также использованы данные, которые получил телескоп «Кеплер»[18] начиная с 2009 года. Однако возможностей телескопа будет недостаточно для получения изображений найденных экзопланет. Такая возможность появится не раньше середины 2030-х годов, если будет запущен новый космический телескоп (например, LUVOIR или HabEx[en]).

Протопланетные диски

В перечень первостепенных объектов для изучения входят 17 ближайших протопланетных дисков из двадцати, изображения которых были получены в 2003 году с помощью космического телескопа «Спитцер» и в 2018 году комплексом радиотелескопов ALMA. «Уэбб» будет измерять спектры протопланетных дисков, что позволит составить представление об их химическом составе, а также дополнить деталями внутреннего строения системы, наблюдаемые ранее комплексом ALMA в рамках проекта DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project). Учёные ожидают, что средний инфракрасный диапазон, в котором будет работать телескоп (прибор MIRI), даст возможность выявить во внутренних частях протопланетных дисков активно формирующиеся каменистые планеты, похожие на Землю, по характерным химическим элементам, из которых они состоят. Будет измерено количество воды, окиси углерода, двуокиси углерода, метана и аммиака в каждом диске, а с помощью спектроскопии будет возможно оценить содержание и расположение внутри диска кислорода, углерода и азота (это важно для понимания, находится ли вода в потенциально обитаемой зоне, где прочие условия подходят для возникновения жизни)[19].

Водные миры Солнечной системы

Инфракрасные инструменты телескопа будут использованы для изучения водных миров Солнечной системы — спутника Юпитера Европы и спутника Сатурна Энцелада. Инструмент NIRSpec[en] будет использован для поиска биосигнатур (метан, метанол, этан) в гейзерах обоих спутников[20].

Инструмент NIRCam сможет получить изображения Европы в высоком разрешении, которые будут использованы для изучения её поверхности и поиска регионов с гейзерами и высокой геологической активностью. Состав зафиксированных гейзеров будет проанализирован с помощью инструментов NIRSpec и MIRI. Данные, полученные в ходе этих исследований, будут также использованы при исследовании Европы зондом Europa Clipper.

Для Энцелада, ввиду его удалённости и малых размеров, получить изображения в высоком разрешении не удастся, однако возможности телескопа позволят провести анализ молекулярного состава его гейзеров.

Малые тела Солнечной системы

Запланированы наблюдения Цереры, астероидов Паллада, Рюгу, транснептуновых объектов, кентавров и нескольких комет.

История

Джеймс Уэбб, в честь которого назван телескоп
Изменение планируемой даты запуска и бюджета
Год Планируемая
дата запуска		 Планируемый
бюджет
(млрд долларов)
1997 2007[21] 0,5[21]
1998 2007[22] 1[23]
1999 2007-2008[24] 1[23]
2000 2009[25] 1,8[23]
2002 2010[26] 2,5[23]
2003 2011[27] 2,5[23]
2005 2013 3[28]
2006 2014 4,5[29]
2008 2014 5,1[30]
2010 не раньше сентября 2015 ≥6,5[31]
2011 2018 8,7[32]
2013 2018 8,8[33]
2017 весна 2019[34] 8,8
2018 не раньше марта 2020[35] ≥8,8
2018 30 марта 2021[36] 9,66[37]
2020 31 октября 2021[38][39] ≥10[37][38][40]
2021 18 декабря 2021 ≥10
2021 22 декабря 2021[41] ≥10
2021 24 декабря 2021[42] ≥10
2021 25 декабря 2021[9] ≥10

Идея строительства нового мощного космического телескопа возникла в 1996 году, когда американские астрономы выпустили доклад HST and Beyond[43][44].

До 2002 года телескоп назывался Next Generation Space Telescope («Космический телескоп нового поколения», NGST), поскольку новый инструмент должен продолжить исследования, начатые «Хабблом».

Изначально запуск намечался на 2007 год, в дальнейшем переносился несколько раз (см. таблицу). Первый сегмент зеркала был установлен на телескоп лишь в конце 2015 года, а полностью главное составное зеркало было собрано только в феврале 2016 года.

Финансирование

Стоимость проекта тоже неоднократно увеличивалась. В июне 2011 года стало известно, что стоимость телескопа превысила изначальные расчёты по меньшей мере в четыре раза. В бюджете НАСА, предложенном в июле 2011 года конгрессом, предполагалось прекращение финансирования строительства телескопа[45] из-за плохого управления и превышения бюджета программы[46][47], но в сентябре того же года бюджет был пересмотрен, и проект сохранил финансирование[48]. Окончательное решение о продолжении финансирования было принято сенатом 1 ноября 2011 года.

В 2013 году на постройку телескопа было выделено 626,7 млн долларов.

К весне 2018 года стоимость проекта возросла до 9,66 млрд долларов[37].

Теплозащитный экран

Теплозащитный экран космического телескопа «Джеймс Уэбб» состоит из 5 слоёв каптона, на каждый из которых нанесено покрытие из алюминия, и имеет размер 21,1 на 14,6 метров. Экран нужен для защиты основного зеркала и научных приборов обсерватории от потоков тепла и космического излучения. Первые два «горячих» слоя обладают покрытием из легированного кремния. Моделирование показывает, что максимальная температура первого слоя будет составлять 383 кельвин, а минимальная температура последнего слоя составит 36 кельвин. Механизм развёртывания экрана имеет 90 натяжных тросов, а также установка 107 спусковых устройств, которые будут удерживать слои каптона в правильном положении до момента развёртывания[49].

Изготовление оптической системы

Проблемы

Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6,5 метра, чтобы измерить свет от самых далёких галактик. Простое изготовление зеркала, подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади[50].

Разработка и испытания

Зеркало «Хаббла» и «Уэбба» в одном масштабе

НАСА приступили к исследованию новых способов создания зеркала для телескопа. Для этого была создана программа Advanced Mirror System Demonstrator (AMSD), по сути являющаяся 4-летним сотрудничеством между НАСА, Национальным управлением военно-космической разведки США и Военно-воздушными силами США. На основе исследований AMSD были построены и испытаны два экспериментальных зеркала. Одно из них было сделано из бериллия компанией Ball Aerospace & Technologies, другое — построено фирмой Kodak (ныне — ITT) из специального стекла.

Группа экспертов провела испытания обоих зеркал, целью которых было определить, насколько хорошо они выполняют свою задачу, сколько стоят и насколько легко (или трудно) было бы построить полноразмерное, 6,5-метровое зеркало. Эксперты рекомендовали зеркало из бериллия для телескопа Джеймса Уэбба по нескольким причинам, одна из которых — бериллий сохраняет свою форму при криогенных температурах. На основе рекомендаций экспертов, компания Northrop Grumman выбрала зеркало из бериллия, и Центр космических полётов Годдарда утвердил это решение.

Также было решено сделать зеркало не цельным, а из сегментов, которые будут раздвинуты на орбите, так как габариты цельного зеркала не позволили бы его разместить в ракете-носителе «Ариан-5». Размер каждого из 18 шестиугольных сегментов зеркала составляет 1,32 метра от ребра до ребра, масса непосредственно самого́ зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе (вместе с приводами точного позиционирования и т. д.) — 40 кг.

Настроенные одинаковым образом зеркала выделены одним цветом.

Шестиугольная форма сегментов была выбрана не случайно. Она обладает высоким коэффициентом заполнения и имеет симметрию шестого порядка. Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты подходят друг к другу без зазоров. Благодаря симметрии 18 сегментов зеркала можно разделить на три группы, в каждой из которых настройки сегментов идентичны. Наконец, желательно, чтобы зеркало имело форму, близкую к круговой — для максимально компактного фокусирования света на детекторах. Овальное зеркало, например, дало бы вытянутое изображение, а квадратное послало бы много света из центральной области[50].

Производство

Для зеркала «Уэбба» используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1,3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента.

Процесс формирования зеркала начинается с вырезания излишков материала на оборотной стороне бериллиевой заготовки таким образом, что остаётся тонкая рёберная структура. Передняя же сторона каждой заготовки сглаживается с учётом положения сегмента в большом зеркале.

Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы, близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240°C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку.

По завершении обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6—29 мкм[51], и готовый сегмент проходит повторные испытания на воздействие криогенных температур[50].

Развёртыванием зеркала управляет система из 132 отдельных приводов и моторов, которая вначале формирует его из трёх крупных фрагментов, а затем правильно позиционирует каждый из 18 сегментов.

28 августа 2019 года сборка телескопа «Джеймс Уэбб» была завершена — специалисты впервые соединили основное зеркало с платформой, включающей в себя солнцезащитный экран[52][53].

Испытания

10 июля 2017 года — начало финального испытания телескопа на воздействие криогенных температур со значением 37 К в космическом центре имени Джонсона в Хьюстоне, которое продлилось 100 дней[54].

Помимо испытаний в Хьюстоне аппарат прошёл серию механических испытаний в центре космических полётов Годдарда, в результате которых подтвердилось, что он сможет выдержать запуск на орбиту с помощью тяжёлой ракеты-носителя.

В начале февраля 2018 года гигантские зеркала и различные приборы были доставлены на предприятие компании Northrop Grumman в Редондо-Бич для последнего этапа сборки телескопа. Там шло сооружение двигательного модуля телескопа и его солнцезащитного экрана. Когда вся конструкция была собрана, её доставка была запланирована на морском судне из Калифорнии во французскую Гвиану[55].

  • 30 мая 2019 года в испытательном центре корпорации Northrop Grumman завершена проверка работы агрегатного отсека телескопа в различных температурных режимах: элементы конструкции телескопа в специальной вакуумной камере подвергались воздействию температуры от −148°С до +102°С. Во время испытаний для охлаждения использовался жидкий азот, а для нагрева — термобатареи[56][57].
  • 28 августа 2019 года инженеры успешно состыковали защитный экран с основным зеркалом будущего телескопа. Далее специалисты соединили электрические цепи двух частей телескопа, после чего провели функциональные испытаний этих цепей[58]. После того, как обе половины телескопа были собраны, «Джеймс Уэбб» упаковали в специальную капсулу для запуска и отправили на космодром Куру во Французской Гвиане.
  • 7 января 2020 года СМИ со ссылкой на представителя НАСА Эрика Смита сообщили, что основные работы по созданию телескопа им. Джеймса Уэбба завершены, но на протяжении 15 месяцев будет проведена ещё серия наземных испытаний. В 2020 году аппаратуру телескопа испытывали на устойчивость к вибрации и к шуму при запуске ракетой-носителем «Ариан-5», планировалась смена части электронной аппаратуры, нештатно сработавшей во время предыдущих испытаний, и ещё одна проверка всех систем, чтобы оценить, как комплексные испытания повлияли на аппаратуру обсерватории[59].
  • 31 марта 2020 сообщено об успешном испытании полного развёртывания всего зеркала со специальным прикреплённым устройством для компенсации гравитации, чтобы имитировать невесомость[60].
  • 13 июля 2020 года специалисты объявили о завершении первого из заключительных комплексных (акустические, вибрационные и электрические) испытаний телескопа, которое длилось 15 дней[61][62].
  • 25 августа 2020 года Центр космических полётов им. Годдарда сообщил, что специалисты завершили первый полный цикл наземных испытаний научных инструментов, и что в ближайшее время должна начаться новая серия вибрационных и акустических испытаний. В ходе испытаний проверялось, сможет ли «Джеймс Уэбб» пережить нагрузки во время старта ракеты и его вывода на орбиту[63].
  • 1 марта 2021 года телескоп прошёл финальные функциональные испытания, в ходе которых специалисты проверили электрические цепи телескопа и работу системы связи. Электрические испытания продлились 17 дней, за это время специалисты проверили функциональность всех электронных компонентов телескопа и его научных инструментов. В ходе проверки систем связи моделировалась ситуация обмена данными обсерватории с Землёй, для этого инженеры передали на борт телескопа, находящегося в чистой комнате компании Northrop Grumman Space Systems в Калифорнии, команды через эмулятор Сети дальней космической связи НАСА. Кроме того, инженеры отработали ситуацию передачи управления телескопом от одного командного центра другому, а также успешно отправили несколько корректировок на борт обсерватории, пока она выполняла нужные команды. В реальных условиях связь с обсерваторией будут обеспечивать три комплекса Cети дальней космической связи NASA в Калифорнии, Испании и Австралии, а также антенны в Нью-Мексико и европейские станции в Кении и Германии[64][65].
  • 7 апреля 2021 года специалисты уложили пятислойный теплозащитный экран телескопа в последний раз. В следующий раз он должен будет развернуться самостоятельно после запуска. Укладка продлилась месяц и включала в себя ряд трудоёмких операций, таких как зигзагообразное складывание каждого слоя и их выравнивание, укладка 90 натяжных тросов, а также установка 107 спусковых устройств, которые будут удерживать слои каптона в правильном положении до момента развёртывания. В течение следующих трёх месяцев специалисты завершат перевод экрана в полётную конфигурацию, в частности установят и закрепят все кабели, крышки для экранов, а также узлы системы разворачивания экрана, таких как направляющие стрелы и основания экранов[49][66].
  • 11 мая 2021 года в ходе испытаний в последний раз перед отправкой в космос было развёрнуто главное зеркало телескопа[67][68].
  • 1 июля 2021 года ЕКА сообщило, что телескоп прошёл финальную проверку на совместимость с ракетой-носителем Ariane 5, которая будет выводить его в космос. Работы включали в себя оценку уровней внешних воздействий на телескоп во время нахождения под головным обтекателем ракеты и разработку плана полёта ракеты и отделения телескопа от разгонного блока[69][70].
  • 26 августа 2021 года НАСА сообщило, что все испытания по телескопу завершены, он готов к отправке на космодром Куру для запуска в ноябре текущего года[71][72].

Ход миссии

  • 25 декабря 2021 года в 12:20 UTC состоялся успешный запуск. После коррекции орбиты на околоземной орбите, аппарат на протяжении четырех недель будет двигаться к пункту назначения в Точку Лагранжа L2 системы Земля—Солнце, которая находится на расстоянии 1,5 млн километров от Земли[73].
  • К 29 декабря 2021 года телескоп совершил две из трёх коррекций траектории, развернул антенну для передачи на Землю научных и других данных, а также массив солнечных батарей[74][75].
  • К 2 января 2022 года основная часть работ по развёртыванию солнцезащитного экрана была завершена. На телескопе успешно развёрнуты левая и правая части экрана, благодаря чему он обрёл ромбовидную форму. В ближайшее время на его пятислойной структуре будет установлено необходимое натяжение[76].
  • Первые научные эксперименты планируется начать летом 2022 года. Основная причина, по которой для начала работы потребуется полгода, заключается в том, что телескопу необходимо остыть до рабочей температуры[77].

Оборудование

JWST будет иметь следующие научные инструменты для проведения исследования космоса:

  • Камера ближнего инфракрасного диапазона (англ. Near-Infrared Camera);
  • Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (англ. Mid-Infrared Instrument, MIRI);
  • Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (англ. Near-Infrared Spectrograph, NIRSpec);
  • Датчик точного наведения (англ. Fine Guidance Sensor, FGS) и устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (англ. Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph, NIRISS).

Камера ближнего инфракрасного диапазона

Камера ближнего инфракрасного диапазона является основным блоком формирования изображения «Уэбба» и будет состоять из массива ртутно-кадмиево-теллуровых[en] детекторов[78][79]. Рабочий диапазон прибора составляет от 0,6 до 5 мкм. Его разработка поручена Аризонскому университету и Центру продвинутых технологий компании Lockheed Martin.

В задачи прибора входят:

Прибор оснащён коронографом, который позволяет делать снимки слабых объектов близ ярких источников. С помощью коронографа астрономы надеются определить характеристики экзопланет, обращающихся вокруг ближайших звёзд.

Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона

Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона будет анализировать спектр источников, что позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов (например, температуре и массе), так и об их химическом составе. Инструмент способен делать спектроскопию среднего разрешения в диапазоне длин волн 1—5 мкм и низкого разрешения с длиной волны 0,6—5 мкм[80].

Многие объекты, которые «Уэбб» будет изучать, излучают настолько мало света, что телескопу для анализа спектра необходимо собирать свет от них в течение сотен часов. Чтобы изучить тысячи галактик за 5 лет работы телескопа, спектрограф был разработан с возможностью наблюдения за 100 объектами на площади неба 3×3 угловых минуты[80] одновременно. Для этого учёные и инженеры Годдарда разработали новую технологию микрозатворов для управления светом, входящим в спектрограф.

Суть технологии, позволяющей получать 100 одновременных спектров, заключается в микроэлектромеханической системе, именуемой «массив микрозатворов» (англ. microshutter array). У ячеек микрозатворов спектрографа NIRSpec есть крышки, которые открываются и закрываются под действием магнитного поля. Каждая ячейка размером 100 на 200 мкм[81] индивидуально управляется и может быть открытой или закрытой, предоставляя или, наоборот, блокируя часть неба для спектрографа, соответственно.

Именно эта регулируемость позволяет прибору делать спектроскопию такого количества объектов одновременно. Поскольку объекты, которые будет исследовать NIRSpec, находятся далеко и тусклы, инструмент нуждается в подавлении излучения от более близких ярких источников. Микрозатворы работают подобно тому, как люди смотрят искоса, чтобы сосредоточиться на объекте, блокируя нежелательный источник света.

Прибор уже разработан и в данный момент проходит испытания в Европе[82].

Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения

Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (5—28 мкм[83]) состоит из камеры с датчиком, имеющим разрешение 1024×1024 пикселя[84], и спектрографа.

MIRI состоит из трёх массивов мышьяко-кремниевых детекторов. Чувствительные детекторы этого прибора позволят увидеть красное смещение далёких галактик, формирование новых звёзд и слабо видимые кометы, а также объекты в поясе Койпера. Модуль камеры предоставляет возможность съёмки объектов в широком диапазоне частот с большим полем зрения, а модуль спектрографа обеспечивает спектроскопию среднего разрешения с меньшим полем зрения, что позволит получать подробные физические данные об удалённых объектах.

Номинальная рабочая температура для MIRI — 7 К. Такая температура не может быть достигнута использованием только пассивной системы охлаждения. Вместо этого, охлаждение производится в два этапа: установка предварительного охлаждения на основе пульсационной трубы охлаждает прибор до 18 К, затем теплообменник с адиабатическим дросселированием (эффект Джоуля — Томсона) понижает температуру до 7 К.

MIRI разрабатывает группа под названием MIRI Consortium, состоящая из учёных и инженеров из стран Европы, команды сотрудников Лаборатории реактивного движения в Калифорнии и учёных из ряда институтов США[85].

FGS/NIRISS

Датчик точного наведения (FGS) и устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (NIRISS) будут упакованы вместе в «Уэббе», но по сути это два разных устройства[86][87]. Оба устройства разрабатываются Канадским космическим агентством, и они уже получили прозвище «канадские глаза» по аналогии с «канадской рукой». Этот инструмент уже прошёл интегрирование со структурой ISIM в феврале 2013 года.

Датчик точного наведения

Датчик точного наведения (FGS) позволит «Уэббу» производить точное наведение, чтобы он мог получать изображения высокого качества.

Камера FGS может формировать изображение из двух смежных участков неба размером 2,4×2,4 угловых минуты каждый, а также считывать информацию 16 раз в секунду с небольших групп пикселей размером 8×8, чего достаточно для нахождения соответствующей опорной звезды с 95-процентной вероятностью в любой точке неба, включая высокие широты.

Основные функции FGS включают в себя:

  • получение изображения для определения положения телескопа в пространстве;
  • получение предварительно выбранных опорных звёзд;
  • обеспечение системы управления положением англ. Attitude Control System измерениями центроида опорных звёзд со скоростью 16 раз в секунду.

Во время вывода на орбиту телескопа FGS также будет сообщать об отклонениях при развёртывании главного зеркала.

Устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф

Устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (NIRISS) работают в диапазоне 0,8—5,0 мкм и является специализированным инструментом с тремя основными режимами, каждый из которых работает с отдельным диапазоном.

NIRISS будет использоваться для выполнения следующих научных задач:

Примечания

Комментарии
  1. ↑ Для сравнения, диаметр зеркала «Хаббла» — 2,4 метра.
  2. ↑ Защитный экран позволяет поддерживать температуру зеркала и приборов ниже 50 K (−220 °C). Низкая температура необходима для работы телескопа в инфракрасном диапазоне излучения.
  3. ↑ По другим данным стоимость оценивается в $9.7bn (How a powerful new telescope will reveal distant secrets)
Источники
  1. ↑ ÜV3 - NIRSpec – an IR spectrometer for the James Webb Space Telescope · AMA Science
  2. ↑ JWST (James Webb Space Telescope)
  3. ↑ https://jwst.nasa.gov/about.html
  4. ↑ Дорси Д., Уильямс Э., Стоун Б. Твиттер — Twitter, 2006.
  5. ↑ Virtual Launch Packet ONLINE (англ.)
  6. ↑ Webb Space Telescope (англ.) — P. 16.
  7. ↑ Webb Space Telescope (англ.) — P. 39.
  8. ↑ JWST launch slips to November (англ.). spacenews.com (2 June 2021).
  9. ↑ 1 2 NASA, Partners Confirm Webb Launch on Dec. 25 — James Webb Space Telescope
  10. ↑ Felicia Chou, Natasha Pinol, Christine Pulliam, Ray Villard. Lynn Jenner: Icy Moons, Galaxy Clusters, and Distant Worlds Among Selected Targets for James Webb Space Telescope (англ.) (15 June 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  11. ↑ Королёв, Владимир. Объявлены первые цели телескопа «Джеймс Уэбб». N+1 (16 июня 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  12. ↑ NASA утвердило список первых целей для космического телескопа «Джеймс Уэбб». N+1 (3 апреля 2021).
  13. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope General Observer Scientific Programs Selected (англ.). NASA (30 March 2021).
  14. ↑ Webb factsheet (англ.). esa.int (2 June 2021).
  15. ↑ James Webb Space Telescope news (англ.). asc-csa.gc.ca (8 September 2021).
  16. ↑ Webb Science: The End of the Dark Ages: First Light and Reionization. Webb will be a powerful time machine with infrared vision that will peer back over 13.5 billion years to see the first stars and galaxies forming out of the darkness of the early universe (англ.). НАСА. Дата обращения: 22 ноября 2019. Архивировано 21 марта 2013 года.
  17. ↑ Антон Бирюков. Щепотка бесконечности. Пузыри Ферми, астероиды и внеземная жизнь в астрообзоре «Ленты.ру» (25 марта 2013). Дата обращения: 22 ноября 2019. Архивировано 4 апреля 2013 года.
  18. ↑ «Кеплер» нашёл десять новых возможных двойников Земли. РИА Наука (19 июня 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  19. ↑ В НАСА сообщили, какие планетные системы изучит телескоп «Джеймс Уэбб». РИА Новости (23 сентября 2021).
  20. ↑ Villard, Eric Lynn Jenner: NASA’s Webb Telescope Will Study Our Solar System’s “Ocean Worlds” (англ.). NASA (24 August 2017). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  21. ↑ 1 2 Berardelli, Phil. Next Generation Space Telescope will peer back to the beginning of time and space, CBS (27 октября 1997).
  22. ↑ Simon Lilly. The Next Generation Space Telescope (NGST). University of Toronto (27 ноября 1998).
  23. ↑ 1 2 3 4 5 Reichhardt, Tony. US astronomy: Is the next big thing too big? // Nature. — 2006. — Март (т. 440, № 7081). — С. 140—143. — doi:10.1038/440140a. — Bibcode: 2006Natur.440..140R.
  24. ↑ Cosmic Ray Rejection with NGST.
  25. ↑ MIRI spectrometer for NGST (недоступная ссылка). Архивировано 27 сентября 2011 года.
  26. ↑ NGST Weekly Missive (25 апреля 2002).
  27. ↑ NASA Modifies James Webb Space Telescope Contract (англ.) (12 November 2003).
  28. ↑ Problems for JWST (21 мая 2005).
  29. ↑ Refocusing NASA's vision (англ.) // Nature. — 2006. — 9 March (vol. 440, no. 7081). — P. 127. — doi:10.1038/440127a. — Bibcode: 2006Natur.440..127..
  30. ↑ Cowen, Ron Webb Telescope Delayed, Costs Rise to $8 Billion (недоступная ссылка). ScienceInsider (25 августа 2011). Архивировано 14 января 2012 года.
  31. ↑ Котляр, Павел Орбитальный телескоп не уложился ни в бюджет, ни в сроки. Infox.ru (11 ноября 2010). Дата обращения: 24 декабря 2010. Архивировано 8 февраля 2012 года.
  32. ↑ Amos, Jonathan. JWST price tag now put at over $8bn, BBC (22 августа 2011).
  33. ↑ Moskowitz, Clara. NASA Assures Skeptical Congress That the James Webb Telescope Is on Track. Scientific American (30 марта 2015). Дата обращения: 29 января 2017.
  34. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope to be Launched Spring 2019. NASA (28 сентября 2017).
  35. ↑ NASA Delays Launch of James Webb Space Telescope to 2020 (англ.), Space.com[en] (27 March 2018).
  36. ↑ NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021. Felicia Chou / Natasha Pinol. NASA (27 июня 2018). Дата обращения: 28 июня 2018.
  37. ↑ 1 2 3 NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021 (англ.). NASA (27 June 2018). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  38. ↑ 1 2 Запуск «Джеймса Уэбба» перенесли на конец октября 2021 года. N+1 (17 июля 2020). Дата обращения: 16 ноября 2020.
  39. ↑ NASA Announces New James Webb Space Telescope Target Launch Date (англ.). NASA (16 July 2020).
  40. ↑ Laura Mallonee «Golden Eye» Wired magazine. November 2019, p. 24
  41. ↑ Update on Webb telescope launch (англ.). ESA.int (22 November 2021).
  42. ↑ Webb Space Telescope Launch Date Update — James Webb Space Telescope
  43. ↑ Кристина Уласович. Что увидит сменщик «Хаббла»?. Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб» запустят в 2019 году. N+1 (19 марта 2018). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  44. ↑ ALAN DRESSLER: Exploration and the Search for Origins: A Vision for UltravioletOptical-Infrared Space Astronomy (англ.) (pdf). «HST & BEYOND» COMMITTEE (15 May 1996). Дата обращения: 22 ноября 2019.
  45. ↑ Правительство США пожалело денег на преемника «Хаббла». Lenta.ru (7 июля 2011).
  46. ↑ Appropriations Committee Releases the Fiscal Year 2012 Commerce, Justice, Science Appropriations. The US House of Representatives. Архивировано 20 февраля 2012 года.
  47. ↑ Проект телескопа им. Джеймса Уэбба оказался под угрозой отмены
  48. ↑ «Джеймсу Уэббу» дали шанс на спасение
  49. ↑ 1 2 Теплозащитный экран «Джеймса Уэбба» сложили в последний раз. N+1 (8 апреля 2021).
  50. ↑ 1 2 3 The Primary Mirror (англ.). НАСА. Дата обращения: 15 марта 2013. Архивировано 16 марта 2013 года.
  51. ↑ Mirrors (англ.) (недоступная ссылка). James Webb Space Telescope. Институт исследований космоса с помощью космического телескопа. Дата обращения: 18 апреля 2014. Архивировано 21 марта 2013 года.
  52. ↑ NASA завершило сборку космического телескопа «Джеймс Уэбб». N+1 (30 августа 2021).
  53. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Has Been Assembled for the First Time (англ.). NASA (28 August 2021).
  54. ↑ Началось финальное криогенное тестирование Космического телескопа Джеймса Уэбба. N+1 (18 июля 2017).
  55. ↑ Зеркала и другие элементы телескопа James Webb доставлены в Калифорнию для сборки (8 февраля 2018).
  56. ↑ На телескопе James Webb завершена проверка аппаратуры на термоустойчивость. ТАСС (30 мая 2019).
  57. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Emerges Successfully from Final Thermal Vacuum Test. NASA (30 мая 2019).
  58. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Has Been Assembled for the First Time. NASA (28 августа 2019).
  59. ↑ В США закончили основные работы по созданию телескопа James Webb. ТАСС (7 января 2020).
  60. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Full Mirror Deployment a Success. http://www.nasa.gov/ (31 марта 2020).
  61. ↑ Запуск «Джеймса Уэбба» перенесли на конец октября 2021 года. N+1 (17 июля 2021).
  62. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Completes Comprehensive Systems Test. NASA (13 июля 2021).
  63. ↑ Научные инструменты телескопа «Джеймс Уэбб» прошли полную проверку. ТАСС (25 августа 2020).
  64. ↑ «Джеймс Уэбб» прошёл финальные функциональные испытания. N+1 (2 марта 2021).
  65. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Completes Final Functional Tests to Prepare for Launch. NASA (1 марта 2021).
  66. ↑ NASA’s Webb Telescope Packs Its Sunshield for a Million Mile Trip. NASA (7 апреля 2021).
  67. ↑ «Джеймс Уэбб» провёл финальный тест развёртывания главного зеркала. N+1 (13 мая 2021).
  68. ↑ Webb’s Golden Mirror Wings Open One Last Time on Earth (англ.). NASA (11 May 2021).
  69. ↑ «Джеймс Уэбб» признали готовым к запуску в космос. N+1 (3 июля 2021).
  70. ↑ Webb passes key launch clearance review. ЕКА (1 июля 2021).
  71. ↑ «Джеймс Уэбб» завершил испытания и готов к отправке на космодром. N+1 (27 августа 2021).
  72. ↑ NASA’s James Webb Space Telescope Has Completed Testing. NASA (25 августа 2021).
  73. ↑ Телескоп «Джеймс Уэбб» преодолел 32 % пути: следить за его полетом можно онлайн — ITC.ua
  74. ↑ Телескоп «Джеймс Уэбб» успешно развернул платформу для натяжения солнечного экрана
  75. ↑ Телескоп «Джеймс Уэбб» успешно развернул антенну для передачи данных на Землю
  76. ↑ Развёртывание солнцезащитного экрана на телескопе «Джеймс Уэбб» завершается
  77. ↑ Запуск «Джеймса Уэбба» прошёл успешно — начинается новая эра в астрономии / Хабр
  78. ↑ Near Infrared Camera (NIRCam) (англ.). НАСА. Дата обращения: 16 марта 2013. Архивировано 21 марта 2013 года.
  79. ↑ Near Infrared Camera (англ.) (недоступная ссылка). James Webb Space Telescope. Институт исследований космоса с помощью космического телескопа (21 October 2013). Дата обращения: 18 апреля 2014. Архивировано 21 марта 2013 года.
  80. ↑ 1 2 Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) (англ.) (недоступная ссылка — история ). James Webb Space Telescope. Институт исследований космоса с помощью космического телескопа (January 2014). Дата обращения: 18 апреля 2014.
  81. ↑ Microshutters (англ.). НАСА. Дата обращения: 17 марта 2013. Архивировано 21 марта 2013 года.
  82. ↑ Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) (англ.). НАСА. Дата обращения: 16 марта 2013. Архивировано 21 марта 2013 года.
  83. ↑ MIRI (недоступная ссылка)
  84. ↑ Mid Infrared Instrument (недоступная ссылка — история ).
  85. ↑ Mid-Infrared Instrument (MIRI) (англ.). НАСА. Дата обращения: 16 марта 2013. Архивировано 21 марта 2013 года.
  86. ↑ Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS) (англ.). НАСА. Дата обращения: 16 марта 2013. Архивировано 21 марта 2013 года.
  87. ↑ FGS — Fine Guidance Sensor (англ.) (недоступная ссылка). James Webb Space Telescope. Институт исследований космоса с помощью космического телескопа (1 March 2013). Дата обращения: 18 апреля 2014. Архивировано 21 марта 2013 года.

Ссылки

Информация

Статья Джеймс Уэбб (телескоп) в русской Википедии заняла в местном рейтинге популярности следующие места:

О странице

Представленный контент статьи из Википедии был извлечен 2022-01-05 на основе https://ru.wikipedia.org/?curid=412999