Το πλήρως συναρμολογημένο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb με το φως του ήλιου και οι «μονάδες δομών παλετών» (που αναδιπλώνονται γύρω από το τηλεσκόπιο για εκτόξευση) φαίνεται μερικώς να αναπτύσσονται σε μια ανοιχτή διαμόρφωση για να επιτρέπουν την εγκατάσταση του τηλεσκοπίου.
(Εικόνα: © NASA / Chris Gunn)
Πολ Μ. Σάτερ είναι αστροφυσικός στο Το Πανεπιστήμιο του Οχάιο, οικοδεσπότης του Ρωτήστε έναν Spaceman και Διαστημικό ραδιόφωνοκαι συγγραφέας του "Η θέση σας στο Σύμπαν."Ο Sutter συνέβαλε σε αυτό το άρθρο Οι ειδικές φωνές του Space.com: Op-Ed & Insights.
Της NASA Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει τον Μάρτιο του 2021, μετά από χρόνια καθυστερήσεων και δισεκατομμυρίων δολαρίων που δαπανήθηκαν για τον προϋπολογισμό. Παρόλο που είναι εύκολο να υποστηρίξουμε ότι όλο αυτό το χρόνο και τα χρήματα έχουν σπαταληθεί, αυτό το παρατηρητήριο θα είναι ο πρεμιέρα και αδιαμφισβήτητος πρωταθλητής μήκους κύματος υπέρυθρων, δίνοντάς μας ασύγκριτη πρόσβαση στις γωνίες του σύμπαντος που είναι σήμερα απρόσιτες.
Αν θέλουμε να μάθουμε νέα πράγματα για τα πάντα, από τους πρώτους γαλαξίες έως την ευκαιρία ζωή σε άλλους πλανήτες, ο James Webb με περίπου 9,7 δισεκατομμύρια δολάρια είναι η μόνη μας ελπίδα.
Χωρίς ψύχρα
Ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ("JWST" σε όσους γνωρίζουν) αναφέρεται ως "διάδοχος" της ιστορίας της NASA Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, δεν είναι. Το Hubble είναι κυρίως ένα οπτικό τηλεσκόπιο, που συλλαμβάνει μήκη κύματος φωτός παρόμοιο με το εύρος που κάνει το ανθρώπινο μάτι, και επεκτείνεται πέρα από αυτό λίγο στα υπέρυθρα και υπεριώδη (UV) τμήματα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Στην ουσία, το Hubble είναι ένας τεράστιος διαστημικός βολβός του οφθαλμού, που προσφέρει εκπληκτικές εικόνες που θα δείτε, εάν τα οπτικά σας νεύρα ήταν παρόμοια εξοπλισμένα.
Αλλά το JWST είναι διαφορετικό. Θα παρατηρεί εξ ολοκλήρου στο υπέρυθρο, μόλις ξύνοντας τα βαθύτερα δυνατά κόκκινα που μπορεί να δει ένας άνθρωπος. Με άλλα λόγια, το JWST θα μελετήσει ένα σύμπαν που είναι σε μεγάλο βαθμό αόρατο από την ανθρώπινη εμπειρία.
Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους το JWST έχει σχεδιαστεί για να είναι ένα υπέρυθρο πεδίο είναι ότι η υπέρυθρη αστρονομία είναι, γενικά, πολύ δύσκολο να γίνει από την επιφάνεια της Γης. Ελαφριά μόλυνση είναι το όνειρο των αστρονόμων, που χρειάζονται τον ουρανό τους πεντακάθαρο και απόλυτα σκοτεινό για να κάνουν τις λεπτομερείς παρατηρήσεις και μετρήσεις τους.
Και η υπέρυθρη ακτινοβολία προέρχεται από πολλά διαφορετικά μέρη. Βασικά, οτιδήποτε ζεστό. Που είναι, βασικά, τα πάντα. Τα ανθρώπινα σώματα παράγουν 100 watts υπέρυθρης ακτινοβολίας. Η ίδια η Γη είναι πολύ ζεστή, λάμπει έντονα στις υπέρυθρες ζώνες. Ακόμα και το ίδιο το τηλεσκόπιο, εάν είναι σε θερμοκρασία δωματίου, είναι ευκίνητο στο υπέρυθρο.
Δεν είναι ότι δεν μπορούμε να κάνουμε υπέρυθρη αστρονομία από το έδαφος, είναι απλώς απογοητευτικά δύσκολο.
Ως εκ τούτου, ο χώρος.
Μακριά από το σπίτι
Το JWST θα λειτουργήσει περίπου 1 εκατομμύριο μίλια (1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από τη Γη, για να το πάρει με ασφάλεια μακριά από τον ζεστό, υπέρυθρο πλανήτη μας. Ακόμα κι όμως, υπάρχει Ο ήλιος να αντιμετωπίσει. Έχετε καθίσει ποτέ έξω σε μια όμορφη καλοκαιρινή μέρα, νιώθοντας τη ζεστασιά του ήλιου μας στο δέρμα σας; Ναι, αυτή είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία, που αντλείται από το κουβάρι. Και ακόμη και ένα εκατομμύριο μίλια μακριά από τη Γη, ο ήλιος εξακολουθεί να είναι λίγο ψημένος.
Για την καταπολέμηση αυτού, οι σχεδιαστές διαστημικών τηλεσκοπίων υπέρυθρων έχουν μερικές επιλογές. Η πιο συνηθισμένη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ενεργό σύστημα ψύξης, κατεβάζοντας το τηλεσκόπιο στις θερμοκρασίες που απαιτούνται για να παρατηρήσετε σωστά τα μήκη κύματος υπέρυθρων. Αυτό είναι υπέροχο και χρησιμοποιείται από προηγούμενα διαστημικά τηλεσκόπια υπέρυθρων, αλλά περιορίζει τη διάρκεια ζωής τους. Όχι άλλο ψυκτικό = όχι περισσότερη αστρονομία.
Αντίθετα, το JWST θα αναπτύξει μια τεράστια, ακριβή διαστημική ομπρέλα, μήκους 72 ποδιών (22 μέτρων) και πλάτους 36 ποδιών (11 μέτρων), φτιαγμένη από πέντε στρώματα εξαιρετικά ανακλαστικού υλικού, κάθε στρώμα λεπτότερο από τα ανθρώπινα μαλλιά. Αυτό το τεράστιο "ηλιοφάνεια"θα κρατήσει το ίδιο το τηλεσκόπιο σε σταθερή σκιά, κάπου νότια από μείον 370 βαθμούς Φαρενάιτ (μείον 223 βαθμούς Κελσίου), το οποίο είναι ιδανικό για τα υπέρυθρα μήκη κύματος που θα μελετήσει.
Παρόλο που, μόνο για διασκέδαση, ένα από τα όργανα επί του σκάφους θα ψυχθεί με ένα ενεργό σύστημα ψύξης κάτω από 433 Fahrenheit (μείον 258 C), το οποίο θα του επιτρέψει να έχει πρόσβαση σε ακόμη μεγαλύτερα μήκη κύματος υπέρυθρων.
Ιδού η επιστήμη
Συνολικά, το JWST είναι τεράστιο. Στην πραγματικότητα, είναι τόσο μεγάλο που δεν πρέπει να χωράει σε έναν πύραυλο. Εκτός από το γιγαντιαίο αντηλιακό, ο κύριος καθρέφτης θα έχει μήκος 21 πόδια (6,5 μ.), Ο οποίος είναι πολύ μεγαλύτερος από οποιοδήποτε φέρινγκ πυραύλων που χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή. Η τοποθέτηση του καθρέφτη στο πλάι του πυραύλου δεν είναι ακριβώς μια λειτουργική λύση, επομένως οι έξυπνοι μηχανικοί της NASA έσπασαν τον καθρέφτη σε 18 μικρότερα εξαγωνικά τμήματα, τα οποία θα τοποθετηθούν και θα διπλωθούν στον πύραυλο (μαζί με το διπλωμένο ηλιοφάνεια και το υπόλοιπο του ίδιου του τηλεσκοπίου).
Αν όλα πάνε σωστά, λίγες μέρες μετά την κυκλοφορία, το JWST θα κατευθυνθεί στο σημείο παρατήρησής του, θα ξεδιπλωθεί και θα αρχίσει να κοιτάζει.
Και αυτό που θα δει θα είναι - και δεν χρησιμοποιώ αυτή τη λέξη ελαφρά - αξιοσημείωτο. Ένας από τους κύριους στόχους του θα είναι το πρώιμο σύμπαν, όταν ο κόσμος μας ήταν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες που εμφανίστηκαν στην κοσμική σκηνή φωτίζονταν έντονα στο ορατό φάσμα, αλλά κατά τη διάρκεια των τελευταίων 13 δισεκατομμυρίων ετών το σύμπαν έχει επεκταθεί, απλώνοντας αυτό το φως από το ορατό εύρος και προς τα κάτω στο υπέρυθρο - ακριβώς στο γλυκό σημείο των παραμέτρων σχεδίασης του JWST.
Δεδομένου ότι δεν έχουμε καθόλου εικόνες από την εποχή των πρώτων αστεριών και των γαλαξιών (γνωστά ως "κοσμική αυγήΑυτή θα είναι η πρώτη μας άποψη για αυτήν τη σημαντική εποχή στην ιστορία του Κόσμου.
Κοντά στο σπίτι, το JWST θα μελετήσει οτιδήποτε δροσερό στον κόσμο, από πρωτοπλανητικούς δίσκους γύρω από νεογέννητα αστέρια έως μοριακά σύννεφα, κομήτες, αντικείμενα Kuiper Belt και άλλα.
Και το JWST θα χρησιμοποιήσει μια εξειδικευμένη συσκευή για να αποκλείσει το φως από μερικά μακρινά αστέρια, επιτρέποντας στο παρατηρητήριο να τραβά φωτογραφίες από αντικείμενα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αυτά τα αστέρια - όπως εξωπλανήτες. Αυτοί οι πλανήτες θα λάμπουν στο υπέρυθρο, και το φως από αυτούς τους πλανήτες θα τροποποιηθεί από τις χημικές ουσίες και τα στοιχεία στην ατμόσφαιρά τους, τα χημικά και τα στοιχεία που μπορεί να είναι σημάδια της ζωής.
Από τον κυνηγό του ET έως το αποκαλυπτικό της κοσμικής αυγής, το JWST σίγουρα αξίζει τον κόπο.
- Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA: Κοσμικός διάδοχος του Χαμπλ
- Προειδοποίηση πυροβολισμού Bill Spires Bill House στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb
- Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA φτάνει στην Καλιφόρνια για τελική συνέλευση (Φωτογραφίες)
Μάθετε περισσότερα ακούγοντας το επεισόδιο "Αξίζει να περιμένουμε το James Webb;" στο podcast Ask A Spaceman, διαθέσιμο στις iTunes και στον Ιστό στο http://www.askaspaceman.com. Χάρη στους @SethDSanders, @hhyech, White I. και Veljo U. για τις ερωτήσεις που οδήγησαν σε αυτό το κομμάτι! Κάντε τη δική σας ερώτηση στο Twitter χρησιμοποιώντας το #AskASpaceman ή ακολουθώντας τον Paul @PaulMattSutter και facebook.com/PaulMattSutter.
