Телескоп им. джеймса уэбба. несколько фактов

FGS/NIRISS

FGS/NIRISS состоит из двух приборов – датчика точного наведения и устройства формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевого спектрографа. Фактически NIRISS дублирует функции NIRCam и NIRSpec. Работающее в диапазоне 0,8–5,0 микрометров устройство будет обнаруживать «первый свет» от далеких объектов, наводя на них оборудование. NIRISS также пригодится для обнаружения и изучения экзопланет. Что же касается датчика точного наведения FGS, то при помощи этого оборудования будет наводиться сам телескоп, чтобы иметь возможность получить более качественные изображения. Камера FGS позволяет формировать изображение из двух смежных участков неба, размер которых составляет 2,4×2,4 угловых минуты каждый. Она также считывает информацию 16 раз в секунду с небольших групп пикселей размером 8×8: этого хватает для выявления соответствующей опорной звезды с вероятностью в 95% в любой точке неба, включая высокие широты.

FGS/NIRISS 

Установленная на телескопе аппаратура позволит иметь качественную связь с Землей и передавать научные данные со скоростью 28 Мбит/с. Как мы знаем, не все исследовательские аппараты могут похвастаться такой возможностью. Американский зонд «Галилео», например, передавал информацию со скоростью всего лишь 160 бит/с. Это, впрочем, не помешало ученым получить огромный массив информации о Юпитере и его спутниках.

Новый космический аппарат обещает стать достойным правопреемником «Хаббла» и позволит ответить на вопросы, которые остаются тайной за семью печатями до сегодняшнего дня. Среди возможных открытий «Джеймса Уэбба» – обнаружение миров, похожих на Землю и пригодных для обитания. Данные, полученные телескопом, могут быть полезны для проектов, рассматривающих возможность существования инопланетных цивилизаций.

Первые планеты и зарождение жизни

Ледяной и пыльный мусор нашей внешней Солнечной системы является останками тех времен, когда наша система была очень юной. Космический телескоп Джеймса Уэбба получит инфракрасные снимки гигантских планет и планетарных систем и уточнит их возраст и массы, измеряя их спектры. Уэбб также сможет измерить спектры дисков вокруг звезд, чтобы определить составляющие таких дисков, приводящие к появлению планетарных систем. Изучение этих областей в деталях может пролить свет на происхождение жизни на Земле.

Запуск проекта пока намечен на 2018 год, а вместе с ним и революция в нашем понимания космоса.

James Webb Space Telescope (США)

Джэймс Уэбб в сборе.

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

Телескоп является наследником Хаббла и планируется, что он его заменит. Он будет видеть всё в инфракрасном диапазоне и в числе первых задач у него стоит обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также его будут использовать для поиска и слежки за экзопланетами, для поиска биосигнатур в водных мирах Солнечной системы и наблюдением за астероидами и кометами.

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

Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» 18 декабря 2021 года. В этом случае первые научные исследования начнутся в начале 2022 года. Срок работы телескопа составит не менее пяти лет; запаса хладагента хватит примерно на 10 лет работы.

Однако, помимо уже существующего, но не запущенного Джэймса Уэбба в проектах космических агентств находятся обсерватории, которые будут намного превосходить существующие. О них и пойдет речь в данной статье.

Мечты астрономов и реальность

Представленные выше аппараты подогрели ваш энтузиазм в отношении будущего астрономии? Не спешите радоваться. Печальная новость заключается в том, что представленные в сегодняшней статье космические телескопы практически не имеют никаких шансов на то, чтобы однажды стать нашими глазами, следящими за дальними рубежами космического горизонта.

В начале этого месяца аэрокосмическое агентство NASA объявило о том, что собирается ограничить аппетиты планировщиков проектов по созданию новых космических телескопов и сокращает бюджеты разработкок до 3-5 миллиардов долларов. До этого момента инженеры даже не задумывались о каких-то рекомендациях, планах по бюджету и прочим бюрократическим вещам, они просто проектировали новые аппараты, которые смогут вывести науку на новый уровень.

Бюджет тех же телескопов HabEx, Lynx и OST согласно предварительным подсчетам может легко пересечь планку в 5 миллиардов долларов. А о том же LUVOIR придется вообще забыть – стоимость его создания может легко перевалить за отметку в 20 миллиардов долларов.

Даже несмотря на то, что Конгресс США настаивал на том, чтобы NASA получило больше средств на разработки, само аэрокосмическое агентство решило поумерить как свои аппетиты, так и аппетиты своих подрядчиков. И если учесть, насколько сильно за рамки бюджета вылилось создание передового космического телескопа «Джеймс Уэбб» и то, как у него обстоят дела сейчас, становится совершенно понятно, почему NASA решило пойти на такой шаг.

Изначально проект разработки «Джеймса Уэбба» был оценен в что-то среднее между 1,6 и 3,5 миллиардами долларов. В рамках этого бюджета аппарат планировалось запустить в период с 2007 по 2011 год. На текущий момент запуск запланирован самое раннее — на май 2020 года. При этом бюджет разработки по оценке Конгресса уже составляет 8,8 миллиардов долларов, а через 2 года может увеличиться до 10. Было бы заблуждением считать, что только у нас могут «пилить» бюджетные средства. Но, это полбеды. Основная проблема заключается в том, насколько безответственно основные подрядчики занимаются сборкой аппарата.

В последнем вибрационном испытании инженеры обнаружили, что из телескопа сыплются винты и шайбы. На минуточку речь идет не о сборке комода из IKEA, где в таком случае можно было просто сказать: «и так сойдет». Речь идет о телескопе, за почти 9 миллиардов долларов.

Финансовые аппетиты растут не только у создателей космического телескопа «Джеймс Уэбб». При изначальной оценке в 2 миллиарда долларов, текущая оценочная стоимость разработки телескопа WFIRST уже составляет 3,9 миллиарда долларов.

Простые ученые надеются на то, что все эти аппараты рано или поздно будут выведены на орбиту. Произойдет ли это до середины 2030-х годов, как было изначально запланировано в программах? Нужно настоящее чудо. На это чудо и остается пока уповать исследователям, считающим, что именно эти аппараты будут способны совершить новые важные открытия в астрономии.

Что увидит JWST?

Ранняя Вселенная

JWST сможет заглянуть в глубокое прошлое нашей Вселенной. В те времена, когда с момента Большого взрыва прошло всего лишь примерно 200 миллионов лет. Это очень интересный период эволюции Вселенной. Ведь именно тогда начали формироваться самые первые звезды.

Считается, что это были массивные гиганты, почти полностью состоящие из водорода и гелия. Их короткая жизнь заканчивалась взрывами сверхновых. Именно в результате этих взрывов в космосе появились более тяжелые, чем гелий, элементы. Чтобы увидеть этот период космической истории, нужны очень чувствительные инфракрасные инструменты. Только с их помощью можно обнаруживать очень слабые источники света, которые преодолели чудовищные расстояния за невообразимое количество времени, чтобы достичь нас.

Древние галактики

JWST также обратит свой взор на самые первые галактики во Вселенной. Это позволит ученым больше узнать об их эволюции. А еще — почему у ранних галактик не было большого структурного разнообразия? Почему в молодой Вселенной почти все галактики имели спиральную или эллиптическую форму?

Изучение галактик также может дать нам информацию о макроструктуре Вселенной. То есть о том, как она организована в глобальных масштабах.

Темная материя

Считается, что темная материя играет важную роль в структуре Вселенной. Поскольку ее масса в пять раз превышает массу нормальной барионной материи. Мы можем наблюдать темную материю лишь косвенно, измеряя, как ее гравитация влияет на звезды и галактики.

JWST, к сожалению, не сможет увидеть темную материю. Но он будет использовать методы гравитационного линзирования, чтобы изучать самые далекие галактики и анализировать на их вращение в поисках признаков того, что именно темная материя несет за это ответственность.

Атмосфера экзопланеты

JWST может помочь ученым ответить на самый большой вопрос современности — существует ли жизнь за пределами Земли? Для этого он будет изучать множество экзопланет.

Особый интерес среди них представляет для науки система TRAPPIST-1. В этой звездной семье три из семи ее планет находятся в обитаемой зоне. А у одной даже может быть на поверхности жидкая вода. JWST будет с интересом наблюдать за этой планетой, когда свет от ее родительской звезды будет проходить через ее через атмосферу. Так можно будет узнать ее химический состав, и получить информацию о присутствующих в ней газах.

Газовые гиганты Солнечной системы

Хотя основные научные цели JWST лежат в основном в области космологии и изучения механизмов звездообразовании, он также сможет поподробнее рассмотреть пару знакомых нам объектов — Нептун и Уран.

JWST нанесет на карту их атмосферные температуры и химический состав. Это позволит ученым понять, насколько они отличаются. И не только друг от друга, но и от своих собратьев — газовых гигантов Юпитер и Сатурн.

Плутон и объекты пояса Койпера

Карликовая планета Плутон и другие объекты пояса Койпера также получат свою долю внимания.

JWST достаточно мощен, чтобы непосредственно изучать ледяные тела пояса Койпера. В том числе кометы, которые часто являются нетронутыми остатками исходного материала, оставшегося после формирования планет Солнечной системы. И эти тела вполне могут содержать ключи к разгадке происхождения нашей Земли.

Оптический телескоп «Сюньтянь»

Телескоп Китайской космической станции (CSST) «Сюньтянь» или «Небесный часовой» — автономный орбитальный модуль с оптическим телескопом.

Запуск «Сюньтянь» запланирован на 2024 год. Телескоп будет вращаться вокруг Земли по той же орбите, что и китайская модульная станция. Он сможет периодически приближаться и стыковаться с ней, чтобы экипаж проводил необходимый ремонт и менял приборы.

Телескоп «Сюньтянь»

(Фото: CSNA)

Огромная линза делает «Небесного часового» сопоставимым с «Хабблом». При этом обзор китайского телескопа будет в 300 раз больше при таком же высоком разрешении. Благодаря широкому полю зрения он сможет наблюдать до 40% пространства в течение десяти лет.

Телескоп Китайской космической станции будет вести наблюдение в ближнем ультрафиолетовом и видимом свете, а также исследовать свойства темной материи, формирование и эволюцию галактик.

Мечты и реальность

Представленные выше аппараты подогрели ваш энтузиазм в отношении будущего астрономии? Не спешите радоваться. Печальная новость заключается в том, что представленные в сегодняшней статье космические телескопы практически не имеют никаких шансов на то, чтобы однажды стать нашими глазами, следящими за дальними рубежами космического горизонта.

В начале этого месяца аэрокосмическое агентство NASA объявило о том, что собирается ограничить аппетиты планировщиков проектов по созданию новых космических телескопов и сокращает бюджеты разработкок до 3-5 миллиардов долларов. До этого момента инженеры даже не задумывались о каких-то рекомендациях, планах по бюджету и прочим бюрократическим вещам, они просто проектировали новые аппараты, которые смогут вывести науку на новый уровень.

Бюджет тех же телескопов HabEx, Lynx и OST согласно предварительным подсчетам может легко пересечь планку в 5 миллиардов долларов. А о том же LUVOIR придется вообще забыть – стоимость его создания может легко перевалить за отметку в 20 миллиардов долларов.

Даже несмотря на то, что Конгресс США настаивал на том, чтобы NASA получило больше средств на разработки, само аэрокосмическое агентство решило поумерить как свои аппетиты, так и аппетиты своих подрядчиков. И если учесть, насколько сильно за рамки бюджета вылилось создание передового космического телескопа «Джеймс Уэбб» и то, как у него обстоят дела сейчас, становится совершенно понятно, почему NASA решило пойти на такой шаг.

Изначально проект разработки «Джеймса Уэбба» был оценен в что-то среднее между 1,6 и 3,5 миллиардами долларов. В рамках этого бюджета аппарат планировалось запустить в период с 2007 по 2011 год. На текущий момент запуск запланирован самое раннее — на май 2020 года. При этом бюджет разработки по оценке Конгресса уже составляет 8,8 миллиардов долларов, а через 2 года может увеличиться до 10. Было бы заблуждением считать, что только у нас могут «пилить» бюджетные средства. Но, это полбеды. Основная проблема заключается в том, насколько безответственно основные подрядчики занимаются сборкой аппарата.

В последнем вибрационном испытании инженеры обнаружили, что из телескопа сыплются винты и шайбы. На минуточку речь идет не о сборке комода из IKEA, где в таком случае можно было просто сказать: «и так сойдет». Речь идет о телескопе, за почти 9 миллиардов долларов.

Финансовые аппетиты растут не только у создателей космического телескопа «Джеймс Уэбб». При изначальной оценке в 2 миллиарда долларов, текущая оценочная стоимость разработки телескопа WFIRST уже составляет 3,9 миллиарда долларов.

Простые ученые надеются на то, что все эти аппараты рано или поздно будут выведены на орбиту. Произойдет ли это до середины 2030-х годов, как было изначально запланировано в программах? Нужно настоящее чудо. На это чудо и остается пока уповать исследователям, считающим, что именно эти аппараты будут способны совершить новые важные открытия в астрономии.

Готовность телескопа «Джеймс Уэбб»

По данным издания New Atlas, телескоп Джеймса Уэбба наконец-то доказал свою работоспособность и в нем нет никаких неисправностей. Инженеры аккуратно сложили солнцезащитные козырьки, спрятали центральную башню и тем самым подготовили конструкцию к транспортировки в космодром Куру. Известно, что для транспортировки будет использован водный транспорт.

Подготовка телескопа Джеймса Уэбба к отправке на космодром

После того, как телескоп окажется на космодроме, его поместят внутрь обтекателя ракеты-носителя Ariane 5. Предполагается, что запуск исследовательского аппарата будет совершен в октябре 2021 года. Телескоп сможет начать наблюдения только спустя полгода со дня запуска, потому что ему нужно преодолеть более миллиона километров и начать вращение вокруг Солнца. Предполагается, что исследования будут проводиться около 10 лет, но не исключено, что аппарат прослужит гораздо дольше.

Ракета-носитель Ariane 5

Если интересно, на нашем сайте есть статья, в котором мы попытались заглянуть в будущее и узнать, какими будут телескопы после «Джеймса Уэбба». Вот ссылка.

Орбитальный телескоп TESS

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) — космический телескоп, предназначенный для открытия экзопланет транзитным методом (фиксация характерных провалов яркости, вызванных прохождением планеты на фоне звезды). Разработан учеными MIT в рамках Малой исследовательской программы NASA.

Телескоп TESS

(Фото: NASA)

Орбитальный телескоп был запущен 18 апреля 2018 года на борту ракеты SpaceX Falcon 9. TESS — первый спутник NASA Astrophysics, запущенный по контракту со SpaceX.

Телескоп наблюдает за космическими объектами с высокоэллиптической околоземной орбиты (HEO). Впервые в качестве силы, стабилизирующей траекторию, используется гравитационное притяжение Луны

В первый год работы телескоп наблюдал Южное полушарие небесной сферы. Участок неба был разбит на 13 секторов, на каждый из которых TESS потратил 27 дней. 18 июля 2019 года первый этап миссии был завершен. По такому же принципу телескоп отработал год и в Северном полушарии. С августа 2020 года аппарат приступил к расширенной миссии, которая продлится, как ожидается, до сентября 2022 года.

В результате TESS охватил своим взглядом около 75% площади неба, открыл порядка 66 подтвержденных экзопланет и зафиксировал свидетельства более чем 2 100 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких соседних звезд. В будущем уже телескоп Джеймса Уэбба изучит эти планеты-кандидаты и определит, могут ли они поддерживать жизнь.

Чем известен TESS

18 сентября 2018 года группа астрономов во главе с Челси Хуангом из MIT сообщила о первой обнаруженной телескопом экзопланете в системе звезды Pi Mensae на расстоянии около 60 световых лет от Земли.

Ролик NASA о первых успехах TESS

• 15 апреля 2019 года в NASA сообщили о первом открытии TESS планеты размером с Землю. Планета HD 21749c составляет около 89% диаметра Земли и вращается вокруг HD 21749, звезды K-типа (т.е. звезды оранжевого цвета с температурой поверхности от 3800 до 5000 К) с массой около 70% Солнца, расположенной на расстоянии 53 световых лет в южном созвездии Ретикулум.Планета скорее всего горячая, с температурой поверхности до 427 °C.
• 6 января 2020 года NASA объявило об открытии TOI 700 d, первой экзопланеты размером с Землю в обитаемой зоне, обнаруженной TESS. Экзопланета вращается вокруг звезды TOI 700 в 100 световых годах от нас в созвездии Дорадо.
• В январе 2021 года ученые определили, что TYC 7037-89-1 — первая из когда-либо обнаруженных шестизвездных систем, в которой все звезды участвуют в затмениях.

Три такие пары составляют недавно открытую шестерную звездную систему под названием TYC 7037-89-1

(Фото: NASA)

У телескопа есть аккаунт в . Также информацию о деятельности TESS можно найти на странице NASA Exoplanets в .

История телескопа «Джеймс Уэбб»

В то, что телескоп Джеймса Уэбба уже собран, даже сейчас верится с большим трудом. Ведь на его проектирование и строительство у NASA ушло более 20 лет. Идея создания космического телескопа мощнее «Хаббла» возникла еще в далеком 1996 году. До 2002 года проект носил название Next Generation Space Telescope. Только потом был переименован в честь Джеймса Уэбба — второго руководителя агентства NASA, который занимал свою должность с 1961 по 1968 год.

Джеймс Уэбб руководил NASA с начала президентства Кеннеди до конца президентства Джонсона

Изначально запуск телескопа Джеймса Уэбба был запланирован на 2007 год. Но при строительстве огромного аппарата для совершения новых космических открытий возникло очень много проблем. Из-за них и началась череда многочисленных переносов — можно сказать, что они происходили каждый год. И вот наступил 2020 год, когда аппарат уже почти собран и готов к новым открытиям. Но нет — началась пандемия коронавируса, из-за которой страдает не только научное сообщество, и и весь мир в целом.

Задачи «Джеймса Уэбба»

Европейский Чрезвычайно Большой Телескоп, который достроят до 2024 года, сможет повторить достижения Хаббла уже с Земли

«Джеймс Уэбб», названный на честь второго в истории руководителя НАСА — того самого, что курировал первые полеты на Луну — позволит преодолеть все эти проблемы. Его приборы ориентированы на самый глубокий инфракрасный спектр света (и часть видимого), что позволит видеть ему не только сквозь облака пыли и препятствия, но замечать даже очень холодные объекты. В пределах Солнечной системы он сможет обнаружить тело с температурой около –170° С, а у звезд в радиусе 15 световых лет — планету с температурой Земли или Марса. Таким образом, «Джеймсу Уэббу» будут видны не только планеты, но и их потенциальные спутники. А разрешающая способность телескопа, увеличенная за счет новой технологии зеркала и точных приборов, позволяет заглянуть ему на дальше 800 миллионов лет существующего рекордсмена, орбитального телескопа «Хаббла». «Джеймс Уэбб» сможет увидеть Вселенную лишь в 100 миллионах лет после Большого взрыва.

Телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» и их зеркала

Задачи «Джеймса Уэбба»

Прежде чем говорить об устройстве и функционале «Джеймса Уэбба», стоить разобраться, для чего он нужен. Казалось бы, изучению Вселенной мешает всего-то одна атмосфера Земли, и можно попросту доставить телескоп с прикрученной к нему камерой на орбиту и радоваться жизни. Но при этом «Джеймса Уэбба» разрабатывают уже больше десятка лет, а итоговый бюджет еще на стадии раннего проецирования превысил стоимость его предшественника, орбитального телескопа им. Эдвина Хаббла! Следовательно, орбитальный телескоп — это нечто более сложное, чем любительская подзорная труба на треноге, и его открытия будут в сотни раз ценнее. Но что такого особенного можно исследовать телескопом, тем более космическим?

Европейский Чрезвычайно Большой Телескоп, который достроят до 2024 года, сможет повторить достижения Хаббла уже с Земли

Подняв голову к небу, каждый может увидеть звезды. Но изучение отдаленных на миллиарды километров объектов — достаточно сложная задача. Свет звезд и галактик, который движется миллионами, а то и миллиардами лет, претерпевает значительные изменения — а то и вовсе не доходит до нас. Так, пылевые облака, которые часто распространены в галактиках, способны полностью поглотить все видимое излучение звезды. Еще непрестанное расширение Вселенной приводит к красному смещению света — его волны стают длиннее, изменяя диапазон в сторону красного, или же невидимого инфракрасного. А сияние даже самых больших объектов, пролетев расстояние в миллиарды световых лет, становится подобно свету карманного фонарика среди сотен прожекторов — для обнаружения сверхотдаленных галактик требуются приборы невиданной чувствительности.

Объекты поменьше вроде экзопланет — планет, находящихся вне Солнечной системы — создают еще большие проблемы при обнаружении. Они не излучают свет сами, а лишь отражают лучи своих светил. В лучшем случае, если планета полностью состоит изо льда, она отражает до 60–70 процентов света. Однако лучи звезды ослабевают еще на подлете к планете, а на больших расстояниях и вовсе невидимы. Поэтому единственным пока надежным способом наблюдать экзопланеты является слежение за их собственным тепловым излучением — или же за тем, как они перекрывают звезды. И для этого опять нужна величайшая чувствительность приборов — средняя температура большинства планетных тел редко когда превышает 0° C, а часто и вовсе опускается далеко ниже –100°. Средняя температура Земли составляет около 8° С — поэтому множество относительно близких к нам планет, которые могут быть домом для жизни, до сих пор остаются невидимыми для астрономов.

Множество экзопланет пока что прячутся от нас в глубинах Вселенной

Помимо открытия нового, изучение дальнего космоса — это самый легкий способ узнать историю прошлого Вселенной. И не просто узнать — увидеть собственными глазами. Звезды и планеты, находящиеся за десять световых лет от нас, мы видим именно такими, какими они были десять лет назад — за то время, пока их свет летит к Земле, они могут взорваться и исчезнуть. И чем дальше заглянуть, тем древнее времена можно увидеть — вплоть до первых годов после Большого взрыва, которые отдалены от нас нескольким больше чем на 13,81 миллиарда световых лет (больше — потому что Вселенная расширяется, и свету нужно преодолевать большие расстояния).

«Джеймс Уэбб», названный на честь второго в истории руководителя НАСА — того самого, что курировал первые полеты на Луну — позволит преодолеть все эти проблемы. Его приборы ориентированы на самый глубокий инфракрасный спектр света (и часть видимого), что позволит видеть ему не только сквозь облака пыли и препятствия, но замечать даже очень холодные объекты. В пределах Солнечной системы он сможет обнаружить тело с температурой около –170° С, а у звезд в радиусе 15 световых лет — планету с температурой Земли или Марса. Таким образом, «Джеймсу Уэббу» будут видны не только планеты, но и их потенциальные спутники. А разрешающая способность телескопа, увеличенная за счет новой технологии зеркала и точных приборов, позволяет заглянуть ему на дальше 800 миллионов лет существующего рекордсмена, орбитального телескопа «Хаббла». «Джеймс Уэбб» сможет увидеть Вселенную лишь в 100 миллионах лет после Большого взрыва.

Телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» и их зеркала

Похожие записи:

29 лунный день. двадцать девятые лунные сутки. день кармического воздаяния Гороскоп на март 2021 года для весов Всемирный день архитектуры «меня не волнуют твои бывшие девушки»: о чем жены врут своим мужьям Привороты на любовь мужчины Печенька с предсказанием гадание