Açıklığın her santimetresi, gözlem süresinin her saniyesi ve her fazladan atmosferik dağınıklığın teleskopun görüş alanından çıkarılmasıyla, Evren daha iyi, daha derin ve daha net görülebilir.
25 yıllık Hubble
Hubble teleskobu 1990'da çalışmaya başladığında, astronomide yeni bir çağ başlattı - uzay. Artık atmosferle savaşmak, bulutlar ya da elektromanyetik titreşimler hakkında endişelenmek yoktu. Tek gereken uyduyu hedefe yerleştirmek, stabilize etmek ve foton toplamaktı. 25 yıl içinde, uzay teleskopları tüm elektromanyetik spektrumu kapsamaya başladı ve ilk kez evreni ışığın her dalga boyunda görüntülemeye izin verdi.
Fakat bilgimiz arttıkça bilinmeyene dair anlayışımız da arttı. Evrene ne kadar uzak bakarsak, geçmişi o kadar derin görürüz: Büyük Patlama'dan bu yana geçen süre, sınırlı ışık hızıyla birleştiğinde, gözlemleyebileceğimiz şeylere bir sınır sağlar. Dahası, uzayın genişlemesi dalga boyunu uzatarak bize karşı çalışır.yıldızların ışığı evrenden geçerek gözlerimize ulaşır. Evrenin şimdiye kadar keşfettiğimiz en derin, en nefes kesici görüntüsünü veren Hubble Uzay Teleskobu bile bu konuda sınırlıdır.
Hubble'ın Dezavantajları
Hubble harika bir teleskoptur, ancak bir takım temel sınırlamaları vardır:
- Çapı yalnızca 2,4 m, çözünürlüğünü sınırlıyor.
- Yansıtıcı malzemelerle kaplanmasına rağmen sürekli olarak doğrudan güneş ışığına maruz kalır ve bu da onu ısıtır. Bu, termal etkiler nedeniyle 1,6 µm'den büyük ışık dalga boylarını gözlemleyemeyeceği anlamına gelir.
- Sınırlı diyafram açıklığı ve duyarlı olduğu dalga boylarının birleşimi, teleskopun 500 milyon yıldan daha eski olmayan galaksileri görebileceği anlamına gelir.
Bu galaksiler güzeldir, uzaktır ve evren şu anki yaşının sadece %4'ü kadarken var olmuştur. Ancak yıldızların ve galaksilerin daha da erken var olduğu biliniyor.
Bunu görebilmek için teleskopun daha yüksek bir hassasiyete sahip olması gerekir. Bu, Hubble'dan daha uzun dalga boylarına ve daha düşük sıcaklıklara geçmek anlamına gelir. James Webb Uzay Teleskobu bu yüzden inşa ediliyor.
Bilime Yönelik Beklentiler
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), tam olarak bu sınırlamaların üstesinden gelmek için tasarlanmıştır: 6,5 m çapındaki teleskop, Hubble'dan 7 kat daha fazla ışık toplar. Açıyor600 nm'den 6 µm'ye kadar yüksek çözünürlüklü ultra-spektroskopi (Hubble'ın görebildiği dalga boyunun 4 katı), spektrumun orta kızılötesi bölgesinde her zamankinden daha yüksek hassasiyetle gözlemler yapmak için. JWST, Pluto'nun yüzey sıcaklığına pasif soğutma kullanır ve orta kızılötesi enstrümanları 7K'ya kadar aktif olarak soğutabilir.
İzin verecek:
- Şimdiye kadar oluşmuş en eski galaksileri gözlemleyin;
- nötr gazı görün ve ilk yıldızları ve evrenin yeniden iyonlaşmasını araştırın;
- Big Bang'den sonra oluşan ilk yıldızların (nüfus III) spektroskopik analizini yapın;
- Evrendeki en eski süper kütleli karadeliklerin ve kuasarların keşfi gibi harika sürprizler elde edin.
JWST'nin bilimsel araştırma seviyesi geçmişteki hiçbir şeye benzemiyor, bu yüzden teleskop NASA'nın 2010'lardaki amiral gemisi görevi olarak seçildi.
Bilimsel başyapıt
Teknik açıdan bakıldığında, yeni James Webb teleskopu gerçek bir sanat eseridir. Proje uzun bir yol kat etti: bütçe aşımları, program gecikmeleri ve projenin iptal edilme tehlikesi var. Yeni liderliğin müdahalesinden sonra her şey değişti. Proje bir anda saat gibi çalıştı, fonlar tahsis edildi, hatalar, başarısızlıklar ve sorunlar dikkate alındı ve JWST ekibi duruma uymaya başladı.tüm son tarihler, programlar ve bütçe çerçeveleri. Cihazın lansmanının Ekim 2018'de Ariane-5 roketinde yapılması planlanıyor. Ekip yalnızca programa bağlı kalmakla kalmıyor, her şeyin o tarih için paketlenip hazır olduğundan emin olmak için tüm beklenmedik durumları hesaba katmak için dokuz ayı kaldı.
James Webb teleskopu 4 ana bölümden oluşur.
Optik blok
On sekiz ana segmentli altın kaplama aynanın en etkili olduğu tüm aynaları içerir. Uzak yıldız ışığını toplamak ve analiz için araçlara odaklamak için kullanılacaklar. Tüm bu aynalar şimdi hazır ve kusursuz, tam zamanında yapılmış. Monte edildikten sonra, Dünya'dan L2 Lagrange noktasına 1 milyon km'den fazla fırlatılmak üzere kompakt bir yapıya dönüştürülecek ve daha sonra, gelecek yıllarda ultra uzun menzilli ışık toplayacak bir petek yapısı oluşturmak için otomatik olarak konuşlandırılacaklar. Bu gerçekten çok güzel bir şey ve birçok uzmanın muazzam çabalarının başarılı bir sonucu.
Yakın kızılötesi kamera
Webb, %100 tamamlanmış dört bilimsel araçla donatılmıştır. Teleskopun ana kamerası, görünür turuncu ışıktan derin kızılötesine kadar uzanan bir IR'ye yakın kameradır. En eski yıldızların, hala oluşum sürecinde olan en genç gökadaların, Samanyolu'nun genç yıldızlarının ve yakındaki gökadaların, Kuiper kuşağındaki yüzlerce yeni nesnenin emsalsiz görüntülerini sağlayacak. Odiğer yıldızların etrafındaki gezegenlerin doğrudan görüntülenmesi için optimize edilmiştir. Bu, çoğu gözlemci tarafından kullanılan ana kamera olacak.
Yakın kızılötesi spektrograf
Bu araç yalnızca ışığı ayrı dalga boylarına ayırmakla kalmaz, aynı anda 100'den fazla ayrı nesne için bunu yapabilir! Bu cihaz, 3 farklı spektroskopi modunda çalışabilen evrensel bir Webba spektrografı olacaktır. Avrupa Uzay Ajansı tarafından inşa edildi, ancak dedektörler ve çok kapılı bir pil de dahil olmak üzere birçok bileşen Uzay Uçuş Merkezi tarafından sağlandı. Goddard (NASA). Bu cihaz test edildi ve kurulmaya hazır.
Orta Kızılötesi Enstrüman
Cihaz geniş bant görüntüleme için kullanılacak, yani tüm Webb enstrümanlarından en etkileyici görüntüleri üretecek. Bilimsel açıdan bakıldığında, genç yıldızların etrafındaki gezegen öncesi disklerin ölçülmesinde, Kuiper kuşağı nesnelerinin ve yıldız ışığıyla ısıtılan tozun benzeri görülmemiş bir hassasiyetle ölçülmesi ve görüntülenmesinde çok faydalı olacaktır. 7 K'ya kriyojenik olarak soğutulan tek cihaz olacak. Spitzer uzay teleskobu ile karşılaştırıldığında, bu, sonuçları 100 kat artıracak.
Yarıksız Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRISS)
Cihaz şunları üretmenize izin verecek:
- Yakın kızılötesi dalga boylarında (1.0 - 2.5 µm) geniş açılı spektroskopi;
- bir nesnenin grism spektroskopisigörünür ve kızılötesi menzil (0,6 - 3,0 mikron);
- diyafram maskeleme interferometrisi 3,8 - 4,8 µm dalga boylarında (ilk yıldızların ve galaksilerin beklendiği yer);
- tüm görüş alanının geniş aralıklı çekimi.
Bu alet Kanada Uzay Ajansı tarafından oluşturuldu. Kriyojenik testten geçtikten sonra, teleskopun alet bölmesine de entegrasyona hazır olacaktır.
Güneş kalkanı
Uzay teleskopları henüz bunlarla donatılmamıştır. Her lansmanın en korkutucu yönlerinden biri, tamamen yeni malzemelerin kullanılmasıdır. James Webb Teleskobu, tüm uzay aracını tek seferlik tüketilebilir bir soğutucu ile aktif olarak soğutmak yerine, tamamen yeni bir teknoloji, teleskoptan gelen güneş ışınımını yansıtmak için yerleştirilecek 5 katmanlı bir güneşlik kullanır. Beş adet 25 metrelik levha titanyum çubuklarla bağlanacak ve teleskop yerleştirildikten sonra kurulacak. Koruma 2008 ve 2009 yıllarında test edilmiştir. Laboratuvar testlerine katılan tam ölçekli modeller, burada, Dünya'da yapmaları gereken her şeyi yaptılar. Bu güzel bir yenilik.
Ayrıca inanılmaz bir konsept: sadece Güneş'ten gelen ışığı engellemek ve teleskobu gölgeye yerleştirmek değil, aynı zamanda tüm ısıyı teleskobun yönünün tersi yönünde yaymak için yapmak. Uzay boşluğundaki beş tabakanın her biri, sıcaklıktan biraz daha sıcak olacak olan dıştan uzaklaştıkça soğuyacaktır. Dünya'nın yüzeyi - yaklaşık 350-360 K. Son katmanın sıcaklığı, Plüton yüzeyinde gece olduğundan daha soğuk olan 37-40 K'ye düşmelidir.
Ayrıca derin uzayın zorlu ortamına karşı korunmak için önemli önlemler alındı. Burada endişelenecek şeylerden biri, küçük çakıl taşları, kum taneleri, toz lekeleri ve hatta gezegenler arası uzayda saatte onlarca, hatta yüz binlerce kilometre hızla uçan daha küçük parçacıklardır. Bu mikro meteoritler, karşılaştıkları her şeyde küçük, mikroskobik delikler açma yeteneğine sahiptir: uzay aracı, astronot kıyafetleri, teleskop aynaları ve daha fazlası. Aynalarda yalnızca mevcut "iyi ışık" miktarını biraz az altan oyuklar veya delikler varsa, güneş kalkanı uçtan uca yırtılarak tüm katmanı işe yaramaz hale getirebilir. Bu fenomenle mücadele etmek için parlak bir fikir kullanıldı.
Güneş kalkanının tamamı, birinde, ikisinde ve hatta üçünde küçük bir boşluk varsa, katman bir arabanın ön camındaki çatlak gibi daha fazla yırtılmayacak şekilde bölümlere ayrılmıştır. araba. Bölümleme, bozulmayı önlemek için önemli olan tüm yapıyı sağlam tutacaktır.
Uzay aracı: montaj ve kontrol sistemleri
Tüm uzay teleskoplarında ve bilim görevlerinde olduğu gibi bu en yaygın bileşendir. JWST'de benzersizdir, ancak aynı zamanda tamamen hazırdır. Projenin genel yüklenicisi Northrop Grumman'a kalan tek şey kalkanı tamamlamak, teleskopu monte etmek ve test etmekti. Makine hazır olacak2 yıl içinde piyasaya sürülecek.
10 yıllık keşif
Her şey yolunda giderse insanlık büyük bilimsel keşiflerin eşiğinde olacak. Şimdiye kadar en eski yıldızların ve galaksilerin görüşünü engelleyen nötr gaz perdesi, Webb'in kızılötesi yetenekleri ve muazzam parlaklığı tarafından ortadan kaldırılacaktır. 0,6 ila 28 mikron (insan gözü 0,4 ila 0,7 mikron görür) gibi devasa bir dalga boyu aralığıyla şimdiye kadar yapılmış en büyük, en hassas teleskop olacak. On yıllık gözlem sağlaması bekleniyor.
NASA'ya göre Webb görevinin ömrü 5.5 ila 10 yıl arasında olacak. Yörüngeyi korumak için gereken itici gaz miktarı ve uzayın zorlu ortamında elektronik ve ekipmanın ömrü ile sınırlıdır. James Webb Yörünge Teleskobu, 10 yıllık sürenin tamamı boyunca yakıt taşıyacak ve fırlatıldıktan 6 ay sonra, 5 yıllık bilimsel çalışmayı garanti eden uçuş destek testi gerçekleştirilecek.
Ne yanlış gidebilir?
Temel sınırlayıcı faktör, gemideki yakıt miktarıdır. Bittiğinde, uydu L2 Lagrange noktasından uzaklaşarak Dünya'nın hemen yakınında kaotik bir yörüngeye girecek.
Bununla gelin, başka dertler de olabilir:
- toplanan ışık miktarını etkileyecek ve görüntü artefaktları oluşturacak, ancak teleskopun daha sonraki çalışmasına zarar vermeyecek olan aynaların bozulması;
- Güneş ekranının bir kısmının veya tamamının arızalanması, bu da bir artışa neden oluruzay aracı sıcaklığı ve kullanılabilir dalga boyu aralığını çok yakın kızılötesi (2-3 µm) ile dar altın;
- Orta Kızılötesi cihaz soğutma sistemi arızası, onu kullanılamaz hale getiriyor ancak diğer cihazları etkilemiyor (0,6 ila 6 µm).
James Webb teleskopunu bekleyen en zor test, fırlatma ve belirli bir yörüngeye yerleştirmedir. Bu durumlar test edildi ve başarıyla tamamlandı.
Bilimde devrim
James Webb Teleskobu çalışır durumdaysa, 2018'den 2028'e kadar onu çalıştırmaya yetecek kadar yakıt olacaktır. Ek olarak, teleskopun ömrünü bir on yıl daha uzatabilecek yakıt ikmali potansiyeli var. Hubble'ın 25 yıldır faaliyette olması gibi, JWST de devrim niteliğinde bir bilim nesli sağlayabilir. Ekim 2018'de Ariane 5 fırlatma aracı, 10 yıldan fazla süren sıkı çalışmanın ardından meyvelerini vermeye hazır olan astronominin geleceğini yörüngeye fırlatacak. Uzay teleskoplarının geleceği neredeyse burada.
