Супертелескоп «Джеймс Вебб» вартістю $10 млрд запустили в космос. Що він робитиме

25 грудня 2021 року космічні агентства NASA, ESA та CSA запустили в космос телескоп нового покоління James Webb («Джеймс Вебб», JWST), названий на честь колишнього керівника агентства. Цю орбітальну обсерваторію створювали протягом багатьох років, вона обійшлася в астрономічні $10 млрд, а ще її називають наступницею легендарного «Габбла». Розповідаємо, як пройшов пуск, і чим «Джеймс Вебб» займатиметься на орбіті.

Як пройшов пуск

Пуск кілька разів переносили, але нарешті 23 грудня 2021 року ракету з телескопом на борту доставили на пусковий майданчик. 25 грудня 2021 року ракета Ariane 5 французької космічної компанії Arianespace вивела телескоп в космос з космодрому Куру у Французькій Гвіані. Ракета піднесла телескоп до орбіти, де він відокремиться від неї, розгорне сонячні панелі та почне 30-денну подорож до своєї постійної позиції у точці Лагранжа L2.

Повне відео запуску можна подивитись на каналі NASA:

Чим займатиметься «Джеймс Вебб» та чому це важливо

James Webb Space Telescope (JWST) — це великий інфрачервоний телеском із основним дзеркалом розміром 6,5 метрів. Цей проект готувався дуже довго, ще з 90-х років минулого століття, об’єднаними зусиллями NASA, Європейського космічного агентства ESA та Канадського космічного агентства CSA. Загальний бюджет проекту склав $10 млрд.

Це — найбільший телескоп, який коли-небудь відправляли на орбіту, він у 100 разів потужніший за «Габбл» (детальніше про порівняння обох телескопів можна прочитати тут). Він — настільки великий, що його мали складати, як орігами, щоб він помістився у ракету. Коли телескоп дістанеться орбіти, він має розгорнутися у робоче положення.

Де працюватиме телескоп? Йому знадобиться біля 30 днів, аби пролетіти 1,5 млн км до точки Лагранжа (гравітаційно стабільної точки в космосі). Він подорожуватиме орбітою навколо Сонця у другій точці Лагранжа (L2), у цій точці працювали й інші великі телескопи, приміром, “Гершель” та “Планк”.

Чому ця місія важлива? Протягом наступного дестиліття він стане основною орбітальною обсерваторією людства, його даними послуговуватимуться тисячі вчених-астрофізиків по всьому світі. Телескоп досліджуватиме кожний етап в історії всесвіту, починаючи від великого вибуху і до формування сонячних систем, здатних підтримувати життя на планетах, і нарешті до формування нашої Сонячної системи.

В NASA описують його місію дуже поетично: «JWST стане потужною машиною часу з інфрачервоним баченням, що загляне назад у часі до 13,5 млрд років, щоби побачити, як з темноти раннього всесвіту формуються перші зірки та галактики».

Чому важливо, що «Вебб» спостерігатиме всесвіт саме в інфрачервоному спектрі (від 0,6 до 28 мікронів)? Наприклад, він здатний прозирати крізь масивні хмари космічного пилу, що погано доступні для телескопів, які «бачать» у видимому спектрі, типу «Габбла». А отже — бачитиме, як формуються зірки та планети, заховані у цих хмарах. Різницю у прозорості таких хмар для спостережень у видимому та інфрачервоному світлі можна побачити на цьому зображенні:

Він також дослідить атмосферу екзопланет, і навіть, як сподіваються в NASA, знайде сліди життя ще десь у всесвіті. Він може стати першим телескопом, що здатний побачити супутники екзопланет. Одна з цілей телескопа — система TRAPPIST-1, в ній є одразу кілька екзопланет, на яких є шанси знайти життя.

Як влаштований та як працює телескоп

Це — складні завдання, саме тому «Джеймс Вебб» став інженерним дивом, оснащеним багатьма іноваційними технологіями. Одна із основних — його велетенське основне дзеркало розміром 6,5 метрів, зібране з 18 окремих сегментів, що розготраються у форму, вказану на малюнку нижче. Вони зроблені із надлегкого берилію, кожен із сегментів вкритий тонким, в кілька сотень атомів, шаром золота, та може змінювати свою позицію при потребі. В робочому положенні телескоп може виглядати отак (це художнє бачення):

Найбільша частина “Вебба” — п’ятишаровий захисний щит розміром з тенісний корт, що здатен в мільйон разів зменшувати вплив теплового випромінювання Сонця, Землі та Місяця. Цей щит важливий, адже телескоп ловитиме інфрачервоні сигнали, і якщо не блокувати інфрачервоне випромінювання, воно заважатиме точності цих досліджень. Наскільки цей щит здатний охолоджувати телескоп? Ось приклад:

Телескоп оснащений камерами та спектрометрами, усі вони мають детектори, здатні уловлювати навіть найслабші сигнали. Один з таких інструментів, інфрачервоний спектрограф NIRSpec, має програмовані мікрозатвори, що дозволяє йому спостерігати одночасно за 100 об’єктами. Окрім пасивного охолодження за рахунок сонячного щита “Вебб” також обладнаний активним кріокулером для охолодження детекторів середнього інфрачервоного спектру до 7 К (-266 градусів за Цельсієм), для того, щоб забезпечити їм умови для роботи.

Детальніше про те, як влаштований та як працює “Вебб”, можна подивитись на відео NASA:

І наостанок (адже зараз свята) пропонуємо схему, як скласти і вирізати сніжинку у формі дзеркала “Вебба” від NASA: