Mums, cilvēkiem, ir negausīgs izsalkums izprast Visumu. Kā sacīja Karls Sagans, “izpratne ir ekstazī”. Bet, lai saprastu Visumu, mums ir nepieciešami labāki un labāki veidi, kā to novērot. Un tas nozīmē vienu lietu: lieli, milzīgi, milzīgi teleskopi.
Šajā sērijā mēs apskatīsim 6 pasaules super teleskopus:
- Milzu Magelāna teleskops
- Pārlieku lielais teleskops
- 30 metru teleskops
- Eiropas īpaši lielais teleskops
- Lielais sinoptisko pētījumu teleskops
- Džeimsa Veba kosmiskais teleskops
- Plaša lauka infrasarkano staru teleskops
Džeimsa Veba kosmiskais teleskops “> Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST vai Webb), iespējams, ar nepacietību tiek gaidīts no super teleskopiem. Varbūt tāpēc, ka tā ir izturējusi spīdzinātu ceļu ceļā uz celtniecību. Vai varbūt tāpēc, ka tas atšķiras no citiem super teleskopiem, ja tas darbojas 1,5 miljonu km (1 miljona jūdžu) attālumā no Zemes, kad tas darbojas.
Ja esat sekojis drāmai aiz Webb, jūs zināt, ka izmaksu pārsniegšana to gandrīz atcēla. Tas būtu bijis patiess kauns.
JWST ir darījis alus kopš 1996. gada, taču ir cietis no dažiem ceļa posmiem. Šis ceļš un tā izciļņi ir tikuši apspriesti citur, tāpēc tas ir īss nolietots.
Sākotnējās JWST aplēses bija 1,6 miljardu USD cena un ieviešanas datums 2011. gadā. Bet izmaksas pieauga, un bija arī citas problēmas. Tas lika ASV Pārstāvju palātai atcelt projektu 2011. gadā. Tomēr vēlāk tajā pašā gadā ASV Kongress atcēla atcelšanu. Galu galā Webb galīgās izmaksas sasniedza 8,8 miljardus ASV dolāru ar atklāšanas datumu, kas noteikts 2018. gada oktobrī. Tas nozīmē, ka JWST pirmais apgaismojums būs daudz ātrāk nekā citi super teleskopi.
Webb tika paredzēts kā Habla kosmiskā teleskopa pēctecis, kurš darbojas kopš 1990. gada. Bet Habla orbītā ir zema Zemes orbīta, un tā primārais spogulis ir 2,4 metri. JWST atradīsies orbītā LaGrange 2 punktā, un tā primārais spogulis būs 6,5 metri. Habls novēro tuvu ultravioleto, redzamo un infrasarkano staru spektru, savukārt Webb novēros redzamo garu viļņu garumu (oranži sarkanu) caur tuviem infrasarkanajiem un vidējiem infrasarkanajiem. Tam ir dažas svarīgas sekas zinātnei, ko ieguvis Vebs.
Džeimss Vebs ir veidots ap četriem instrumentiem:
- Tuvo infrasarkano staru kamera (NIRCam)
- Tuvo infrasarkano staru spektrogrāfs (NIRSpec)
- Vidējās infrasarkanās ierīces (MIRI)
- Smalks vadīšanas sensors / gandrīz infrasarkanais attēls un bezspraudumu spektrogrāfs (FGS / NIRISS)
NIRCam ir Webb galvenais attēlojums. Tas novēros agrāko zvaigžņu un galaktiku veidošanos, zvaigžņu populāciju tuvējās galaktikās, Kuipera jostas objektus un jaunās zvaigznes Piena Ceļā. NIRCam ir aprīkots ar koronogrāfiem, kas bloķē gaismu no spilgtiem objektiem, lai novērotu tuvāk esošos objektus.
NIRSpec darbosies diapazonā no 0 līdz 5 mikroniem. Tās spektrogrāfs sadalīs gaismu spektrā. Iegūtais spektrs stāsta par priekšmetiem, temperatūru, masu un ķīmisko sastāvu. NIRSpec vienlaikus novēros 100 objektus.
MIRI ir kamera un spektrogrāfs. Tas redzēs tālu galaktiku, no jauna veidojušos zvaigžņu, objektu, kas atrodas Kuipera joslā, un novājinātu komētu sarkano gaismu. MIRI kamera nodrošinās plaša lauka platjoslas attēlveidošanu, kas tur tiks ierindota ar pārsteidzošiem attēliem, kuru Habls mums ir devis pastāvīgu uzturu. Spektrogrāfs sniegs fizisku informāciju par tālajiem objektiem, ko tas novēros.
FGS / NIRISS smalkā virziena sensora daļa sniegs Webbam nepieciešamo precizitāti, lai iegūtu augstas kvalitātes attēlus. NIRISS ir specializēts instruments, kas darbojas trīs režīmos. Tajā tiks pētīta pirmā gaismas noteikšana, eksoplanetu noteikšana un raksturošana, kā arī eksoplanetu tranzīta spektroskopija.
JWST visaptverošais mērķis kopā ar daudziem citiem teleskopiem ir saprast Visumu un mūsu pirmsākumus. Webb pētīs četras plašas tēmas:
- Pirmā gaisma un atkārtota jonizācija: Visuma sākumposmā gaismas nebija. Visums bija necaurspīdīgs. Galu galā, fotoniem atdziestot, viņi varēja ceļot brīvāk. Tad, iespējams, simtiem miljonu gadu pēc Lielā sprādziena, izveidojās pirmie gaismas avoti: zvaigznes. Bet mēs nezinām, kad un kāda veida zvaigznes.
- Kā galaktikas saliek: Mēs esam pieraduši redzēt satriecošus grandiozo spirālveida galaktiku attēlus, kas pastāv žurnālā Space. Bet galaktikas ne vienmēr bija tādas. Agrīnās galaktikas bieži bija mazas un drūmas. Kā viņi izveidojās mūsdienās redzamajās formās?
- Zvaigžņu un protoplanetāro sistēmu dzimšana: Vēba labprāt acs skatīsies tieši caur putekļu mākoņiem, kuru redzamības robežas nav tādas kā Habla. Tajos putekļu mākoņos veidojas zvaigznes un to protoplanetārās sistēmas. Tas, ko mēs tur redzam, daudz pastāstīs par mūsu pašu Saules sistēmas veidošanos, kā arī parādīs daudzus citus jautājumus.
- Planētas un dzīves pirmsākumi: Tagad mēs zinām, ka eksoplanetes ir izplatītas. Mēs esam atraduši tūkstošiem no tiem, kas riņķo visu veidu zvaigznēs. Bet mēs joprojām par viņiem zinām ļoti maz, piemēram, cik izplatīta ir atmosfēra un vai dzīves kopējie elementi ir kopīgi.
Tās visas ir acīmredzami aizraujošas tēmas. Bet mūsu pašreizējos laikos viens no tiem izceļas starp citiem: Planētas un dzīves pirmsākumi.
Nesen atklātais TRAPPIST 1 sistēma cilvēkus satraukti par iespēju atklāt dzīvi citā Saules sistēmā. TRAPPIST 1 ir 7 sauszemes planētas, un 3 no tām atrodas apdzīvojamā zonā. Tās bija milzīgas ziņas 2017. gada februārī. Buzz joprojām ir jūtams, un cilvēki ar nepacietību gaida vairāk jaunumu par sistēmu. Šeit nāk JWST.
Viens liels jautājums ap TRAPPIST sistēmu ir “Vai planētām ir atmosfēra?” Webb var mums palīdzēt atbildēt uz šo.
NIRSpec instruments JWST spēs noteikt jebkādu atmosfēru ap planētām. Varbūt vēl svarīgāk, ka tā spēs izpētīt atmosfēru un pastāstīt par to sastāvu. Mēs uzzināsim, vai atmosfērās, ja tādas pastāv, ir siltumnīcefekta gāzes. Webb var atklāt arī tādas ķīmiskas vielas kā ozons un metāns, kas ir biosignāli, un var mums pateikt, vai uz šīm planētām varētu atrasties dzīvība.
Varētu teikt, ka, ja Džeimss Vebs spēs atklāt atmosfēru uz TRAPPIST 1 planētām un apstiprināt, ka tur pastāv bioaparaugi, tas jau būs paveicis savu darbu. Pat ja pēc tam tas pārstāja darboties. Tas, iespējams, ir tālu. Bet tomēr pastāv tāda iespēja.
Zinātne, ko JWST sniegs, ir ārkārtīgi intriģējoša. Bet mēs vēl neesam tur. Joprojām ir jautājums par JWST palaišanu, un tā ir sarežģīta izvietošana.
JWST primārais spogulis ir daudz lielāks nekā Habla spogulis. Tā diametrs ir 6,5 metri, salīdzinot ar Habla 2,4 metriem. Habla radīšana nebija problēma, neskatoties uz to, ka tas bija tikpat liels kā skolas autobuss. Tas tika ievietots kosmosa atspoles iekšpusē, un Canadarm to izvietoja zemas zemes orbītā. Tas nedarbosies Džeimsa Veba labā.
Webb ir jāuzsāk uz raķetes, lai to nosūtītu pa ceļam uz L2, tā ir mājas. Un, lai to varētu palaist uz raķetes, tai ir jāiekļaujas kravas telpā raķetes degunā. Tas nozīmē, ka tas ir salocīts.
Spogulis, kas sastāv no 18 segmentiem, raķetes iekšpusē ir salocīts trijos un tiek atlocīts ceļā uz L2. Antenām un saules baterijām arī ir nepieciešams izvērsties.
Atšķirībā no Habla, Webb ir jāuztur ārkārtīgi vēss, lai veiktu savu darbu. Tam ir kriodzesētājs, bet tam ir arī milzīgs saulessargs. Šis saulessargs ir piecu slāņu un ļoti liels.
Mums ir nepieciešami visi šie komponenti, lai Webb varētu darīt savu lietu. Un nekas tamlīdzīgs iepriekš nav izmēģināts.
Veba atklāšana ir tikai 7 mēneši. Tas tiešām ir tuvu, ņemot vērā, ka projekts gandrīz tika atcelts. Ir zinātnes raganu grāmata, kas jāveic, tiklīdz tā darbojas.
Bet mēs vēl neesam tur, un mums būs jāveic nervu sabojājoša palaišana un izvietošana, pirms mēs patiešām varēsim satraukties.
