Проект за 10 млрд. долара – какво да очакваме от наследника на „Хъбъл“

Б роени месеци ни делят от едно от най-важните научни събития на годината – изстрелването на космическия телескоп „Джеймс Уеб“. Той ще замени вече остарелия телескоп „Хъбъл“, чиято мисия започна преди повече от 30 години.

Дългоочакваният старт на „Джеймс Уеб“ трябва да се състои в края на октомври или началото на ноември, като апаратът ще полети към хелиоцентрична орбита (за разлика от „Хъбъл“, „Джеймс Уеб“ няма да обикаля около Земята, а около Слънцето) от космическия център в Куру, Френска Гвиана. Стойността на амбициозния проект е впечатляваща – около 10 млрд. долара.

How NASA's flagship mission for this decade, the James Webb Space Telescope, will be deployed (if all goes right) Webbhttps://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/01/26/how-the-james-webb-space-telescope-will-deploy-in-an-ideal-world/#5929554c6791 pic.twitter.com/ynzYwAYWpC

— Forbes (@Forbes) January 29, 2018

Преди дни представители на НАСА съобщиха, че подготовката за изстрелването върви добре и се извършват заключителните тестове. Особено внимание експертите обръщат на охладителните системи, които ще поддържат ниски температури вътре в апарата, за да може всички инструменти да функционират нормално.

Тества се и слънчевият щит, който е най-голямата част от „Джеймс Уеб“. Той е дълъг 20 м. и е широк 7 м. За създаването му е използван специален полимерен филм, покрит с тънък слой алуминий от едната страна и силиций от другата. Екипът, който отговаря за подготовката на апарата, също така трябва да измери с абсолютна точност как той ще бъде разположен в ракетата „Ариана 5“, с помощта на която ще бъде позициониран в хелиоцентрична орбита.

Масата на „Джеймс Уеб“ е наполовина по-малка от тази на неговия предшественик „Хъбъл“. Въпреки това, той разполага с два пъти по-голямо огледало за събиране на светлина, което ще му позволи да наблюдава много по-далечни обекти. Диаметърът на въпросното огледало е около 6,5 м. То се състои от 18 панела, всеки един от които тежи по 40 кг. и може да се движи самостоятелно.

Огледалото е направено от специален вид берилий (лек и сравнително твърд метал, който е много скъп), върху който има златно покритие. Внушителният размер на огледалото представлява сериозно предизвикателство.

Тъй като няма ракета, която може да го побере, то ще бъде сгънато при изстрелването, а когато „Джеймс Уеб“ достигне точката си за позициониране, огледалото ще бъде разгърнато.

James Webb Space Telescope’s golden mirror opened for final tests one last time before October launch https://t.co/p6qiVA4sfe

— The Independent (@Independent) May 12, 2021

„Джеймс Уеб“ ще бъде разположен на приблизително 1,5 млн. км. от Земята. За сравнение, „Хъбъл“ се намира на едва около 540 км. от нас. Учените се притесняват, че „Джеймс Уеб“ ще се намира твърде далеч от нашата планета и в случай на някакъв дефект няма да може да бъде физически ремонтиран.

Не на последно място трябва да се отбележи, че новият космически телескоп ще извършва наблюдения основно в инфрачервения спектър, докато предшественикът му разполага с апаратура за оптични и ултравиолетови наблюдения.

Основният научен инструмент на „Джеймс Уеб“ е NIRCam – камера, обхващаща инфрачервения диапазон. Експертите отбелязват, че тя е на практика незаменима, тъй като изпълнява функцията и на датчик за подравняване на панелите на огледалото на телескопа.

Важна подробност е, че NIRCam разполага с коронограф (приспособление, предназначено да блокира пряката светлина от наблюдаваната звезда, за да се видят обекти, разположени близо до нея, които в противен случай биха останали незабелязани), с който ще наблюдава планети, обикалящи около далечни звезди. „Джеймс Уеб“ ще разполага и със спектрографа NIRSpec. Той тежи цели 195 кг. и ще предоставя данни за физическите свойства и химичния състав на наблюдаваните обекти.

This October, NASA's James Webb Space Telescope will launch into orbit and search exoplanets for molecules such as oxygen and methane, which are the result of biological processes on Earth https://t.co/XkZOyvMCEe

— The Economist (@TheEconomist) February 13, 2021

И докато подготовката върви с пълна сила, учените по цял свят вече нямат търпение да започнат да анализират данните, които „Джеймс Уеб“ ще предостави. Ентусиазмът им е напълно оправдан.

Основната цел на апарата е да засече светлина от някои от първите звезди и галактики, формирали се след Големия взрив преди близо 14 млрд. години. Подобно откритие би било наистина изключително, тъй като ще разкрие много подробности за начина, по който тези космически обекти се зараждат и развиват. Не по-малко вълнуваща е и друга задача, с която „Джеймс Уеб“ предстои да се захване – търсенето на нови екзопланети, на някои от които може да има условия, подходящи за живот.

Представители на НАСА отбелязват, че щом започне своята работа, „Джеймс Уеб“ ще се фокусира върху изследването на шест квазара – свръхмасивни черни дупки, които се намират в центъра на галактики и са милиони пъти по-масивни от Слънцето. Те са едни от най-ярките обекти във Вселената, тъй като поглъщат огромни количества материя и изхвърлят колосални „фонтани“ от енергия под формата на излъчване, което се наблюдава по цялата дължина на електромагнитния спектър.

С помощта на информацията, която „Джеймс Уеб“ ще предостави, учените ще изследват характеристиките на квазарите и галактиките, в които се намират, както и по какъв начин са били свързани те в ранните етапи на своята еволюция.

"Dear James Webb Space Telescope,

You're going to change everything." https://t.co/fJOf3a4eKV

— National Geographic (@NatGeo) July 28, 2019

Експертите също така ще изследват космическия газ, който се намира в пространството между галактиките, особено в т. нар. епоха на рейонизация, приключила когато Вселената била много млада. Въпросната епоха обхваща периода между 550 и 800 млн. г. след Големия взрив, когато се появяват някои от първите звезди и галактики, а водородът и хелият, изпълващи космоса, се превръщат в лъчиста йонизирана плазма. Данните от новия телескоп вероятно ще разкрият и неподозирани досега факти за мистериозната тъмна материя, смятат учените.

Ако всичко върви по план и „Джеймс Уеб“ бъде изстрелян през есента, научните изследвания на практика ще започнат в началото на 2022 г. Очаква се телескопът да работи в продължение на поне пет години (експерти отбелязват, че охладителното вещество, с което „Джеймс Уеб“ разполага, е достатъчно за около десет години работа). Каквото и да се случи, едно нещо е безспорно – предстоят много вълнуващи моменти за всеки, който поне малко се вълнува от темата за космическите изследвания и разгадаването на мистериите на Вселената.

Вижте още:

Малките сиви извънземни – историята на един културен феномен

Нещо огромно и невидимо разкъсва най-близкия до Земята звезден куп

Седем парадокса, които ще ви изненадат