تلسكوب جيمس ويب الفضائي (تلسكوب جيمس ويب الفضائي): موعد اطلاق ومعدات

مع كل فتحة إضافية سنتيمتر، كل إضافية فترة الملاحظة الثانية وكل الاجواء ذرة إضافية، بعيدة عن تلسكوب المسح الميداني، أفضل وأعمق وأكثر وضوحا سترى الكون.

25 عاما من "هابل"

عندما بدأ التلسكوب "هابل" العاملة في عام 1990، فتحت عهدا جديدا في علم الفلك - الفضاء. لم يعد لديها للتعامل مع الغلاف الجوي والسحب، أو يدعو للقلق وميض الكهرومغناطيسي. كل ما هو مطلوب - هو نشر الفضائية على الهدف لتحقيق الاستقرار فيه وجمع الفوتونات. أكثر من 25 عاما من التلسكوبات الفضائية التي تغطي الطيف الكهرومغناطيسي كله، والذي سمح لأول مرة للنظر في الكون في كل الطول الموجي للضوء.

ولكن كما زادت معرفتنا، وزيادة فهمنا من المجهول. كذلك نحن نبحث في الكون، وأكثر ونحن نرى الماضي عميق: كمية محدودة من الوقت منذ الانفجار الكبير، بالتزامن مع سرعة الضوء المحدودة يوفر حدود لما يمكننا أن نلاحظ. وعلاوة على ذلك، وتوسيع الفضاء نفسه يعمل ضدنا، وتمتد على طول موجة الضوء من النجوم كما يسافر عبر الكون إلى أعيننا. حتى تلسكوب الفضاء "هابل"، الذي يعطينا أعمق، والصور الأكثر إثارة للكون الذي اكتشفناه من أي وقت مضى، محدودة في هذا الصدد.

"هابل" العيوب

"هابل" - تلسكوب مذهلة، ولكن لديه بعض القيود الأساسية:

• فقط 2.4 متر وقطرها، مما يحد في القرار.
• على الرغم من أن مواد الطلاء العاكسة، أنها تتعرض باستمرار لأشعة الشمس المباشرة، والتي يتم تسخين. وهذا يعني أنه نظرا لتأثيرات الحرارية، وقال انه لا يمكن مشاهدة الطول الموجي للضوء أكثر من 1.6 ميكرون.
• مزيج من فتحة محدودة والطول الموجي، التي هي حساسة، وهذا يعني أن التلسكوب يمكن رؤية المجرة لا يتجاوز عمرها 500 مليون سنة.

هذه المجرات هي الكمال، كانت موجودة حتى عندما كان الكون سوى حوالي 4٪ من عمره الحالي. ولكننا نعرف أن النجوم والمجرات كانت موجودة من قبل.

لمعرفة ذلك، المنظار يجب أن يكون حساسية أعلى. وهذا يعني الانتقال إلى موجات أطول ودرجات الحرارة أقل من "هابل". هذا هو السبب، وخلق تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

آفاق العلم

تم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للتغلب على هذه القيود هي: مع 6.5 متر تلسكوب قطره بجمع المزيد من الضوء 7 مرات من "هابل". فإنه يفتح إمكانية فائقة الدقة التحليل الطيفي من 600 نانومتر إلى 6 ميكرون (4 مرات أكبر من الطول الموجي، والتي هي قادرة على رؤية "هابل") لمراقبة المنطقة تحت الحمراء الوسطى مع وجود حساسية أعلى من أي وقت مضى. يستخدم JWST التبريد السلبي إلى درجة حرارة سطح بلوتو وقادرة على تهدئة بنشاط الأجهزة منتصف الأشعة تحت الحمراء يصل إلى 7 K. تلسكوب جيمس ويب سيجعل من الممكن أن تفعل العلم لا يتم لا أحد قبل ذلك.

يشاء:

• مراقبة أقرب المجرات تشكلت من أي وقت مضى.
• ضوحا من خلال التحقيق غاز محايد وأول الكون نجمة عودة التأين.
• إجراء تحليل الطيفي من النجوم الأولى (السكان III)، التي تشكلت بعد الانفجار الكبير.
• الحصول على مفاجآت مذهلة، مثل اكتشاف أقدم الثقوب السوداء الهائلة والنجوم الزائفة في الكون.

بحث مستوى JWST ليس مماثلة لتلك التي في الماضي، وهكذا تم اختيار التلسكوب كما 2010S مهمة الرائد التابع لناسا.

تحفة العلمية

من وجهة نظر تقنية، وتلسكوب جيمس ويب الجديد هو العمل الحقيقي للفن. لقد مر المشروع شوطا طويلا: كانت هناك تجاوزات في الميزانية، والتأخير الزمني وخطر إلغاء المشروع. بعد تدخل القيادة الجديدة قد تغير. المشروع حصل فجأة كما ساعات، تم تخصيص الأموال، تمثل الأخطاء والإخفاقات والمشاكل، وبدأ الفريق التعبئة JWST في جميع الشروط والجداول الزمنية والقيود المفروضة على الميزانية. ومن المقرر أن يتم الإطلاق في 2018 أكتوبر في صاروخ "اريان 5". الفريق ليس فقط يتبع الجدول الزمني، لديها تسعة أشهر من اليسار إلى السماح لأية حالة غير متوقع التي تم تجميعها جميع وعلى استعداد لهذا التاريخ.

يتكون تلسكوب جيمس ويب من أربعة أجزاء رئيسية.

وحدة بصرية

ويشمل كل من المرايا، التي تعتبر الأكثر فعالية ثمانية عشر مذهب مجزأة المرآة الأولية. سيتم استخدامها لجمع النجوم البعيدة والتركيز أدواتها لتحليلها. كل هذه المرايا هي الآن جاهزة والكمال، وجعل الحق في الموعد المحدد. وفي نهاية الاجتماع سيتم طيها على شكل تصميم مدمج لتكون قيد التشغيل على مسافة أكثر من 1 مليون كيلومتر من الأرض إلى نقطة L2 لاغرانج، ومن ثم تتحول تلقائيا لتشكيل هيكل العسل، والتي لسنوات عديدة وجمع ضوء الصادرة. انها حقا شيء جميل ونجاح جهود جبارة من العديد من المتخصصين.

أمتعة بالقرب الأشعة تحت الحمراء

تم تجهيز "ويب" مع أربعة صكوك العلمية التي هي على استعداد للبنسبة 100٪. الكاميرا الرئيسية هي كاميرا التلسكوب بالقرب نطاق الأشعة تحت الحمراء، من الضوء المرئي لمنطقة البرتقالي الأشعة تحت الحمراء العميقة. وسوف تقدم صورة غير مسبوقة من أقرب النجوم، والمجرات الصغرى التي لا تزال في طور التكوين، النجوم الشباب من مجرة درب التبانة والمجرات القريبة، ومئات من الكائنات الجديدة في حزام كويبر. هو الأمثل للتصوير مباشر من الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى. وستكون هذه الكاميرا الرئيسية، والتي تستخدمها معظم المراقبين.

بالقرب من الأشعة تحت الحمراء الطيفي

هذه الأداة ليس فقط تفصل الضوء إلى أطوال موجية فردية، بل هي قادرة على القيام بذلك لأكثر من 100 كائنات فردية في نفس الوقت! هذا الجهاز هو مقياس الطيف الشامل "ويب"، التي يمكن أن تعمل في 3 أنظمة مختلفة الطيفي. تم بناؤه من قبل وكالة الفضاء الأوروبية، ولكن العديد من المكونات بما في ذلك كشف وبطارية متعددة صمام، التي يقدمها المركز لرحلات الفضاء. جودارد (ناسا). وقد تم اختبار هذا الجهاز وجاهز للتركيب.

أداة منتصف الأشعة تحت الحمراء

جهاز لاستخدامها في التصوير ذات النطاق العريض، أي سيتم الحصول عليها من خلال الصورة الأكثر إثارة للإعجاب مع جميع الصكوك "ويب". من جهة نظر علمية، فإنه سيكون أكثر فائدة في قياس أقراص الكواكب الأولية حول النجوم الشباب والقياس والتصور مع دقة غير مسبوقة الأشياء حزام كويبر والغبار تسخينها بواسطة النجوم. هو الأداة الوحيدة مع بالتبريد تبريد إلى 7 K. بالمقارنة مع تلسكوب سبيتزر الفضائي، وهذا سيؤدي إلى تحسين النتائج في 100 مرة.

الطيف غابليس NIR (NIRISS)

سوف تنتج الجهاز:

• على صعيد التحليل الطيفي في المنطقة الطول الموجي الأشعة تحت الحمراء القريبة (1،0-2،5 ميكرون)؛
• Grism الطيفي كائن واحد في المدى المرئي والأشعة تحت الحمراء (0،6-3،0 ميكرون)؛
• التداخل اخفاء الفتحة في موجات من 3،8-4،8 ميكرون (حيث يتوقع النجوم والمجرات الأولى)؛
• مسح مجموعة واسعة من الحقل بأكمله نظر.

تم إنشاء هذه الأداة من قبل وكالة الفضاء الكندية. بعد اجتياز اختبار القرية انه سيكون على استعداد أيضا للاندماج في خليج المعدات للتلسكوب.

من الشمس

التلسكوبات الفضائية أنها لم تعين بعد. واحدة من أكثر الجوانب المخيفة من أي بدء التشغيل هو استخدام مادة جديدة تماما. بدلا من التبريد المركبة الفضائية كلها تستخدم بنشاط التبريد للاستهلاك المتاح، ويستخدم التلسكوب جيمس ويب تكنولوجيا جديدة تماما - 5 طبقة درع الشمس ليتم نشرها لتعكس أشعة الشمس من التلسكوب. ترتبط خمس أوراق 25 قدما من قضبان التيتانيوم وتثبيتها بعد نشر التلسكوب. وقد تم اختبار حماية في عامي 2008 و 2009. نماذج واسعة النطاق، والمشاركة في الاختبارات المعملية، نفذ كل ما كان علي القيام به هنا على الأرض. هذا هو الإبداع الجميل.

وبالإضافة إلى ذلك، فإنه هو أيضا مفهوم لا يصدق: ليس فقط لمنع الضوء من الشمس ووضع تلسكوب في الظل، وجعلها بحيث يتم يشع كل الحرارة في الاتجاه المعاكس لاتجاه التلسكوب. وسيكون لكل من خمس طبقات في مساحة فراغ تصبح باردة والمسافة من الخارج لتكون أكثر دفئا قليلا من درجة حرارة سطح الأرض - حوالي 350-360 K. درجة حرارة الطبقة الأخيرة يجب أن تنخفض إلى 37-40 K، وهو أبرد من السطح ليلا بلوتو.

وبالإضافة إلى ذلك، والاحتياطات الكبيرة المتخذة لحمايتها من البيئة السلبية من الفضاء السحيق. واحدة من الأمور التي ينبغي المعنية هنا هي الحصى صغيرة الحجم حصاة، والرمل والغبار وحتى أقل من ذلك من خلال الفضاء بين الكواكب تحلق على سرعة عشرات أو حتى مئات الآلاف من كلم / ساعة. هذه الجسيمات النيزكية الدقيقة هي prodelyvat قادرة صغيرة، والثقوب المجهرية في كل شيء التي يواجهونها: المركبة الفضائية وبزات رواد الفضاء، والمرايا والتلسكوبات وأكثر من ذلك بكثير. إذا كانت مرآة سيكون الخدوش أو ثقوب فقط، تقلل بشكل طفيف مبلغ متاح "ضوء جيد"، والألواح الشمسية يمكن أن يتمزق من الحافة إلى الحافة، الأمر الذي سيجعل من طبقة بأكملها عديمة الفائدة. لمكافحة هذه الظاهرة استخدمت فكرة رائعة.

وقد تم تقسيم كل درع الشمسية إلى أقسام بحيث، إذا كان هناك وجود فجوة صغيرة في واحد أو اثنين أو حتى ثلاثة من هذه، فإن طبقة لا المسيل للدموع كذلك، وجود كسر في الزجاج الأمامي للسيارة. تقسيم سيبقي الهيكل كله من العموم، فمن المهم لمنع تدهور.

المركبة الفضائية: التجمع، ونظام التحكم

وهو عنصر العاديين، كما هو الحال في جميع التلسكوبات الفضائية والبعثات العلمية. في JWST هي فريدة من نوعها، ولكن أيضا على استعداد تام. كل ما تبقى هو المقاول العام للمشروع شركة نورثروب غرومان، - الدرع كاملة، وتجميع التلسكوب والتحقق من ذلك. سيقوم الجهاز سيكون جاهزا للبدء في 2 سنة.

10 عاما من اكتشاف

اذا سارت الامور بشكل جيد، والإنسانية هي على وشك اكتشافات علمية كبيرة. حجاب الغاز المحايد، الذي لا يزال يطغى محة عامة عن أقرب النجوم والمجرات، يتم حل قدرات الأشعة تحت الحمراء "ويب" ومعان سكانها الهائل. وسيكون هذا أكبر تلسكوب، الأكثر حساسية مع النطاق الموجي كبير ،6-28 ميكرون (تراه العين البشرية 0،4-0،7 ميكرون) من على الإطلاق. ومن المتوقع أن توفر عقد من الملاحظات.

ووفقا لناسا، فإن مصطلح مهمة "ويب" أن يكون 5،5 حتي 10 عاما. فهو يقتصر على كمية الوقود اللازمة للحفاظ على المدار، والحياة الالكترونيات والمعدات في بيئة الفضاء القاسية. والتلسكوب المداري جيمس ويب تحمل مخزون من الوقود لمدة سنة 10 كامل، وسيتم اختبار بعد إطلاق 6 أشهر لضمان رحلة، والتي تضمن 5 سنوات من العمل العلمي.

ما يمكن ان تذهب الخطأ؟

العامل المحدد الرئيسي هو كمية الوقود على متن الطائرة. عندما يتم الانتهاء من ذلك، فإن الأقمار الصناعية الانجراف بعيدا عن نقطة لاغرانج L2، المقبلة على أن يكون مدار الفوضى قريبة جدا من الأرض.

هذه الغيبوبة، قد تحدث وغيرها من المشاكل:

• يعكس التدهور، التي تؤثر على كمية الضوء التي تم جمعها، وخلق التحف صورة، ولكن لن تضر عملية أخرى للتلسكوب.
• فشل جزء أو مجموع الشاشة الشمسية، والتي سوف ترفع درجة حرارة المركبة الفضائية، ويضيق النطاق الموجي تستخدم لمنطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة جدا (2-3 ميكرون)؛
• مجموعة تحطم التبريد أداة نظام منتصف الأشعة تحت الحمراء، مما يجعله غير صالحة للاستخدام، ولكن لا يؤثر على أدوات أخرى (0،6-6 ميكرون).

الاختبار الأصعب التي تنتظر التلسكوب جيمس ويب - إطلاق والحقن الى المدار المطلوب. ومن تم اختبار هذه الحالات، ومرت بنجاح.

ثورة في العلم

إذا كان تلسكوب جيمس ويب ستعمل في الوضع العادي، والوقود ما يكفي لضمان عمله 2018-2028. وعلاوة على ذلك، يوجد احتمال للتزود بالوقود، التي من شأنها أن تمديد عمر التلسكوب لعقد آخر من الزمن. كما أن "هابل" كانت تعمل لمدة 25 عاما، فإن JWST ضمان جيل من العلم الثوري. في أكتوبر 2018 صاروخ "أريان 5" سوف تدور حول مستقبل علم الفلك، والتي، بعد أن تم بالفعل أكثر من 10 عاما من العمل الشاق لبدء تؤتي ثمارها. التلسكوبات الفضائية في المستقبل وصل تقريبا.