Нэмэлт сантиметр бүр, ажиглалтын нэмэлт секунд бүр, агаар мандлын эмх замбараагүй байдлын нэмэлт атом бүр дурангийн харах талбараас арилснаар Орчлон ертөнцийг илүү сайн, гүн гүнзгий, тодорхой харж болно.
Хаббл-ийн 25 жил
Хаббл дуран 1990 онд ажиллаж эхлэхэд одон орон судлалд шинэ эрин үеийг эхлүүлсэн. Агаар мандалтай тулалдах, үүлс, цахилгаан соронзон анивчдаг талаар санаа зовохоо больсон. Хиймэл дагуулыг зорилтот газарт байрлуулж, тогтворжуулж, фотон цуглуулах л шаардлагатай байв. 25 жилийн дотор сансрын дурангууд цахилгаан соронзон спектрийг бүхэлд нь хамарч, гэрлийн долгионы урт бүрт орчлон ертөнцийг анх удаа харах боломжтой болсон.
Гэхдээ бидний мэдлэг нэмэгдэхийн хэрээр үл мэдэгдэх зүйлийн талаарх ойлголт улам бүр нэмэгдсээр байна. Орчлон ертөнц рүү хэдий чинээ хол харах тусам бид өнгөрсөн үеийг илүү гүнзгий хардаг: Их тэсрэлтээс хойшхи хязгаарлагдмал хугацаа нь гэрлийн хязгаарлагдмал хурдтай нийлсэн нь бидний ажиглаж чадах зүйлд хязгаар тавьж өгдөг. Түүнээс гадна орон зайн тэлэлт нь долгионы уртыг сунгах замаар бидний эсрэг ажилладагОрчлон ертөнцөөр аялах оддын гэрэл бидний нүд рүү. Бидний нээсэн орчлон ертөнцийн хамгийн гүн гүнзгий, сэтгэл хөдөлгөм дүр төрхийг бидэнд өгдөг Хаббл дуран ч гэсэн энэ тал дээр хязгаарлагдмал.
Хаббл-ын сул тал
Хаббл бол гайхалтай дуран боловч хэд хэдэн үндсэн хязгаарлалттай:
- Зөвхөн 2.4м диаметртэй, нягтралыг нь хязгаарладаг.
- Тус тусгагч материалаар хучигдсан ч нарны шууд тусгалд байнга өртөж, халдаг. Энэ нь дулааны нөлөөллөөс болж 1.6 μм-ээс их гэрлийн долгионы уртыг ажиглаж чадахгүй гэсэн үг.
- Хязгаарлагдмал апертур ба мэдрэмтгий долгионы уртын хослол нь дуран нь 500 сая жилээс илүүгүй настай галактикуудыг харж чадна гэсэн үг.
Эдгээр галактикууд нь үзэсгэлэнтэй, алслагдсан бөгөөд орчлон ертөнц одоогийн насныхаа дөнгөж 4% орчим байхад оршин байсан. Гэхдээ одод, галактикууд үүнээс ч өмнө байсан нь мэдэгдэж байна.
Үүнийг харахын тулд дуран нь илүү өндөр мэдрэмжтэй байх ёстой. Энэ нь Хабблаас илүү урт долгионы урт, бага температурт шилжинэ гэсэн үг. Тийм ч учраас Жеймс Уэбб сансрын дуранг бүтээж байна.
Шинжлэх ухааны хэтийн төлөв
Жеймс Уэбб сансрын дуран (JWST) нь эдгээр хязгаарлалтыг даван туулахад зориулагдсан: 6.5 м диаметртэй телескоп нь Хабблаас 7 дахин их гэрэл цуглуулдаг. Тэр нээгдэнэ600 нм-ээс 6 μм хүртэлх өндөр нарийвчлалтай хэт спектроскопи (Хаббл-ын харж чадах долгионы уртаас 4 дахин их) спектрийн дунд хэт улаан туяаны бүсэд ажиглалтыг урьд өмнө байгаагүй өндөр мэдрэмжтэй хийх. JWST нь Плутоны гадаргуугийн температур хүртэл идэвхгүй хөргөлтийг ашигладаг бөгөөд дунд хэт улаан туяаны хэрэгслийг 7К хүртэл идэвхтэй хөргөх чадвартай.
Тэр зөвшөөрөх болно:
- хамгийн эртний галактикуудыг ажигла;
- төвийг сахисан хийгээр харж, анхны одод болон орчлон ертөнцийн дахин иончлолыг судлах;
- Их тэсрэлтийн дараа үүссэн хамгийн анхны оддын (III популяци) спектроскопийн шинжилгээ хийх;
- Орчлон ертөнцийн хамгийн эртний асар том хар нүх болон квазаруудыг нээсэн гэх мэт гайхалтай гэнэтийн бэлэг хүлээж аваарай.
JWST-ийн шинжлэх ухааны судалгааны түвшин өмнөх үеийнхтэй адилгүй тул дуран дуранг 2010-аад оны НАСА-гийн тэргүүлэх зорилтоор сонгосон.
Шинжлэх ухааны шилдэг бүтээл
Техникийн үүднээс авч үзвэл шинэ Жеймс Уэбб дуран бол жинхэнэ урлагийн бүтээл юм. Төсөв нэлээд урт замыг туулсан: төсөв хэтэрсэн, цагийн хуваарь хойшлогдож, төсөл цуцлагдах аюултай. Шинэ удирдлагын оролцооны дараа бүх зүйл өөрчлөгдсөн. Төсөл гэнэт цаг шиг ажиллаж, хөрөнгө мөнгө хуваарилагдаж, алдаа, дутагдал, бэрхшээлүүд анхааралдаа авч, JWST баг үүнд нийцэж эхлэв.бүх эцсийн хугацаа, хуваарь, төсвийн хүрээ. Уг төхөөрөмжийг 2018 оны аравдугаар сард Ariane-5 пуужингаар хөөргөхөөр төлөвлөж байна. Баг нь зөвхөн хуваарийг баримтлаад зогсохгүй, бүх зүйлийг бэлдэж, тухайн өдөр бэлэн байлгахын тулд бүх болзошгүй тохиолдлуудыг тооцох есөн сарын хугацаа үлдсэн байна.
Жеймс Уэбб дуран нь 4 үндсэн хэсгээс бүрдэнэ.
Оптик блок
Бүх толь багтсан бөгөөд эдгээрээс хамгийн үр дүнтэй нь арван найман үндсэн сегментчилсэн алтаар бүрсэн толь юм. Тэдгээрийг алс холын оддын гэрлийг цуглуулж, дүн шинжилгээ хийх хэрэгсэлд төвлөрүүлэхэд ашиглана. Эдгээр бүх толь нь одоо бэлэн, өөгүй, хуваарийн дагуу хийгдсэн. Тэдгээрийг угсарсны дараа дэлхийгээс 1 сая гаруй км-ийн зайд L2 Лагранж цэг хүртэл хөөргөх авсаархан бүтэцтэй болгож, дараа нь автоматаар байрлуулж, ойрын жилүүдэд хэт холын тусгалын гэрлийг цуглуулах зөгийн сархинаг бүтэцтэй болгоно. Энэ бол үнэхээр үзэсгэлэнтэй зүйл бөгөөд олон мэргэжилтнүүдийн асар их хүчин чармайлтын амжилттай үр дүн юм.
Хэт улаан туяаны камерын ойролцоо
Вэбб нь дөрвөн шинжлэх ухааны хэрэгслээр тоноглогдсон бөгөөд 100% бүрэн гүйцэд. Телескопын үндсэн камер нь харагдах улбар шар гэрлээс гүн гүнзгий хэт улаан туяа хүртэлх IR камер юм. Энэ нь хамгийн эртний одод, бүрэлдэх шатандаа байгаа хамгийн залуу галактикууд, Сүүн замын залуу одод болон ойролцоох галактикууд, Куйперийн бүс дэх олон зуун шинэ биетүүдийн урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй зургуудыг өгөх болно. Тэр болбусад оддын эргэн тойронд байгаа гаригуудыг шууд дүрслэн харуулахад оновчтой болгосон. Энэ нь ихэнх ажиглагчдын ашигладаг гол камер байх болно.
Хэт улаан туяаны спектрографын ойролцоо
Энэ хэрэгсэл нь гэрлийг тус тусад нь долгионы уртад хуваагаад зогсохгүй 100 гаруй тусдаа биетэд нэгэн зэрэг хийх чадвартай! Энэ хэрэгсэл нь 3 өөр спектроскопийн горимд ажиллах боломжтой бүх нийтийн Webba спектрограф байх болно. Үүнийг Европын сансрын агентлаг барьсан боловч илрүүлэгч, олон хаалгатай батерей зэрэг олон эд ангиудыг Сансрын нислэгийн төвөөс хангасан. Годдард (НАСА). Энэ төхөөрөмжийг туршиж үзсэн бөгөөд суулгахад бэлэн боллоо.
Дунд хэт улаан туяаны хэрэгсэл
Төхөөрөмжийг өргөн зурвасын дүрслэлд ашиглах бөгөөд өөрөөр хэлбэл Webb-ийн бүх хэрэглүүрээс хамгийн гайхалтай зургийг гаргах болно. Шинжлэх ухааны үүднээс авч үзвэл энэ нь залуу оддын эргэн тойронд орших эх гаригийн дискийг хэмжих, оддын гэрлээр халсан тоос шороо, Куйпер бүсийг хэмжих, дүрслэх зэрэгт урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй нарийвчлалтай байх болно. Энэ нь криогенээр 7 К хүртэл хөргөх цорын ганц хэрэгсэл байх болно. Спитцерийн дурантай харьцуулахад энэ нь үр дүнг 100 дахин сайжруулах болно.
Ангархайгүй ойролцоо-IR спектрограф (NIRISS)
Төхөөрөмж нь танд дараах зүйлийг хийх боломжийг олгоно:
- ойролцоох хэт улаан туяаны долгионы уртад өргөн өнцгийн спектроскопи (1.0 - 2.5 микрон);
- нэг объектын гризм спектроскопихарагдах ба хэт улаан туяаны хүрээ (0.6 - 3.0 микрон);
- 3.8 - 4.8 μм долгионы урттай диафрагмыг далдлах интерферометр (эхний од болон галактикууд гарч ирэх төлөвтэй);
- бүх харааны талбайн өргөн хүрээний зураг авалт.
Энэ хэрэгслийг Канадын сансрын агентлаг бүтээсэн. Энэ нь криогенийн туршилтыг давсаны дараа дурангийн багажны тасалгаанд нэгтгэхэд бэлэн болно.
Нарны хамгаалалт
Сансарын дурангууд хараахан түүгээр тоноглогдоогүй байна. Гаргах бүрийн хамгийн аймшигтай талуудын нэг бол цоо шинэ материалыг ашиглах явдал юм. Жеймс Уэбб дуран сансрын хөлгийг бүхэлд нь нэг удаагийн хөргөлтийн шингэнээр идэвхтэй хөргөхийн оронд цоо шинэ технологи буюу 5 давхаргатай нарны халхавчийг ашиглаж байгаа бөгөөд энэ нь дурангаас гарах нарны цацрагийг тусгах болно. 25 метрийн таван хуудсыг титан саваагаар холбож, дуран авсны дараа суурилуулна. Хамгаалалтын туршилтыг 2008, 2009 онд хийсэн. Лабораторийн туршилтад оролцсон бүрэн хэмжээний загварууд дэлхий дээр хийх ёстой бүх зүйлээ хийсэн. Энэ бол сайхан шинэлэг юм.
Нарнаас ирэх гэрлийг хааж, телескопыг сүүдэрт байрлуулахаас гадна бүх дулааныг дурангийн чиглэлийн эсрэг чиглэлд цацах байдлаар хийх нь бас гайхалтай ойлголт юм. Сансар огторгуйн вакуум дахь таван давхарга бүр нь гаднаасаа холдох тусам хүйтрэх бөгөөд энэ нь температураас бага зэрэг дулаан байх болно.дэлхийн гадаргуу - ойролцоогоор 350-360 К. Сүүлийн давхаргын температур 37-40 К хүртэл буурах ёстой бөгөөд энэ нь Плутоны гадаргуу дээр шөнийнхөөс хүйтэн байна.
Үүнээс гадна гүний сансар огторгуйн хатуу ширүүн орчноос хамгаалах томоохон арга хэмжээ авсан. Энд санаа зовоох зүйлсийн нэг бол жижиг хайрга чулуу, элсний ширхэг, тоос, тэр ч байтугай жижиг хэсгүүд нь гариг хоорондын орон зайд хэдэн арван, бүр хэдэн зуун мянган километр цагийн хурдтай нисдэг. Эдгээр микро солирууд нь сансрын хөлөг, сансрын нисгэгчдийн хувцас, дурангийн толь гэх мэт бүх зүйлд жижиг, бичил нүх гаргах чадвартай. Хэрэв толин тусгалууд нь зөвхөн хонхорхой, нүхтэй байвал "сайн гэрлийн" хэмжээг бага зэрэг бууруулдаг бол нарны хамгаалалт нь ирмэгээс ирмэг хүртэл урагдаж, бүх давхарга нь ашиггүй болно. Энэ үзэгдэлтэй тэмцэхийн тулд гайхалтай санааг ашигласан.
Нарны бамбайг бүхэлд нь хэсэг болгон хуваасан, хэрэв нэг, хоёр, гурваар нь бага зэрэг цоорхой байвал машины салхины шилний хагарал шиг давхарга нь цаашид урагдахгүй. машин. Хуваалт нь бүтцийг бүхэлд нь бүрэн бүтэн байлгах бөгөөд энэ нь эвдрэлээс сэргийлэхэд чухал юм.
Сансрын хөлөг: угсралт ба удирдлагын систем
Энэ бол бүх сансрын дуран болон шинжлэх ухааны номлолд байдаг тул хамгийн түгээмэл бүрэлдэхүүн хэсэг юм. JWST дээр энэ нь өвөрмөц, гэхдээ бас бүрэн бэлэн болсон. Төслийн ерөнхий гүйцэтгэгч Нортроп Грумманд бамбайг хийж дуусгах, дуран авай угсарч, турших л үлдлээ. Машин бэлэн болно2 жилийн дараа нээлтээ хийнэ.
10 жилийн нээлт
Хэрэв бүх зүйл зөв болбол хүн төрөлхтөн шинжлэх ухааны агуу нээлтүүдийн босгон дээр байх болно. Уэббын хэт улаан туяаны чадавхи болон түүний асар их гэрэлтэлтийн ачаар хамгийн эртний одод, галактикуудын харагдах байдлыг бүрхэж байсан саармаг хийн хөшиг арилах болно. Энэ нь 0.6-28 микрон долгионы урттай (хүний нүд 0.4-0.7 микроныг хардаг) хамгийн том, хамгийн мэдрэмтгий телескоп байх болно. Энэ нь арван жилийн ажиглалтыг өгөх төлөвтэй байна.
НАСА-гийн мэдээлснээр Уэббийн нислэгийн хугацаа 5.5-10 жил байх болно. Энэ нь тойрог замыг хадгалахад шаардагдах түлшний хэмжээ, сансрын хатуу ширүүн орчинд цахилгаан хэрэгсэл, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацаагаар хязгаарлагддаг. Жеймс Уэбб тойрог замын телескоп нь 10 жилийн турш түлш тээвэрлэх бөгөөд хөөргөсөнөөс хойш 6 сарын дараа нислэгийг дэмжих туршилтыг явуулах бөгөөд энэ нь шинжлэх ухааны 5 жилийн ажлын баталгаа болно.
Юу болж болох вэ?
Хязгаарлах гол хүчин зүйл бол онгоцонд байгаа түлшний хэмжээ юм. Дуусах үед хиймэл дагуул L2 Лагранжийн цэгээс холдож, дэлхийн ойр орчмын эмх замбараагүй тойрог замд орно.
Үүнийг аваад ир, өөр асуудал гарч болзошгүй:
- толины доройтол нь цуглуулсан гэрлийн хэмжээнд нөлөөлж, дүрсний олдвор үүсгэх боловч дурангийн цаашдын ажиллагааг гэмтээхгүй;
- Нарны дэлгэцийн хэсэг эсвэл бүхэлд нь эвдэрсэн, энэ нь нэмэгдэхэд хүргэдэгсансрын хөлгийн температур ба ашиглах боломжтой долгионы уртын хүрээг хэт ойрын хэт улаан туяа (2-3 микрон) хүртэл нарийсгах;
- Дунд-IR багажны хөргөлтийн системийн доголдол нь үүнийг ашиглах боломжгүй болгосон боловч бусад хэрэгсэлд нөлөөлөхгүй (0.6-6 микрон).
Жеймс Уэбб телескопыг хүлээж байгаа хамгийн хэцүү туршилт бол тухайн тойрог замд хөөргөх, оруулах явдал юм. Эдгээр нөхцөл байдлыг туршиж, амжилттай дуусгасан.
Шинжлэх ухаанд гарсан хувьсгал
Хэрэв Жеймс Уэбб дуран ажиллаж чадвал 2018-2028 он хүртэл түүнийг тэжээхэд хангалттай түлш байх болно. Үүнээс гадна түлш цэнэглэх боломж байгаа бөгөөд энэ нь телескопын ашиглалтын хугацааг дахин арван жилээр уртасгах боломжтой юм. Хаббл 25 жилийн турш үйл ажиллагаагаа явуулж байгаатай адил JWST нь хувьсгалт шинжлэх ухааныг бий болгож чадна. 2018 оны 10-р сард Ariane 5 зөөгч пуужин тойрог замд гарах бөгөөд 10 гаруй жилийн шаргуу хөдөлмөрийн үр дүнд үр жимсээ өгч эхлэхэд бэлэн болсон одон орон судлалын ирээдүйг хөөргөх болно. Сансрын дурангийн ирээдүй бараг энд байна.
