Plně sestavený kosmický dalekohled James Webb se svým slunečním štítem a „jednotnými strukturami palet“ (které se skládají kolem dalekohledu pro spuštění) jsou viděny částečně nasazeny do otevřené konfigurace, aby bylo možné instalovat dalekohledy.
(Obrázek: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter je astrofyzik na Státní univerzita v Ohiu, hostitel Zeptejte se Spacemana a Vesmírné rádio, a autorVaše místo ve vesmíru.„Sutter přispěl k tomuto článku Odborné hlasy Space.com: Op-Ed & Insights.
NASA James Webb Space Telescope je (v současné době) naplánováno na spuštění v březnu 2021, po letech zpoždění a miliard utrácených nad rozpočet. I když je snadné tvrdit, že veškerý čas a peníze byly promarněny, tato observatoř bude premiérem a nesporným šampiónem infračervených vlnových délek, což nám poskytne bezkonkurenční přístup do rohů vesmíru, které jsou v současné době nepřístupné.
Pokud se chceme dozvědět nové věci o všem od prvních galaxií po šanci život na jiných planetách, zhruba 9,7 miliard dolarů James Webb je naše jediná naděje.
Žádné chill
Zatímco kosmický dalekohled James Webb („JWST“ pro ty, kdo to vědí) je ohlašován jako „nástupce“ ztracených NASA Hubbleův kosmický dalekohled, není to tak. Hubble je primárně optický dalekohled, zachycující vlnové délky světla podobné rozsahu, které lidské oko dělá, a protahující se kolem toho trochu do infračervené a ultrafialové (UV) části elektromagnetického spektra. Hubble je v podstatě obří obíhající kosmická oční koule, která přináší ohromující obrázky, které byste viděli, kdyby byly vaše optické nervy podobně vybaveny.
Ale JWST je jiný. Bude to pozorovat úplně v infračerveném světle, sotva poškrábat co nejhlubší možné červené, které člověk může vidět. Jinými slovy, JWST bude studovat vesmír, který je pro lidské zkušenosti do značné míry neviditelný.
Jedním z hlavních důvodů, proč je JWST navržen jako infračervený rozsah, je to, že infračervená astronomie je obecně opravdu obtížné udělat z povrchu Země. Světelné znečištění je záhada astronomů, kteří potřebují své nebe křišťálově čisté a naprosto tmavé, aby mohli provádět podrobná pozorování a měření.
A znečištění infračerveným světlem pochází z mnoha různých míst. V podstatě všechno teplé. Což je v podstatě všechno. Lidská těla generují 100 wattů infračerveného záření. Samotná Země je docela teplá a v infračervených pásmech silně září. Dokonce i samotný dalekohled, je-li při pokojové teplotě, je infračerveným světlem.
Není to tak, že to nemůžeme udělat infračervená astronomie ze země je to jen to, že je to frustrovaně těžké.
Proto prostor.
Daleko od domova
JWST bude provozovat asi 1 milión mil (1,5 milionu kilometrů) od Země, aby se dostal bezpečně daleko od naší teplé, infračerveně zářící planety. Ale i tak stále existuje slunce bojovat s. Seděli jste někdy venku za pěkného letního dne a cítili jste na kůži teplo našeho slunce? Jo, to je infračervené záření, které čerpá vědro. A dokonce milion kilometrů od Země je slunce stále trochu opečené.
Pro boj proti tomu mají designéři infračervených kosmických dalekohledů několik možností. Nejběžnější volbou je použití aktivního chladicího systému, ochlazování dalekohledem na teploty potřebné pro správné pozorování infračervených vlnových délek. To je skvělé a využívané předchozími infračervenými kosmickými dalekohledy, ale omezuje to jejich životnost. Žádné další chladivo = žádná další astronomie.
Místo toho bude JWST rozmístit obří drahý kosmický deštník dlouhý 72 metrů (22 metrů) a široký 36 metrů (11 metrů), vyrobený z pěti vrstev extrémně reflexního materiálu, přičemž každá vrstva je tenčí než lidské vlasy. Tento masivní “sluneční clona"bude udržovat samotný dalekohled ve stálém stínu, někde jižně od mínus 370 stupňů Fahrenheita (mínus 223 stupňů Celsia), což je ideální pro infračervené vlnové délky, které bude studovat."
Ačkoli, jen pro zábavu, bude jeden z nástrojů na palubě chlazený aktivním systémem chlazení pod mínus 433 Fahrenheita (mínus 258 C), což mu umožní přístup k některým ještě delším infračerveným vlnovým délkám.
Aj, věda
Celkově vzato, JWST je masivní. Ve skutečnosti je to tak velké, že by se nemělo hodit na raketu. Kromě slunečního štítu gargantuan bude mít primární zrcadlo průměr 21 stop (6,5 m), což je mnohem širší než jakákoli raketová kapotáž, která se v současnosti používá. Potlačení zrcadla na stranu rakety není přesně proveditelné řešení, takže místo toho chytrí inženýři NASA rozbili zrcadlo na 18 menších šestiúhelníkových sekcí, které budou zastrčené a složené do rakety (spolu se složeným nahoru) sluneční clona a zbytek samotného dalekohledu).
Pokud bude vše v pořádku, JWST za pár dní po startu zamíří k pozorovacímu bodu, rozvine se a začne zírat.
A to, co uvidí, bude - a já toto slovo nepoužívám lehce - pozoruhodné. Jedním z jeho hlavních cílů bude raný vesmír, když byl náš vesmír jen několik stovek milionů let. První hvězdy a galaxie, které se objevily na vesmírné scéně, zářily ve viditelném spektru jasně, ale v průběhu posledních 13 miliard let vesmír se rozšířilo a táhlo to světlo z viditelného rozsahu a dolů do infračerveného záření - přímo na sladké místo konstrukčních parametrů JWST.
Protože nemáme vůbec žádné obrázky z epochy prvních hvězd a galaxií (známé hovorově jako „kosmické svítání") toto bude náš vůbec první pohled na tento důležitý věk v historii vesmíru.
Blíže k domovu bude JWST studovat cokoli chladného ve vesmíru, od protoplanetárních disků kolem novorozených hvězd po molekulární mraky, komety, objekty Kuiperova pásu a další.
A JWST použije speciální zařízení k blokování světla od vzdálených hvězd, což observatoři umožní zachytit obrázky jakýchkoli objektů obíhajících kolem těchto hvězd - jako je exoplanety. Tyto planety budou zářit v infračerveném světle a světlo z těchto planet bude modifikováno chemickými látkami a prvky v jejich atmosféře, chemickými látkami a prvky, které by mohly být známkami života.
Od lovce ET po odhalení kosmického úsvitu bude JWST určitě stát za čekání.
- Kosmický nástupce Hubblova kosmického dalekohledu NASA James Webb Space Telescope
- Dům utrácí varování o požáru Bill Shot na James Webb Space Telescope
- NASA James Webb Space Telescope dorazí do Kalifornie na finální shromáždění (fotografie)
Další informace získáte poslechem epizody "Stojí James Webb za čekání?" na podcastu Ask A Spaceman, k dispozici na iTunes a na webu na adrese http://www.askaspaceman.com. Díky @SethDSanders, @hhyech, White I. a Veljo U. za otázky, které vedly k tomuto dílu! Zeptejte se na Twitteru pomocí #AskASpaceman nebo sledováním Paula @PaulMattSutter a facebook.com/PaulMattSutter.
