My lidé máme neukojitelný hlad, abychom pochopili vesmír. Jak řekl Carl Sagan: „Porozumění je extáze.“ Ale abychom pochopili vesmír, potřebujeme lepší a lepší způsoby, jak ho pozorovat. A to znamená jednu věc: velké, obrovské, obrovské dalekohledy.
V této sérii se podíváme na 6 světových super dalekohledů:
- Obří Magellanův dalekohled
- Ohromně velký dalekohled
- 30 metrový dalekohled
- Evropský mimořádně velký dalekohled
- Velký synoptický průzkumný dalekohled
- James Webb Space Telescope
- Širokouhlý infračervený průzkumný dalekohled
Vesmírný dalekohled James Webb „> Vesmírný dalekohled James Webb (JWST nebo Webb) může být nejúžasnějším očekáváním Super Telescopesů. Možná proto, že na své cestě k výstavbě vydržel mučenou cestu. Nebo možná proto, že se liší od ostatních Super dalekohledů, co je s tím, že je ve vzdálenosti 1,5 milionu km od Země, jakmile to bude fungovat.
Pokud sledujete drama za webem, víte, že překročení nákladů téměř způsobilo jeho zrušení. To by byla skutečná škoda.
JWST se vaří od roku 1996, ale po cestě utrpěl několik hrbolků. Tato cesta a její hrboly byly projednány jinde, takže to, co následuje, je krátký soumrak.
Počáteční odhady pro JWST byly 1,6 miliardy dolarů cenovka a datum zahájení roku 2011. Ale náklady vzrostly, a tam byly další problémy. To způsobilo, že Sněmovna reprezentantů v USA se rozhodla zrušit projekt v roce 2011. Avšak koncem téhož roku zrušil americký Kongres zrušení. Nakonec konečné náklady na Webb dosáhly 8,8 miliardy dolarů, s datem zahájení stanoveným na říjen 2018. To znamená, že první světlo JWST bude mnohem dříve než ostatní Super Telescopes.
Webb byl představen jako nástupce Hubblova kosmického dalekohledu, který je v provozu od roku 1990. Hubbleův Hubble je však na nízké oběžné dráze Země a má primární zrcadlo 2,4 metru. JWST bude umístěn na oběžné dráze v bodě LaGrange 2 a jeho primární zrcadlo bude 6,5 metru. HST pozoruje v blízkém ultrafialovém, viditelném a blízkém infračerveném spektru, zatímco Webb bude pozorovat ve viditelném světle s dlouhou vlnovou délkou (oranžově-červené), přes blízké infračervené až po střední infračervené záření. To má některé důležité důsledky pro vědu, kterou přináší Webb.
James Webb je postaven na čtyřech nástrojích:
- Blízko-infračervená kamera (NIRCam)
- Blízko-infračervený spektrograf (NIRSpec)
- Střední infračervený přístroj (MIRI)
- Senzor Fine Guidance / Near InfraRed Imager a Slitless Spectrograph (FGS / NIRISS)
NIRCam je primární kamera Webb. Bude sledovat vznik nejranějších hvězd a galaxií, populaci hvězd v blízkých galaxiích, Kuiperovy opasky a mladé hvězdy v Mléčné dráze. NIRCam je vybaven koronografy, které blokují světlo od jasných objektů, aby bylo možné pozorovat objekty stmívače v okolí.
NIRSpec bude pracovat v rozsahu od 0 do 5 mikronů. Jeho spektrograf rozdělí světlo na spektrum. Výsledné spektrum nám říká o objektech, teplotě, hmotnosti a chemickém složení. NIRSpec bude sledovat 100 objektů najednou.
MIRI je kamera a spektrograf. Uvidí červené světlo vzdálených galaxií, nově vytvářející hvězdy, objekty v Kuiperově pásu a slabé komety. Fotoaparát MIRI bude poskytovat širokoúhlé širokopásmové zobrazování, které se tam bude řadit s úžasnými obrázky, které nám Hubble poskytoval stabilní stravu. Spektrograf poskytne fyzické detaily vzdálených objektů, které bude pozorovat.
Část Fine Guidance Sensor v systému FGS / NIRISS poskytne Webb přesnost potřebnou k získání vysoce kvalitních obrázků. NIRISS je specializovaný nástroj pracující ve třech režimech. Bude zkoumat první detekci světla, detekci a charakterizaci exoplanet a tranzitní spektroskopii exoplanet.
Hlavním cílem JWST, spolu s mnoha dalšími dalekohledy, je pochopit vesmír a náš původ. Webb prozkoumá čtyři široká témata:
- První světlo a reionizace: V raných stádiích vesmíru nebylo světlo. Vesmír byl neprůhledný. Nakonec, jak se ochladilo, fotony dokázaly cestovat volněji. Poté, asi stovky milionů let po Velkém třesku, se vytvořily první světelné zdroje: hvězdy. Ale nevíme kdy nebo jaké typy hvězd.
- Jak se galaxie sestavují: Jsme zvyklí vidět ohromující obrazy velkých spirálních galaxií, které existují v časopisu Space Magazine. Ale galaxie to vždycky nebyly. Časné galaxie byly často malé a neohrabané. Jak se formovaly do tvarů, které dnes vidíme?
- Narození hvězd a protoplanetárních systémů: Horlivé oko Webb se bude dívat přímo skrz oblaky prachu, které ‘rozsahy, jako je Hubble, nemohou vidět. V oblacích prachu se vytvářejí hvězdy a jejich protoplanetární systémy. To, co zde vidíme, nám hodně řekne o vytvoření naší vlastní sluneční soustavy a také o objasnění mnoha dalších otázek.
- Planety a počátky života: Nyní víme, že exoplanety jsou běžné. Našli jsme tisíce z nich obíhajících kolem všech typů hvězd. Ale o nich stále víme jen velmi málo, například o tom, jak obyčejná atmosféra je, a zda jsou společné stavební kameny života.
To vše jsou očividně fascinující témata. Ale v naší současné době jeden z nich vyniká mezi ostatními: Planety a původy života.
Nedávné objevení systému TRAPPIST 1 přimělo lidi nadšení z možného objevení života v jiné sluneční soustavě. TRAPPIST 1 má 7 pozemských planet a 3 z nich jsou v obytné zóně. V únoru 2017 to byla obrovská zpráva. Hlášky jsou stále hmatatelné a lidé dychtivě očekávají další zprávy o systému. Tam přichází JWST.
Jedna velká otázka kolem systému TRAPPIST zní: „Mají planety atmosféru?“ Webb nám může pomoci odpovědět na tuto otázku.
Nástroj NIRSpec na JWST bude schopen detekovat atmosféru kolem planet. Ještě důležitější je, že bude schopna prozkoumat atmosféru a vyprávět nám o jejich složení. Budeme vědět, zda atmosféry, pokud existují, obsahují skleníkové plyny. Webb může také detekovat chemikálie, jako je ozon a metan, což jsou biologické podpisy, a může nám sdělit, zda by na těchto planetách mohl být přítomen život.
Dalo by se říci, že pokud James Webb dokázal detekovat atmosféru na planetách TRAPPIST 1 a potvrdit existenci chemikálií biosignature tam, už to udělal. I když poté přestal fungovat. To je pravděpodobně přitažlivé. Ale stále existuje možnost.
Věda, kterou poskytne JWST, je velmi zajímavá. Ale ještě tam nejsme. Stále existuje otázka spuštění JWST a je to složité nasazení.
Primární zrcadlo JWST je mnohem větší než Hubbleovo. Má průměr 6,5 metrů oproti Hubbleu 2,4 metrů. HST nebyl problém se startem, přestože byl stejně velký jako školní autobus. Byl umístěn do kosmického raketoplánu a rozmístěn na kanadské lodi na nízké oběžné dráze Země. To pro James Webb nebude fungovat.
Webb musí být vypuštěn na palubu rakety, aby byl poslán na jeho cestu do L2, je to konečný domov. A aby mohl být vypuštěn na palubu své rakety, musí zapadnout do nákladového prostoru v nosu rakety. To znamená, že musí být složen.
Zrcadlo, které se skládá z 18 segmentů, je složeno do tří uvnitř rakety a rozloženo na cestě k L2. Také se musí rozvinout antény a solární články.
Na rozdíl od Hubblovho tělesa musí být Webb udržován velmi cool, aby mohl dělat svou práci. K tomu má kryochladič, ale má také obrovský slunečník. Tento slunečník je pět vrstev a velmi velký.
Potřebujeme, aby všechny tyto komponenty byly nasazeny, aby Webb mohl dělat svou věc. A nic takového nebylo dosud vyzkoušeno.
Spuštění Webb je vzdálené pouhých 7 měsíců. To je opravdu blízko, protože projekt byl téměř zrušen. Jakmile to bude fungovat, musí se provést hojnost vědy.
Ale ještě tam nejsme a budeme muset projít spuštěním a nasazením nervů, než se můžeme opravdu nadchnout.
