A közeljövő teleszkópjai – mit tartogat számunkra a következő nap? Az új távcsövek életjeleket fognak keresni a távoli bolygókon.

Most a Kepler-teleszkóp segítségével legalább sejthetjük a legtöbb a csillagoknak vannak bolygói, amelyek körülöttük keringenek. Ha hinni a csillagászok számításainak, akkor elvileg körülbelül 50 hatmilliárd bolygó van az Univerzumban, amely lakható lenne. Nagyon komoly lépés áll előttünk - egy távcső felbocsátására készülünk, amely a tudományos közösség szerint ma a legkorszerűbb. A tudósok szerint szinte száz százalékos valószínűséggel tud válaszolni a kérdésre, hogy hány bolygón van jelen pillanatban élet.

Sajnos a Kepler idén tönkrement. De amikor működőképes volt, nemcsak a csillagokat, valamint a körülöttük keringő bolygókat lehetett meghatározni, hanem a csillag és a bolygó távolságát, a bolygók méretét is. Most egy csere bevezetését tervezik új távcső NASA TESS, amely 2017-re várható. A Keplernek akkora ereje volt, hogy képes volt a tekintetét egy olyan űrrégióra összpontosítani, amely körülbelül 145 ezer csillagot tartalmaz. Az új TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) űrteleszkóp többszöröse nagyobb teljesítményű, ami lehetővé teszi egy körülbelül 500 ezer csillagot, valamint 1000 közeli vörös törpét tartalmazó űr felfedezését. Szinte minden tudós abban bízik, hogy ez a távcső több ezer bolygót képes észlelni ezen ötszázezer csillag körül, amelyek körülményei hasonlóak Földünkéhez.

Természetesen a potenciálisan lakható bolygók felkutatása és megtalálása nagyon izgalmas és hasznos tevékenység, de még a TESS sem fog tudni olyan bolygót találni, amelyen valóban létezik élet. Szükségünk lesz a James Webb Telescope-ra (JWST), amely ma a legkorszerűbb technológiának számít, ez váltja fel a Hubble-t, egy másik orbitális laboratóriumot.

A teleszkóp (JWST) nem más, mint az európai, kanadai és amerikai űrügynökségek projektje, amelyek 2018-ban tervezik felbocsátását. A teleszkóp főtükre a legnagyobb, mivel ötször nagyobb, mint a Hubble távcső azonos tükre. Egy ilyen tükör birtokában a JWST képes a legtávolabbi csillagok, valamint más objektumok jeleit is fogadni, ráadásul ezek a jelek lényegesen gyengébbek is lehetnek. Ez lehetővé teszi olyan tárgyak megismerését, amelyek létezését még nem is sejtjük. A JWST-nek van egy másik előnye - az infravörös spektrumban való munkaképesség (a Hubble csak az optikai tartományban működik), ami lehetővé teszi, hogy ne aggódjon a porfelhők miatt. Most már nem félnek az új távcsőtől, ami azt jelenti, hogy amit korábban el tudtak rejteni, az tanulmányozásra is alkalmassá válik, és ez nagyon érdekes lehet. Mindannyian és a tudományos közösség együtt le fog döbbenni azon képek részletességén és szépségén, amelyeket a teleszkóp visszahoz a Földre.

Mégis, vissza kell térnünk a mai beszélgetés fő témájához, nevezetesen a földönkívüli élet kutatásához. A JWST teleszkóp a fedélzeti elektronikában egy olyan spektrométer, amely erejének köszönhetően képes elemezni a legtávolabbi bolygók légkörét. Anélkül, hogy tudományos részletekbe mennénk, kijelenthetjük: a spektrométer olyan nagy teljesítményű, hogy a távcső segítségével nemcsak a légkör minden elemét, hanem a fényt visszaverő maradék elemeket is meghatározhatja. Például, ha oxigén- és metánkoncentrációt észlelnek a bolygón, ami a jelenlét jele biológiai élet, az ilyen elemek csak meghatározott frekvenciájú fényt nyelnek el, míg másokat visszavernek. A JWST ekkor azonnal észrevesz egy ilyen visszaverődést, és ezen reflexiós adatok alapján képes lesz pontosan megmondani, hogy milyen elemek vannak jelen az adott bolygó légkörében.

A James Webb teleszkópnak azonban vannak bizonyos korlátai, elsősorban a bolygókról visszavert fény alacsony intenzitása miatt, mivel ezek sok fényévnyire vannak a Földtől. Ezért a JWST csak viszonylag nagy bolygókat tud majd tanulmányozni, amelyek jelenleg az úgynevezett fehér és vörös törpék körül keringenek. Bár vannak ilyen korlátok, ez a távcső még mindig lehetőséget ad arra, hogy a közeljövőben legalább néhány életjelet találjunk más világokban.

Szintén elérhető érdekes fejlemény, amelyet a NASA finanszíroz, valószínűleg a JWST segítségére lesz. A bolygók körül keringő csillagok jellemzően több milliárdszor fényesebbek, mint a bolygók. És az ilyen túlzott fény nemcsak megnehezítheti az ilyen bolygók megfigyelését, hanem megakadályozhatja azok észlelését is. Az ilyen helyzetek elkerülésére kitaláltak egy speciális projektet, a New Worlds Mission-t, melynek lényege, hogy a csillagászok egy speciális kupola felhasználását tervezik a probléma megoldására, amely az esernyő elvén fog működni. A tervek szerint az eszközt a távcső és a vizsgált csillag közé helyezik, és ki kell nyitnia a csillag által kibocsátott összes felesleges fényt. Az eszköznek már van neve - Starshade, bár még a prototípus stádiumában van. Amennyiben a NASA 2015-ig megkapja a támogatást, a tervek szerint a JWST távcső kilövésével egy időben indítják ezt az eszközt.

Összességében nincs sok idő 2020-ig. Azt persze nem lehet pontosan megmondani, hogy a JWST teleszkópnak hány különböző bolygót, illetve azok légkörét kell elemeznie, de feltételezhetjük, hogy ez a szám nem tíz, hanem nagy valószínűséggel milliónyi bolygóra fog vonatkozni. De rendkívül egyértelmű, hogy ha észleljük távoli bolygók metán vagy az élet ottlétének más jelzője, az Univerzumról és annak életformáiról alkotott elképzeléseink teljesen felborulnak.

A galaxisunkban hatalmas számú bolygó található. Az elmúlt 25 év során a csillagászok körülbelül 2000 világot katalogizáltak, amelyek 1300 rendszerben léteznek különböző csillagképekben. A legtöbb exobolygó (a Naprendszeren kívül található bolygók) teljesen különbözik a Földtől. Azonban több mint elég hely van, ahol élni lehet.

A földi élet megváltoztatja a légkör összetételét. Ha a bolygó élettelen lenne, akkor az élet során nem szabadulna fel oxigén és metán. A víz, a szén-dioxid, a metán, az oxigén és az ózon mind a „biosignature” példái, amelyek az élet jelenlétét jelző kulcsfontosságú jelzők. A biológiai jelek felfedezése egy exobolygó légkörében az első komoly okot adhatja a csillagászoknak arra, hogy azt higgyék, hogy a bolygó lakható.

A NASA 2017-ben indítja fel a TESS műholdat. Egy évvel később felbocsátották a James Webb űrteleszkópot. Feladata az lesz, hogy belenézzen az exobolygókon felfedezett légkörbe. TESS és James Webb feladata annak meghatározása, hogy a hozzájuk legközelebb eső bolygókon van-e élet vagy sem.

Néhány kisebb kivételtől eltekintve a ma működő teleszkópok nem látják közvetlenül az exobolygókat, ezért a csillagászoknak más eszközökkel kell megítélniük jelenlétüket. BAN BEN ritka esetekben egy távoli naprendszer úgy helyezkedik el, hogy bolygói a rendszer Napja és a Föld között haladnak. Ezt tranzitnak hívják.

A tranzitmódszer sok információval szolgálhat a tudósoknak. Nemcsak a bolygó sűrűségének meghatározására képesek, hanem spektrális elemzéssel meghatározzák a bolygó légkörének hozzávetőleges összetételét is.

Hubble teleszkóp és mások

Eddig a tudósok a Hubble-teleszkópot használták. Segítségével több mint 50 exobolygót tártak fel. Eddig mindössze három úgynevezett szuperföldet fogott be a teleszkóp: a GJ 1214b, a HD 97658b és az 55 Cancri e. Az exobolygók tanulmányozásával kapcsolatos munkájuk folytatásához a tudósoknak új távcsövekre, a Hubble követőire van szükségük.

A következő ilyen teleszkóp James Webb lesz. Ennek az infravörös obszervatóriumnak a tükre 2,7-szer szélesebb, mint a Hubble-é. James Webb sokat tud majd mesélni a kutatóknak a csillagokról és a galaxisok növekedéséről és fejlődéséről. Bár a bolygók, a Föld pontos másolatai túl sok lesz ennek a teleszkópnak, még sok más feladata lesz.

A NASA eddigi legfontosabb teleszkópja a Kepler Űrteleszkóp. Négy évig tartó előzetes küldetése során 1039 exobolygót fedezett fel. További 4706 jelölt várja státuszának megerősítését. De a legtöbb, amit Kepler felfedezett, James Webb hatalmán túl volt. Itt a TESS műhold a segítségére lesz.

Ellentétben a Keplerrel, amely 150 000 csillagra néz, a TESS két évet tölt 200 000 csillag megfigyelésével az égen. A tudósok becslése szerint a TESS-nek körülbelül 1700 felfedezésre váró exobolygója van. De a biosignature-információk gyűjtése nagyon nehéz lesz. Az előzetes becslések szerint James Webbnek körülbelül 200 órára lehet szüksége ahhoz, hogy csak egy szuperföldet tanulmányozzon, amely egy M-osztályú csillag mellett található, és ez csak az a néhány óra, amikor a bolygó áthalad.

A tudósok vitatják ez a probléma ne hagyd abba. Sokan nem hisznek a gyors sikerben. A nehézségek miatt James Webb csak néhány lakott szuperföldet „nézhet meg”. Ennek eredményeként a csillagászok sok időt töltenek egy vagy két rendszer tanulmányozásával, ami túlságosan nem hatékony.

Lövés módszer

A legtöbb A legjobb mód Az életjelek észlelése annyit tesz, mint egy távcső építése, amely képes lesz közvetlenül észlelni azokat. A közvetlen észlelés magában foglalja az exobolygó fényképezését. A képeket pedig bioaláírások keresésére fogják használni. Mert ez a módszer nincs szükség a bolygó és a világítótestek különleges helyzetére. Bármilyen bolygóval és bármilyen csillaggal működik. De a Föld 2.0 elkapásához a csillagászoknak még nagyobb távcsőre van szükségük.

A Csillagászati ​​Kutatási Egyetemek Szövetsége által javasolt egyik ötlet egy óriási tükör elhelyezése az űrben. A tükörre olyan eszközt kell felszerelni, amely blokkolja a csillag fényét. Ez az eszköz egy HD felbontású űrteleszkóp. Ahhoz, hogy több tucat földi ikerbolygó légkörének tulajdonságait lássuk és elemezhessük, a teleszkópnak 12 méter átmérőjű tükörrel kell rendelkeznie. Ez 25-ször nagyobb, mint a jelenlegi Hubble-teleszkóp tükre.

Az egyik kulcsfontosságú feltételek Az egész vállalkozás sikere a koronagráf – egy korong, amely blokkolja a csillagról érkező fényt a teleszkóp fókuszában. A koronagráf hátránya, hogy a fénykibocsátás kivételes szabályozását igényli, ez pedig a tervezés bonyolításával érhető el.

A NASA egy másik módja a földi ikrek észlelésének az űrben az Exo-S, napraforgószirom alakú űrhajó megépítése. Ezek az eszközök több ezer kilométeres távolságra repülnek majd a teleszkóptól, és figyelik a tükör helyes helyzetét a csillagból kisugárzó fénysugárhoz képest. Soha senki nem próbálkozott ekkora projekttel, mint ez. Minden alkalommal, amikor a csillagászok rá akarják fordítani figyelmüket új csillag, Az Exo-S beállítja a teleszkóp helyzetét, ami több napot vagy hetet vesz igénybe.

Ma ezek a küldetések és minden hozzájuk hasonló projekt csak papíron és PowerPoint prezentációk formájában létezik. Megvalósításuk finanszírozást és hatalmas erőforrásokat igényel, de a csillagászok úgy vélik, hogy ötleteik minden költséget megérnek. A TESS és James Webb a hozzánk legközelebbi lakható világok irányába tudja majd irányítani az emberiséget.
Az élet felderítése az Univerzumban azonban rendkívül nehéz feladat. „Mi van, ha a természet a mi oldalunkon áll” – mondja Mark Clampin, a NASA asztrofizikusa a Központban? űrrepülések Goddard Marylandben. "De ez nem fogja megállítani az embereket, és talán sok más, a tudomány számára jelentős felfedezést tesznek majd."

Legyen naprakész mindenkivel fontos események United Traders - iratkozzon fel a mi

Az optikai teleszkópok között az utolsó „rekorder” 2008-ban kezdte meg működését, bár a legnagyobb rádiócsillagászati ​​obszervatórium (ALMA vagy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) egészen nemrég – 2013 márciusában – állt működésbe. Most azonban számos új felfedezés küszöbén állunk – a tervek szerint a következő tíz évben számos új, saját területén a legnagyobb teleszkópot helyeznek üzembe. Ezekről a teleszkópokról még fogok beszélni.

Balról jobbra a négyzetkilométeres tömb, az ötszáz méteres apertúrájú teleszkóp, az extrém nagy távcső, a harminc méteres távcső, az óriás Magellán távcső és a James Webb űrtávcső látható.

Optikai teleszkópok

A legközelebbi távcsővel, meghaladja a képességeket modern hangszerek James Webb vagy JWST (James Webb Space Telescope) lesz, amely a tervek szerint 2018 októberében indul:

A fő tükör átmérője 6,5 méter lesz, és 2,7-szer nagyobb lesz, mint a Hubble-teleszkóp ennél a paraméternél. Igaz, bár állítólag a Hubble-t helyettesíti, infravörös tartományban fog működni, és emiatt inkább a Herschel űrteleszkóphoz hasonlítható, amelyhez képest nem olyan nagy a különbség - körülbelül 1,9 alkalommal. Az infravörös sugárzás vevői lehetővé teszik a Földéhez közeli hőmérsékletű exobolygók észlelését. Jelentős előrelépést tud majd elérni a tőlünk nagyon távoli tárgyak tanulmányozásában is:

Szolgáltatni jó körülmények A megfigyelések alapján a távcsövet a Lagrange L2 pontba küldik, és további hűtésre öt egymás után elhelyezett poliamid filmből készült, különböző oldalról alumíniummal és szilíciummal bevont képernyőt használnak, amelyek nagyon jól szétszórják a fényt és a hőt. a Nap eléri a távcsövet. Ezekkel a passzív eszközökkel lehetővé válik a főtükör és a teleszkóp berendezés 50 K alatti hőmérsékletének elérése, valamint az érzékelők egy része kiegészítő hűtést is biztosít.

Egyetlen tömör tükör használata, mint a Hubble esetében, lehetetlennek bizonyult ennél a teleszkópnál – túl nehéz lenne (és az új teleszkóp hordozója az Ariane-5 legyen, ami feleannyira terheli, mint a Hubble-t szállító Shuttle ) és egy ekkora átmérőjű tükör egyszerűen nem „férne” a hordozórakéta burkolatába, ezért a tükör összecsukható kialakítású - a három-három szegmensből álló főtükör két része a helyére kerül a távcső repülése során. otthoni pont (erről és más teleszkópokról készült videó áttekintés a cikk végén található).

A fő tükör körülbelül 1,5 méter átmérőjű berillium hatszögeken alapult, amelyeket 120 nm vastag arannyal vontak be az infravörös fény jobb visszaverődése érdekében. A teleszkóp összesen 18, egyenként körülbelül 20 kg súlyú tükörből áll. Minden trükknek köszönhetően a tömeg 6,5 tonnára csökkent – ​​szemben a Hubble 11 tonnájával. Mindezek a problémák azonban megbosszulták magukat - és a projekt költsége csillagászati ​​​​8,8 milliárd dollárra nőtt, és e mutató szerint a negyedik helyet szerezte meg az összes között tudományos projektek, a Nemzetközi Űrállomás, az ITER és a Nagy Hadronütköztető után.

A 25,4 m átmérőjű Giant Magellan Telescope (GMT) csak a harmadik legnagyobb épülő optikai teleszkóp, amely hét, egyenként 8,4 m átmérőjű szegmensből áll majd:

A tükrök gyártási precizitása mindhárom teleszkóp esetében egyszerűen elképesztő, mert a felületi egyenetlenségek nem haladhatják meg a hullámhossz 1/10-ét (és ez a látható fényre vonatkozik - 380-780 nm), vagyis a méteres tükröket úgy kell elkészíteni. eltérések az ideális 40 nm-es felülettől, és még ennél is kevesebb. A teleszkóp a chilei Las Campanas Obszervatóriumban található, meglehetősen távol a régi Magellán távcsövektől (akár 115 km-re). Jelenleg azonban négy tükör már készen áll különféle problémák oda vezetett, hogy a tervek szerint csak 2025-re készül el (ez a dátum „eltolódott” a tervezetthez képest - már öt évvel). Hasonló problémák sújtják a másik két óriáscéget is – az építkezések befejezési dátumait is komolyan eltolták.

A következő megépítendő nagy teleszkóp a TMT (Thirty Meter Telescope):

A hawaii Mauna Kea hegyre épül, ez a hegy már szó szerint „hemzseg” a teleszkópoktól:

A főbbek most kétségtelenül a 10 méteres Keck 1 és Keck 2 távcsövek, amelyeket általában az obszervatóriumhoz kötnek:

Az új teleszkóp főtükre 492 darab 1,4 méteres hatszögletű szegmensből áll majd, a Keck teleszkópokhoz hasonlóan adaptív optikát* használnak az egyes tükrök külön vezérlésére. A hely magassága jelentős előnyökkel jár: megfigyelésekre használják látható fény, közeli ultraibolya, közeli és középső infravörös. A kivitelezés tervezett befejezési dátuma 2024.

A közeljövő legnagyobb optikai teleszkópja az E-ELT (Extremely Large Telescope) lesz, amelynek 39,3 m-es főtükör átmérője 798 szegmensből áll (ez a méret már csökkent az eredeti 45 m-ről, sőt korábban a 100 projekt is). elhagyták a projekt javára - méteres teleszkóp, amelyet túl drágának ítéltek). Ennek az óriásnak a másodlagos tükre mérete 4,1 m, vagyis majdnem kétszer akkora, mint a Hubble elsődleges tükre. A teleszkópra a legfejlettebb adaptív optikai rendszer kerül felszerelésre - 6 érzékelőből, 3 villanymotorból a tükörszegmens mozgatására és 12 elektromotorból áll a deformálására, mindez szükséges a felületi hajlítások fenntartásához (megengedett eltérések tökéletes forma legfeljebb 30 nm) és a légköri zavarok ellensúlyozására – ehhez az érzékelők adatait másodpercenként 1000-szer olvassák le. Ennek eredményeként ez majdnem ötször jobb felbontást tesz lehetővé, mint e rendszer nélkül. A teleszkóp szerkezetének össztömege 2800 tonna.

Itt meg lehet különböztetni az emberi alakokat és a tükör hatszögletű szegmenseit (méreteik 1,4 m)

A chilei Armazones-hegyen épül fel, a VLT (Very Large Telescope) mellett. A helyszín megválasztását a környék légköri viszonyai határozzák meg - ez a hegy az Atacama-sivatagban található, és ezeken a helyeken nagyon száraz a levegő, ami lehetővé teszi az optikai műszerek mellett a közeli infravörös fény - elnyelésüket a Föld légkörében elsősorban a vízgőz és a szén-dioxid okozza. A tervek szerint 2024-ben helyezik üzembe.

Mindhárom teleszkóp jelentős felbontási előnyökkel rendelkezik a meglévő teleszkópokhoz képest:

A tudósok szeretete teleszkópjaik „látványos” nevei iránt egy komikus terv kidolgozásához vezetett a teleszkópok építésére:

Rádióteleszkópok

A FAST teleszkóp (ötszáz méteres apertúrájú teleszkóp) 2016 szeptemberében nyílik meg, és a valaha készült legnagyobb egyrekeszes távcső (vagyis durván szólva „egyedény”) lesz. 4600 egyedi háromszög alakú panelből áll majd, és jelentősen meghaladja a 305 méter átmérőjű Arecibo távcsövet (a csillagászatban nem jártasok ezt a távcsövet Bond „Aranyszem” című filmjéből ismerhetik). A FAST ugyanezt az elvet fogja használni – ahol a fényvisszaverő felület (reflektor) a helyén marad, és a betáplálás az égbolt egy adott pontjára irányul. Megjegyezhető, hogy a használatnak köszönhetően természetes megkönnyebbülés(ahogyan az előző rekorder esetében is) nem lesz olyan drága az építése – 196 millió dollár, ez kevesebb, mint a meglévő optikai teleszkópok költsége, és lényegesen elmarad az építés alatt állókétól.

Az utolsó itt bemutatott csillagászati ​​műszer az SKA (Square Kilometer Array). Ennek a rádióinterferométernek (több helyileg elosztott rádióteleszkópból álló hálózat) teljes területe, ahogy a neve is sugallja, egy egész lesz. négyzetkilóméter. Részeit meg kell építeni Ausztráliában, Argentínában, Chilében és Dél-Afrika, a teleszkóp központja a Manchester melletti Jodrell Bank Asztrofizikai Központban található, Angliában. 90 darab 100 méteres rádióteleszkópból, több ezer 15 × 12 méteres rádióteleszkópból és 12-15 méteres parabolaantennákból álló hálózatból áll majd.

A teleszkóp másodpercenként 160 terabájt nyers adatot fog produkálni. A két ütemre bontott kivitelezésének 12 év alatt kell megtörténnie - 2018-tól 2030-ig, de 2020-tól lehet használni (természetesen nem teljes kapacitással). A projekt összköltsége 2 milliárd dollár, amelyből 650 milliót már kiosztottak. A rádióteleszkóp bázisa 5000 kilométeres lesz, amivel 1 mikroívmásodperces felbontást érhet el maximum 14 GHz-es frekvencián. Képes lesz „látni” a sűrűség-ingadozás folyamatait a korai Univerzumban és az első galaxisok kialakulását, tesztelve kozmológiai modellekés sötét energia modellek.

Szomorúan kell megállapítanunk, hogy Oroszország egyik projektben sem vesz részt, felajánlották nekünk, hogy részt vehessünk az E-ELT projektben, de ez nem sikerült.

*A Föld légköre segít bennünket az űrből érkező nagy energiájú részecskéktől és a Nap sugárzásától, de nagymértékben akadályozza a csillagászokat - vastagsága a föld légköre körülbelül 10 méteres vízvastagságnak felel meg - nem túl kényelmes a tőled több milliárd fényévnyire elhelyezkedő objektumokat nézni egy ilyen anyagrétegen keresztül, amelyet szintén folyamatosan mozgat a szél. Ezért a 90-es évek óta az adaptív optikát elkezdték használni a meglévő és az építés alatt álló teleszkópokon - működési elve a következő:

Fénykép két Keck Obszervatórium távcsőről, amelyek interferométer üzemmódban működnek

Egy speciális frekvenciájú lézersugarat irányítanak arra a területre, amelybe a teleszkóp néz, ez a sugár eléri a 90 km magasságot, ahol ionizálja a nátriumatomokat, amelyek "kis csillagként" kezdenek világítani. Ezt a fényt egy olyan eszköz figyeli, amely parancsokat ad az elektromos motoroknak a tükör egyes részeinek mozgatására a légturbulencia kompenzálására. A kialakítás hihetetlenül összetettnek bizonyul (a Keck Obszervatórium teleszkópjai 38 tükörszegmenssel rendelkeznek, és mindegyik külön vezérelhető), de ennek a rendszernek az eredménye elképesztő:

Az E-ELT teleszkóprendszer még összetettebb lesz, és négy nyalábból áll majd:

**A lehetséges maximális felbontás itt van feltüntetve (összehasonlításképpen a Hubble teleszkóp 120 ezredmásodperces), valójában ez a képlet szerint a frekvenciától is függ:

ahol θ a szögfelbontás, λ a hullámhossz és D a teleszkóp átmérője, tehát a távcső ultraibolya spektrumában a felbontás körülbelül egy nagyságrenddel nagyobb, mint az infravörösé. Figyelembe véve a Betelgeuse szögátmérőjét 55 ívezredmásodpercnél, az E-ELT teleszkóp 11 × 11 pixeles képet tud készíteni, a Beta Pictoris esetében 10 × 10-es, de figyelembe véve a gigantikus távolságokat a csillagokhoz (a Betelgeuse távolságát 643 ± 146 fényévre becsülik) óriási vívmány a csillagászat számára. A jövőben ez lehetővé teszi a bolygócsillagokhoz közel elhelyezkedő csillagok atmoszférájának spektroszkópiáját (ez most is megtehető - de a jelet el kell „szigetelni” a csillag fényétől - ami nagymértékben korlátozza a mérések pontossága). Ezenkívül a szögfelbontás növekedése lehetővé teszi az egyes csillagok nagy távolságból történő megtekintését - ez fontos a több milliárd fényév távolságra lévő testek tanulmányozásakor. Ezeknek az optikai teleszkópoknak a fő célja pontosan az lesz, hogy megfigyeljék azt, ami most egyszerűen nem látható (a gyenge fény miatt - távoli csillagok, exopalnetek), amelyek nagyon távol vannak (és a vizsgálótól - és nagyon régi objektumok - akár több száz millió évvel az ősrobbanástól), vagy túl közel vannak egymáshoz.

Videó áttekintések ezekről a teleszkópokról.

2015. november 12

A 17. század elején megjelent első, alig több mint 20 mm átmérőjű, szerény, 10-szeresnél kisebb nagyítású teleszkópok igazi forradalmat hajtottak végre a minket körülvevő kozmosz ismereteiben. Ma a csillagászok több ezerszer nagyobb átmérőjű óriási optikai műszerek üzembe helyezésére készülnek.

2015. május 26-a igazi ünnep lett a csillagászok számára szerte a világon. Ezen a napon Hawaii állam kormányzója, David Igay engedélyezte a nulladik építési ciklus megkezdését egy óriási műszerkomplexum kialudt Mauna Kea vulkánjának csúcsa közelében, amely néhány éven belül az egyik a világ legnagyobb optikai teleszkópjai.

Így fog kinézni:

Óriások az arénában

Az új teleszkóp a Thirty Meter Telescope (TMT) nevet kapta, mert a nyílása (átmérője) 30 m lesz. A szerkezet valóban gigantikus lesz - 56 m magas és 66 m széles. E mutató szerint a TMT 80%-kal felülmúlja a 24,5 m-es rekesznyílású Giant Magellan Telescope-ot (GMT), amely 2021-ben áll üzembe a chilei Las Campanas Obszervatóriumban, amely a Carnegie Intézet tulajdona.

A TMT azonban nem marad sokáig világbajnok. A 39,3 m-es rekordátmérőjű European Extremely Large Telescope (E-ELT) a tervek szerint 2024-ben nyílik meg, és az Európai Déli Obszervatórium (ESO) zászlóshajója lesz. Építését már három kilométeres magasságban elkezdték a chilei Atacama-sivatagban található Cerro Armazones hegyen. Ennek az óriásnak a fő tükre, amely 798 szegmensből áll, 978 m²-es területről gyűjti a fényt.

Ez a csodálatos triász új generációs optikai szuperteleszkópok csoportját alkotja majd, amelyeknek sokáig nem lesz versenytársa.

Harmincméteres tudomány A Thirty Meter Telescope TMT a Ritchie-Chrétien terv szerint épült, amelyet számos jelenleg üzemelő nagy teleszkópban használnak, köztük a jelenleg legnagyobb, 10,4 m átmérőjű főtükörrel rendelkező Gran Telescopio Canaria-ban szakaszában három infravörös és optikai spektrométerrel szerelik fel a TMT-t, és a tervek szerint a jövőben még több tudományos műszerrel bővítik ezeket.

2. fénykép.

Szuperteleszkópok anatómiája

A TMT optikai tervezése arra a rendszerre nyúlik vissza, amelyet George Willis Ritchie amerikai csillagász és a francia Henri Chrétien egymástól függetlenül javasolt száz évvel ezelőtt. Egy fő homorú tükör és egy kisebb átmérőjű koaxiális konvex tükör kombinációján alapul, amelyek mindegyike forgáshiperboloid alakú. A másodlagos tükörről visszaverődő sugarak a fő reflektor közepén lévő lyukba irányulnak, és mögé fókuszálnak. Egy második tükör használata ebben a helyzetben kompaktabbá teszi a teleszkópot és növeli a gyújtótávolságát. Ezt a kialakítást számos működő távcsőben alkalmazzák, különösen a jelenleg legnagyobb, 10,4 m átmérőjű főtükörrel rendelkező Gran Telescopio Canariasban, a Hawaii Keck Obszervatórium tízméteres ikerteleszkópjában és a négy 8,2 méteres teleszkópban. az ESO tulajdonában lévő Cerro Paranal Obszervatórium.

Az E-ELT optikai rendszer egy homorú elsődleges tükröt és egy konvex másodlagos tükröt is tartalmaz, de számos egyedi tulajdonságok. Öt tükörből áll, és a fő nem egy hiperboloid, mint a TMT, hanem egy ellipszoid.

A GMT-t teljesen másképp tervezték. Főtükre hét egyforma, 8,4 m átmérőjű monolit tükörből áll (hat gyűrűt alkot, a hetedik a közepén). A másodlagos tükör nem egy domború hiperboloid, mint a Ritchie-Chrétien tervezésben, hanem egy homorú ellipszoid, amely az elsődleges tükör fókusza előtt helyezkedik el. A 17. század közepén egy ilyen konfigurációt James Gregory skót matematikus javasolt, és először Robert Hooke alkalmazta 1673-ban. A gregorián séma szerint a Large Binocular Telescope (LBT) az arizonai Graham-hegyen található nemzetközi obszervatóriumban épült (mindkét „szeme” ugyanazokkal az elsődleges tükrökkel van felszerelve, mint a GMT tükrök), valamint két egyforma Magellán-teleszkóp. 6,5 m-es nyílás, akik a 2000-es évek eleje óta a Las Campanas Obszervatóriumban dolgoznak.

3. fénykép.

Az erő a készülékekben van

A több mint 50 éves élettartamra tervezett TMT-t először három, közös platformra szerelt mérőműszerrel szerelik fel - IRIS, IRMS és WFOS. Az IRIS (InfraRed Imaging Spectrometer) egy nagyon nagy felbontású videokamerából és egy infravörös spektrométerből álló komplexum, amely 34 x 34 ívmásodperces látómezőt biztosít. Az IRMS egy többréses infravörös spektrométer, a WFOS pedig egy széles látómezős spektrométer, amely egyidejűleg akár 200 objektumot is képes nyomon követni legalább 25 négyzetívpercnyi területen. A teleszkóp kialakítása egy laposan forgó tükröt tartalmaz, amely a pillanatnyilag szükséges eszközökre irányítja a fényt, és a kapcsolás tíz percet sem vesz igénybe. A jövőben a teleszkópot további négy spektrométerrel és egy exobolygók megfigyelésére alkalmas kamerával szerelik fel. A jelenlegi tervek szerint két és fél évente egy-egy komplexum bővül majd. A GMT és az E-ELT is rendkívül gazdag műszerezettséggel rendelkezik majd.

4. fénykép.

európai óriás

A következő évtized szuperteleszkópjai nem lesznek olcsók. Pontos összeg még nem ismert, de az már világos, hogy összköltségük meghaladja a 3 milliárd dollárt. Mit adnak ezek a gigantikus műszerek az Univerzum tudományának?

„Az E-ELT-t különféle léptékű csillagászati ​​megfigyelésekre fogják használni – a Naprendszertől az ultramély űrig. Minden léptékben pedig kivételesen gazdag információkat várnak tőle, amelyek nagy részét más szuperteleszkópok nem tudják szolgáltatni” – mondta Johan Liske, az európai óriáscég tudományos csoportjának tagja, aki extragalaktikus csillagászattal és megfigyelő kozmológiával foglalkozik. mondta a Popular Mechanicsnak. - Ennek két oka van: egyrészt az E-ELT sokkal több fényt tud majd begyűjteni versenytársaihoz képest, másrészt a felbontása is jóval nagyobb lesz. Vegyük mondjuk a Naprendszeren kívüli bolygókat. A listájuk gyorsan bővül, az idei év első felének végére mintegy 2000 címet tartalmazott. Most a fő feladat nem a felfedezett exobolygók számának növelése, hanem konkrét adatok gyűjtése a természetükről. Pontosan ezt fogja tenni az E-ELT. Különösen spektroszkópiai berendezése teszi lehetővé a sziklás Föld-szerű bolygók légkörének tanulmányozását olyan teljességgel és pontossággal, amely a jelenleg működő teleszkópok számára teljesen elérhetetlen. Ez a kutatási program vízgőz, oxigén és szerves molekulák felkutatását foglalja magában, amelyek szárazföldi élőlények hulladéktermékei lehetnek. Kétségtelen, hogy az E-ELT növelni fogja a jelöltek számát a lakható exobolygók szerepére."

Az új távcső további áttöréseket ígér a csillagászat, az asztrofizika és a kozmológia területén. Mint ismeretes, komoly alapja van annak a feltételezésnek, hogy az Univerzum több milliárd éve tágul olyan gyorsulással, sötét energia. Ennek a gyorsulásnak a nagysága a távoli galaxisokból származó fény vöröseltolódásának dinamikájának változásaiból határozható meg. Alapján jelenlegi becslések, ez az eltolódás évtizedenként 10 cm/s-nak felel meg. Ez az érték rendkívül kicsi a jelenleg működő teleszkópokkal mérhető, de az E-ELT eléggé képes ilyen feladatra. Ultra-érzékeny spektrográfjai megbízhatóbb adatokat szolgáltatnak arra a kérdésre is, hogy az alapvető fizikai állandók állandóak-e, vagy változnak-e az idő múlásával.

Az E-ELT igazi forradalmat ígér az extragalaktikus csillagászatban, amely a távolabbi objektumokkal foglalkozik Tejút. A jelenlegi teleszkópok lehetővé teszik az egyes csillagok megfigyelését a közeli galaxisokban, de nagy távolságokon meghibásodnak. Az európai szuperteleszkóp lehetőséget ad a Naptól több millió és tízmillió fényévnyire elhelyezkedő galaxisok legfényesebb csillagainak megtekintésére. Másrészt a legkorábbi galaxisok fényét is képes lesz fogadni, amelyekről még gyakorlatilag semmit sem tudni. A galaxisunk közepén található szupermasszív fekete lyuk közelében lévő csillagok megfigyelésére is képes lesz – nem csak a sebességüket méri 1 km/s-os pontossággal, hanem felfedezheti a jelenleg ismeretlen csillagokat is a lyuk közvetlen közelében, ahol a keringési sebesség megközelíti a fénysebesség 10%-át. És ez, ahogy Johan Liske mondja, nem teljes lista egyedülálló lehetőségeket távcső.

5. fénykép.

Magellán távcső

Az óriás Magellán távcsövet egy több mint tucat különböző egyetemet és egyetemet tömörítő nemzetközi konzorcium építi. kutatóintézetek USA, Ausztrália és Dél-Korea. Mint Dennis Zaritsky, az Arizonai Egyetem csillagászprofesszora és a Stuart Obszervatórium igazgatóhelyettese a PM-nek elmagyarázta, a gregorián optikára esett a választás, mert széles látómezőn javítja a képek minőségét. Ez az optikai kialakítás az utóbbi évek 6-8 méteres tartományban több optikai teleszkópon is jól bevált, sőt korábban nagy rádióteleszkópokon is alkalmazták.

Annak ellenére, hogy a GMT átmérőben és ennek megfelelően fénygyűjtő felületében alulmúlja a TMT-t és az E-ELT-t, számos komoly előnye van. Berendezése nagyszámú objektum spektrumának egyidejű mérésére lesz képes, ami a felmérési megfigyelések szempontjából rendkívül fontos. Ezenkívül a GMT optika nagyon nagy kontrasztot és lehetőséget biztosít az infravörös tartomány messzire való elérésére. A látómező átmérője a TMT-hez hasonlóan 20 ívperc lesz.

Zaritsky professzor szerint a GMT elfoglalja méltó helyét a jövő szuperteleszkópjainak hármasában. Segítségével például információkat lehet szerezni a sötét anyagról - sok galaxis fő összetevőjéről. Térbeli eloszlása ​​a csillagok mozgása alapján ítélhető meg. Azonban a legtöbb galaxis, ahol dominál, viszonylag kevés csillagot tartalmaz, és meglehetősen halvány csillagokat. A GMT hardver sokat képes lesz követni a mozgásokat több olyan csillagok, mint a jelenleg működő távcsövek bármelyikének műszerei. Ezért a GMT lehetővé teszi a sötét anyag pontosabb feltérképezését, és ez pedig lehetővé teszi a részecskéinek legvalószínűbb modelljének kiválasztását. Ez a kilátás különösen értékessé válik, ha figyelembe vesszük, hogy a sötét anyagot eddig sem passzív detektálással, sem gyorsítóval nem sikerült kimutatni. Mások is fellépnek a GMT-n kutatási programok: exobolygók keresése, beleértve a földi bolygókat, a legősibb galaxisok megfigyelése és a csillagközi anyag tanulmányozása.

A szuperóriás E-ELT lesz a világ legnagyobb teleszkópja 39,3 m átmérőjű elsődleges tükörrel. A legmodernebb adaptív optika (AO) rendszerrel lesz felszerelve három deformálható tükörrel, amelyek kiküszöbölik a torzulásokat. különböző magasságokban fordulnak elő, és hullámfront-érzékelők három természetes referenciacsillag és négy-hat mesterséges (lézerek segítségével a légkörben generált) fényelemzésére. Ennek a rendszernek köszönhetően a teleszkóp felbontása a közeli infravörös zónában optimális légköri viszonyok között eléri a hat ezredmásodpercnyi ívet, és megközelíti a diffrakciós határ, a fény hullámtermészete miatt.

Hawaii projekt

„A TMT az egyetlen a három jövőbeli szuperteleszkóp közül, amelynek helyszínét az északi féltekén választották ki” – mondja Michael Bolte, a Hawaii projekt igazgatótanácsának tagja, a University of the University asztronómia és asztrofizika professzora. Kalifornia, Santa Cruz. - Azonban az egyenlítőtől nem túl messze, az északi szélesség 19. fokán lesz felszerelve. Ezért más teleszkópokhoz hasonlóan azt Mauna Kea Obszervatórium, mindkét félteke égboltját képes lesz felmérni, főleg mivel a megfigyelési körülményeket tekintve ez a csillagvizsgáló a bolygó egyik legjobb helye. Ezenkívül a TMT egy csoport közeli távcsővel együtt fog működni: a két 10 méteres ikertestvérrel, a Keck I-vel és Keck II-vel (amelyek a TMT prototípusainak tekinthetők), valamint a 8 méteres Subaruval és a Gemini-North-tel. . Nem véletlen, hogy a Ritchie-Chrétien rendszert számos nagy távcső tervezésénél alkalmazzák. Jó látómezőt biztosít, és nagyon hatékonyan véd mind a szférikus, mind a komikus aberráció ellen, amely torzítja a teleszkóp optikai tengelyén nem fekvő tárgyak képét. Ráadásul a TMT-hez valóban nagyszerű adaptív optikát terveznek. Nyilvánvaló, hogy a csillagászok joggal várják el, hogy a TMT-ben végzett megfigyelések sok izgalmas felfedezést eredményezzenek.

Bolte professzor szerint a TMT és más szuperteleszkópok elsősorban azáltal járulnak hozzá a csillagászat és asztrofizika fejlődéséhez. Még egyszer tolja vissza a határokat ismert tudomány Az univerzum térben és időben egyaránt. Alig 35-40 évvel ezelőtt a megfigyelhető tér főként 6 milliárd évnél nem régebbi objektumokra korlátozódott. Ma már megbízhatóan megfigyelhetők a körülbelül 13 milliárd éves galaxisok, amelyek fényét 700 millió évvel azután bocsátották ki. nagy durranás. Vannak jelöltek a 13,4 milliárd éves galaxisokra, de ezt még nem erősítették meg. Arra számíthatunk, hogy a TMT műszerek olyan fényforrásokat is képesek lesznek kimutatni, amelyek csak kicsivel (100 millió évvel) fiatalabbak, mint maga az Univerzum.

A TMT csillagászatot és sok más lehetőséget kínál majd. A belőle nyert eredmények lehetővé teszik az Univerzum kémiai evolúciójának dinamikájának tisztázását, a csillagok és bolygók keletkezési folyamatainak jobb megértését, a galaxisunk és legközelebbi szomszédai szerkezetével kapcsolatos ismeretek elmélyítését, ill. , különösen a galaktikus halóról. A lényeg azonban az, hogy a TMT a GMT-hez és az E-ELT-hez hasonlóan valószínűleg lehetővé teszi a kutatóknak, hogy olyan alapvető fontosságú kérdésekre válaszoljanak, amelyeket jelenleg nem csak helyesen megfogalmazni, de még elképzelni sem lehet. Michael Bolte szerint ez a szuperteleszkóp-projektek fő értéke.

Optika szuperteleszkópokhoz

A 21. század első felének három legnagyobb teleszkópja eltérő optikai kialakítást használ majd. A TMT a Ritchie-Chrétien dizájn szerint épült, homorú elsődleges tükörrel és konvex másodlagos tükörrel (mindkettő hiperbolikus). Az E-ELT-nek van egy homorú elsődleges tükre (elliptikus) és egy konvex másodlagos tükör (hiperbolikus). GMT használ optikai kialakítás Gergely homorú tükrökkel: elsődleges (parabolikus) és másodlagos (elliptikus).

Az új távcső rekesznyílása (átmérője) 30 méter lesz. Ha minden a tervek szerint halad, a TMT 2022-ben láthatja először a csillagokat, a rendszeres megfigyelések pedig egy évvel később kezdődnek.

Az E-ELT szuperteleszkóp azt ígéri, hogy forradalmasítja az extragalaktikus csillagászatot, amely a Tejútrendszeren túli objektumokkal foglalkozik.

Maga minden távcső csak egy nagyon nagy távcső. Átváltoztatni csillagászati ​​obszervatórium nagyon érzékeny spektrográfokkal és videokamerákkal kell felszerelni.

6. fénykép.

A földön és a mennyben

A James Webb Telescope (JWST) a tervek szerint 2018 októberében indul az űrbe. Csak narancssárga és piros zónában működik látható spektrum, de képes lesz megfigyeléseket végezni szinte a teljes közép-infravörös tartományban egészen a 28 mikron hosszúságú hullámokig (a 20 mikron feletti hullámhosszú infravörös sugarak szinte teljesen elnyelődnek alsó réteg légkör szén-dioxid- és vízmolekulákkal, hogy a földi teleszkópok ne vegyék észre őket). Mivel védve lesz a Föld légkörének hőhatásától, spektrometriai műszerei sokkal érzékenyebbek lesznek, mint a földi spektrográfok. Főtükörének átmérője azonban 6,5 m, ezért az adaptív optikának köszönhetően a földi teleszkópok szögfelbontása többszöröse lesz. Michael Bolte szerint tehát a JWST és a földi szuperteleszkópok megfigyelései tökéletesen kiegészítik egymást. Ami a 100 méteres teleszkóp kilátásait illeti, Bolte professzor nagyon óvatosan értékeli: „Véleményem szerint a következő 20-25 évben egyszerűen nem lesz lehetséges olyan adaptív optikai rendszereket létrehozni, amelyek hatékonyan működnének együtt százméteres tükör. Talán ez körülbelül negyven év múlva, a század második felében fog megtörténni.”

7. fénykép.

9. fénykép.

10. fotó.

11. fotó.

12. fénykép.

13. fénykép.

14. fénykép.

ÉS Az eredeti cikk a honlapon található InfoGlaz.rf Link a cikkhez, amelyből ez a másolat készült -

A rekesznyílás minden további centiméterével, a megfigyelési idő minden további másodpercével és a légköri zaj minden további atomjával, amelyet a távcső látómezejéből eltávolítanak, az Univerzum jobban, mélyebben és tisztábban lesz látható.

25 éve a Hubble

Amikor a Hubble-teleszkóp 1990-ben üzembe állt, felfedezte új kor csillagászatban - kozmikus. Nem kellett többé harcolni a légkör ellen, aggódni a felhők vagy az elektromágneses szcintilláció miatt. Csak a műholdat a cél felé kellett fordítani, stabilizálni és fotonokat gyűjteni. 25 éven belül az űrteleszkópok elkezdték lefedni a teljes elektromágneses spektrumot, lehetővé téve először, hogy a világegyetemet minden fényhullámhosszon meg lehessen tekinteni.

De ahogy ismereteink gyarapodtak, úgy fejlődött az ismeretlenről való tudásunk is. Minél mélyebbre tekintünk az Univerzumban, annál mélyebbre látjuk a múltat: végső mennyiség Az ősrobbanás óta eltelt idő a véges fénysebességgel kombinálva határt szab a megfigyelhető dolgoknak. Sőt, maga a tér tágulása is ellenünk hat, megfeszítve a csillagokat, amint az Univerzumban a szemünk felé haladnak. Még a Hubble Űrteleszkóp is, amely az Univerzum valaha felfedezett legmélyebb, leglátványosabb képét adja, e tekintetben korlátozott.

A Hubble hátrányai

A Hubble egy csodálatos távcső, de számos alapvető korlátja van:

• Csak 2,4 m átmérőjű, ami korlátozza
• Annak ellenére, hogy fényvisszaverő anyagokkal van bevonva, folyamatosan közvetlen alatt van napsugarak amelyek felmelegítik. Ez azt jelenti, hogy a hőhatások miatt nem képes 1,6 mikronnál nagyobb fényhullámhosszakat megfigyelni.
• Korlátozott apertúrájának és érzékeny hullámhosszának kombinációja azt jelenti, hogy a teleszkóp 500 millió évnél nem régebbi galaxisokat is képes látni.

Ezek a galaxisok gyönyörűek, távoliak, és akkor léteztek, amikor az Univerzum csak körülbelül 4%-a volt jelenlegi korának. De ismert, hogy csillagok és galaxisok még korábban is léteztek.

Ahhoz, hogy lásd, többnek kell lennie nagy érzékenység. Ez azt jelenti, hogy hosszabb hullámhosszakra kell áttérni és még sok másra alacsony hőmérsékletek mint a Hubble. Ezért készül a James Webb űrteleszkóp.

A tudomány kilátásai

A James Webb Űrteleszkóp (JWST) pontosan ezeket a korlátokat hivatott leküzdeni: a 6,5 ​​m átmérőjű teleszkóp 7-szer több fényt képes begyűjteni, mint a Hubble. Megnyílik a nagy felbontású ultra-spektroszkópia lehetősége 600 nm-től 6 mikronig (a Hubble által látott hullámhossz négyszerese), így a spektrum középső infravörös tartományában minden eddiginél nagyobb érzékenységgel lehet megfigyelni. A JWST passzív hűtést alkalmaz a Plútó felszíni hőmérsékletére, és képes aktívan hűteni a közép-infravörös műszereket 7 K-ig. A James Webb teleszkóp lehetővé teszi, hogy a tudományt úgy végezze el, ahogy eddig még soha senki.

Lehetővé teszi:

• megfigyelni a valaha kialakult legkorábbi galaxisokat;
• átlátni a semleges gázon, és megvizsgálni az első csillagokat és az Univerzum reionizációját;
• az Ősrobbanás után kialakult legelső csillagok (III. populáció) spektroszkópiai elemzése;
• elképesztő meglepetéseket érhet el, mint például az Univerzum legkorábbi kvazárainak felfedezése.

Szint tudományos kutatás A JWST semmihez sem hasonlít a múltban, ezért választották a távcsövet a NASA zászlóshajójának a 2010-es években.

Tudományos remekmű

Technikai szempontból az új James Webb teleszkóp igazi műalkotás. A projekt átment hosszú távon: Voltak költségvetési túllépések, késések az ütemezésben, és fennállt a projekt törlésének kockázata. Az új vezetőség beavatkozása után minden megváltozott. A projekt hirtelen úgy működött, mint a karikacsapás, a forrásokat elosztották, a hibákat, hibákat és problémákat figyelembe vették, és a JWST csapata minden határidőt, ütemezést és költségvetési korlátot betartott. Az eszközt 2018 októberére tervezik egy Ariane 5 rakétán. A csapat nemcsak betart egy ütemtervet, hanem kilenc hónapjuk van arra, hogy elszámoljanak az esetleges váratlan eseményekkel, hogy biztosítsák, hogy minden össze van állítva és készen álljon addig a dátumig.

A James Webb teleszkóp 4 fő részből áll.

Optikai blokk

Tartalmazza az összes tükröt, amelyek közül a leghatékonyabb a tizennyolc elsődleges szegmentált aranyozott tükör. A távoli csillagok fényének összegyűjtésére és elemzési eszközökre való fókuszálására használják őket. Mindezek a tükrök mostanra teljesek és kifogástalanok, az ütemterv szerint elkészültek. Összeszerelésük után kompakt szerkezetté hajtják össze őket, amelyet több mint 1 millió km-re a Földtől az L2 Lagrange-pontig indítanak, majd automatikusan széthajtják őket, és méhsejt szerkezetet alkotnak. hosszú évek ultra távolsági fényszórókat fog gyűjteni. Ez egy igazán szép dolog, és sok szakember titáni erőfeszítéseinek sikeres eredménye.

Közeli infravörös kamera

A Webb négy tudományos műszerrel van felszerelve, amelyek 100%-ban készen állnak. A teleszkóp fő kamerája egy közeli infravörös kamera, amely a látható narancssárga fénytől a mély infravörösig terjed. A legtöbbről példátlan képeket fog nyújtani korai sztárok, a még kialakuló legfiatalabb galaxisok, a Tejútrendszer fiatal csillagai és a közeli galaxisok, több száz új objektum a Kuiper-övben. Más csillagok körüli bolygók közvetlen képalkotására optimalizálva. Ez lesz a legtöbb megfigyelő által használt fő kamera.

Közeli infravörös spektrográf

Ez az eszköz nem csak a fényt egyedi hullámhosszokra választja szét, hanem több mint 100 egyedi objektumra is képes egyszerre! Ez a készülék egy univerzális „Webba” spektrográf lesz, amely 3 különböző spektroszkópiai módban képes működni. Megépítették, de sok alkatrészt, köztük az érzékelőket és a többkapus akkumulátort az Űrrepülési Központ biztosította. Goddard (NASA). Ezt az eszközt tesztelték, és készen áll a telepítésre.

Közép-infravörös műszer

A készüléket szélessávú képalkotásra használják majd, vagyis a segítségével leginkább lenyűgöző képek az összes Webb eszközből. VAL VEL tudományos szempont látás, akkor a leghasznosabb a fiatal csillagok körüli protoplanetáris korongok mérésében, valamint a Kuiper-öv objektumok és a csillagfény által felmelegített por példátlan pontosságú mérésében és képalkotásában. Ez lesz az egyetlen olyan műszer, amelynek kriogén hűtése 7 K-ig tart. A Spitzer űrteleszkóphoz képest ez 100-szor javítja az eredményeket.

Közeli infravörös rés nélküli spektrográf (NIRISS)

A készülék lehetővé teszi a következők előállítását:

• nagyszögű spektroszkópia a közeli infravörös hullámhossz-tartományban (1,0-2,5 µm);
• egy objektum grizmusspektroszkópiája a látható és infravörös tartományban (0,6-3,0 mikron);
• apertúra-maszkoló interferometria 3,8-4,8 mikron hullámhosszon (ahol az első csillagok és galaxisok várhatók);
• széles látószögű fényképezés a teljes látómezőről.

Ezt a műszert a Kanadai Űrügynökség készítette. A kriogén tesztelés után a távcső műszerrekeszébe is beépíthető lesz.

Napvédő készülék

Űrteleszkópokat még nem szereltek fel velük. Minden bevezetés egyik legijesztőbb szempontja a teljesen új anyagok használata. Ahelyett, hogy az egész űrhajót aktívan hűti egy eldobható, fogyó hűtőfolyadékkal, a James Webb teleszkóp teljesen új technológia- 5 rétegű fényvédő, amely kiterülve tükröződik napsugárzás a teleszkópból. Öt 25 méteres lapot titánrudakkal kötnek össze, és a teleszkóp bevetése után szerelik fel. A védelmet 2008-ban és 2009-ben tesztelték. A laboratóriumban tesztelt teljes léptékű modellek mindent elvittek, amit itt a Földön kellett volna. Ez egy gyönyörű újítás.

Ez is egy hihetetlen koncepció: ne csak takarja el a Nap fényét, és helyezze a távcsövet az árnyékba, hanem tegye ezt úgy, hogy az összes hő a távcső tájolásával ellentétes irányba sugározzon. Az űr vákuumában lévő öt réteg mindegyike hideg lesz, ahogy eltávolodik a külső rétegtől, amely valamivel melegebb lesz, mint a Föld felszíni hőmérséklete - körülbelül 350-360 K. Az utolsó réteg hőmérséklete 37 °C-ra csökkenjen. 40 K, ami hidegebb, mint éjszaka a Plútó felszínén.

Emellett jelentős óvintézkedéseket tettek az ellen kedvezőtlen környezet mély űr. Az egyik dolog, ami miatt itt aggódni kell, az apró kavicsok, homokszemek, porszemek és még kisebbek, amelyek több tíz vagy akár több százezer km/órás sebességgel repülnek át a bolygóközi térben. Ezek a mikrometeoritok képesek apró, mikroszkopikus lyukakat készíteni bármiben, amivel találkoznak: űrhajókban, űrhajós ruhákban, teleszkóptükrökben és egyebekben. Ha a tükrök csak horpadásokat vagy lyukakat kapnak, ez kissé csökkenti a rendelkezésre álló mennyiséget." jó fény", a nappajzs szélétől szélig elszakadhat, és az egész réteg használhatatlanná válik. Egy zseniális ötletet használtak a jelenség leküzdésére.

A teljes napelempajzsot úgy osztották fel részekre, hogy ha egy, kettő vagy akár három kis szakadás van, akkor a réteg nem szakad tovább, mint egy repedés. szélvédő autó. A metszéssel a teljes szerkezet érintetlen marad, ami fontos a degradáció megelőzése érdekében.

Űrhajó: összeszerelő és vezérlőrendszerek

Ez a leggyakoribb komponens, hiszen mindenkinek van ilyen űrtávcsövekés tudományos küldetések. A JWST egyedi, de teljesen készen is van. A projekt fővállalkozójának, a Northrop Grummannak nincs más dolga, mint befejezni a pajzsot, összeszerelni a teleszkópot és tesztelni. A készülék 2 éven belül készen áll a bevezetésre.

10 év felfedezései

Ha minden jól megy, az emberiség a nagyság küszöbén áll tudományos felfedezések. A semleges gázfüggönyt, amely eddig eltakarta a legkorábbi csillagok és galaxisok látóterét, a Webb infravörös képessége és hatalmas apertúra-aránya megszünteti. Ez lesz a legnagyobb, legérzékenyebb teleszkóp, 0,6 és 28 mikron közötti hullámhossz-tartományban. emberi szem 0,4–0,7 µm-t lát), amelyet valaha építettek. Várhatóan egy évtizedes megfigyeléseket tesz lehetővé.

A NASA szerint a Webb-misszió 5,5 és 10 év között fog tartani. Korlátozza a pálya fenntartásához szükséges üzemanyag mennyisége, valamint az elektronika és a berendezések élettartama a zord űrkörnyezetben. A James Webb Orbital Telescope a teljes 10 éves periódusra üzemanyag-tartalékot hordoz, és az indulás után 6 hónappal repüléstámogató tesztet hajtanak végre, amely 5 év tudományos munkát garantál.

Mi romolhat el?

A fő korlátozó tényező a fedélzeten lévő üzemanyag mennyisége. Amikor véget ér, a műhold eltávolodik az L2-től, és kaotikus pályára lép a Föld közvetlen közelében.

Ezen kívül más problémák is előfordulhatnak:

• a tükrök leromlása, ami befolyásolja az összegyűjtött fény mennyiségét és képi műtermékeket hoz létre, de nem károsítja a távcső további működését;
• a napelem-ernyő egy részének vagy egészének meghibásodása, ami növeli az űrhajó hőmérsékletét, és szűkíti a használható hullámhossz-tartományt a nagyon közeli infravörös tartományra (2-3 mikron);
• a mid-IR műszer hűtőrendszerének meghibásodása, ami használhatatlanná teszi, de nem érinti a többi műszert (0,6-6 µm).

A James Webb távcsőre váró legnehezebb teszt az indítás és az adott pályára való beillesztés. Ezek azok a helyzetek, amelyeket teszteltek és sikeresen teljesítettek.

Forradalom a tudományban

Ha a Webb teleszkóp normálisan működik, lesz elegendő üzemanyag ahhoz, hogy 2018 és 2028 között működjön. Ezen túlmenően megvan az üzemanyag-utántöltés lehetősége, ami további évtizeddel meghosszabbíthatja a teleszkóp élettartamát. Ahogyan a Hubble 25 évig működött, a JWST a forradalmi tudomány generációját nyújthatja. 2018 októberében az Ariane 5 hordozórakéta pályára állítja a csillagászat jövőjét, amely több mint 10 év kemény munka után most már készen áll arra, hogy meghozza gyümölcsét. Az űrteleszkópok jövője hamarosan itt van.