Teleskopët e së ardhmes së afërt - çfarë na rezervon dita e ardhshme? Teleskopët e rinj do të kërkojnë shenja jete në planetë të largët.

Tani, me ndihmën e teleskopit Kepler, të paktën mund të kemi një ide për këtë shumica yjet kanë planetë që rrotullohen rreth tyre. Nëse besoni llogaritjet e astronomëve, atëherë në parim ka rreth 50 sektilionë planetë në Univers që mund të jenë të banueshëm. Ne kemi një hap shumë serioz përpara nesh - po përgatitemi të lëshojmë një teleskop, i cili, sipas komunitetit shkencor, është më i teknologjisë së sotme. Shkencëtarët thonë se ai është në gjendje t'i përgjigjet pyetjes me një probabilitet pothuajse 100 për qind të numrit të planetëve në të cilët është e pranishme jeta në këtë moment.

Fatkeqësisht, Kepler u prish këtë vit. Por kur ishte në gjendje pune, ishte e mundur jo vetëm të përcaktoheshin yjet, si dhe planetët që rrotulloheshin rreth tyre, por edhe distanca midis yllit dhe planetit, përmasat e këtyre planetëve. Tani është planifikuar të prezantohet një zëvendësim për të teleskop i ri NASA TESS, e cila pritet në vitin 2017. Kepleri kishte një fuqi të tillë që ishte e mundur të përqendronte shikimin e tij në një rajon të hapësirës që përmban afërsisht 145 mijë yje. Teleskopi i ri hapësinor TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ka fuqi disa herë më të lartë, gjë që do ta lejojë atë të eksplorojë një hapësirë ​​që përmban afërsisht 500 mijë yje, si dhe 1000 xhuxhë të kuq aty pranë. Pothuajse të gjithë shkencëtarët janë të bindur se ky teleskop do të jetë në gjendje të zbulojë mijëra planetë rreth këtyre pesëqind mijë yjeve, kushtet e të cilave janë të ngjashme me Tokën tonë.

Natyrisht, kërkimi i planetëve potencialisht të banueshëm dhe gjetja e tyre është një aktivitet shumë emocionues dhe i dobishëm, por edhe TESS nuk do të jetë në gjendje të gjejë një planet në të cilin në të vërtetë ekziston jeta, kjo kërkon "artileri të rëndë". Do të na duhet teleskopi James Webb (JWST), i cili është më i teknologjisë së sotme, ai duhet të zëvendësojë Hubble, një laborator tjetër orbital.

Teleskopi (JWST) nuk është gjë tjetër veçse një projekt i agjencive hapësinore evropiane, kanadeze dhe amerikane, të cilat planifikojnë nisjen e tij në vitin 2018. Pasqyra kryesore e teleskopit është më e madhja, pasi është pesë herë më e madhe se e njëjta pasqyrë e teleskopit Hubble. Duke pasur një pasqyrë të tillë në arsenalin e saj, JWST është në gjendje të marrë sinjale nga yjet më të largët, si dhe objekte të tjera, për më tepër, këto sinjale mund të jenë dukshëm më të dobëta. Kjo bën të mundur që të mësojmë për objekte, ekzistencën e të cilave ne as nuk e dyshojmë ende. JWST ka një avantazh tjetër - aftësinë për të punuar në spektrin infra të kuqe (Hubble funksionon vetëm në intervalin optik), gjë që ju lejon të mos shqetësoheni për retë e pluhurit. Tani ata nuk janë të frikshëm për teleskopin e ri, që do të thotë se ajo që mund të fshihnin më parë do të bëhet e disponueshme për studim dhe kjo mund të jetë shumë interesante. Të gjithë ne dhe komuniteti shkencor së bashku do të mahnitemi me detajet dhe bukurinë e imazheve që teleskopi do të sjellë përsëri në Tokë.

Megjithatë, duhet t'i kthehemi temës kryesore të bisedës së sotme, domethënë kërkimit të jetës jashtëtokësore. Teleskopi JWST në elektronikën në bord është një spektrometër që, falë fuqisë së tij, mund të analizojë atmosferën e planetëve më të largët. Pa hyrë në detaje shkencore, mund të themi këtë: spektrometri ka një fuqi kaq të lartë sa i lejon teleskopit të përcaktojë jo vetëm çdo element të atmosferës, por edhe elementë të mbetur që mund të reflektojnë dritën. Për shembull, nëse në planet zbulohen përqendrimet e oksigjenit dhe metanit, të cilat janë shenja të pranisë jeta biologjike, elementë të tillë do të thithin vetëm frekuenca specifike të dritës, ndërsa reflektojnë të tjerat. Më pas JWST do të vërejë menjëherë një reflektim të tillë dhe, bazuar në këto të dhëna reflektimi, do të jetë në gjendje të tregojë saktësisht se cilët elementë janë të pranishëm në atmosferën e atij planeti.

Megjithatë, teleskopi James Webb ka disa kufizime, kryesisht për shkak të intensitetit të ulët të dritës së reflektuar nga planetët, sepse ato janë shumë vite dritë nga Toka. Prandaj, JWST do të jetë në gjendje të studiojë vetëm planetë relativisht të mëdhenj që aktualisht rrotullohen rreth të ashtuquajturve xhuxhë të bardhë dhe të kuq. Edhe pse ka kufizime të tilla, ky teleskop sërish na jep mundësinë që në të ardhmen e afërt të gjejmë të paktën disa shenja jete në botë të tjera.

Gjithashtu në dispozicion zhvillim interesant, e cila financohet nga NASA, ka të ngjarë t'i vijë në ndihmë JWST. Në mënyrë tipike, yjet rreth të cilëve orbitojnë planetët janë miliarda herë më të shndritshëm se planetët. Dhe një dritë e tillë e tepërt jo vetëm që mund ta bëjë të vështirë vëzhgimin e planetëve të tillë, por edhe të parandalojë zbulimin e tyre. Për të shmangur situata të tilla, u shpik një projekt special, New Worlds Mission, thelbi i të cilit është se astronomët planifikojnë të përdorin një kube të veçantë për të zgjidhur këtë çështje, e cila do të funksionojë në parimin e një ombrellë. Është planifikuar të vendoset pajisja midis teleskopit dhe yllit që po studiohet, ai duhet të hapet dhe të bllokojë të gjithë dritën e tepërt të emetuar nga ylli. Pajisja tashmë ka një emër - Starshade, megjithëse është ende në fazën e prototipit. Nëse NASA merr fonde deri në vitin 2015, është planifikuar të lëshojë këtë pajisje në të njëjtën kohë me lëshimin e teleskopit JWST.

Në përgjithësi, nuk ka shumë kohë deri në vitin 2020. Sigurisht, është e pamundur të thuhet saktësisht se sa planetë të ndryshëm, si dhe atmosferat e tyre, teleskopi JWST do të duhet të analizojë, por mund të supozojmë se kjo shifër nuk do të jetë në dhjetëra, por ka shumë të ngjarë në miliona planetë. Por është jashtëzakonisht e qartë se nëse zbulohet në planetët e largët metani ose një shënues tjetër i pranisë së jetës atje, idetë tona për Universin dhe format e tij të jetës do të jenë plotësisht me kokë poshtë.

Ka një numër të madh planetësh në galaktikën tonë. Gjatë 25 viteve të fundit, astronomët kanë kataloguar rreth 2000 botë, që ekzistojnë në 1300 sisteme të shpërndara nëpër yjësi të ndryshme. Shumica e ekzoplanetëve (planetët e vendosur jashtë sistemit diellor) janë krejtësisht të ndryshëm nga Toka. Megjithatë, ka më shumë se mjaft vende për të jetuar.

Jeta në Tokë ndryshon përbërjen e atmosferës. Nëse planeti do të ishte pa jetë, oksigjeni dhe metani nuk do të çliroheshin gjatë jetës. Uji, dioksidi i karbonit, metani, oksigjeni dhe ozoni janë të gjithë shembuj të "biosignatures", shënues kyç që tregojnë praninë e jetës. Zbulimi i nënshkrimeve biologjike në atmosferën e një ekzoplaneti mund t'u japë astronomëve arsyen e parë serioze për të besuar se ai është i banueshëm.

NASA do të nisë satelitin TESS në vitin 2017. Një vit më vonë, teleskopi hapësinor James Webb do të lëshohej. Detyra e tij do të jetë të shikojë brenda atmosferave të zbuluara në ekzoplanetë. Detyra e TESS dhe James Webb është të përcaktojnë nëse planetët më afër tyre kanë jetë apo jo.

Me disa përjashtime të vogla, teleskopët që veprojnë sot nuk mund të shohin drejtpërdrejt ekzoplanetët, kështu që astronomët duhet të përdorin mjete të tjera për të gjykuar praninë e tyre. NË në raste të rralla një sistem diellor i largët është i pozicionuar në mënyrë që planetët e tij të kalojnë midis diellit të sistemit dhe Tokës. Ky quhet tranzit.

Metoda e tranzitit mund t'u sigurojë shkencëtarëve shumë informacion. Ata jo vetëm që kanë aftësinë të përcaktojnë densitetin e planetit, por edhe të përcaktojnë përbërjen e përafërt të atmosferës së planetit përmes analizës spektrale.

Teleskopi Hubble dhe të tjerët

Deri më tani, shkencëtarët kanë përdorur teleskopin Hubble. Me ndihmën e tij janë eksploruar më shumë se 50 ekzoplanetë. Deri më tani, vetëm tre të ashtuquajturat super-Tokë janë kapur nga teleskopi: GJ 1214b, HD 97658b dhe 55 Cancri e. Për të vazhduar punën e tyre në studimin e ekzoplaneteve, shkencëtarët kanë nevojë për teleskopë të rinj, ndjekës të Hubble.

Teleskopi tjetër i tillë do të jetë James Webb. Ky observator infra të kuqe ka një pasqyrë 2.7 herë më të gjerë se ajo e Hubble. James Webb do të jetë në gjendje t'u tregojë studiuesve shumë për yjet dhe mënyrën se si rriten dhe zhvillohen galaktikat. Edhe pse planetët, kopje të sakta të Tokës, do të jenë shumë për këtë teleskop, ai do të ketë shumë punë të tjera për të bërë.

Deri më tani, teleskopi më i rëndësishëm i NASA-s është Teleskopi Hapësinor Kepler. Gjatë misionit të saj paraprak, i cili zgjati katër vjet, ajo zbuloi 1039 ekzoplanetë. 4706 kandidatë të tjerë janë në pritje të konfirmimit të statusit të tyre. Por shumica e asaj që zbuloi Kepler ishte përtej fuqisë së James Webb. Këtu do t'i vijë në ndihmë sateliti TESS.

Ndryshe nga Kepleri, i cili mund të shikojë deri në 150,000 yje, TESS do të kalojë dy vjet duke vëzhguar 200,000 yje në qiell. Shkencëtarët vlerësojnë se TESS ka rreth 1700 ekzoplanetë për të zbuluar. Por mbledhja e informacionit për nënshkrimin biologjik do të jetë shumë e vështirë. Sipas vlerësimeve paraprake, James Webb mund të ketë nevojë për rreth 200 orë për të studiuar vetëm një super-Tokë, që ndodhet pranë një ylli të klasit M dhe këto janë vetëm ato pak orë kur planeti do të kalojë.

Shkencëtarët debatojnë mbi kjo çështje mos u ndal. Shumë njerëz nuk besojnë në suksesin e shpejtë. Për shkak të të gjitha vështirësive, James Webb do të jetë në gjendje të "shikojë" vetëm disa super-toka të banuara. Si rezultat, astronomët do të shpenzojnë shumë kohë duke studiuar një ose dy sisteme, gjë që është shumë joefikase.

Metoda e të shtënave

Shumica Menyra me e mire Të zbulosh shenjat e jetës do të thotë të ndërtosh një teleskop që do të jetë në gjendje t'i zbulojë ato drejtpërdrejt. Zbulimi i drejtpërdrejtë përfshin fotografimin e ekzoplanetit. Dhe imazhet do të përdoren për të kërkuar nënshkrime biologjike. Për këtë metodë nuk nevojitet një pozicion i veçantë i planetit dhe i ndriçuesve. Mund të punojë me çdo planet dhe çdo yll. Por për të kapur Earth 2.0, astronomëve u duhet një teleskop edhe më i madh.

Një ide e propozuar nga Shoqata e Universiteteve për Kërkime Astronomike përfshin vendosjen e një pasqyre gjigante në hapësirë. Në pasqyrë duhet të instalohet një pajisje që do të bllokojë dritën e yllit. Kjo pajisje është një teleskop hapësinor me rezolucion HD. Për të qenë në gjendje të shohë dhe analizojë vetitë e atmosferave të disa dhjetëra planetëve binjakë të Tokës, teleskopi duhet të ketë një pasqyrë me një diametër prej 12 metrash. Kjo është 25 herë më e madhe se pasqyra e teleskopit aktual Hubble.

Nje nga kushtet kryesore Suksesi i gjithë kësaj ndërmarrje është koronografi - një disk që bllokon dritën që vjen nga ylli në fokusin e teleskopit. Disavantazhi i një koronografi është se kërkon kontroll të jashtëzakonshëm të daljes së dritës, dhe kjo mund të arrihet duke komplikuar dizajnin.

Një mënyrë tjetër që NASA po propozon për të zbuluar binjakët e Tokës në hapësirë ​​është duke ndërtuar Exo-S, anije kozmike në formë të një petali luledielli. Këto pajisje do të fluturojnë në një distancë prej mijëra kilometrash nga teleskopi dhe do të monitorojnë pozicionin e saktë të pasqyrës në lidhje me rrezen e dritës që del nga ylli. Askush nuk ka provuar ndonjëherë një projekt kaq të madh sa ky. Çdo herë që astronomët duan ta kthejnë vëmendjen te yll i ri, Exo-S do të rregullojë pozicionin e teleskopit, i cili do të zgjasë disa ditë ose javë.

Sot, këto misione dhe të gjitha projektet e tjera të ngjashme me to ekzistojnë vetëm në letër dhe në formën e prezantimeve në PowerPoint. Zbatimi i tyre do të kërkojë financa dhe burime të mëdha, por astronomët besojnë se idetë e tyre ia vlejnë të gjitha kostot. TESS dhe James Webb do të jenë në gjendje ta drejtojnë njerëzimin në drejtimin e botëve më të afërta të banueshme për ne.
Sidoqoftë, detyra për të zbuluar jetën në Univers është jashtëzakonisht e vështirë. "Po sikur natyra të jetë në anën tonë," thotë Mark Clampin, një astrofizikan i NASA-s në Qendër? fluturimet në hapësirë Goddard në Maryland. "Por kjo nuk do t'i ndalojë njerëzit; ata do të vazhdojnë përpjekjet e tyre dhe, ndoshta, gjatë rrugës do të bëjnë shumë zbulime të tjera që janë të rëndësishme për shkencën."

Qëndroni të përditësuar me të gjithë Evente të rëndësishme Tregtarët e bashkuar - regjistrohuni në faqen tonë

Mbajtësi i fundit i rekordeve midis teleskopëve optikë filloi të funksionojë në vitin 2008, megjithëse observatori më i madh i astronomisë radio (ALMA ose Atacama Large Milimeter/nënmilimetër Array) hyri në veprim mjaft kohët e fundit - në mars 2013. Por ne jemi tani në prag të shumë zbulimeve të reja - shumë teleskopë të rinj, më të mëdhenjtë në fushat e tyre, janë planifikuar të vihen në punë në dhjetë vitet e ardhshme. Për këta teleskopë do të flas më tej.

Nga e majta në të djathtë janë vargu i kilometrave katrorë, teleskopi me hapje me pesëqind metra, teleskopi jashtëzakonisht i madh, teleskopi tridhjetë metra, teleskopi gjigant Magellan dhe teleskopi hapësinor James Webb.

Teleskopë optikë

Nga teleskopi më i afërt, duke tejkaluar aftësitë instrumente moderne do të bëhet James Webb ose JWST (James Webb Space Telescope), i cili është planifikuar të nisë në tetor 2018:

Ai do të ketë një diametër të pasqyrës kryesore prej 6.5 metrash dhe do të jetë 2.7 herë më i madh se teleskopi Hubble në këtë parametër. Vërtetë, megjithëse supozohet të jetë një zëvendësim për Hubble, ai do të funksionojë në rrezen infra të kuqe, dhe për këtë arsye ka më shumë gjasa të krahasohet me teleskopin hapësinor Herschel, në krahasim me të cilin diferenca nuk është aq e madhe - rreth 1.9 herë. Marrësit e rrezatimit infra të kuq e lejojnë atë të zbulojë ekzoplanete me temperatura afër Tokës. Ai gjithashtu do të jetë në gjendje të bëjë përparim të rëndësishëm në studimin e objekteve shumë të largëta nga ne:

Per te siguruar kushte të mira vëzhgimeve, teleskopi do të dërgohet në pikën Lagrange L2 dhe për ftohje shtesë, do të përdoren pesë ekrane të rregulluara në mënyrë të njëpasnjëshme prej filmi poliamidi, të veshura në anët e ndryshme me alumin dhe silikon, të cilat do të shpërndajnë shumë mirë dritën dhe nxehtësinë e dielli që arrin teleskopin. Këto mjete pasive do të bëjnë të mundur arritjen e temperaturave të pasqyrës kryesore dhe pajisjes së teleskopit nën 50 K, si dhe disa sensorë gjithashtu do të ftohen shtesë.

Përdorimi i një pasqyre të fortë, si për Hubble, për këtë teleskop doli të ishte i pamundur - do të ishte shumë i rëndë (dhe transportuesi për teleskopin e ri duhet të jetë Ariane-5, i cili ka gjysmën e ngarkesës së anijes që transportonte Hubble ) dhe një pasqyrë me një diametër të tillë thjesht nuk do të "përshtatet" në panelin e këtij mjeti lëshues, kështu që pasqyra ka një dizajn të palosshëm - dy pjesë të pasqyrës kryesore me tre segmente secila do të bien në vend gjatë fluturimit të teleskopit drejt tij. pika e shtëpisë (shqyrtimi video i këtij dhe teleskopëve të tjerë janë në fund të artikullit).

Pasqyra kryesore bazohej në gjashtëkëndësha beriliumi me një diametër prej rreth 1.5 metrash, të veshura me spërkatje ari 120 nm të trashë për reflektim më të mirë të dritës infra të kuqe. Në total, teleskopi përbëhet nga 18 pasqyra me peshë rreth 20 kg secila. Falë të gjitha mashtrimeve, pesha u ul në 6.5 ton - kundrejt 11 tonëve për Hubble. Megjithatë, të gjitha këto probleme bënë dëmin e tyre - dhe kostoja e projektit u rrit në 8.8 miliardë dollarë astronomikë dhe sipas këtij treguesi zuri vendin e katërt midis të gjithëve. projektet shkencore, pas Stacionit Ndërkombëtar të Hapësirës, ​​ITER dhe Përplasësit të Madh të Hadronit.

Teleskopi Giant Magellan (GMT), me një diametër prej 25.4 m, është vetëm teleskopi i tretë optik më i madh në ndërtim, dhe do të përbëhet nga shtatë segmente, secili me diametër 8.4 m:

Saktësia e prodhimit të pasqyrave për të tre teleskopët është thjesht e mahnitshme, sepse parregullsitë e sipërfaqes nuk duhet të kalojnë 1/10 e gjatësisë së valës (dhe kjo është për dritën e dukshme - 380-780 nm), domethënë, pasqyrat me madhësi metër duhet të bëhen me devijime nga sipërfaqja ideale prej 40 nm, madje edhe më pak. Teleskopi ndodhet në Observatorin Las Campanas në Kili, mjaft larg nga teleskopët e vjetër Magellan (deri në 115 km). Megjithatë, për momentin, katër pasqyra tashmë janë gati probleme të ndryshmeçoi në faktin se është planifikuar të përfundojë vetëm deri në vitin 2025 (kjo datë ka "lëvizur" nga ajo e planifikuar - tashmë me pesë vjet). Probleme të ngjashme po mundojnë edhe dy gjigantët e tjerë - datat e përfundimit të ndërtimit të tyre gjithashtu janë zhvendosur seriozisht.

Teleskopi tjetër i madh i planifikuar për t'u ndërtuar është TMT (Thirty Meter Telescope):

Ai do të ndërtohet në malin Mauna Kea në Hawaii, ky mal tashmë fjalë për fjalë është "mbushur" me teleskopë:

Më kryesoret tani janë padyshim teleskopët 10 metra Keck 1 dhe Keck 2, të cilët zakonisht lidhen me observatorin:

Pasqyra kryesore e teleskopit të ri do të përbëhet nga 492 segmente gjashtëkëndore 1.4 metra, ashtu si në teleskopët Keck, optika adaptive* do të përdoret për të kontrolluar secilën pasqyrë veç e veç. Lartësia e vendndodhjes i jep përparësi të konsiderueshme: do të përdoret për vëzhgime dritë e dukshme, pranë ultravjollcës, afër dhe me infra të kuqe. Data e planifikuar e përfundimit të ndërtimit është 2024.

Teleskopi më i madh optik në të ardhmen e afërt do të jetë E-ELT (Extremely Large Telescope) me një diametër të pasqyrës kryesore prej 39.3 m, i përbërë nga 798 segmente (kjo madhësi tashmë është zvogëluar nga 45 m origjinale, madje edhe më herët nga projekti 100 u braktis në favor të këtij projekti teleskopi metër, i cili u konsiderua shumë i shtrenjtë). Madhësia e pasqyrës dytësore të këtij gjiganti është 4.1 m, ose pothuajse dy herë më e madhe se pasqyra kryesore e Hubble. Në teleskop do të instalohet sistemi më i avancuar i optikës adaptive - ai përbëhet nga 6 sensorë, 3 motorë elektrikë për lëvizjen e segmentit të pasqyrës dhe 12 motorë elektrikë për deformimin e tij, e gjithë kjo është e nevojshme për të ruajtur kthesat e sipërfaqes (devijimet e lejuara nga formë perfekte jo më shumë se 30 nm) dhe për të kundërshtuar shqetësimet atmosferike - për këtë, të dhënat nga sensorët do të lexohen 1000 herë në sekondë. Si rezultat, kjo do t'ju lejojë të merrni një rezolutë pothuajse pesë herë më të mirë se pa këtë sistem. Pesha totale e strukturës së teleskopit është 2800 ton.

Këtu mund të dalloni figurat njerëzore dhe segmentet gjashtëkëndore të pasqyrës (dimensionet e tyre janë 1.4 m)

Ai do të ndërtohet në malin Armazones në Kili, pranë teleskopit VLT (Very Large Telescope). Zgjedhja e vendndodhjes përcaktohet nga kushtet atmosferike në zonë - ky mal ndodhet në shkretëtirën Atacama dhe ajri në këto vende është shumë i thatë, gjë që lejon, përveç instrumenteve optike, të përdoren edhe ato të dizajnuara për afër Drita infra të kuqe - në fund të fundit, thithja e tyre në atmosferën e Tokës shkaktohet kryesisht nga avujt e ujit dhe dioksidi i karbonit. Gjithashtu është planifikuar të vihet në funksion në vitin 2024.

Të tre teleskopët kanë përparësi të konsiderueshme në rezolucion ndaj teleskopëve ekzistues:

Dashuria e shkencëtarëve për emrat "spektakolar" të teleskopëve të tyre çoi në shfaqjen e një plani komik për ndërtimin e teleskopëve:

Radio teleskopët

Teleskopi FAST (teleskopi me hapje pesëqind metra) do të hapet në shtator 2016 dhe do të jetë teleskopi më i madh me një hapje (domethënë "një pjatë", përafërsisht) i krijuar ndonjëherë. Ai do të përbëhet nga 4600 panele individuale trekëndore dhe do të tejkalojë ndjeshëm teleskopin Arecibo me një diametër prej 305 m (njerëzit që nuk janë të njohur me astronominë mund ta njohin këtë teleskop nga filmi "GoldenEye" nga Bond). FAST do të përdorë të njëjtin parim - ku sipërfaqja reflektuese (reflektori) mbetet në vend, dhe furnizimi lëviz për të synuar një pikë specifike në qiell. Mund të vërehet se falë përdorimit lehtësim natyror(si në rastin e mbajtësit të mëparshëm rekord), ndërtimi i tij nuk do të jetë aq i shtrenjtë - 196 milion dollarë, kjo është më pak se kostoja e teleskopëve optikë ekzistues dhe është dukshëm inferior ndaj atyre në ndërtim.

Instrumenti i fundit astronomik i paraqitur këtu është SKA (Square Kilometer Array). Sipërfaqja e përgjithshme e këtij interferometri radio (një rrjet i disa radio teleskopëve të shpërndarë në vend), siç nënkupton emri, do të jetë një e tërë kilometër katror. Pjesë të saj duhet të ndërtohen në Australi, Argjentinë, Kili dhe Afrika e Jugut, me teleskopin me seli në Qendrën e Astrofizikës Jodrell Bank pranë Mançesterit, Angli. Ai do të përbëhet nga një rrjet prej 90 radioteleskopësh 100 metra, disa mijëra radioteleskopë 15 × 12 metra dhe një rrjet antenash parabolike 12-15 metra.

Teleskopi do të prodhojë 160 terabajt të dhëna të papërpunuara në sekondë. Ndërtimi i tij, i ndarë në dy faza, do të duhet të bëhet gjatë 12 viteve - nga 2018 deri në 2030, por do të jetë e mundur të përdoret duke filluar nga viti 2020 (sigurisht jo me kapacitet të plotë). Kostoja totale e projektit është 2 miliardë dollarë, nga të cilat 650 milionë dollarë tashmë janë ndarë. Baza e radioteleskopit do të jetë 5000 kilometra, gjë që do t'i lejojë atij të marrë një rezolucion prej 1 mikroharksekondë në një frekuencë maksimale prej 14 GHz. Ai do të jetë në gjendje të "shohë" proceset e luhatjeve të densitetit në Universin e hershëm dhe formimin e galaktikave të para, duke testuar modelet kozmologjike dhe modelet e energjisë së errët.

Është e trishtueshme të theksohet se Rusia nuk merr pjesë në asnjë nga këto projekte, na u ofrua të merrnim pjesë në projektin E-ELT - por nuk funksionoi.

*Atmosfera e Tokës na ndihmon nga grimcat me energji të lartë që vijnë nga hapësira dhe nga rrezatimi nga dielli, por ajo pengon shumë astronomët - trashësinë e saj atmosfera e tokës përafërsisht korrespondon me një trashësi uji prej 10 metrash - nuk është shumë e përshtatshme të shikosh objektet që ndodhen miliarda vite dritë larg teje, përmes një shtrese të tillë lënde, e cila gjithashtu lëviz vazhdimisht nga erërat. Prandaj, që nga vitet '90, optika adaptive filloi të përdoret në teleskopët ekzistues dhe ata në ndërtim - parimi i funksionimit të tij është si më poshtë:

Fotografi e dy teleskopëve të Observatorit Keck që funksionojnë në modalitetin e interferometrit

Një rreze lazer me një frekuencë të veçantë drejtohet në zonën në të cilën po shikon teleskopi, kjo rreze arrin një lartësi prej 90 km, ku jonizon atomet e natriumit, të cilët fillojnë të shkëlqejnë "si një yll i vogël". Ky shkëlqim monitorohet nga një pajisje që lëshon komanda për motorët elektrikë për të lëvizur pjesë të pasqyrës në mënyrë që të kompensojë turbulencën e ajrit. Dizajni rezulton të jetë tepër kompleks (teleskopët e Observatorit Keck kanë 38 segmente pasqyre dhe secili kontrollohet veçmas), por rezultati i këtij sistemi është i mahnitshëm:

Sistemi i teleskopit E-ELT do të jetë edhe më kompleks dhe do të përbëhet nga katër rreze:

**Rezolucioni maksimal i mundshëm tregohet këtu (për krahasim, teleskopi Hubble ka 120 milisekonda), në fakt varet edhe nga frekuenca sipas formulës:

ku θ është rezolucioni këndor, λ është gjatësia e valës dhe D është diametri i teleskopit, kështu që rezolucioni në spektrin ultravjollcë për teleskopin është afërsisht një rend i madhësisë më i lartë se në infra të kuqe. Duke marrë parasysh diametrin këndor të Betelgeuse në 55 milisekonda me hark, teleskopi E-ELT do të jetë në gjendje të marrë një fotografi prej 11 × 11 pikselësh, për Beta Pictoris do të jetë një fotografi 10 × 10, por duke marrë parasysh distancat gjigante tek yjet (distanca nga Betelgeuse vlerësohet në 643 ± 146 vite dritë) është një arritje e madhe për astronominë. Në të ardhmen, kjo do të bëjë të mundur kryerjen e spektroskopisë së atmosferave të yjeve të vendosura afër yjeve të tyre planetare (kjo mund të bëhet tani - por sinjali duhet të "izolohet" nga drita e yllit - gjë që kufizon shumë saktësinë e matjeve). Gjithashtu, një rritje në rezolucionin këndor ju lejon të shihni yje individualë nga distanca të mëdha - kjo është e rëndësishme kur studioni trupa në distanca prej miliarda vjet dritë. Qëllimet kryesore të këtyre teleskopëve optikë do të jenë pikërisht vëzhgimi i asaj që thjesht nuk është e dukshme tani (për shkak të dritës së dobët - yjeve të largët, ekzopalneteve), të cilat janë shumë larg (dhe hetuesi - dhe janë objekte shumë të vjetra - deri në disa qindra milion vjet nga një shpërthim i madh), ose shumë afër njëri-tjetrit.

Shqyrtime video të këtyre teleskopëve.

12 nëntor 2015

Teleskopët e parë me një diametër prej pak më shumë se 20 mm dhe një zmadhim modest prej më pak se 10x, të cilat u shfaqën në fillim të shekullit të 17-të, bënë një revolucion të vërtetë në njohuritë për kozmosin rreth nesh. Sot, astronomët po përgatiten të vënë në punë instrumente gjigante optike me një diametër mijëra herë më të madh.

26 maji 2015 u bë një festë e vërtetë për astronomët në mbarë botën. Në këtë ditë, Guvernatori i Shtetit të Hawait, David Igay, lejoi fillimin e ciklit zero të ndërtimit pranë majës së vullkanit të shuar Mauna Kea të një kompleksi gjigant instrumentesh, i cili pas disa vitesh do të bëhet një nga teleskopët optikë më të mëdhenj në botë.

Kështu do të duket:

Gjigantët në arenë

Teleskopi i ri quhet Thirty Meter Telescope (TMT) sepse hapja (diametri) i tij do të jetë 30 m Nëse gjithçka shkon sipas planit, TMT do të shohë dritën e parë në vitin 2022 dhe vëzhgimet e rregullta do të fillojnë një vit më vonë. Struktura do të jetë vërtet gjigante - 56 m e lartë dhe 66 m e gjerë. Pasqyra kryesore do të përbëhet nga 492 segmente gjashtëkëndore me një sipërfaqe totale prej 664 m². Sipas këtij treguesi, TMT do të jetë 80% më e lartë se Teleskopi Giant Magellan (GMT) me një hapje 24,5 m, i cili do të hyjë në funksion në vitin 2021 në Observatorin Las Campanas në Kili, në pronësi të Institutit Carnegie.

Megjithatë, TMT nuk do të mbetet kampion bote për shumë kohë. Teleskopi Evropian jashtëzakonisht i madh (E-ELT), me një diametër rekord prej 39.3 m, është planifikuar të hapet në vitin 2024 dhe do të bëhet instrumenti kryesor i Observatorit Jugor Evropian (ESO). Ndërtimi i tij tashmë ka filluar në një lartësi prej tre kilometrash në malin Cerro Armazones në shkretëtirën e Kilit Atacama. Pasqyra kryesore e këtij gjiganti, e përbërë nga 798 segmente, do të mbledhë dritën nga një sipërfaqe prej 978 m².

Kjo treshe e mrekullueshme do të formojë një grup superteleskopësh optikë të gjeneratës së re që nuk do të kenë konkurrentë për një kohë të gjatë.

Tridhjetë metra shkencë Teleskopi Tridhjetë metra TMT është ndërtuar sipas modelit Ritchie-Chrétien, i cili përdoret në shumë teleskopë të mëdhenj aktualisht që funksionojnë, duke përfshirë në fillim teleskopin më të madh Gran Telescopio Canarias me një pasqyrë kryesore me një diametër prej 10,4 m fazë, TMT do të pajiset me tre spektrometra IR dhe optikë dhe në të ardhmen planifikohet të shtohen disa instrumente të tjera shkencore.

Foto 2.

Anatomia e superteleskopëve

Dizajni optik i TMT shkon prapa në një sistem që u propozua në mënyrë të pavarur njëqind vjet më parë nga astronomi amerikan George Willis Ritchie dhe francezi Henri Chrétien. Ai bazohet në një kombinim të një pasqyre kryesore konkave dhe një pasqyre koaksiale konvekse me diametër më të vogël, të cilat të dyja kanë formën e një hiperboloidi rrotullues. Rrezet e reflektuara nga pasqyra dytësore drejtohen në një vrimë në qendër të reflektorit kryesor dhe fokusohen pas tij. Përdorimi i një pasqyre të dytë në këtë pozicion e bën teleskopin më kompakt dhe rrit gjatësinë e tij fokale. Ky dizajn zbatohet në shumë teleskopë operativë, veçanërisht në Gran Telescopio Canarias aktualisht më të madh me një pasqyrë kryesore me diametër 10.4 m, në teleskopët binjakë dhjetë metra të Observatorit Havai Keck dhe në katër teleskopët 8.2 metra të Observatori Cerro Paranal, në pronësi të ESO.

Sistemi optik E-ELT përmban gjithashtu një pasqyrë primare konkave dhe një pasqyrë dytësore konvekse, por gjithashtu ka një numër të veçori unike. Ai përbëhet nga pesë pasqyra, dhe kryesore nuk është një hiperboloid, si TMT, por një elipsoid.

GMT është projektuar krejtësisht ndryshe. Pasqyra e saj kryesore përbëhet nga shtatë pasqyra identike monolite me diametër 8.4 m (gjashtë formojnë një unazë, e shtata është në qendër). Pasqyra dytësore nuk është një hiperboloid konveks, si në modelin Ritchie-Chrétien, por një elipsoid konkav i vendosur përpara fokusit të pasqyrës parësore. Në mesin e shekullit të 17-të, një konfigurim i tillë u propozua nga matematikani skocez James Gregory dhe u zbatua për herë të parë nga Robert Hooke në 1673. Sipas skemës Gregoriane, Teleskopi Binocular i Madh (LBT) u ndërtua në observatorin ndërkombëtar në malin Graham në Arizona (të dy "sytë" e tij janë të pajisur me të njëjtat pasqyra primare si pasqyrat GMT) dhe dy teleskopë identikë Magellan me një aperture prej 6.5 m, të cilët kanë punuar në Observatorin Las Campanas që nga fillimi i viteve 2000.

Foto 3.

Fuqia është në pajisje

TMT, i cili është projektuar të ketë një jetë shërbimi prej më shumë se 50 vjet, fillimisht do të pajiset me tre instrumente matëse të montuara në një platformë të përbashkët - IRIS, IRMS dhe WFOS. IRIS (Spektometri i imazhit me infra të kuqe) është një kompleks i një videokamere me rezolucion shumë të lartë, që ofron një fushë shikimi prej 34 x 34 sekonda me hark dhe një spektrometër infra të kuqe. IRMS është një spektrometër infra të kuqe me shumë çarje dhe WFOS është një spektrometër me fushë të gjerë që mund të gjurmojë njëkohësisht deri në 200 objekte në një sipërfaqe prej të paktën 25 minuta harkore katrore. Dizajni i teleskopit përfshin një pasqyrë rrotulluese të sheshtë që drejton dritën në pajisjet e nevojshme për momentin dhe ndërrimi zgjat më pak se dhjetë minuta. Në të ardhmen, teleskopi do të pajiset me katër spektrometra të tjerë dhe një kamerë për vëzhgimin e ekzoplaneteve. Sipas planeve aktuale, një kompleks shtesë do të shtohet çdo dy vjet e gjysmë. GMT dhe E-ELT do të kenë gjithashtu instrumente jashtëzakonisht të pasura.

Foto 4.

gjigant evropian

Superteleskopët e dekadës së ardhshme nuk do të jenë të lirë. Shuma e saktëështë ende e panjohur, por tashmë është e qartë se kostoja e tyre totale do të kalojë 3 miliardë dollarë. Çfarë do t'i japin këto instrumente gjigante shkencës së Universit?

“E-ELT do të përdoret për vëzhgime astronomike në shkallë të ndryshme - nga sistemi diellor në hapësirën ultra të thellë. Dhe në çdo shkallë, pritet të ofrojë informacion jashtëzakonisht të pasur, shumë prej të cilave nuk mund të sigurohen nga superteleskopë të tjerë, "Johan Liske, një anëtar i ekipit shkencor të gjigantit evropian, i cili është i përfshirë në astronominë ekstragalaktike dhe kozmologjinë vëzhguese. tha Popular Mechanics. - Ka dy arsye për këtë: së pari, E-ELT do të jetë në gjendje të mbledhë shumë më shumë dritë në krahasim me konkurrentët e tij dhe së dyti, rezolucioni i tij do të jetë shumë më i lartë. Le të marrim, le të themi, planetët jashtë diellit. Lista e tyre po rritet me shpejtësi deri në fund të gjysmës së parë të këtij viti ajo përmbante rreth 2000 tituj. Tani detyra kryesore nuk është për të rritur numrin e ekzoplaneteve të zbuluara, por për të mbledhur të dhëna specifike për natyrën e tyre. Kjo është pikërisht ajo që do të bëjë E-ELT. Në veçanti, pajisjet e tij spektroskopike do të bëjnë të mundur studimin e atmosferave të planetëve shkëmborë të ngjashëm me Tokën me një plotësi dhe saktësi krejtësisht të paarritshme për teleskopët që funksionojnë aktualisht. Ky program kërkimor përfshin kërkimin e avullit të ujit, oksigjenit dhe molekulave organike që mund të jenë produkte të mbeturinave të organizmave tokësorë. Nuk ka dyshim se E-ELT do të rrisë numrin e kandidatëve për rolin e ekzoplaneteve të banueshme”.

Teleskopi i ri premton zbulime të tjera në astronomi, astrofizikë dhe kozmologji. Siç dihet, ka arsye të konsiderueshme për supozimin se Universi është zgjeruar për disa miliarda vjet me një nxitim për shkak të energji e errët. Madhësia e këtij përshpejtimi mund të përcaktohet nga ndryshimet në dinamikën e zhvendosjes së kuqe të dritës nga galaktikat e largëta. Sipas vlerësimet aktuale, kjo zhvendosje korrespondon me 10 cm/s për dekadë. Kjo vlerë është jashtëzakonisht e vogël për t'u matur duke përdorur teleskopët aktualë, por E-ELT është mjaft i aftë për një detyrë të tillë. Spektrografët e tij ultra të ndjeshëm do të ofrojnë gjithashtu të dhëna më të besueshme për t'iu përgjigjur pyetjes nëse konstantet themelore fizike janë konstante apo ndryshojnë me kalimin e kohës.

E-ELT premton një revolucion të vërtetë në astronominë ekstragalaktike, e cila merret me objektet që ndodhen përtej rruga e Qumështit. Teleskopët aktualë bëjnë të mundur vëzhgimin e yjeve individualë në galaktikat e afërta, por në distanca të mëdha ato dështojnë. Superteleskopi evropian do të ofrojë mundësinë për të parë yjet më të shndritshëm në galaktikat që ndodhen miliona e dhjetëra miliona vite dritë larg Diellit. Nga ana tjetër, do të jetë në gjendje të marrë dritë nga galaktikat më të hershme, për të cilat praktikisht asgjë nuk dihet ende. Ai gjithashtu do të jetë në gjendje të vëzhgojë yjet pranë vrimës së zezë supermasive në qendër të galaktikës sonë - jo vetëm të masë shpejtësinë e tyre me një saktësi prej 1 km/s, por gjithashtu të zbulojë yje aktualisht të panjohur në afërsi të vrimës, ku shpejtësia orbitale i afrohet 10% të shpejtësisë së dritës. Dhe kjo, siç thotë Johan Liske, nuk është një listë e plotë mundësi unike teleskop.

Foto 5.

Teleskopi Magellan

Teleskopi gjigand Magellan po ndërtohet nga një konsorcium ndërkombëtar që bashkon më shumë se një duzinë universitete të ndryshme dhe institutet kërkimore SHBA, Australia dhe Koreja e Jugut. Siç shpjegoi PM Dennis Zaritsky, profesor i astronomisë në Universitetin e Arizonës dhe zëvendësdrejtor i Observatorit Stuart, optika Gregoriane u zgjodh sepse përmirëson cilësinë e imazheve në një fushë të gjerë shikimi. Ky dizajn optik është vitet e fundit e ka provuar veten mirë në disa teleskopë optikë në rrezen 6-8 metra, madje edhe më herët është përdorur në teleskopë të mëdhenj radio.

Përkundër faktit se GMT është inferior ndaj TMT dhe E-ELT për sa i përket diametrit dhe, në përputhje me rrethanat, sipërfaqes së mbledhjes së dritës, ajo ka shumë përparësi serioze. Pajisjet e tij do të jenë në gjendje të matin njëkohësisht spektrat e një numri të madh objektesh, gjë që është jashtëzakonisht e rëndësishme për vëzhgimet e anketimit. Për më tepër, optika GMT ofron kontrast shumë të lartë dhe aftësinë për të arritur shumë larg rrezes infra të kuqe. Diametri i fushës së tij të shikimit, si ai i TMT, do të jetë 20 minuta harkore.

Sipas profesor Zaritsky, GMT do të zërë vendin e merituar në treshen e superteleskopëve të ardhshëm. Për shembull, me ndihmën e tij do të jetë e mundur të merret informacion rreth lëndës së errët - përbërësi kryesor i shumë galaktikave. Shpërndarja e tij në hapësirë ​​mund të gjykohet nga lëvizja e yjeve. Megjithatë, shumica e galaktikave ku mbizotëron përmbajnë relativisht pak yje, dhe mjaft të zbehtë. Pajisja GMT do të jetë në gjendje të gjurmojë shumë lëvizjet më shumë yje të tillë sesa instrumentet e ndonjë prej teleskopëve që funksionojnë aktualisht. Prandaj, GMT do të bëjë të mundur hartimin më të saktë të materies së errët dhe kjo, nga ana tjetër, do të bëjë të mundur zgjedhjen e modelit më të besueshëm të grimcave të saj. Kjo perspektivë merr një vlerë të veçantë kur marrim parasysh se materia e errët deri më tani as nuk është zbuluar nga zbulimi pasiv dhe as nuk është marrë në një përshpejtues. Të tjerët do të performojnë gjithashtu në GMT programet kërkimore: kërkimi për ekzoplanetet, duke përfshirë planetët tokësorë, vëzhgimi i galaktikave më të lashta dhe studimi i materies ndëryjore.

Supergjiganti E-ELT do të jetë teleskopi më i madh në botë me një pasqyrë parësore me një diametër prej 39.3 m. Ai do të jetë i pajisur me një sistem optik adaptiv (AO) me tre pasqyra të deformueshme që mund të eliminojnë shtrembërimet që mund të eliminojnë. ndodhin në lartësi të ndryshme, dhe sensorët e ballit të valës për analizën e dritës nga tre yje referimi natyrorë dhe katër deri në gjashtë ato artificiale (të krijuara në atmosferë duke përdorur lazer). Falë këtij sistemi, rezolucioni i teleskopit në zonën afër infra të kuqe, në kushte optimale atmosferike, do të arrijë gjashtë milisekonda hark dhe do t'i afrohet kufiri i difraksionit, për shkak të natyrës valore të dritës.

Projekti Havai

"TMT është i vetmi nga tre superteleskopët e ardhshëm për të cilin është zgjedhur një vend në hemisferën veriore," thotë Michael Bolte, një anëtar i bordit të drejtorëve të projektit Havai dhe një profesor i astronomisë dhe astrofizikës në Universitetin e Kaliforni, Santa Cruz. - Megjithatë, do të montohet jo shumë larg nga ekuatori, në 19 gradë gjerësi veriore. Prandaj, si teleskopët e tjerë, ai Observatori Mauna Kea, do të jetë në gjendje të vëzhgojë qiellin e të dy hemisferave, veçanërisht pasi përsa i përket kushteve të vëzhgimit ky observator është një nga vendet më të mira në planet. Përveç kësaj, TMT do të punojë së bashku me një grup teleskopësh aty pranë: dy binjakët 10 metra Keck I dhe Keck II (të cilët mund të konsiderohen prototipe të TMT), si dhe Subaru 8 metra dhe Gemini-North. . Nuk është rastësi që sistemi Ritchie-Chrétien përdoret në projektimin e shumë teleskopëve të mëdhenj. Ofron një fushë të mirë shikimi dhe mbron në mënyrë shumë efektive kundër devijimeve sferike dhe komike, të cilat shtrembërojnë imazhet e objekteve që nuk shtrihen në boshtin optik të teleskopit. Plus, ka disa optikë adaptive vërtet të shkëlqyera të planifikuara për TMT. Është e qartë se astronomët me të drejtë presin që vëzhgimet në TMT do të japin shumë zbulime emocionuese.”

Sipas profesor Bolte, si TMT ashtu edhe superteleskopët e tjerë do të kontribuojnë në përparimin e astronomisë dhe astrofizikës kryesisht nga Edhe njehere shtyjnë prapa kufijtë shkencë e njohur Universi si në hapësirë ​​ashtu edhe në kohë. Vetëm 35-40 vjet më parë, hapësira e vëzhgueshme ishte e kufizuar kryesisht në objekte jo më të vjetra se 6 miliardë vjet. Tani është e mundur të vëzhgohen në mënyrë të besueshme galaktikat rreth 13 miliardë vjet të vjetra, drita e të cilave u emetua 700 milion vjet më vonë Big Bang. Ka kandidatë për galaktika me moshë 13.4 miliardë vjet, por kjo ende nuk është konfirmuar. Ne mund të presim që instrumentet TMT do të jenë në gjendje të zbulojnë burime drite që janë vetëm pak më të reja (100 milionë vjet) se vetë Universi.

TMT do të ofrojë astronomi dhe shumë mundësi të tjera. Rezultatet që do të përftohen prej tij do të bëjnë të mundur sqarimin e dinamikës së evolucionit kimik të Universit, për të kuptuar më mirë proceset e formimit të yjeve dhe planetëve, për të thelluar njohuritë për strukturën e galaktikës sonë dhe fqinjët e saj më të afërt dhe , në veçanti, për aureolën galaktike. Por çështja kryesore është se TMT, ashtu si GMT dhe E-ELT, ka të ngjarë t'i lejojë studiuesit t'u përgjigjen pyetjeve me rëndësi themelore, të cilat aktualisht janë të pamundura jo vetëm të formulohen saktë, por edhe të imagjinohen. Kjo, sipas Michael Bolte, është vlera kryesore e projekteve të superteleskopëve.

Optika për superteleskopët

Tre teleskopët më të mëdhenj të gjysmës së parë të shekullit të 21-të do të përdorin dizajne të ndryshme optike. TMT është ndërtuar sipas modelit Ritchie-Chrétien me një pasqyrë primare konkave dhe një pasqyrë dytësore konveks (të dyja hiperbolike). E-ELT ka një pasqyrë primare konkave (eliptike) dhe një pasqyrë dytësore konvekse (hiperbolike). përdor GMT dizajn optik Gregori me pasqyra konkave: parësore (parabolike) dhe dytësore (eliptike).

Hapja (diametri) i teleskopit të ri do të jetë 30 metra. Nëse gjithçka shkon sipas planit, TMT do të shohë dritën e yjeve për herë të parë në vitin 2022, me vëzhgimet e rregullta që fillojnë një vit më vonë.

Super teleskopi E-ELT premton të revolucionarizojë astronominë ekstragalaktike, e cila studion objektet përtej Rrugës së Qumështit.

Çdo teleskop në vetvete është vetëm një fushë shumë e madhe diktimi. Për t'u kthyer në observatori astronomik duhet të jetë i pajisur me spektrografë dhe videokamera shumë të ndjeshme.

Foto 6.

Në tokë dhe në qiell

Teleskopi James Webb (JWST) është planifikuar të nisë në hapësirë ​​në tetor 2018. Do të funksionojë vetëm në zonat portokalli dhe të kuqe spektri i dukshëm, por do të jetë në gjendje të kryejë vëzhgime në pothuajse të gjithë gamën infra të kuqe të mesme deri në valët me gjatësi 28 mikron (rrezet infra të kuqe me gjatësi vale mbi 20 mikron janë pothuajse plotësisht të zhytura në shtresa e poshtme atmosferë me molekula të dioksidit të karbonit dhe ujit, në mënyrë që teleskopët me bazë tokësore të mos i vërejnë ato). Për shkak se do të mbrohet nga ndërhyrjet termike nga atmosfera e Tokës, instrumentet e saj spektrometrikë do të jenë shumë më të ndjeshëm se spektrografët me bazë tokësore. Sidoqoftë, diametri i pasqyrës së saj kryesore është 6.5 m, dhe për këtë arsye, falë optikës adaptive, rezolucioni këndor i teleskopëve me bazë tokësore do të jetë disa herë më i lartë. Pra, sipas Michael Bolte, vëzhgimet nga JWST dhe superteleskopët me bazë tokësore do të plotësojnë njëri-tjetrin në mënyrë të përsosur. Sa i përket perspektivës për teleskopin 100 metra, profesor Bolte është shumë i kujdesshëm në vlerësimet e tij: "Për mendimin tim, në 20-25 vitet e ardhshme thjesht nuk do të jetë e mundur të krijohen sisteme optike adaptive që mund të funksionojnë në mënyrë efektive së bashku me një pasqyrë prej njëqind metrash. Ndoshta kjo do të ndodhë pas rreth dyzet vjetësh, në gjysmën e dytë të shekullit”.

Foto 7.

Foto 9.

Foto 10.

Foto 11.

Foto 12.

Foto 13.

Foto 14.

DHE Artikulli origjinal është në faqen e internetit InfoGlaz.rf Lidhja me artikullin nga i cili është bërë kjo kopje -

Me çdo centimetër shtesë të hapjes, çdo sekondë shtesë të kohës së vëzhgimit dhe çdo atom shtesë të ndërhyrjes atmosferike të hequr nga fusha e shikimit të teleskopit, Universi do të shihet më mirë, më thellë dhe më qartë.

25 vjet Hubble

Kur teleskopi Hubble u bë funksional në vitin 1990, ai zbuloi erë e re në astronomi - kozmike. Nuk kishte më nevojë për të luftuar atmosferën, për t'u shqetësuar për retë apo dridhjet elektromagnetike. Gjithçka që kërkohej ishte të kthehej sateliti drejt objektivit, ta stabilizonte atë dhe të mblidhte fotone. Brenda 25 viteve, teleskopët hapësinorë filluan të përfshinin të gjithë spektrin elektromagnetik, duke lejuar që universi të shikohej në çdo gjatësi vale të dritës për herë të parë.

Por me rritjen e njohurive tona, po aq është rritur edhe kuptimi ynë për të panjohurën. Sa më tej shikojmë në Univers, aq më e thellë shohim të kaluarën: sasia përfundimtare koha që nga Big Bengu, e kombinuar me shpejtësinë e kufizuar të dritës, siguron një kufi për atë që ne mund të vëzhgojmë. Për më tepër, vetë zgjerimi i hapësirës funksionon kundër nesh, duke i shtrirë yjet ndërsa udhëton nëpër Univers drejt syve tanë. Edhe teleskopi hapësinor Hubble, i cili na jep imazhin më të thellë, më spektakolar të Universit që kemi zbuluar ndonjëherë, është i kufizuar në këtë drejtim.

Disavantazhet e Hubble

Hubble është një teleskop i mahnitshëm, por ka një numër kufizimesh themelore:

• Vetëm 2.4 m në diametër, gjë që e kufizon atë
• Pavarësisht se është i veshur me materiale reflektuese, ai është vazhdimisht nën drejtim rrezet e diellit të cilat e ngrohin atë. Kjo do të thotë se për shkak të efekteve termike nuk mund të vëzhgojë gjatësi vale të dritës më të mëdha se 1.6 mikron.
• Kombinimi i hapjes së tij të kufizuar dhe gjatësive valore ndaj të cilave është i ndjeshëm do të thotë se teleskopi mund të shohë galaktika jo më të vjetra se 500 milionë vjet.

Këto galaktika janë të bukura, të largëta dhe ekzistonin kur Universi ishte vetëm rreth 4% e moshës së tij aktuale. Por dihet se yjet dhe galaktikat kanë ekzistuar edhe më herët.

Për të parë duhet të ketë më shumë ndjeshmëri të lartë. Kjo do të thotë lëvizje në gjatësi vale më të gjata dhe më shumë temperaturat e ulëta se Hubble. Kjo është arsyeja pse po krijohet teleskopi hapësinor James Webb.

Perspektivat për shkencën

Teleskopi Hapësinor James Webb (JWST) është projektuar për të kapërcyer pikërisht këto kufizime: me një diametër prej 6.5 m, teleskopi mund të mbledhë 7 herë më shumë dritë se Hubble. Ai hap mundësinë e ultra-spektroskopisë me rezolucion të lartë nga 600 nm në 6 mikron (4 herë gjatësia e valës që mund të shohë Hubble), duke bërë vëzhgime në rajonin infra të kuqe të mesme të spektrit me ndjeshmëri më të lartë se kurrë më parë. JWST përdor ftohje pasive ndaj temperaturës së sipërfaqes së Plutonit dhe është në gjendje të ftohë në mënyrë aktive instrumentet me infra të kuqe të mesme deri në 7 K. Teleskopi James Webb do të mundësojë që shkenca të bëhet siç askush nuk ka bërë më parë.

Do të lejojë:

• vëzhgoni galaktikat më të hershme të formuara ndonjëherë;
• shikoni përmes gazit neutral dhe hetoni yjet e parë dhe rijonizimin e Universit;
• kryerja e analizave spektroskopike të yjeve të parë (popullsia III) të formuar pas Big Bengut;
• merrni surpriza të mahnitshme si zbulimi i kuasarëve më të hershëm në Univers.

Niveli kërkimin shkencor JWST është ndryshe nga asgjë në të kaluarën, kjo është arsyeja pse teleskopi u zgjodh si misioni kryesor i NASA-s i viteve 2010.

Kryevepër shkencore

Nga pikëpamja teknike, teleskopi i ri James Webb është një vepër e vërtetë arti. Projekti kaloi distanca të gjata: Kishte tejkalime buxhetore, vonesa në orar dhe rrezik të anulimit të projektit. Pas ndërhyrjes së menaxhmentit të ri, gjithçka ndryshoi. Projekti papritmas funksionoi si ora, fondet u ndanë, gabimet, dështimet dhe problemet u morën parasysh dhe ekipi i JWST filloi të përmbushë të gjitha afatet, oraret dhe limitet buxhetore. Nisja e pajisjes është planifikuar për në tetor 2018 në një raketë Ariane 5. Jo vetëm që skuadra ndjek një plan, por ata kanë nëntë muaj për të llogaritur çdo rast të paparashikuar për të siguruar që gjithçka është mbledhur dhe gati deri në atë datë.

Teleskopi James Webb përbëhet nga 4 pjesë kryesore.

Blloku optik

Përfshin të gjitha pasqyrat, nga të cilat më efektive janë tetëmbëdhjetë pasqyra kryesore të segmentuara me ar. Ato do të përdoren për të mbledhur dritën e largët të yjeve dhe për ta fokusuar atë në instrumente për analizë. Të gjitha këto pasqyra tani janë të plota dhe të papërlyera, të bëra siç duhet. Pasi të montohen, ato do të palosen në një strukturë kompakte për t'u nisur mbi 1 milion km nga Toka në pikën L2 Lagrange dhe më pas do të shpalosen automatikisht për të formuar një strukturë huall mjalti që vite të gjata do të mbledhë rrezet ultra të larta. Kjo është një gjë vërtet e bukur dhe rezultat i suksesshëm i përpjekjeve titanike të shumë specialistëve.

Kamera afër infra të kuqe

Webb është i pajisur me katër instrumente shkencore që janë 100% gati. Kamera kryesore e teleskopit është një aparat fotografik afër infra të kuqe, që varion nga drita e dukshme portokalli në infra të kuqe të thellë. Ajo do të sigurojë imazhe të paprecedentë nga më yjet e hershëm, galaktikat më të reja ende në proces formimi, yje të rinj të Rrugës së Qumështit dhe galaktikat e afërta, qindra objekte të reja në rripin Kuiper. Është optimizuar për imazhin e drejtpërdrejtë të planetëve rreth yjeve të tjerë. Kjo do të jetë kamera kryesore e përdorur nga shumica e vëzhguesve.

Spektrograf afër infra të kuqe

Ky mjet jo vetëm që ndan dritën në gjatësi vale individuale, por është në gjendje ta bëjë këtë për mbi 100 objekte individuale në të njëjtën kohë! Kjo pajisje do të jetë një spektrograf universal "Webba", i cili mund të funksionojë në 3 mënyra të ndryshme spektroskopie. Ajo u ndërtua, por shumë nga komponentët, duke përfshirë detektorët dhe baterinë me shumë porta, u siguruan nga Qendra e Fluturimit Hapësinor. Goddard (NASA). Kjo pajisje është testuar dhe është gati për instalim.

Instrument me infra të kuqe të mesme

Pajisja do të përdoret për imazhe me brez të gjerë, domethënë me ndihmën e saj më së shumti imazhe mbresëlënëse nga të gjitha mjetet Webb. ME pikë shkencore vizioni, do të jetë më i dobishëm në matjen e disqeve protoplanetare rreth yjeve të rinj, matjen dhe imazhin me saktësi të paparë të objekteve të Brezit Kuiper dhe pluhurit të ndezur nga drita e yjeve. Do të jetë instrumenti i vetëm me ftohje kriogjenike deri në 7 K. Krahasuar me teleskopin hapësinor Spitzer, kjo do të përmirësojë rezultatet me 100 herë.

Spektrograf pa prerje afër infra të kuqe (NIRISS)

Pajisja do t'ju lejojë të prodhoni:

• spektroskopia me kënd të gjerë në rajonin me gjatësi vale afër infra të kuqe (1,0 - 2,5 µm);
• spektroskopia gristike e një objekti në rrezen e dukshme dhe infra të kuqe (0,6 - 3,0 mikron);
• interferometria e maskimit të hapjes në gjatësi vale 3,8 - 4,8 mikron (ku priten yjet dhe galaktikat e para);
• fotografim me rreze të gjerë të të gjithë fushës së shikimit.

Ky instrument është krijuar nga Agjencia Kanadeze e Hapësirës. Pasi t'i nënshtrohet testimit kriogjenik, do të jetë gjithashtu gati për t'u integruar në ndarjen e instrumenteve të teleskopit.

Aparat mbrojtës nga dielli

Teleskopët hapësinorë ende nuk janë pajisur me to. Një nga aspektet më të frikshme të çdo nisjeje është përdorimi i materialit krejtësisht të ri. Në vend që të ftohte në mënyrë aktive të gjithë anijen kozmike me një ftohës të konsumueshëm të disponueshëm, teleskopi James Webb përdor plotësisht Teknologji e re- Krem dielli me 5 shtresa që do të shpaloset për reflektim rrezatim diellor nga teleskopi. Pesë fletë 25 metra do të lidhen me shufra titani dhe do të instalohen pasi të vendoset teleskopi. Mbrojtja u testua në 2008 dhe 2009. Modelet në shkallë të plotë të testuara në laborator arritën gjithçka që duhej të bënin këtu në Tokë. Kjo është një risi e bukur.

Është gjithashtu një koncept i jashtëzakonshëm: jo thjesht bllokoni dritën nga Dielli dhe vendoseni teleskopin në hije, por bëjeni në atë mënyrë që e gjithë nxehtësia të rrezatojë në drejtim të kundërt të orientimit të teleskopit. Secila nga pesë shtresat në vakum të hapësirës do të bëhet e ftohtë ndërsa largohet nga ajo e jashtme, e cila do të jetë pak më e ngrohtë se temperatura e sipërfaqes së Tokës - rreth 350-360 K. Temperatura e shtresës së fundit duhet të bjerë në 37- 40 K, që është më e ftohtë se natën në sipërfaqen e Plutonit.

Përveç kësaj, janë marrë masa paraprake të rëndësishme për t'u mbrojtur kundër mjedis të pafavorshëm hapësirë ​​e thellë. Një nga gjërat për t'u shqetësuar këtu janë guralecët e vegjël, me madhësi guraleci, kokrra rëre, njolla pluhuri dhe madje edhe më të vogla, që fluturojnë nëpër hapësirën ndërplanetare me shpejtësi dhjetëra apo edhe qindra mijëra km/orë. Këta mikrometeorë janë të aftë të bëjnë vrima të vogla mikroskopike në çdo gjë që hasin: anije kozmike, kostume astronautësh, pasqyra teleskopi dhe më shumë. Nëse pasqyrat marrin vetëm gërvishtje ose vrima, të cilat do të zvogëlojnë pak sasinë e disponueshme " dritë e mirë", mburoja diellore mund të griset nga skaji në skaj, duke e bërë të gjithë shtresën të padobishme. Një ide e shkëlqyer u përdor për të luftuar këtë fenomen.

E gjithë mburoja diellore është ndarë në seksione në atë mënyrë që nëse ka një grisje të vogël në një, dy apo edhe tre prej tyre, shtresa nuk do të çahet më tej, si një çarje në xhami i përparmë makinë. Seksionimi do të mbajë të gjithë strukturën të paprekur, gjë që është e rëndësishme për të parandaluar degradimin.

Anija kozmike: sistemet e montimit dhe kontrollit

Ky është komponenti më i zakonshëm, siç e kanë të gjithë teleskopët hapësinorë dhe misione shkencore. JWST e ka unike, por edhe plotësisht të gatshme. Gjithçka që mbetet për t'u bërë nga kontraktori i përgjithshëm i projektit, Northrop Grumman, është të përfundojë mburojën, të montojë teleskopin dhe ta testojë atë. Pajisja do të jetë gati për lançim pas 2 vitesh.

10 vjet zbulime

Nëse gjithçka shkon siç duhet, njerëzimi do të jetë në prag të madhështisë zbulimet shkencore. Perdja e gazit neutral që deri më tani ka errësuar pamjen e yjeve dhe galaktikave më të hershme do të eliminohet nga aftësitë infra të kuqe të Webb dhe raporti i tij i madh i hapjes. Do të jetë teleskopi më i madh, më i ndjeshëm me një gamë të madhe gjatësi vale nga 0,6 në 28 mikron ( syri i njeriut sheh 0,4 deri në 0,7 µm) të ndërtuara ndonjëherë. Ai pritet të ofrojë një dekadë vëzhgimesh.

Sipas NASA-s, misioni Webb do të zgjasë nga 5.5 deri në 10 vjet. Kufizohet nga sasia e karburantit që nevojitet për të ruajtur orbitën dhe jetëgjatësia e elektronikës dhe pajisjeve në mjedisin e ashpër të hapësirës. Teleskopi orbital James Webb do të mbajë një rezervë karburanti për të gjithë periudhën 10-vjeçare dhe 6 muaj pas nisjes do të kryhet një test mbështetës fluturimi, i cili garanton 5 vjet punë shkencore.

Çfarë mund të shkojë keq?

Faktori kryesor kufizues është sasia e karburantit në bord. Kur të përfundojë, sateliti do të largohet nga L2, duke hyrë në një orbitë kaotike në afërsi të Tokës.

Përveç kësaj, mund të shfaqen probleme të tjera:

• degradimi i pasqyrave, i cili do të ndikojë në sasinë e dritës së mbledhur dhe do të krijojë artefakte imazhi, por nuk do të dëmtojë funksionimin e mëtejshëm të teleskopit;
• dështimi i një pjese ose të gjithë ekranit diellor, i cili do të rrisë temperaturën e anijes dhe do të ngushtojë diapazonin e gjatësisë së valës së përdorshme në rajonin shumë afër infra të kuqe (2-3 mikronë);
• dështimi i sistemit të ftohjes së instrumentit të mesit IR, duke e bërë atë të papërdorshëm, por duke mos prekur instrumentet e tjera (0,6 deri në 6 µm).

Testi më i vështirë që pret teleskopin James Webb është lëshimi dhe futja në një orbitë të caktuar. Këto janë situatat që u testuan dhe u kryen me sukses.

Revolucioni në shkencë

Nëse teleskopi Webb funksionon normalisht, do të ketë karburant të mjaftueshëm për ta mbajtur atë të funksionojë nga 2018 në 2028. Për më tepër, ekziston potenciali për karburant, i cili mund të zgjasë jetëgjatësinë e teleskopit me një dekadë tjetër. Ashtu si Hubble operoi për 25 vjet, JWST mund të sigurojë një gjeneratë të shkencës revolucionare. Në tetor 2018, mjeti lëshues Ariane 5 do të nisë në orbitë të ardhmen e astronomisë, e cila, pas më shumë se 10 vitesh punë të palodhur, tani është gati të fillojë të japë fryte. E ardhmja e teleskopëve hapësinorë është pothuajse këtu.