Popolnoma sestavljen vesoljski teleskop James Webb s svojim zaščitnim ščitnikom in "neenotiranimi paletami strukture" (ki se zložijo okoli teleskopa za lansiranje) so delno nameščeni v odprto konfiguracijo, ki omogoča namestitev teleskopa.
(Slika: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter je astrofizik pri Državna univerza Ohio, gostitelj Vprašajte vesoljca in Vesoljski radioin avtor "Vaše mesto v vesolju."Sutter je prispeval ta članek Glasovi strokovnjakov Space.com: Op-Ed & Vpogledi.
Nasine James Webb vesoljski teleskop naj bi se (zdaj) začela izvajati marca 2021, po letih zamud in več milijard dolarjev, porabljenih nad proračunom. Čeprav je težko trditi, da smo ves ta čas in denar zapravili, bo ta observatorij premierni in nesporni prvak infrardečih valovnih dolžin, kar nam omogoča neprimerljiv dostop do kotičkov vesolja, ki so trenutno nedostopni.
Če se želimo naučiti novih stvari o vsem, od prvih galaksij do možnosti za življenje na drugih planetih, približno 9,7 milijarde ameriških dolarjev James Webb je naše edino upanje.
Brez mrzlice
Medtem ko je vesoljski teleskop James Webb ("JWST" tistim, ki vedo) označen za "naslednika" Nasine zgodbe Hubble vesoljski teleskop, nekako ni. Hubble je predvsem optični teleskop, ki zajema valovne dolžine svetlobe, podobne obsegu, ki ga opravi človeško oko, in se širi mimo tega nekoliko v infrardeče in ultravijolične (UV) dele elektromagnetnega spektra. V bistvu je Hubble velikanska krogla očesne jajčne orbite, ki ponuja osupljive slike, ki bi jih videli, če bi bili tudi vaše optične živce podobno opremljene.
Toda JWST je drugačen. Opazoval ga bo v celoti v infrardeči povezavi, komaj je opraskal najgloblje možne rdečke, ki jih človek lahko vidi. Z drugimi besedami, JWST bo preučeval vesolje, ki je v veliki meri nevidno za človeško izkušnjo.
Eden glavnih razlogov, da je JWST zasnovan kot infrardeč obseg, je, da je infrardeča astronomija na splošno res težko storiti s površine Zemlje. Lahka onesnaženost je pas astronomov, ki potrebujejo svoje nebo kristalno čisto in popolnoma temno, da opravijo podrobna opazovanja in meritve.
In infrardeče onesnaženje prihaja iz različnih krajev. V bistvu karkoli toplo. Kar je v bistvu vse. Človeška telesa ustvarijo 100 vatov infrardečega sevanja. Zemlja sama je precej topla, močno žareče v infrardečih pasovih. Tudi sam teleskop, če je na sobni temperaturi, sveti v infrardeči.
Tega ne moremo storiti infrardeča astronomija od tal, ravno tako je frustrirajoče težko.
Od tod tudi prostor.
Daleč od doma
JWST bo od Zemlje deloval približno 1 milijon milj (1,5 milijona kilometrov), da bi se varno oddaljil od našega toplega, infrardečega žarečega planeta. Toda še vedno obstaja sonce s katerimi bi se prepiral. Ste kdaj lepo sedeli zunaj v prijetnem poletnem dnevu in na svoji koži občutili toplino našega sonca? Ja, to je infrardeče sevanje, ki ga izčrpa žlice. In celo milijon milj od Zemlje je sonce še vedno nekoliko nazdravljeno.
Za boj proti temu imajo oblikovalci infrardečih vesoljskih teleskopov nekaj možnosti. Najpogostejša izbira je uporaba aktivnega hladilnega sistema, ki ohladi teleskop do temperatur, potrebnih za pravilno opazovanje infrardečih valovnih dolžin. To je odlično in to uporabljajo prejšnji infrardeči vesoljski teleskopi, vendar to omejuje njihovo življenjsko dobo. Nič več hladilne tekočine = nič več astronomije.
Namesto tega bo JWST postavil velikanski, drag vesoljski dežnik, dolg 22 in 22 metrov širok, izdelan iz petih plasti izredno odsevnega materiala, ki je vsak sloj tanjši od človeških dlak. Ta množična "zaščito pred soncem"bo teleskop ohranjal v stalni senci, nekje južno od minus 370 stopinj Fahrenheita (minus 223 stopinj Celzija), kar je idealno za infrardeče valovne dolžine, ki jih bo preučeval.
Čeprav bo za zabavo eden od instrumentov na krovu ohlajen z aktivnim hladilnim sistemom do minus 433 Fahrenheit (minus 258 C), kar mu bo omogočilo dostop do nekaterih še daljših infrardečih valovnih dolžin.
Glej znanost
Skupno je JWST množičen. V resnici je tako velika, da se ne bi smela prilegati raketi. Poleg gargantuanovega senčnika bo primarno ogledalo široko 21 čevljev (6,5 m), kar je veliko širše od vseh raket, ki se trenutno uporabljajo. Zrcalno usmerjanje ogledala na stran rakete ni ravno izvedljiva rešitev, zato so pametni NASA-in inženirji namesto tega zrcalo razbili na 18 manjših šestkotnih odsekov, ki jih bomo zataknili in zložili v raketo (skupaj z zloženimi) zaščito pred soncem in ostalo telo.
Če bo šlo vse v redu, se bo JWST le nekaj dni po izstrelitvi odpravil na opazovalno točko, odprl in začel strmeti.
In kar bo videlo, bo - in ne uporabljam te besede rahlo - izjemno. Ena njegovih glavnih tarč bo zgodnje vesolje, ko je bil naš kozmos star le nekaj sto milijonov let. Prve zvezde in galaksije, ki so se pojavile na kozmičnem prizoru, so močno vidne v vidnem spektru, a v zadnjih 13 milijard letih vesolje se je razširila in raztegnila to svetlobo iz vidnega območja in navzdol v infrardeč stik - prav na sladkem mestu oblikovnih parametrov JWST.
Ker sploh nimamo slik iz epohe prvih zvezd in galaksij (kolokvijalno znanih kot "kozmična zora") to bo naš prvi pogled na to pomembno dobo v zgodovini kozmosa.
Bliže domu bo JWST preučeval vse kul v kozmosu, od protoplanetarnih diskov okoli novorojenih zvezd do molekularnih oblakov, kometov, predmetov Kuiperjevega pasu in še več.
In JWST bo uporabil specializirano napravo za preprečevanje svetlobe nekaterih oddaljenih zvezd, kar bo omogočilo opazovalnici posneti slike vseh predmetov, ki krožijo okoli teh zvezd - kot eksoplaneti. Ti planeti bodo žareli v infrardeči svetlobi, svetlobo iz teh planetov pa bodo spreminjali kemikalije in elementi v njihovi atmosferi, kemikalije in elementi, ki so lahko znaki življenja.
Od lovca na ET do razkrivalca kozmične zore bo JWST zagotovo vredno počakati.
- Nasin vesoljski teleskop James Webb: Hubblov kozmični naslednik
- Hišna poraba opozorilnega požara na posnetku vesoljskega teleskopa James Webb
- Nasin vesoljski teleskop James Webb prihaja v Kalifornijo na končno sestavo (fotografije)
Preberite več o poslušanju epizode "Ali je James Webb vreden čakanja?" v podkastu Ask A Spaceman, ki je na voljo na iTunes in v spletu na http://www.askaspaceman.com. Zahvaljujoč @SethDSanders, @hhyech, White I. in Veljo U. za vprašanja, ki so privedla do tega dela! Zastavite svoje vprašanje na Twitterju s pomočjo #AskASpaceman ali z upoštevanjem Paula @PaulMattSutter in facebook.com/PaulMattSutter.
