Космоddrом. JWST

Вот и закончились праздники: и те, что для простых смертных (Рождество, Новый год, Старый Новый год), и те, что только для нас с вами (CES 2014). Значит, самое время возобновлять познавательно-развлекательную часть рубрики “Космоddrом”, в которой я рассказываю о различных интересностях в космосе. Как я и обещал в прошлой статье про космический телескоп Хаббл, сегодня я поведаю о его наследнике, James Webb Space Telescope. Так что устраивайтесь поудобнее и жмите “под кат”!

Пролог

James Webb Space Telescope (JWST) — наиболее приоритетный проект NASA на данный момент. Выделяться из общего ряда исследовательских миссий он начинает еще собственным названием. “Кассини”, “Хаббл”, “Кеплер”, “Галилео” — почти все аппараты, названные в честь людей, использовали имена великих ученых, внесших большой вклад в развитие астрономии и других наук. Но я почти уверен, что никто или почти никто не слышал ни о каких открытиях господина Джеймса Уебба. И это не мудрено, потому что он был клерком, который стоял во главе NASA в 1961-1968 гг. Я ни в коем случае не хочу умалять заслуги этого, несомненно, замечательного человека, но, думаю, многие согласятся, что ставить его в один ряд с теми же Хабблом или Кеплером грешновато.

Надо отдать должное NASA, что назвали миссию так, как мы ее знаем сегодня, только в 2002 году, через десять лет после смерти Уебба. Раньше же называлась она весьма прозаично — NGST (Next Generation Space Telesope).

Финансы

Будучи приоритетной миссией NASA, ESA, CSA и других космических агентств, JWST является уже на протяжении многих лет настоящим финансовым вампиром. Изначально старт миссии был запланирован на 2007 год, но затем переносился на 2011, 2014, 2015 и сейчас точно можно сказать, что запущена она будет не раньше 2018 года (текущий прогноз). Первоначальные $1,6 млрд. бюджета плавно преобразовались в $6,8 млрд., а затем и в $8,835 млрд. Естественно, такие расходы пагубно сказались на остальных миссиях, причем как NASA, так и ESA. Многим менее важным проектам (т. е. абсолютно всем остальным) было полностью отказано в финансировании или оно было сильно урезано в угоду JWST, что сказалось либо на сроках их выполнения, либо вообще на существовании проектов как таковых. Например, весьма перспективный проект LISA, заведовало которым ESA, был сначала несколько раз отложен, а потом вошел в состав проекта NGO. Все это благодаря тому, что из-за JWST у космических агентств не хватало денег на другие цели, и этот пример — далеко не единственный. Так что Джеймсу Уеббу придется изрядно постараться и открыть что-то действительно важное, чтобы оправдать все те потенциальные возможности, которые из-за него загубили.

Конструкция

Чтобы воплотить в жизнь то, для чего строится JWST, — способность наблюдать даже самые далекие и тусклые объекты — по подсчетам необходимо зеркало диаметром 6,5 м (для сравнения — у телескопа Хаббл диаметр зеркала составляет 2,6 м). Сделать зеркало настолько больше, чем у предшественника, по той же технологии было просто невозможно. Во-первых, это довольно сложно — даже самая маленькая погрешность может привести к серьезным последствиям, которые могут поставить под угрозу существование всей многолетней миссии (как, например, это было у Хаббла), во-вторых, зеркало таких размеров было бы очень большим и тяжелым, что сильно осложнило бы его вывод в космос.

Учитывая все вышеупомянутое, было найдено решение сделать зеркало из восемнадцати шестиугольных сегментов, которые вместе сформируют одно единое зеркало. Такой подход, в первую очередь, помог бы разместить всю конструкцию в ракетоносителе, т. к. зеркало умеет складываться и раскладываться.

Сегменты зеркала выполнены из бериллия с нанесением золота. Такие материалы были выбраны из-за их устойчивости к агрессивным средам и малой восприимчивости к криогенным температурам. Каждый сегмент составляет 1,3 метра в диагонали.

Чтобы защитить телескоп от помех, создаваемых солнечным светом и радиацией, JWST оснастят солнечным щитом. Он будет состоять из пяти слоев полиимидной пленки и мембран, покрытых алюминием с одной стороны и кремнием — с другой. Размер щита будет составлять 12,2 х 18 метров, т. е. примерно с теннисный корт.

Чтобы щит все время защищал телескоп от Солнца, необходимо, чтобы оно все время было с одной и той же стороны, а значит, орбита вокруг Земли, на которой обитает Хаббл, не подойдет. Поэтому было принято решение отправить JWST в точку Лагранжа L2 в системе Земля-Солнце. Туда же, куда совсем недавно был успешно отправлен телескоп Gaia.

Напомню, что точки Лагранжа — точки в системе двух массивных тел (Солнце и Земля в нашем случае), в которых гравитационное воздействие этих тел взаимно компенсируется. Т. е. в точке L2 JWST будет вращаться вокруг Солнца, с той же угловой скоростью, что и Земля, оставаясь с ними на одной линии.

Цели

Основной целью JWST является стать самой крутой после небезызвестного “Делориена” машиной времени. Ученые надеются, что с его помощью мы сможем увидеть свет от самых старых и далеких галактик, образованных сразу после Большого Взрыва. Подобные наблюдения смогут ответить на многие вопросы космологии, которые накопились в избытке.

Помимо расширения видимой Вселенной, естественно, JWST сможет улучшить уже существующие наблюдения, например, точность его инструментов позволит находить экзопланеты в близлежащих к Земле звездных системах и очень подробно их изучать, включая даже спутники этих самых планет. Также немаловажной задачей будет составление карты темной материи во Вселенной с помощью эффекта гравитационного линзирования.

Инструменты

В отличие от “Хаббла”, JWST будет работать в инфракрасном диапазоне (~0.6-28 мкм). На его борту будут находиться следующие иснтрументы:

• Камера ближнего инфракрасного диапазона  (NIRCam) — основной инструмент, формирующий изображения в диапазоне 0,6-5  мкм.
• Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) — позволит получать информацию как о физических свойствах исследуемых объектов, так и о химическом составе.
• Прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (MIRI) — камера и спектрограф, работающие в диапазоне 5-28 мкм.
• Датчик точного наведения (FGS).

Запуск

На сегодняшний день планируется, что миссия стартует с космодрома Куру на ракетоносителе “Ариан-5” в 2018 году. Хотя, учитывая все предыдущие проблемы и переносы даты запуска, вполне вероятно, что все будет отложено до 2020 года или даже позже.

А пока до запуска остается еще довольно много времени и телескоп еще не построен, можно наблюдать его полноразмерную копию, которая находится в Национальном музее авиации и космонавтики США. Модель имеет размеры примерно 24×12×12 м и весит 5,5 тонн. С 2005 года, когда ее показали впервые, модель успела побывать на множестве выставок в США, а также в Париже, Мюнхене, Дублине, Монреале etc.

Бонус

К сожалению, никаких изображений JWST пока не сделал, поэтому подборку, аналогичную той, что была в статье про “Хаббл”, мне сделать не удалось. Зато в качестве бонуса вы можете понаблюдать за ходом строительства через Интернет, зайдя на официальный сайт. У NASA получился довольно веселый каламбур, ведь следить за ходом проекта James Webb можно через две web-камеры в режиме реального времени.

Эпилог

На этом на сегодня все. Надеюсь, вам было интересно. В следующем выпуске познавательно-развлекательного раздела “Космоддрома” по просьбам читателей я расскажу об освоении Марса, в частности про роверы (марсоходы), бороздящие его просторы.

Не забывайте помогать рубрике, распространяя ее в соцсетях, высказывайте свои отзывы в комментариях и предлагайте темы для следующих выпусков, которые вы бы хотели увидеть у нас на сайте. Самые интересные и востребованные я постараюсь максимально детально и интересно раскрыть уже совсем скоро. До новых встреч!