Teleskop James Webb baru diluncurkan. Target pertama Teleskop James Webb diumumkan

Teleskop Luar Angkasa James Webb. Kredit: NASA.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) masih jauh dari peluncuran misinya, namun cermin emasnya yang berkilauan telah mencapai status ikonik. Cermin tersegmentasi ini menyerupai mata serangga, dan di masa depan, ketika “mata” mulai bekerja di titik Lagrange (L2), cermin ini akan memberikan data rinci kepada umat manusia tentang Alam Semesta kita. Cermin teleskop telah dirakit dan berada di ruangan steril di Goddard Space Flight Center, memberikan kita gambaran sekilas seperti apa rupa teleskop ketika memulai misinya.

Meskipun Anda tidak tahu apa-apa tentang JWST, kemampuan, atau misinya, Anda akan terkesan hanya dengan melihatnya. Jelas sekali bahwa ini adalah instrumen berteknologi tinggi dan unik. Bahkan bisa disalahartikan sebagai contoh seni. Sayangnya saya melihat kreasi yang kurang menarik seni kontemporer, dan kamu?

Tentu banyak dari Anda yang mengetahui fakta bahwa JWST akan melampaui pendahulunya, Teleskop Luar Angkasa Hubble. Dan ini cukup bisa dimengerti, mengingat Hubble diluncurkan pada bulan April 1990. Tapi bagaimana tepatnya JWST bisa mengalahkan Hubble, dan apa tujuan utamanya?

Tujuan utama misi JWST dapat dibagi menjadi empat bidang:

1. Pengamatan inframerah yang dapat dibandingkan dengan mesin waktu. Mereka memberi kita gambaran sekilas tentang bintang dan galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta, lebih dari 13 miliar tahun yang lalu;
2. Sebuah studi perbandingan galaksi spiral terang dan galaksi elips, serta galaksi awal yang lebih redup;
3. Menjelajahi luar angkasa, memungkinkan kita mengintip melalui awan gas dan debu untuk mempelajari pembentukan bintang dan planet;
4. Studi tentang exoplanet dan atmosfernya, serta penemuan biomarker di sana.

Artinya, daftar ini cukup mengesankan, bahkan di era ketika orang menganggap remeh kemajuan teknologi dan ilmu pengetahuan. Namun seiring dengan rencana tujuan ini, pasti akan ada beberapa kejutan. Menebak ini mungkin hal yang bodoh untuk dilakukan, tapi mari kita coba saja.

Kami percaya bahwa proses abiogenesis di Bumi terjadi cukup cepat, namun sayangnya, tidak ada yang bisa dibandingkan dengan kami. Akankah kita menemukan analogi ketika mempelajari exoplanet jauh dan atmosfernya, akankah kita menjelaskan kondisi yang diperlukan untuk munculnya kehidupan? Tampaknya luar biasa, tapi siapa yang tahu.

Kami yakin bahwa Alam Semesta mengembang, dan terdapat bukti yang cukup meyakinkan mengenai hal ini. Akankah kita mempelajari sesuatu yang baru tentang proses ini? Atau akankah kita menemukan sesuatu yang menjelaskan materi gelap atau energi gelap dan perannya dalam kehidupan awal alam semesta?

Tentu saja, tidak semuanya harus luar biasa untuk menjadi menarik. Menemukan bukti yang akan mengkonfirmasi teori modern juga menarik. Dan “James Webb” harus memberi kita bukti ini.

Tidak ada keraguan bahwa JWST akan mampu mengungguli teleskop Hubble. Namun bagi satu atau dua generasi orang, Hubble akan selalu mendapat tempat istimewa. Dia membuat takjub dan membuat penasaran banyak dari kita dengan gambar nebula, galaksi, dan objek lain yang menakjubkan selama misi Deep Field-nya yang terkenal, dan, tentu saja, dengan penelitian ilmiahnya. Hubble mungkin adalah teleskop pertama yang mencapai status selebriti.

James Webb mungkin tidak akan pernah menerima status khusus yang diperoleh Hubble. Itu seperti: “Hanya ada satu Beatle” atau “satu-satunya.” Namun JWST akan menjadi instrumen yang jauh lebih kuat, dan akan mengungkapkan kepada kita banyak hal yang tidak tersedia bagi Hubble.

Jika semuanya berjalan sesuai rencana, JWST akan menjadi pencapaian teknologi yang luar biasa bagi seluruh umat manusia. Kemampuannya untuk mengintip melalui awan gas dan debu, atau melihat ke masa lalu untuk menunjukkan kepada kita masa-masa awal alam semesta, akan menjadikannya alat ilmiah yang ampuh.

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) adalah observatorium inframerah orbital yang diharapkan menggantikan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Teleskop ini dijadwalkan diluncurkan pada tahun 2014.

Gagasan untuk menciptakan Teleskop Luar Angkasa Generasi Berikutnya (NGST) pertama kali diumumkan pada musim panas tahun 1996 pada pertemuan komite khusus Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional (NASA), yang beranggotakan para astronom dan astrofisikawan terkemuka Amerika. Pada 10 September 2002, Direktur NASA Sean O'Keefe mengumumkan bahwa teleskop baru tersebut akan menyandang nama salah satu pendiri Amerika. program bulan"Apollo" oleh James Edwin Webb (1906-1992), yang memimpin NASA dari Februari 1961 hingga Oktober 1968.

Desain James Webb mencakup cermin besar dengan diameter 6,5 meter (diameter cermin Hubble 2,4 meter) dan pelindung matahari seukuran lapangan tenis. Cermin dan perisai, karena dimensinya, akan dikirimkan ke kendaraan peluncuran dalam keadaan terlipat, dan kemudian dibuka setelah teleskop diluncurkan ke luar angkasa.

Perbedaan utama antara Hubble dan James Webb adalah jangkauan operasinya: Instrumen Hubble mengumpulkan informasi dalam inframerah, cahaya tampak, dan ultraviolet, sedangkan James Webb bekerja terutama dalam inframerah. Dalam hal ini, teleskop baru ini juga dapat dianggap sebagai penerus observatorium inframerah berbasis ruang angkasa terbesar di dunia, Spitzer, yang diluncurkan oleh NASA pada 25 Agustus 2003.

Teleskop akan ditempatkan di luar angkasa di titik Lagrange L2, terletak 1,5 juta km dari planet kita. Di dalamnya, Bumi hampir sepenuhnya mengaburkan sinar matahari, tanpa mengganggu pengamatan, karena menghadap L2 dengan sisi yang tidak terang. Gaya gravitasi Bumi dan Matahari akan memastikan imobilitas relatif teleskop terhadap kedua benda langit tersebut. Perubahan kecil di lokasi James Webb, yang mencegahnya meninggalkan zona keamanan radiasi, akan dilakukan dengan menggunakan mesin koreksi. Berada di bawah bayangan bumi akan memungkinkan teleskop beroperasi tanpa pendinginan buatan.

Tujuan utama James Webb adalah untuk menemukan bintang dan galaksi pertama yang terbentuk setelah Big Bang, mempelajari pembentukan dan perkembangan galaksi, bintang, sistem planet dan asal usul kehidupan, serta hubungan Big Bang dengan kita. Galaksi Bima Sakti. Inilah alasan pengoperasian teleskop inframerah - objek terjauh dan tertua di Alam Semesta tidak dapat dideteksi dalam jangkauan optik.

Teleskop ini mempunyai berbagai instrumen untuk penjelajahan luar angkasa, antara lain: alat untuk bekerja pada jarak inframerah-tengah (MIRI), kamera dalam jangkauan inframerah-dekat (NIRCam), spektograf dalam rentang inframerah-dekat (Near -Infrared Spectrograph, NIRSpec), sensor panduan presisi (ke objek pengamatan) dengan filter yang dapat disesuaikan (Fine Guidance Sensor/Tuneable Filter Imager, FGS/TFI).

Awalnya diasumsikan bahwa pembuatan James Webb hanya akan menelan biaya $0,5 miliar, yaitu tiga kali lebih murah daripada produksi Hubble. Saat ini, biaya proyek teleskop tersebut adalah 4-4,5 miliar dolar. Meskipun pendanaan untuk beberapa program luar angkasa dipotong selama krisis, proyek James Webb, menurut Direktur NASA Michael Griffin, terus menjadi salah satu prioritas utama Administrasi Dirgantara Amerika.

Webb akan mengintip spektrum inframerah dekat dan menengah, dibantu oleh posisinya di titik L2 di belakang bulan dan perisai surya yang menghalangi cahaya intrusif dari Matahari, Bumi, dan Bulan, sehingga berdampak positif pada pendinginan perangkat. Para ilmuwan berharap dapat melihat bintang-bintang pertama di alam semesta, pembentukan dan tumbukan galaksi-galaksi muda, dan kelahiran bintang-bintang dalam sistem protoplanet – yang mungkin mengandung komponen kimia kehidupan.

Bintang-bintang pertama ini mungkin memegang kunci untuk memahami struktur alam semesta. Secara teoritis, di mana dan bagaimana mereka terbentuk berhubungan langsung dengan model pertama materi gelap – zat misterius dan tak kasat mata yang terdeteksi oleh pengaruh gravitasinya – dan siklus hidup dan matinya menyebabkan masukan, yang mempengaruhi pembentukan galaksi pertama. Dan karena bintang-bintang supermasif berumur pendek berukuran sekitar 30 hingga 300 kali massa Matahari kita (dan jutaan kali lebih terang), bintang-bintang pertama ini bisa saja meledak sebagai supernova, dan kemudian runtuh membentuk lubang hitam, yang secara bertahap menempati pusat sebagian besar bintang. galaksi besar.

Melihat semua ini tentu merupakan suatu prestasi atas alat yang kami buat selama ini. Berkat instrumen dan pesawat luar angkasa baru, kita akan dapat melihat lebih banyak lagi.

Tur Teleskop Luar Angkasa James Webb

Webb tampak seperti rakit berbentuk berlian, dilengkapi tiang dan layar yang tebal dan melengkung - jika dibuat oleh lebah raksasa pemakan berilium. Diarahkan dengan bagian bawahnya menghadap Matahari, “rakit” dari bawah terdiri dari perisai - lapisan Kapton, dipisahkan oleh celah. Setiap lapisan dipisahkan oleh celah vakum untuk pendinginan yang efisien, dan bersama-sama melindungi reflektor utama dan instrumen.

Kapton adalah film polimer yang sangat tipis (seperti rambut manusia) yang diproduksi oleh DuPont yang mampu mempertahankan kestabilannya peralatan mekanis dalam kondisi panas dan getaran yang ekstrim. Jika mau, Anda bisa merebus air di satu sisi pelindung dan menyimpan nitrogen dalam bentuk cair di sisi lainnya. Ini juga dapat dilipat dengan cukup baik, yang penting untuk peluncuran.

"Lunas" kapal terdiri dari struktur yang menyimpan perisai surya selama peluncuran dan panel surya untuk memberi daya pada kendaraan. Di tengahnya terdapat kotak yang berisi semua fungsi pendukung penting yang memberi daya pada Webb, termasuk daya, kontrol sikap, komunikasi, perintah, pemrosesan data, dan kontrol termal. Antena menghiasi penampilan kotak dan membantu memastikan semuanya berorientasi pada arah yang benar. Di salah satu ujung pelindung panas, tegak lurus terhadapnya, terdapat pemangkas torsi, yang mengkompensasi tekanan yang diberikan oleh foton pada perangkat.

Di sisi luar angkasa perisai terdapat "layar", cermin Webb raksasa, bagian dari peralatan optik, dan sebuah kotak berisi peralatan. 18 bagian berilium heksagonal akan terbuka setelah peluncuran menjadi satu cermin utama besar, dengan lebar 6,5 meter.

Di seberang cermin ini, yang ditahan oleh tiga penyangga, terdapat cermin sekunder yang memfokuskan cahaya dari cermin utama ke subsistem optik belakang, sebuah kotak berbentuk baji yang menonjol dari tengah cermin utama. Struktur ini membelokkan cahaya yang menyimpang dan mengarahkan cahaya dari cermin sekunder ke instrumen yang terletak di bagian belakang "tiang", yang juga mendukung struktur tersegmentasi dari cermin utama.

Setelah kendaraan menyelesaikan masa uji coba enam bulan, kendaraan akan beroperasi selama 5-10 tahun, mungkin lebih lama, tergantung konsumsi bahan bakar, namun jaraknya terlalu jauh untuk diperbaiki. Faktanya, Hubble merupakan pengecualian dalam hal ini. Namun seperti Hubble dan observatorium bersama lainnya, misi Webb adalah bekerja dengan proyek-proyek terpilih secara kompetitif dari para ilmuwan di seluruh dunia. Hasilnya kemudian akan dimasukkan ke dalam penelitian dan data yang tersedia secara online.

Mari kita lihat lebih dekat alat-alat yang memungkinkan semua penelitian ini terjadi.

Instrumen: tidak terlihat

Meskipun ia melihat sesuatu dalam spektrum visual (cahaya merah dan emas), Webb pada dasarnya adalah teleskop inframerah yang besar.

Pencitra termal utamanya, kamera inframerah dekat Kamera NIRC, melihat dalam kisaran 0,6-5,0 mikron (inframerah dekat). Ia akan mampu mendeteksi cahaya inframerah dari kelahiran bintang dan galaksi pertama, melakukan survei terhadap galaksi terdekat dan objek lokal yang melintasi Sabuk Kuiper – hamparan benda es yang mengorbit di luar Neptunus, yang juga berisi Pluto dan katai lainnya. planet.

NIRCam juga dilengkapi dengan coronagraph, yang memungkinkan kamera mengamati lingkaran cahaya tipis yang mengelilingi bintang terang, menghalangi cahayanya yang menyilaukan - alat yang diperlukan untuk mengidentifikasi exoplanet.

Spektograf inframerah dekat beroperasi pada rentang panjang gelombang yang sama dengan NIRCam. Seperti spektograf lainnya, ia menganalisis properti fisik benda seperti bintang, membagi cahaya yang dipancarkannya menjadi spektrum, yang strukturnya berubah tergantung pada suhu, massa, dan komposisi kimia benda tersebut.

NIRSpec akan mempelajari ribuan galaksi kuno dengan emisi yang sangat lemah sehingga satu spektograf memerlukan ratusan jam untuk melakukan pekerjaan tersebut. Untuk menyederhanakan tugas berat ini, spektograf dilengkapi dengan perangkat yang luar biasa: kisi-kisi yang terdiri dari 62.000 tirai individu, masing-masing berukuran sekitar 100 kali 200 mikron (lebar beberapa helai rambut manusia) dan masing-masing dapat dibuka dan ditutup untuk menghalangi. cahaya bintang yang lebih terang. Dengan susunan ini, NIRSpec akan menjadi spektograf luar angkasa pertama yang dapat mengamati ratusan objek berbeda secara bersamaan.

Sensor Panduan Halus dan spektograf tanpa celah (FGS-NIRISS) pada dasarnya adalah dua sensor yang dikemas bersama. NIRISS mencakup empat mode, masing-masing terkait dengan panjang gelombang yang berbeda. Ini berkisar dari spektroskopi tanpa celah, yang menciptakan spektrum menggunakan prisma dan kisi yang disebut grism, yang bersama-sama menciptakan pola interferensi yang dapat mengungkap cahaya eksoplanet terhadap cahaya bintang.

FGS adalah kamera sensitif dan tidak berkedip yang mengambil gambar navigasi dan mengirimkannya ke sistem kontrol sikap yang menjaga teleskop tetap mengarah ke arah yang benar.

Instrumen terbaru Webb memperluas jangkauannya dari spektrum inframerah-dekat hingga inframerah-tengah, yang berguna untuk mengamati objek-objek pergeseran merah serta planet, komet, asteroid, debu panas matahari, dan piringan protoplanet. Menjadi kamera dan spektograf, instrumen ini MIRI mencakup rentang panjang gelombang terluas, 5-28 mikron. Kamera broadbandnya akan mampu menangkap lebih banyak jenis gambar yang kita sukai dari Hubble.

Selain itu, pengamatan inframerah mempunyai implikasi penting untuk memahami Alam Semesta. Debu dan gas dapat menghalangi cahaya tampak dari bintang-bintang di tempat pembibitan bintang, namun cahaya inframerah tidak bisa. Terlebih lagi, saat Alam Semesta mengembang dan galaksi-galaksi bergerak menjauh, cahayanya “meregangkan” dan mengalami pergeseran merah, berpindah ke spektrum gelombang elektromagnetik gelombang panjang seperti inframerah. Semakin jauh sebuah galaksi, semakin cepat ia menyusut dan semakin besar pergeseran merahnya - itulah nilai dari teleskop Webb.

Spektrum inframerah juga dapat memberikan banyak informasi tentang atmosfer planet ekstrasurya dan apakah planet tersebut mengandung komponen molekuler yang terkait dengan kehidupan. Di Bumi kita menyebutnya uap air, metana, dan karbon dioksida " gas-gas rumah kaca" karena mereka menyerap panas. Karena tren ini berlaku di mana-mana, para ilmuwan dapat menggunakan Webb untuk mendeteksi zat-zat yang familiar di atmosfer dunia yang jauh dengan mengamati pola penyerapan zat tersebut menggunakan spektrograf.

Dengan setiap tambahan sentimeter bukaan, setiap detik tambahan waktu pengamatan, dan setiap tambahan atom kebisingan atmosfer yang dihilangkan dari bidang pandang teleskop, Alam Semesta akan terlihat lebih baik, lebih dalam, dan lebih jelas.

25 tahun Hubble

Ketika Teleskop Hubble mulai beroperasi pada tahun 1990, ia ditemukan era baru dalam astronomi - kosmik. Tidak perlu lagi melawan atmosfer, mengkhawatirkan awan, atau kedipan elektromagnetik. Yang diperlukan hanyalah mengarahkan satelit ke sasaran, menstabilkannya, dan mengumpulkan foton. Dalam waktu 25 tahun, teleskop luar angkasa mulai menjangkau seluruh spektrum elektromagnetik, sehingga alam semesta dapat dilihat pada setiap panjang gelombang cahaya untuk pertama kalinya.

Namun seiring bertambahnya pengetahuan kita, pemahaman kita tentang hal-hal yang tidak diketahui pun meningkat. Semakin jauh kita melihat ke dalam Alam Semesta, semakin jauh kita melihat ke belakang: jumlah waktu yang terbatas sejak Big Bang, dikombinasikan dengan kecepatan cahaya yang terbatas, memberikan batasan terhadap apa yang dapat kita amati. Terlebih lagi, perluasan ruang angkasa itu sendiri merugikan kita, dengan meregangkan bintang-bintang saat bergerak melintasi alam semesta menuju mata kita. Bahkan Teleskop Luar Angkasa Hubble, yang memberikan kita gambaran alam semesta terdalam dan paling spektakuler yang pernah kita temukan, terbatas dalam hal ini.

Kekurangan Hubble

Hubble adalah teleskop yang menakjubkan, namun memiliki sejumlah keterbatasan mendasar:

• Diameternya hanya 2,4 m, yang membatasinya
• Meski dilapisi bahan reflektif, namun terus-menerus terkena sinar matahari langsung yang membuatnya panas. Artinya, karena efek termal, ia tidak dapat mengamati panjang gelombang cahaya yang lebih besar dari 1,6 mikron.
• Kombinasi bukaannya yang terbatas dan panjang gelombang yang sensitif berarti teleskop dapat melihat galaksi yang usianya tidak lebih dari 500 juta tahun.

Galaksi-galaksi ini indah, jauh, dan ada ketika alam semesta baru berusia sekitar 4% dari usianya saat ini. Namun diketahui bahwa bintang dan galaksi sudah ada lebih awal.

Untuk melihat Anda harus memiliki kepekaan yang lebih tinggi. Ini berarti berpindah ke panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih banyak lagi suhu rendah daripada Hubble. Itulah sebabnya Teleskop Luar Angkasa James Webb dibuat.

Prospek ilmu pengetahuan

Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) dirancang untuk mengatasi keterbatasan berikut: dengan diameter 6,5 m, teleskop dapat mengumpulkan cahaya 7 kali lebih banyak daripada Hubble. Ini membuka kemungkinan ultra-spektroskopi resolusi tinggi dari 600 nm hingga 6 mikron (4 kali panjang gelombang yang dapat dilihat Hubble), melakukan pengamatan di wilayah spektrum inframerah-tengah dengan sensitivitas lebih tinggi daripada sebelumnya. JWST menggunakan pendinginan pasif terhadap suhu permukaan Pluto dan mampu secara aktif mendinginkan instrumen inframerah-tengah hingga 7 K. Teleskop James Webb akan memungkinkan ilmu pengetahuan dilakukan dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya.

Ini akan memungkinkan:

• amati galaksi-galaksi paling awal yang pernah terbentuk;
• melihat melalui gas netral dan menyelidiki bintang-bintang pertama dan reionisasi Alam Semesta;
• melakukan analisis spektroskopi terhadap bintang-bintang pertama (populasi III) yang terbentuk setelah Big Bang;
• dapatkan kejutan menakjubkan seperti penemuan quasar paling awal di Alam Semesta.

Tingkat penelitian ilmiah JWST tidak seperti sebelumnya, itulah sebabnya teleskop ini dipilih sebagai misi andalan NASA pada tahun 2010-an.

Karya ilmiah

Dari sudut pandang teknis, teleskop James Webb yang baru adalah sebuah karya seni sejati. Proyek ini telah berjalan jauh: terjadi pembengkakan anggaran, penundaan jadwal dan bahaya proyek dibatalkan. Setelah intervensi manajemen baru, segalanya berubah. Proyek tiba-tiba berjalan seperti jarum jam, dana dialokasikan, kesalahan, kegagalan dan masalah diperhitungkan, dan tim JWST mulai memenuhi semua tenggat waktu, jadwal, dan batasan anggaran. Peluncuran perangkat tersebut dijadwalkan pada Oktober 2018 dengan roket Ariane 5. Tim tidak hanya mengikuti jadwal, mereka juga mempunyai waktu sembilan bulan untuk memperhitungkan segala kemungkinan untuk memastikan semuanya sudah siap dan siap pada tanggal tersebut.

Teleskop James Webb terdiri dari 4 bagian utama.

Blok optik

Termasuk semua cermin, yang paling efektif adalah delapan belas cermin berlapis emas tersegmentasi utama. Mereka akan digunakan untuk mengumpulkan cahaya bintang jauh dan memfokuskannya pada instrumen untuk analisis. Semua cermin ini kini lengkap dan rapi, dikerjakan sesuai jadwal. Setelah dirakit, mereka akan dilipat menjadi struktur kompak untuk diluncurkan lebih dari 1 juta km dari Bumi ke titik L2 Lagrange, dan kemudian secara otomatis dibuka untuk membentuk struktur sarang lebah yang akan mengumpulkan cahaya ultra-tinggi selama bertahun-tahun yang akan datang. Ini adalah hal yang benar-benar indah dan merupakan hasil sukses dari upaya besar banyak spesialis.

Kamera inframerah-dekat

Webb dilengkapi dengan empat instrumen ilmiah yang siap 100%. Kamera utama teleskop adalah kamera inframerah-dekat, mulai dari cahaya oranye tampak hingga inframerah dalam. Ini akan memberikan gambar yang belum pernah ada sebelumnya tentang bintang-bintang paling awal, galaksi termuda yang masih dalam proses pembentukan, bintang-bintang muda di Bima Sakti dan galaksi-galaksi terdekat, dan ratusan objek baru di Sabuk Kuiper. Ini dioptimalkan untuk pencitraan langsung planet-planet di sekitar bintang lain. Ini akan menjadi kamera utama yang digunakan oleh sebagian besar pengamat.

Spektograf inframerah dekat

Alat ini tidak hanya memisahkan cahaya menjadi beberapa panjang gelombang individual, namun mampu melakukan hal ini pada lebih dari 100 objek individual pada saat yang bersamaan! Perangkat ini akan menjadi spektograf “Webba” universal, yang mampu beroperasi dalam 3 mode spektroskopi berbeda. Itu dibangun tetapi banyak komponennya, termasuk detektor dan baterai multi-gerbang, disediakan oleh Pusat Penerbangan Luar Angkasa. Dewi (NASA). Perangkat ini telah diuji dan siap dipasang.

Instrumen inframerah tengah

Instrumen ini akan digunakan untuk pencitraan broadband, yang berarti akan menghasilkan gambar paling mengesankan dari semua instrumen Webb. DENGAN poin ilmiah visi, ini akan sangat berguna dalam mengukur piringan protoplanet di sekitar bintang muda, mengukur dan mencitrakan objek Sabuk Kuiper dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya dan debu yang dipanaskan oleh cahaya bintang. Ini akan menjadi satu-satunya instrumen dengan pendinginan kriogenik hingga 7 K. Dibandingkan dengan Teleskop Luar Angkasa Spitzer, ini akan meningkatkan hasil hingga 100 kali lipat.

Spektrograf Tanpa Celah Inframerah Dekat (NIRISS)

Perangkat ini memungkinkan Anda menghasilkan:

• spektroskopi sudut lebar di wilayah panjang gelombang inframerah dekat (1,0 - 2,5 µm);
• spektroskopi grisme suatu objek dalam rentang tampak dan inframerah (0,6 - 3,0 mikron);
• interferometri penutup bukaan pada panjang gelombang 3,8 - 4,8 mikron (di mana bintang dan galaksi pertama diperkirakan akan muncul);
• fotografi jarak jauh dari seluruh bidang pandang.

Alat ini diciptakan oleh orang Kanada badan antariksa. Setelah menjalani pengujian kriogenik, ia juga akan siap untuk diintegrasikan ke dalam kompartemen instrumen teleskop.

Perangkat perlindungan matahari

Teleskop luar angkasa belum dilengkapi dengan mereka. Salah satu aspek paling menakutkan dari setiap peluncuran adalah penggunaan material yang benar-benar baru. Alih-alih secara aktif mendinginkan seluruh pesawat ruang angkasa dengan pendingin sekali pakai, teleskop James Webb menggunakan teknologi yang sepenuhnya baru - pelindung matahari 5 lapis yang akan digunakan untuk memantulkan cahaya. radiasi sinar matahari dari teleskop. Lima lembar lembaran berukuran 25 meter akan dihubungkan dengan batang titanium dan dipasang setelah teleskop dikerahkan. Perlindungan tersebut diuji pada tahun 2008 dan 2009. Model skala penuh yang diuji di laboratorium mencapai semua yang seharusnya mereka lakukan di Bumi. Ini adalah inovasi yang indah.

Ini juga merupakan konsep yang luar biasa: tidak hanya menghalangi cahaya Matahari dan menempatkan teleskop di tempat teduh, tetapi melakukannya sedemikian rupa sehingga semua panas memancar ke arah yang berlawanan dengan orientasi teleskop. Masing-masing dari lima lapisan di ruang hampa udara akan menjadi dingin saat menjauh dari lapisan terluar, yang akan sedikit lebih hangat dari suhu permukaan bumi - sekitar 350-360 K. Suhu lapisan terakhir akan turun menjadi 37- 40 K, lebih dingin dibandingkan pada malam hari di permukaan Pluto.

Selain itu, tindakan pencegahan yang signifikan telah diambil untuk melindungi dari lingkungan luar angkasa yang keras. Salah satu yang perlu dikhawatirkan di sini adalah kerikil-kerikil kecil, seukuran kerikil, butiran pasir, setitik debu bahkan yang lebih kecil lagi, terbang melintasi ruang antarplanet dengan kecepatan puluhan bahkan ratusan ribu km/jam. Mikrometeorit ini mampu membuat lubang mikroskopis kecil pada apa pun yang ditemuinya: pesawat ruang angkasa, pakaian astronot, cermin teleskop, dan banyak lagi. Jika cermin hanya mengalami penyok atau lubang, sehingga sedikit mengurangi jumlah "cahaya baik" yang tersedia, maka pelindung surya dapat robek dari ujung ke ujung, menjadikan seluruh lapisan tidak berguna. Sebuah ide cemerlang digunakan untuk mengatasi fenomena ini.

Seluruh perisai surya telah dibagi menjadi beberapa bagian sedemikian rupa sehingga jika ada robekan kecil pada satu, dua atau bahkan tiga bagian, lapisan tersebut tidak akan robek lebih jauh, seperti retakan pada kaca depan mobil. Pembagian akan menjaga keseluruhan struktur tetap utuh, yang penting untuk mencegah degradasi.

Pesawat ruang angkasa: sistem perakitan dan kontrol

Ini adalah komponen yang paling umum, karena semua teleskop luar angkasa memilikinya dan misi ilmiah. JWST punya keunikannya, tapi juga benar-benar siap. Yang masih harus dilakukan oleh kontraktor umum proyek tersebut, Northrop Grumman, adalah menyelesaikan perisai, merakit teleskop, dan mengujinya. Perangkat tersebut akan siap diluncurkan dalam 2 tahun.

10 tahun penemuan

Jika semuanya berjalan baik, umat manusia akan berada di ambang kejayaan penemuan ilmiah. Tirai gas netral yang hingga kini mengaburkan pandangan bintang dan galaksi paling awal akan dihilangkan dengan kemampuan inframerah Webb dan rasio aperture yang sangat besar. Ini akan menjadi teleskop terbesar dan paling sensitif dengan rentang panjang gelombang 0,6 hingga 28 mikron (mata manusia melihat 0,4 hingga 0,7 mikron) yang pernah dibuat. Hal ini diharapkan dapat memberikan pengamatan selama satu dekade.

Menurut NASA, misi Webb akan berlangsung antara 5,5 dan 10 tahun. Hal ini dibatasi oleh jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk mempertahankan orbit dan umur elektronik serta peralatan di lingkungan luar angkasa yang keras. Teleskop Orbital James Webb akan membawa pasokan bahan bakar untuk seluruh periode 10 tahun, dan 6 bulan setelah peluncuran akan dilakukan uji dukungan penerbangan, yang menjamin 5 tahun karya ilmiah.

Apa yang salah?

Faktor pembatas utama adalah jumlah bahan bakar di kapal. Ketika berakhir, satelit akan menjauh dari L2, memasuki orbit kacau di dekat Bumi.

Selain itu, masalah lain mungkin timbul:

• degradasi cermin, yang akan mempengaruhi jumlah cahaya yang dikumpulkan dan menghasilkan artefak gambar, namun tidak akan mengganggu pengoperasian teleskop selanjutnya;
• kegagalan sebagian atau seluruh layar surya, yang akan menyebabkan peningkatan suhu pesawat ruang angkasa dan akan mempersempit rentang panjang gelombang yang digunakan ke wilayah inframerah sangat dekat (2-3 mikron);
• kegagalan sistem pendingin instrumen IR tengah, menjadikannya tidak dapat digunakan tetapi tidak memengaruhi instrumen lain (0,6 hingga 6 µm).

Paling siksaan, yang menunggu teleskop James Webb - peluncuran dan penyisipan ke orbit tertentu. Ini adalah situasi yang telah diuji dan berhasil diselesaikan.

Revolusi dalam sains

Jika teleskop Webb beroperasi secara normal, maka akan tersedia cukup bahan bakar untuk tetap beroperasi dari tahun 2018 hingga 2028. Selain itu, terdapat potensi pengisian bahan bakar, yang dapat memperpanjang umur teleskop hingga satu dekade lagi. Sama seperti Hubble yang beroperasi selama 25 tahun, JWST dapat menghasilkan generasi ilmu pengetahuan yang revolusioner. Pada bulan Oktober 2018, kendaraan peluncuran Ariane 5 akan meluncurkan masa depan astronomi ke orbit, yang, setelah lebih dari 10 tahun kerja keras, kini siap untuk mulai membuahkan hasil. Masa depan teleskop luar angkasa hampir tiba.

Cermin utama teleskop James Webb

NASA dan ESA telah menerbitkan daftar target pertama Teleskop Luar Angkasa James Webb, yang dijadwalkan diluncurkan pada tahun 2018. Perangkat ini akan menjadi teleskop luar angkasa terbesar yang beroperasi dalam rentang optik, inframerah dekat dan menengah - diameter cermin utamanya hampir tiga kali lebih besar dari Hubble - 6,5 meter. Targetnya meliputi planet dan benda kecil tata surya, planet ekstrasurya dan piringan protoplanet, galaksi dan gugus galaksi, quasar jauh. Hal ini dilaporkan dalam siaran pers NASA, daftarnya dipublikasikan di situs teleskop.

Teleskop James Webb telah dikembangkan sejak tahun 1996 - teleskop ini seharusnya menggantikan Hubble dan memberikan resolusi dan sensitivitas yang jauh lebih besar daripada teleskop inframerah berbasis bumi dan luar angkasa. Pekerjaan teleskop dikaitkan dengan harapan untuk mempelajari galaksi-galaksi awal (527-980 juta tahun setelah Big Bang). Saat itu, terdapat banyak hidrogen netral di luar angkasa, yang menyerap radiasi ultraviolet bintang.

Waktu instrumen teleskop didistribusikan sesuai permintaan dari kelompok ilmiah. Prioritas dalam penerapan dan sekitar 10 persen waktu dialokasikan kepada kelompok ilmiah yang membantu mengembangkan teleskop. Permintaan dari kelompok ilmiah ini baru-baru ini dipublikasikan. Mereka dikelompokkan secara tematis menjadi: objek Tata Surya, planet ekstrasurya, katai coklat, protobintang, piringan fragmen, gugus bintang dan wilayah pembentuk bintang, galaksi, gugus galaksi dan quasar, serta survei luar angkasa.

Di antara benda-benda kecil, direncanakan pengamatan Ceres, Pallas, asteroid Ryugu (Hayabusa-2 akan mencapainya dalam satu tahun), objek trans-Neptunus, dan beberapa komet. Di antara exoplanet tersebut, kita dapat membedakan HD189733b (pemilik), HAT-P-26b (di atasnya), TRAPPIST-1e (terletak di zona layak huni dari sistem tujuh exoplanet terbaru), HD131399 (ini adalah sistem tiga bintang di mana). Secara total, studi terhadap beberapa lusin exoplanet direncanakan, termasuk atmosfernya. Objek lainnya termasuk sistem Beta Pictoris yang terkenal dengan piringan puing-puingnya, Nebula Kepala Kuda, sisa supernova SN 1987A, dan beberapa quasar yang kita lihat terjadi satu miliar tahun setelah Big Bang atau kurang. Secara total, lebih dari 2.100 observasi telah direncanakan.

Webb saat ini sedang dalam tahap pengujian sistem dasar. Cermin utamanya selesai dibangun pada Februari 2016, terdiri dari 18 segmen heksagonal. Luas totalnya 25 meter persegi, beratnya 705 kilogram. Setiap segmen seberat 20,1 kilogram terbuat dari berilium dan dilapisi lapisan emas setebal 100 nanometer.

Vladimir Korolev