Tämä artikkeli tai osio käsittelee meneillään olevaa avaruustehtävää . Näytettävät tiedot voivat muuttua usein. Älä lisää spekulaatiota tai tekstiä viittaamatta luotettaviin lähteisiin . Viimeksi muokattu 14.7.2022.

James Webbin avaruusteleskooppi
Taiteilijan käsitys kaukoputkesta
Kuvaus
Tyyppi	Teleskooppi
Operaattori(t)	NASA ESA CSA STScI [ 1 ]
Verkkosivusto	jwst .nasa .gov sci .esa .int /jwst asc- csa .gc .ca stsci .edu / jwst
tehtävän kesto	5 vuotta, jatkettavissa 10 vuoteen 6 kuukaudeksi ja 19 päivään (käynissä)
ominaisuuksia
Pasta	6 161,4 kg
Halkaisija	6,5 metriä
Sähkövoima	2000 wattia
Tehtävä
Urakoitsija(t)	Northrop Grumman , Ball Aerospace
Julkaisupäivä	25. joulukuuta 2021 , [ 2 ] 09.20.00 UTC −3
kantoraketti	ariane 5
julkaisupaikka	Kourou ELA-3
periastro	374 000 km (230 000 mailia) [ 3 ]
Apoastro	1 500 000 km (930 000 mailia) [ 3 ]
kiertoratajakso	6 kuukautta
lähetystyön arvomerkit
Tehtävän arvomerkit. Mission logo.
Arvosanat
Tämä artikkeli tai osio sisältää materiaalia nykyisestä avaruustehtävästä, joten tiedot voivat muuttua tehtävän edetessä.
Tähtitieteen portaali

James Webbin pääpeili NASAn Goddard Space Flight Centerin valtavassa huoneessa Greenbeltissä , Marylandissa .

James Webb -avaruusteleskooppi ( JWST ) on NASA :n, Euroopan avaruusjärjestön ( ESA ) ja Kanadan avaruusjärjestön (CSA) ^{[ 4 ]} yhdessä kehittämä avaruusteleskooppi , jonka tarkoituksena on sijoittaa avaruuteen observatorio infrapunasäteilyn sieppaamiseksi. . Teleskoopin tulee tarkkailla ensimmäisten galaksien ja tähtien muodostumista, tutkia galaksien kehitystä ja nähdä tähtien ja planeettojen muodostumisprosesseja .^{[ 5 ]} Teleskooppia kutsuttiin alun perinseuraavan sukupolven avaruusteleskooppiksitaiNGST:ksi. Termi "seuraava sukupolvi" viittaa siihen, että se on tarkoitettu korvaamaanHubble-avaruusteleskooppi, koska sen laukaisun jälkeen kehitettiin uusia teknologioita, jotka mahdollistivat uuden kaukoputken rakentamisen uudella konseptilla. ^{[ 6 ]} Teleskooppi nimettiin myöhemmin uudelleen vuonna2002Yhdysvaltain avaruusjärjestön entisen ylläpitäjänJames Edwin Webbin, joka johtiApollo-ohjelmaauseiden muiden tärkeiden avaruustehtävien lisäksi. ^{[ 7]}

Tämä teleskooppi on tarkoitettu korvaamaan osittain Hubble-avaruusteleskoopin toiminnot. Sen massa on noin puolet Hubblen massasta, mutta sen pääpeilin halkaisija on 2,5 kertaa suurempi ja peilipinta-ala kuusi kertaa Hubblen massa, joten se voi siepata paljon enemmän valoa. ^{[ 8 ]} Teleskoopissa tulisi myös olla parempia laitteita infrapunasäteilyn sieppaamiseen. Sen odotetaan myös toimivan paljon kauempana Maasta kiertäen halossa, joka muodostaa toisen Lagrangen L2-pisteen . ^{[ 9 ]}

Teleskoopin lopullisen kiertoradan saavuttaminen kestää noin kolme kuukautta. Sen käyttöikää rajoittaa etäisyys Lagrange Pointista L2, Kuun kiertoradan ulkopuolella ja minkä tahansa tällä hetkellä saatavilla olevan miehitetyn avaruusaluksen kantaman ulkopuolella, mikä estää teleskooppia tekemästä huoltoa. ^{[ 10 ] [ 5 ]} ja myös jäähdyttimien ^{[ 11 ]} ja sen kiertoradalla pitämiseen käytetyn polttoaineen rajallisten varastojen vuoksi, joiden pitäisi olla pieniä verrattuna Hubble -teleskooppiin . ^{[ 12 ]}

James Webb laukaistiin 25. joulukuuta 2021 Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guyanassa . ^{[ 13 ]} 24. tammikuuta 2022 se saapui määränpäähänsä, Lagrange -pisteeseen L2. ^{[ 14 ]} Sen ensimmäinen kohde oli tähti HD 84406 , joka sijaitsee noin 241 valovuoden päässä Maasta . ^{[ 15 ]}Alkuperäisiä kuvia ei kuitenkaan käytetä suoraan tieteellisiin tutkimuksiin, koska ne ovat epätarkkoja ja auttavat vain kohdistamaan kaukoputken ensisijaisen peilin 18 kuusikulmaista segmenttiä. ^{[ 16 ]} Ensimmäiset tieteelliset väri- ja spektroskopiakuvat julkaistiin 12. heinäkuuta 2022. ^{[ 17 ]}

Tehtävä

JWST:n ensisijainen tehtävä on tutkia suuresta laajenemisesta ( Big Bang ) aiheutuvaa infrapunasäteilyä ja tehdä havaintoja universumin lapsenkengistä . Tällaisten tutkimusten suorittamiseksi ennennäkemättömällä herkkyydellä koko observatorio on pidettävä viileänä ja suuret infrapunahäiriölähteet, kuten aurinko , maa ja kuu , on estettävä. ^{[ 11 ]}

Tämän saavuttamiseksi JWST:n on kannettava mukanaan suuri metalloitu kokoontaitettava aurinkosuoja , jonka on avauduttava avaruudessa ja estettävä kaikki nämä infrapunasäteilyn lähteet; yhdistettynä jäähdytysjärjestelmään, jossa käytetään pattereita. ^{[ 11 ]} Teleskoopin tehtävän ja havaintojen nimellinen aika on viisi vuotta, ja tavoitteena on saavuttaa kymmenen vuotta. ^{[ 18 ]} Suunniteltu viisivuotinen tehtävä alkaa kuuden kuukauden käyttöönotto- ja säätövaiheen jälkeen. ^{[ 19 ]}

Tavoitteet

James Webbin avaruusteleskoopilla on neljä päätavoitetta:

• Etsitään ensimmäisten tähtien ja galaksien valoa, jotka muodostuivat universumissa alkuräjähdyksen jälkeen
• Tutki galaksien muodostumista ja kehitystä
• Ymmärrä tähtien ja planeettajärjestelmien muodostuminen
• Tutki planeettajärjestelmiä ja elämän alkuperää. ^{[ 20 ]}

Tuoda markkinoille

James Webb laukaistiin Ariane 5:llä.

Laukaisu (nimetty "Ariane lento VA256") tapahtui 25. joulukuuta 2021 Ariane 5 -raketilla Kouroun avaruuskeskuksessa Ranskan Guyanassa . ^{[ 13 ]} Laukaisun onnistumisen jälkeen NASAn johtaja Bill Nelson totesi, että tämä on "suuri päivä Maaplaneetalle". ^{[ 21 ]}

31 minuuttia laukaisun jälkeen teleskooppi aloitti aurinkopaneelien, antennin, aurinkosuojan, peilin ja varren käyttöönottoprosessin, jonka odotetaan kestävän 13 päivää. ^{[ 22 ]}

infrapuna tähtitiede

James Webb - avaruusteleskooppi on Hubble - avaruusteleskoopin muodollinen seuraaja , ja koska sen pääpaino on infrapunatähtitiedessä , se on myös Spitzer - avaruusteleskoopin seuraaja . James Webb ylittää molempien edeltäjiensä ominaisuudet, sillä se pystyy näkemään enemmän ja vanhempia tähtiä ja galakseja. ^{[ 23 ]} Havainnointi infrapunaspektrissä on avaintekniikka tämän saavuttamiseksi kosmologisen punasiirtymän vuoksi., ja koska tämäntyyppinen säteily tunkeutuu paremmin pölyn ja kaasun läpi. Tämä mahdollistaa tummempien ja kylmempien kohteiden havainnoinnin. Koska maapallon ilmakehän vesihöyry ja hiilidioksidi absorboivat useimmat tämän spektrin taajuudet, maanpäällinen infrapunatähtitiede rajoittuu kapeisiin aaltokaistoihin, joita ilmakehä absorboi vähiten. Lisäksi ilmakehä itse lähettää tämän tyyppistä säteilyä, joka usein peittää tarkkailtavien kohteiden valon; mikä tekee avaruusteleskoopista paremman infrapunahavainnointiin. ^{[ 24 ]}

Sijainti ja kiertorata

JWST toimii halo-kiertoradalla kiertäen avaruuden pisteen, joka tunnetaan nimellä Sun-Earth L2 Lagrange -piste , noin 1 500 000 km Auringon ympäri Maan kiertoradan ulkopuolella. ^{[ 25 ]} Sen todellinen sijainti vaihtelee noin 250 000 km:n ja 832 000 km:n välillä L2:ta kiertäessään, pitäen sen poissa Maan ja Kuun varjosta. Tämä järjestely pitää avaruusaluksen lämpötilan vakiona ja alle 50 K (-223 °C), joka vaaditaan heikkoon infrapunahavaintoon. ^{[ 26 ]}

lämmönsäätö

JWST Sunshield on passiivinen lämmönsäätöjärjestelmä, joka otetaan käyttöön laukaisun jälkeen suojaamaan teleskooppia ja instrumentteja auringon, maan ja kuun valolta ja lämmöltä. Sen tarkoitus on antaa infrapunateleskooppi toimia suunnittelulämpötilassaan 40 kelviniä (-233 °C) tai sen alapuolella. ^{[ 27 ]} Teleskooppi käyttää siksi suurta aurinkovoidetta estämään valoa ja lämpöä Auringosta, Maasta ja Kuusta, ja sen sijainti lähellä Aurinko-Maa L2 pitää kaikki kolme kappaletta avaruusaluksen samalla puolella koko ajan. . ^{[ 28 ]} Suoja säilyttää pimeän puolen rakenteiden vakaan lämpötilan, mikä on kriittistä ensisijaisten peilisegmenttien tarkan kohdistuksen ylläpitämiseksi avaruudessa. ^{[29 ]}

Instrumentit

Kuvitus James Webb.

Teleskoopin kolme pääinstrumenttimoduulia ovat:

• Integrated Science Instrument Module - ( ISIM );
• Optinen teleskooppielementti - ( OTE );
• Space Support Module - ( SSM ).

ISIM on täysin hajautettu järjestelmä, joka koostuu kryogeenisestä moduulista , joka on integroitu OTE:hen ja ohjelmistoon , prosessoripiireihin ja muihin elektronisiin instrumentteihin, jotka sijaitsevat SSM:n kuumassa osassa. ^{[ 30 ]}

ISIM tarjoaa kolmen tieteellisen moduulin: NIRCam, NIRSpec ja MIRI keräämille tiedoille rakenteen, ympäristön ja kuljetusvälineet. Hienosäätösensorin (Fine Guidance Sensor - FGS) lisäksi:

• Near Infrared Camera (NIRCam) = infrapunakamera; ^{[ 31 ]}
• Mid Infrared Instrument (MIRI) = Instruments for infrapuna; ^{[ 32 ]}
• Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) = Infrapunaspektrografi. ^{[ 33 ]}

Northrop Grumman Space Technology on pääurakoitsija, joka vastaa observatorion kehittämisestä ja integroinnista. He ovat vastuussa avaruusaluksen kehittämisestä ja rakentamisesta, joihin kuuluvat molemmat; päärunko ja aurinkosuoja. ^{[ 34 ]} Ball Aerospace tehtiin alihankintana optisen teleskooppielementin (OTE) kehittämiseksi ja rakentamiseksi . ^{[ 19 ]} Goddard Space Flight Center vastaa Integrated Science Instrument Module (ISIM) -moduulin toimittamisesta. ^{[ 35 ]}

Historia

Työ projektin parissa alkoi yli 30 vuotta sitten STScI:ssä haasteella "ajatella seuraavaa suurta tehtävää Hubblen ulkopuolella". Tehtäväkonsepti kehitettiin syyskuussa 1989, kun työpaja pidettiin STScI:ssä ennen Hubblen käynnistämistä. Työpaja käsitteli tällaisen tehtävän tieteellisiä mahdollisuuksia ja teknologisia haasteita ja perustui aikaisempaan tähänastiseen tutkimukseen. ^{[ 36 ]}

Historia (kehitys vuoteen 2003 asti)

Keskustelut Hubblen jatkamisesta alkoivat 1980-luvulla, mutta vakava suunnittelu aloitettiin 1990-luvun alussa. ^{[ 38 ]} National Academiesin UV-Optical in Space -paneeli vuodelta 1990 antoi sysäyksen konseptille suosittelemalla jäähdytettyä avaruusteleskooppia. Hubblen seuraaja. Kahdeksan metrin seuraavan sukupolven avaruusteleskooppi (NGST) -konseptin kehittäminen kahden seuraavan vuoden aikana keskittyi jäähdytettyyn näkyvään ja infrapunateleskooppiin, kun kävi selväksi, että UV-ominaisuuksien sisällyttäminen oli teknisesti epäkäytännöllistä.

Vuonna 1993 Space Telescope Institute Council (STIC) nimitti komitean tutkimaan 2000-luvun avaruusastronomisia tehtäviä, ja kaksi vuotta myöhemmin komitea suositteli 4 metrin kaukoputkea – pienempi kuin alun perin keskusteltu 8–10 metrin NGST. kyky nähdä infrapunavaloa. Myöhemmin NASA palautti NGST:n 8 metriin. ^{[ 39 ]}

Pohjimmiltaan Hi-Z-teleskooppikonsepti kehitettiin vuosina 1989-1994: ^{[ 40 ]} täysin peittämätön 4-metrinen infrapunateleskooppi ^{[ 41 ]} , joka vetäytyisi kiertoradalle kolmen tähtitieteellisen yksikön verran . ^{[ 42 ]} Tämä kaukainen kiertorata olisi hyötynyt eläinradan pölyn aiheuttamasta valomelusta. ^{[ 43 ]} Muut varhaiset suunnitelmat vaativat NEXUS-prekursoriteleskoopin tehtävää. ^{[ 44 ]}

Hubble-avaruusteleskoopin viallisen optiikan korjaamisella sen alkuvuosina oli merkittävä rooli JWST:n syntymisessä. Vuonna 1993 NASA valmisteli STS-61 :n, avaruussukkula-tehtävän, joka kantaisi korvaavan HST:n kameran ja sovittimen sen kuvantamisspektrografiin kompensoimaan pallopoikkeamaa sen ensisijaisessa peilissä .

Vuonna 2002 projekti nimettiin uudelleen NASAn toisen järjestelmänvalvojan (1961–1968) James E. Webbin kunniaksi. Webb johti virastoa Apollo-ohjelman aikana ja vahvisti tieteellisen tutkimuksen NASAn ydintoiminnaksi. ^{[ 45 ]} Vuonna 2003 NASA myönsi TRW:lle JWST:n 824,8 miljoonan dollarin pääsopimuksen. JWST on NASA-projekti, jonka kansainvälisessä yhteistyössä ovat Euroopan avaruusjärjestö (ESA) ja Kanadan avaruusjärjestö (CSA), jotka liittyivät virallisesti vuonna 2004 ja 2007.

Projekti vaati 6,1 metrin pääpeiliä ja julkaisupäivää 2010. Myöhemmin samana vuonna Northrop Grumman osti TRW:n ja siitä tuli Northrop Grumman Space Technology. ^{[ 46 ]}

Uudelleensuunnittelu (2005)

Kehitystä johti NASAn Goddard Space Flight Center Greenbeltissä , Marylandissa , John C. Matherin projektin tutkijana . Pääurakoitsijana oli Northrop Grumman Aerospace Systems , joka vastasi avaruusaluselementin kehittämisestä ja rakentamisesta, joka sisälsi satelliittiväylän, aurinkosuojan, Deployable Tower Assemblyn (DTA), joka yhdistää optisen teleskooppielementin avaruusalusväylään, ja Mid Boomin . Assembly (MBA). ), joka auttaa levittämään suuret aurinkosuojat kiertoradalle, ^{[ 47 ]} kun taas Ball Aerospace & Technologiestehtiin alihankintana itse OTE:n ja ISIM:n ( Integrated Science Instrument Module ) kehittämiseksi ja rakentamiseksi. ^{[ 48 ]}

Ensimmäinen infrapunakuva (keinotekoisesti värillinen) James Webb -avaruusteleskoopin ottama. Tämä kuva paljastaa ennennäkemättömiä galakseja, painovoiman vääristymiä ja muutamia tähtiä.

Multi-Field Multi-Instrument (MIMF)

Saavutettuaan suuren virstanpylvään teleskoopin kohdistamisessa NIRCamiin maaliskuussa 2022 Webb-tiimi alkoi laajentaa kaukoputken kohdistusta ohjaimeen (Fine Orientation Sensor eli FGS) ja kolmeen muuhun tiedeinstrumenttiin. NASA kutsui tätä kuuden viikon prosessia multi-field multi-instrument alignment (MIMF). ^{[ 49 ]}

ensimmäiset kuvat

NASA esitteli 11. heinäkuuta 2022 ensimmäisen James Webbin ottaman syväkentän kuvan. Yhdysvaltain presidentti Joe Biden paljasti kuvan Valkoisen talon ja Yhdysvaltain avaruusjärjestön yhteislähetyksessä. ^{[ 50 ]}

12. heinäkuuta 2022 NASA:n "paketti" James Webbin ottamia kuvia esiteltiin yleisölle. Useita esineitä valokuvattiin ja niistä paljastettiin spektrimittaukset. ^{[ 51 ]}

NASAn 12. heinäkuuta 2022 julkaisemat kuvat

Eta Carinae -sumu	Stephanin kvintetti	NGC 3132	spektri Eksoplaneetta WASP 76 b

Katso myös

• Suuret avaruusobservatoriot
• Hubble-avaruusteleskooppi

Viitteet

Ulkoiset linkit

• "NASA:n verkkosivusto James Webb -avaruusteleskooppiluotaimesta " 
• "Pluton jälkeen 6 projektia, joiden pitäisi mullistaa tapa nähdä avaruus" 

• tähtitieteen portaali
• kosmologian portaali
• Avaruustutkimusportaali