Эта статья или раздел о текущей космической миссии . |
Космический телескоп Джеймса Уэбба | |
---|---|
![]() Представление художника о телескопе | |
Описание | |
Тип | Телескоп |
Оператор(ы) | ![]() ![]() ![]() ![]() |
Веб-сайт | jwst sci asc-csa stsci |
продолжительность миссии | 5 лет с возможностью продления до 10 лет 6 месяцев и 19 дней (в процессе) |
характеристики | |
Макароны | 6 161,4 кг |
Диаметр | 6,5 метра |
Электроэнергия | 2 000 Вт |
Миссия | |
Подрядчик(и) | Нортроп Грумман , Ball Aerospace |
Дата выпуска | 25 декабря 2021 г., [ 2 ] 09:20:00 UTC −3 |
ракета-носитель | Ариана 5 |
место выпуска | Куру ЭЛА-3 |
периастро | 374 000 км (230 000 миль) [ 3 ] |
Апоастро | 1 500 000 км (930 000 миль) [ 3 ] |
орбитальный период | 6 месяцев |
эмблема миссии | |
![]() Знаки отличия миссии. Логотип миссии. ![]() | |
Оценки | |
Эта статья или раздел содержит материалы о текущей космической миссии, поэтому информация может меняться по мере выполнения миссии. | |
![]() |
Космический телескоп Джеймса Уэбба ( JWST ) — космический телескоп , разработанный совместно НАСА , Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (CSA) [ 4 ] с целью размещения в космосе обсерватории для улавливания инфракрасного излучения. . Телескоп должен наблюдать за образованием первых галактик и звезд , изучать эволюцию галактик и видеть процессы образования звезд и планет .[ 5 ] Первоначально телескоп называлсяКосмическим телескопом следующего поколенияилиNGST. Термин «Следующее поколение» относится к тому, что он призван заменитькосмический телескоп «Хаббл», поскольку после его запуска были разработаны новые технологии, позволяющие построить новый телескоп по новой концепции. [ 6 ] Позднее в 2002телескоп был переименован вчесть бывшего администратора космического агентства СШАДжеймса Эдвина Уэбба, который руководилАполлон»в дополнение к ряду других важных космических миссий. [ 7]
Этот телескоп призван частично заменить функции космического телескопа Хаббла. Его масса примерно вдвое меньше, чем у Хаббла, но его главное зеркало имеет диаметр в 2,5 раза больше и площадь зеркала в шесть раз больше, чем у Хаббла, что позволяет ему улавливать гораздо больше света. [ 8 ] Телескоп также должен иметь лучшее оборудование для улавливания инфракрасного излучения. Также ожидается, что он будет работать намного дальше от Земли, вращаясь в гало, которое составляет вторую точку Лагранжа L2 . [ 9 ]
Телескопу потребуется около трех месяцев, чтобы выйти на свою окончательную орбиту. Срок его службы будет ограничен расстоянием от точки Лагранжа L2, за пределами орбиты Луны и вне досягаемости любого доступного в настоящее время пилотируемого космического корабля, что не позволит телескопу проходить техническое обслуживание; [ 10 ] [ 5 ] , а также из-за ограниченных запасов охладителей [ 11 ] и топлива, используемого для поддержания его на орбите, что должно быть небольшим по сравнению с телескопом Хаббл . [ 12 ]
Джеймс Уэбб был запущен 25 декабря 2021 года с космодрома Куру во Французской Гвиане . [ 13 ] 24 января 2022 года он прибыл в пункт назначения, точку Лагранжа L2. [ 14 ] Его первой целью была звезда HD 84406 , расположенная примерно в 241 световом году от Земли . [ 15 ]Однако полученные первоначальные изображения не будут использоваться непосредственно для научных исследований, поскольку они будут не в фокусе и будут служить только для помощи в выравнивании 18 шестиугольных сегментов главного зеркала телескопа. [ 16 ] Первые научные цветные и спектроскопические изображения были опубликованы 12 июля 2022 г. [ 17 ]
Миссия
Основная миссия JWST будет заключаться в изучении инфракрасного излучения, возникшего в результате великого расширения ( Большого взрыва ), и наблюдениях за детством Вселенной . Чтобы проводить такие исследования с беспрецедентной чувствительностью, вся обсерватория должна поддерживаться в прохладе, а крупные источники инфракрасных помех, такие как Солнце , Земля и Луна , должны быть заблокированы. [ 11 ]
Для этого JWST должен будет нести с собой большой металлизированный складной солнечный экран , который должен будет открываться в космосе и блокировать все эти источники инфракрасного излучения; в сочетании с системой охлаждения с использованием радиаторов. [ 11 ] Номинальное время для миссии и наблюдений телескопа составляет пять лет с целью достижения десяти лет. [ 18 ] Запланированная пятилетняя миссия начнется после шестимесячного этапа ввода в эксплуатацию и настройки. [ 19 ]
Цели
Космический телескоп Джеймса Уэбба преследует четыре основные цели:
- Поиски света первых звезд и галактик, образовавшихся во Вселенной после Большого Взрыва
- Изучайте образование и эволюцию галактик
- Понимание формирования звезд и планетарных систем
- Изучайте планетные системы и происхождение жизни. [ 20 ]
Запуск
Запуск (обозначенный как «Ariane Flight VA256») состоялся 25 декабря 2021 года на ракете Ariane 5 в Космическом центре Куру во Французской Гвиане . [ 13 ] После успешного запуска администратор НАСА Билл Нельсон заявил, что это «великий день для планеты Земля». [ 21 ]
Через 31 минуту после запуска телескоп начал процесс развертывания своих солнечных панелей, антенны, солнечного экрана, зеркала и кронштейна, который, как ожидается, займет тринадцать дней. [ 22 ]
инфракрасная астрономия
Космический телескоп Джеймса Уэбба является формальным преемником космического телескопа Хаббла , и поскольку его основное внимание уделяется инфракрасной астрономии , он также является преемником космического телескопа Спитцера . Джеймс Уэбб превзойдет по возможностям обоих своих предшественников, поскольку сможет видеть больше и более старые звезды и галактики. [ 23 ] Наблюдение в инфракрасном спектре является ключевым методом для достижения этого из -за космологического красного смещения., а также потому, что этот вид излучения лучше проникает в пыль и газ. Это позволяет наблюдать более темные и холодные объекты. Поскольку водяной пар и углекислый газ в атмосфере Земли поглощают большую часть частот в этом спектре, наземная инфракрасная астрономия ограничивается узкими диапазонами волн, которые атмосфера поглощает меньше всего. Кроме того, сама атмосфера излучает этот тип излучения, часто перекрывая свет наблюдаемых объектов; что делает космический телескоп предпочтительным для наблюдений в инфракрасном диапазоне. [ 24 ]
Местоположение и орбита
JWST работает на гало-орбите, вращаясь вокруг точки в космосе, известной как точка Лагранжа L2 Солнце-Земля , примерно на 1 500 000 км дальше орбиты Земли вокруг Солнца. [ 25 ] Его фактическое положение колеблется от 250 000 км до 832 000 км L2 по мере того, как он вращается по орбите, что позволяет ему не находиться в тени Земли и Луны. Такое расположение поддерживает постоянную температуру космического корабля и ниже 50 K (-223 ° C), необходимой для наблюдений в слабом инфракрасном диапазоне. [ 26 ]
термоконтроль
JWST Sunshield — это пассивная система терморегулирования, которая развертывается после запуска для защиты телескопа и приборов от света и тепла Солнца, Земли и Луны. Его цель - позволить инфракрасному телескопу работать при расчетной температуре 40 кельвинов (-233 ° C) или ниже ее. [ 27 ] Поэтому телескоп использует большой солнцезащитный экран, чтобы блокировать свет и тепло от Солнца, Земли и Луны, а его расположение близко к Солнцу-Земле L2 удерживает все три тела на одной стороне космического корабля в любое время. . [ 28 ] Протектор поддерживает стабильную температуру структур на темной стороне, что имеет решающее значение для поддержания точного выравнивания сегментов главного зеркала в пространстве. [29 ]
Инструменты
Три основных инструментальных модуля телескопа:
- Интегрированный модуль научных приборов - ( ISIM );
- Элемент Оптического Телескопа - ( ОТЕ );
- Модуль космической поддержки — ( SSM ).
ИСИМ представляет собой полностью распределенную систему, состоящую из криогенного модуля , интегрированного с ОТЕ и с программным обеспечением , процессорных схем и других электронных приборов, расположенных в горячей части ССМ. [ 30 ]
ISIM обеспечивает структуру, среду и транспортные средства для данных, собираемых тремя научными модулями: NIRCam, NIRSpec и MIRI. В дополнение к датчику точной настройки (Fine Guidance Sensor — FGS):
- Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) = инфракрасная камера; [ 31 ]
- Средний инфракрасный прибор (MIRI) = приборы для инфракрасного излучения; [ 32 ]
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) = инфракрасный спектрограф. [ 33 ]
Northrop Grumman Space Technology является основным подрядчиком, отвечающим за разработку и интеграцию обсерватории. Они несут ответственность за разработку и строительство космического корабля, включая оба; основной корпус и солнечный экран. [ 34 ] Компания Ball Aerospace получила субподряд на разработку и создание элемента оптического телескопа (OTE) . [ 19 ] Центр космических полетов имени Годдарда отвечает за предоставление Интегрированного научного приборного модуля (ISIM). [ 35 ]
История
Работа над проектом началась более 30 лет назад в STScI с задачи «подумать о следующей большой миссии за пределами Хаббла». Разработка концепции миссии началась в сентябре 1989 года на семинаре, проведенном в STScI перед запуском Хаббла. Семинар осветил научные возможности и технологические проблемы такой миссии и был основан на предыдущих исследованиях. [ 36 ]
История (разработка до 2003 г.)
Год | События |
---|---|
1996 г. | Стартовал проект космического телескопа нового поколения (8 м) |
2002 г. | Телескоп под названием Космический телескоп Джеймса Уэбба изменен на 6 м. |
2003 г. | Контракт с TRW заключен на строительство |
2004 г. | НЕКСУС отменен [ 37 ] |
2007 г. | Меморандум о взаимопонимании ЕКА/НАСА |
2010 | одобрено MCDR |
2011 | предлагаемая отмена |
2016 | Завершена окончательная сборка |
2021 | Запуск |
Обсуждения продолжения работы Хаббла начались в 1980-х, но серьезное планирование началось в начале 1990-х. [ 38 ] Доклад Национальной академии УФ-оптики в космосе в 1990 году дал импульс этой концепции, рекомендовав охлаждаемый космический телескоп. Преемник Хаббла. Разработка концепции 8-метрового космического телескопа следующего поколения (NGST) в течение следующих двух лет была сосредоточена на охлаждаемом телескопе видимого и инфракрасного диапазона, когда стало ясно, что технически нецелесообразно включать возможности УФ-излучения.
В 1993 году Совет Института космического телескопа (STIC) назначил комитет для изучения космических астрономических миссий 21-го века, а два года спустя комитет рекомендовал 4-метровый телескоп — меньше, чем первоначально обсуждавшийся 8-10-метровый NGST. способность видеть инфракрасный свет. Позже НАСА восстановило NGST до 8 метров. [ 39 ]
По сути, концепция телескопа Hi-Z была разработана между 1989 и 1994 годами: [ 40 ] полностью открытый инфракрасный телескоп с 4-метровой апертурой [ 41 ] , который выдвигался на орбиту на 3 астрономические единицы . [ 42 ] Эта далекая орбита выиграла бы от уменьшения светового шума от зодиакальной пыли. [ 43 ] Другие ранние планы предусматривали запуск телескопа-предшественника NEXUS. [ 44 ]
Исправление неисправной оптики космического телескопа Хаббл в первые годы его существования сыграло значительную роль в рождении JWST. В 1993 году НАСА подготовило STS-61 , космический шаттл, который должен был заменить камеру HST и адаптер для его спектрографа для компенсации сферической аберрации в его главном зеркале.
В 2002 году проект был переименован в честь второго администратора НАСА (1961–1968) Джеймса Э. Уэбба. Уэбб руководил агентством во время программы « Аполлон» и сделал научные исследования основным направлением деятельности НАСА. [ 45 ] В 2003 году НАСА заключило с TRW генеральный контракт на сумму 824,8 миллиона долларов на JWST. JWST — это проект НАСА в международном сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ESA) и Канадским космическим агентством (CSA), которые официально присоединились к нему в 2004 и 2007 годах соответственно.
Проект требовал главного зеркала диаметром 6,1 метра и даты запуска в 2010 г. Позже в том же году TRW была приобретена Northrop Grumman и стала Northrop Grumman Space Technology. [ 46 ]
Перепланировка (2005)
Разработкой руководил Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте , штат Мэриленд , с Джоном Мазером в качестве научного сотрудника проекта. Генеральным подрядчиком была Northrop Grumman Aerospace Systems , ответственная за разработку и строительство элемента космического корабля, который включал в себя спутниковую шину, солнцезащитный экран, сборку развертываемой башни (DTA), которая соединяет элемент оптического телескопа с шиной космического корабля, и среднюю стрелу . Сборка (MBA). ), который помогает вывести на орбиту большие солнцезащитные зонты [ 47 ] , а Ball Aerospace & Technologiesбыл заключен субподряд на разработку и создание самого OTE и интегрированного модуля научных инструментов (ISIM). [ 48 ]
Многофункциональный мультиинструмент (MIMF)
После достижения важной вехи по настройке телескопа на NIRCam в марте 2022 года команда Уэбба начала расширять настройку телескопа на направляющую (датчик точной ориентации или FGS) и три других научных инструмента. НАСА назвало этот шестинедельный процесс многопрофильной многоинструментальной юстировкой (MIMF). [ 49 ]
первые изображения
11 июля 2022 года НАСА представило первое изображение глубокого поля, сделанное Джеймсом Уэббом. Президент США Джо Байден обнародовал изображение в ходе совместной трансляции Белого дома и Космического агентства США. [ 50 ]
12 июля 2022 года публике было представлено то, что НАСА назвало «пакетом» изображений, сделанных Джеймсом Уэббом. Было сфотографировано несколько объектов и выявлены спектральные измерения. [ 51 ]
Туманность Эта Киля | Квинтет Стефана | NGC 3132 | спектр
Экзопланета WASP 76 b |
---|---|---|---|
![]() |
![]() |
![]() |
Смотрите также
использованная литература
- ^ "Часто задаваемые вопросы Полный общественный телескоп Уэбба / НАСА" . www.jwst.nasa.gov (на английском языке) . Проконсультировано 26 декабря 2021 г.
- ^ «Когда будет запущен Webb» . Космический телескоп Джеймса Уэбба (на английском языке). 23 ноября 2021 г.
- ^ a b «JWST (Космический телескоп Джеймса Уэбба)» . Интернет-портал ЕКА . Проверено 29 июня 2015 г.
- ^ «О космическом телескопе Джеймса Уэбба » . По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ↑ a b «Джеймс Уэбб: узнайте все о телескопе, который является самой дорогой миссией в истории НАСА» . Цифровой взгляд . 21 декабря 2021 г. . Проконсультировано 26 декабря 2021 г.
- ^ "Как Уэбб контрастирует с Хабблом?" . НАСА . Проверено 25 декабря 2021 г. . Архивировано из оригинала 3 декабря 2016 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
- ↑ Витце, Александра (23 июля 2021 г.). «НАСА расследует вопрос о переименовании телескопа Джеймса Уэбба после заявлений против ЛГБТ+» . Природа (7870): 15–16. doi : 10.1038/d41586-021-02010-x . Проконсультировано 26 декабря 2021 г.
- ↑ Лалло, Мэтью Д. (2012). «Опыт работы с космическим телескопом Хаббл: 20 лет архетипа». Оптическая инженерия . S2CID = 15722152 . 51 (1): 011011–011011–19. Бибкод : 2012OptEn..51a1011L . архив : 1203.0002 . дои : 10.1117/1.OE.51.1.011011
- ^ «L2, вторая точка Лагранжа» . www.esa.int (на английском языке) . Проконсультировано 26 декабря 2021 г.
- ^ «НАСА запускает телескоп, который превосходит Хаббл: познакомьтесь с Джеймсом Уэббом, созданным для захвата первых галактик во Вселенной» . Г1 . 29 октября 2021 г. . Проконсультировано 26 декабря 2021 г.
- ↑ a b c «Как ты можешь замерзнуть? Кулер протестирован для телескопа НАСА» (на английском языке). Phys.org. 14 июня 2016 г. . Проконсультировано 25 декабря 2021 г.
- ↑ «Часто задаваемые вопросы: Как долго продлится миссия Уэбба?» (по-английски). Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба. 2017 _ По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ^ a b «НАСА успешно запускает новый телескоп Джеймса Уэбба» . R7.com . 25 декабря 2021 г.
- ↑ УОЛ (24 января 2022 г.). «Телескоп Джеймса Уэбба прибыл в точку L2, пункт назначения на орбите Солнца» . Консультация проведена 3 февраля 2022 г.
- ↑ «HD 84406» (неопр .) . simbad.u-strasbg.fr . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ↑ Журнал Galileo (2 февраля 2022 г.). «НАСА обнаружило первую звезду, которую проанализировал телескоп Джеймса Уэбба» . Консультация проведена 3 февраля 2022 г.
- ^ «Первые изображения с космического телескопа Джеймса Уэбба» . НАСА . 12 июля 2022 г. . Консультировано 12 июля 2022 г.
- Викискладе есть медиафайлы по теме Уэбба / НАСА . www.jwst.nasa.gov (на английском языке) . По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ^ a b «Часто задаваемые вопросы Полный общественный телескоп Уэбба / НАСА» . jwst.nasa.gov (на английском языке) . По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ^ "Научные темы - Уэбб / НАСА" . www.jwst.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 9 декабря 2021 г.
- ↑ До свидания, Деннис; Рулетка, Джоуи (25 декабря 2021 г.). «Космический телескоп Джеймса Уэбба отправляется в путешествие, чтобы увидеть рассвет звездного света» . Нью-Йорк Таймс (на английском языке). ISSN 0362-4331 . Проконсультировано 25 декабря 2021 г.
- ↑ Последовательность развертывания космического телескопа Джеймса Уэбба (номинал ), стр. 1:47 , по состоянию на 25 декабря 2021 г., копия подана 23 декабря 2021 г.
- ↑ Ховард, Рик, «Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST)» . НАСА , 6 марта 2012 г.
Эта статья включает текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
- ^ "Инфракрасные атмосферные окна" . Крутой Космос . Проконсультировано 25 декабря 2021 г.
- ^ «НАСА -« L2 »будет домом космического телескопа Джеймса Уэбба в космосе» . www.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ "Солнечный щит Уэбб / НАСА" . www.jwst.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ «НАСА выполняет самую сложную работу на недавно запущенном космическом телескопе» . Звезда Торонто (на английском языке). 5 января 2022 г. ISSN 0319-0781 . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ "Орбита - Уэбб/НАСА" . jwst.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ «Балет в невесомости: космический телескоп Джеймса Уэбба разворачивает солнцезащитный козырек и зеркало» . NPR.org (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ "JWST: Интегрированный модуль научных инструментов (ISIM)" . НАСА. 2017 _ По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ^ "NIRCam для космического телескопа Джеймса Уэбба" . Университет Аризоны . Проконсультировано 25 декабря 2021 г.
- ^ «JWST: прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI)» . НАСА. 2017 _ По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- ^ "NIRSpec - спектрограф ближнего инфракрасного диапазона на JWST" . Европейское космическое агентство. 22 февраля 2015 г. . Проконсультировано 24 декабря 2021 г.
- ^ "Космический телескоп Джеймса Уэбба" . Нортроп Грумман. 2017 _ Проконсультировано 25 декабря 2021 г.
- ^ «Научные инструменты космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА успешно установлены» . НАСА. 24 мая 2016 г. . По состоянию на 25 декабря 2021 г. Эта статья включает текст из этого общедоступного источника .
- Викискладе есть медиафайлы по теме истории . STScI.edu (на английском языке) . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ^ «Группа стратегических инженерных исследований Массачусетского технологического института: Оливье Л. де Век» . Strategic.mit.edu . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ↑ Гур, Хавив Реттиг. «Пространство меняется. «Уэбб» — это только начало, — говорит бывший израильтянин, который был в деле с самого начала» . www.timesofisrael.com (на английском языке) . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ↑ «Информационный бюллетень STScI: Том 033, выпуск 01» (PDF) . 2016
- ^ "Центр технологий производства космической оптики - Анализ" . web.archive.org . 15 октября 2011 г. . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ↑ Френьер, Эдвард Р. (3 марта 1981 г.). «Проектирование оптических экранов первого порядка» . ШПАЙ: 19–28. дои : 10.1117/12.959598 . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ↑ Век, Оливье Л. Де; Миллер, Дэвид В.; Мосье, Гэри Э., Междисциплинарный анализ космического телескопа-предшественника NEXUS , по состоянию на 19 марта 2022 г.
- ^ "Космический телескоп Джеймса Уэбба - История JWST: 1989-1994" . Копия отправлена 3 февраля 2014 г.
- ^ "Космический телескоп следующего поколения (NGST)" . www.nap.edu . Консультировано 19 марта 2022 г.
- ^ "Кто такой Джеймс Уэбб - Уэбб / НАСА" . www.jwst.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ "HubbleSite - Космический телескоп Джеймса Уэбба - Уэбб: прошлое и будущее" . архив.тел . 10 декабря 2012 г. . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ «Northrop Grumman завершает изготовление конструкции полета для развертывания солнцезащитного козырька для JWST» . www.spacedaily.com . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ^ «Инструменты и ISIM (интегрированный модуль научных инструментов) Уэбб / НАСА» . jwst.nasa.gov (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ↑ Центр, Космический полет Годдарда НАСА (21 марта 2022 г.). «Космический телескоп Уэбба начинает настройку нескольких инструментов» . SciTechDaily (на английском языке) . Консультировано 24 марта 2022 г.
- ↑ Ногейра, Сальвадор (11 июля 2022 г.). «Посмотрите первое обработанное цветное изображение с космического телескопа Джеймса Уэбба» . Фолья де С.Паулу . Консультировано 12 июля 2022 г.
- ↑ Кавальканте, Даниэле (12 июля 2022 г.). «НАСА публикует пять потрясающих новых фотографий Джеймса Уэбба!» . Каналтек . Консультировано 12 июля 2022 г.