О музее / Блог

«Джеймс Уэбб»: в ожидании первых снимков

11 июля 2022

12 июля в 14:30 по Гринвичу НАСА планирует опубликовать первые фотографии с телескопа «Джеймс Уэбб». Ждем с нетерпением, а пока давайте вспомним, о том, что же это за телескоп, где он находится и какие у него цели.

«Джеймс Уэбб» - самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом, когда-либо запущенный человечеством. Зеркало состоит из 18 шестиугольных сегментов, общим диаметром 6,5 метра. Решение сделать зеркало не цельным, а сегментированным обусловливалось тем, что цельное зеркало такого диаметра не поместилось бы в ракете-носителе «Ариан-5».

Рис.1. – Телескоп Джеймс Уэбб выходит в космос. Смоделированное изображение.

Запуск ракеты состоялся 25 декабря 2021 года с космодрома Куру. 9 января 2022 года телескоп успешно развернул все свои системы и перешёл в полностью операционное состояние, а 24 января 2022 года он успешно вышел на гало-орбиту в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля, в 1,5 млн. км. от Земли.

Почему именно там? При решении задачи, куда же отправить «Уэбба», ставилось два условия:

  1. Достаточная отдаленность от планеты и спутников, которые ее окружают. Дело в том, что «Джеймс Уэбб» – это инфракрасный телескоп, и он очень чутко реагирует на любой близкий источник тепла, ведь ловит он именно тепло: тепло далеких звезд и планет. Поэтому он и должен находиться как можно дальше от Земли, которая является колоссальным источником тепла, и от других спутников, подогреваемых всё той же Землей.
  2. Достаточная близость к Земле, как бы ни парадоксально это звучало. Телескоп должен находиться настолько далеко, чтобы нормально работать в своем диапазоне, но при этом не слишком далеко, чтобы постоянно передавать сигналы на Землю.

И соблюсти эти два условия можно, поместив «Джеймса Уэбба» работать в одну из точек Лагранжа, находящуюся на расстоянии 1,5 млн. км. от Земли и при этом за Землей, то есть противоположно Солнцу. Это такая устойчивая точка, находясь в которой телескоп будет вращаться по орбите вокруг Солнца с такой же скоростью, что и Земля.

Рис.2. – Положение телескопа «Джеймс Уэбб» в космосе.

При этом телескоп не совсем стоит на месте: он крутится по небольшой орбите вокруг самой точки Лагранжа – так называемой гало-орбите. Это необходимо для того, чтобы получать заряд энергии от Солнца. Ведь если он будет «висеть» непосредственно в самой точке Лагранжа, то наша планета станет для телескопа заслонкой от Солнца, а значит солнечные батареи не смогут вырабатывать энергию. И тут возникает еще один нюанс: Солнце, помимо того, что питает «Уэбба», оно его еще и нагревает. И чтобы защитить сам телескоп от нагрева, его окружили своеобразным «фартуком».

Рис.3. – Джеймс Уэбб в развернутом виде в космосе.

Почему же «Джеймс Уэбб» так долго не приступал к работе?

Причина опять же в его сущности. Для того, чтобы оптимально и точно работать в инфракрасном диапазоне, телескопу нужно быть абсолютно холодным. Поэтому все эти полгода телескоп просто остывал.

Какие цели стоят перед телескопом?

Цели, за которыми будет наблюдать телескоп, сгруппировали по направлениям, всего их восемь:

  1. Экзопланеты и дисковые среды.
  2. Галактики.
  3. Межгалактическая и циркумгалактическая среды.
  4. Крупномасштабная структура Вселенной.
  5. Солнечная система.
  6. Астрофизика и типы звезд.
  7. Популяции планет и межзвездная среда.
  8. Сверхмассивные черные дыры.

Основная задача «Джемса Уэбба» - обнаружение света самых первых звезд и галактик, которые образовались около 13 млрд лет назад.  Они находятся на самом краю Вселенной, и удаляются от нас с катастрофической скоростью. Из-за этого к Земле приходит только инфракрасное излучение, поймать которое сможет «Джеймс Уэбб».

Не будет обделена вниманием и Солнечная система: возможно именно «Джеймс Уэбб» сможет узнать, есть ли девятая планета в нашей Солнечной системе или нет?

Ну и, наверное, почти все ждут от телескопа новых красочных фотографий, которые не удавалось сделать еще ни одному телескопу. И тут уж Уэбб не подкачает: достаточно сравнить фотографию одного и того же участка, сделанную когда-то телескопом «Спитцер» и в настоящее время телескопом «Джеймс Уэбб». Это участок Большого Магелланового Облака – спутника нашей Галактики. Для телескопа «Джеймс Уэбб» это была просто тренировка.

Рис.4. – Сравнение снимков, сделанных телескопами «Спитцер» (слева) и «Джеймс Уэбб» справа.

Для справки: телескоп «Спитцер» - инфракрасный телескоп НАСА, запущенный в 2003 году. В 2009 прекратил работу в инфракрасном диапазоне, так как исчерпал запасы хладагента.

Случилась уже с «Уэббом» и небольшая катастрофа: в одно из его зеркал попал микрометеороид, слегка сместив его положение. К счастью, зеркало удалось поправить.

 Инженеры ожидали таких инцидентов и готовили телескоп для них, поэтому зеркала были спроектированы таким образом, чтобы выдерживать бомбардировку со стороны микрометеороидов, летящих с экстремальными скоростями. Тем не менее это обстоятельство впоследствии может ухудшить работу зеркал, что неизбежно.

Будем надеяться, что «Джеймс Уэбб» стоически переживет все бомбардировки и откроет нам много интересного!

Татьяна Сапьян
Томский Планетарий
«Джеймс Уэбб»: в ожидании первых снимков