James Webb (JWST) kosmoseteleskoop – Hubble'i asendaja ja infrapunateleskoop

James Webb (JWST) – Hubble'i võimsam infrapunateleskoop: 6,5 m kuldpeegliga, näeb universumi varjatud soojuskiirgust ja avastab kaugeimaid galaktikaid.

James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) on teleskoop, mis viidi kosmosesse eesmärgiga uurida universumit peamiselt infrapunavalguses. Teleskoop lasti edukalt üles 25. detsembril 2021 Ariane 5 raketiga ja jõudis oma tööorbiidile ümber Päikese — Maa taha Lagrange’i punkti L2 — jaanuaris 2022. JWST ei ole Hubble'i otsene "asendaja", vaid pigem sellele täiendav ja spetsialiseeritum instrument: see töötab eri lainepikkustel ja vaatleb peamiselt vanu, kaugeid ja jahtunud objekte, mida Hubble'i kosmoseteleskoobile pole võimalik näha.

Teleskoop on nime saanud James E. Webbi järgi; Webb oli NASA administraator ja osales 1960. aastatel Ameerika kosmoseprogrammi juhtimises, mille hulka kuulus ka Apollo programmi arendamine. JWST peegel on 6,5 meetrit (21 jalga) lai ja kokku koosneb see 18 heksagonaalsest peeglikillust. Kuna selline peegel ei mahu otse raketi korvi, pandi see käivitamise ajal kokku ja seejärel kosmoses lahti; peeglipinnad on kaetud kuldaga, sest kuld peegeldab hästi infrapunavalgust.

Peamised omadused ja tehnika

JWST on peamiselt infrapunateleskoobiga, kuid sobib vaatlusteks ka nähtava valguse punases osas — seetõttu kodeeritakse paljud pildid valevärviga, et me saaksime näha lainepikkusi, mis inimese silmale nähtavad ei ole. Infrapunavõimekus võimaldab näha soojuskiirgust ja eemalduvaid galaktikaid, mille valgus on universumi paisumisel veninud punaseks (Infrapunase spektri abil saab vaadata näiteks varjatud tähetekke piirkondi ja kaugeid, väga eelajaloolisi galaktikaid).

Teleskoobi tundlikkuse ja madala mürataseme tagamiseks peab JWST olema väga külm. Selle kaitseks paikneb teleskoobi ja instrumendid suurte, mitmekihiliste päikesekilpide taga — need kilbid on umbes tenniseväljaku suurused ning varjutavad JWST Päikese, Maa ja Kuu kiirguse eest, võimaldades peeglitel ja instrumentidel jahtuda kuni mõnekümne kraadini üle absoluutse nulli. Peegel ja enamik instrumente jahtuvad passiivselt umbes 40 K ümbrusse; optiline/near-infrared instrument onhed ja MIRI (midi-infrapuna) vajab täiendavat jahutust, et ulatuda umbes 7 K-ni — selleks kasutatakse spetsiaalset külmutusseadet.

Instrumentid

• NIRCam — lähi-infrapuna kaamera (kujundus ja sügavväli), tähtis esimeste galaktikate leidmisel ja tähetekete uurimisel.
• NIRSpec — lähi-infrapuna spektromeeter, mis võimaldab korraga mõõta sadu objekte ja uurida nende koostist ja punanihet.
• MIRI — keskmise lainepikkuse infrapuna instrument, mis on tundlik tolmu ja jahtunud objektide suhtes (vajab aktiivset jahutust).
• FGS/NIRISS — fookuse ja stabiliseerimise riistvara ning lisafunktsioonid eksoplaneetide jaotuste ja spektroskoopia jaoks.

Kus asub ja kuidas töötab

JWST töötab Lagrange’i punktis L2, umbes 1,5 miljoni kilomeetri kaugusel Maast Maa ja Päikese tagant. See asukoht annab stabiilse ja jaheda keskkonna ning pideva nähtavuse taevasse ilma Maa varju või sagedaste päikesevarjutusteta. Andmed edastatakse Maale läbi NASA Deep Space Network’i, ja vaatlusaja jaguneb teadusprogrammide vahel, mida haldavad NASA koos Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) ja Kanada Kosmoseagentuuriga (CSA).

Teaduslikud eesmärgid

JWST peamised teadusülesanded on:

• Uurida universumi esimesi galaktikaid ja tähti ning põhjuseid, kuidas universum sai " taas ioniseeritud" (reionisatsioonietapp) pärast esialgset tumedat aega.
• Uurida tähe- ja planeedisüsteemide tekkimist, sealhulgas protoplaneetaarseid kettaid ja tolmu rolli planeetide moodustumisel.
• Karakteriseerida eksoplaneetide atmosfääre spektroskoopia abil, otsides veemolekule, süsinikuga seotud ühendeid ja muid biomarkeritele viitavaid signaale.
• Teha vaatlustöid ka Päikesesüsteemi objektide kohta — komeedid, asteroidid, planeetide atmosfäärid ja satelliidid.

Käivitamine ja töö käigus

Peale käivitumist ja kosmoses lahtipakkimist kulusid mitmed kuud süsteemide kontrollimiseks, peeglite joondamiseks ja instrumendi kalibreerimiseks. Esimesed täispildid ja teadusandmed tuli mesilase moodi peeglite etalonimise järel avalikkusele 12. juulil 2022. JWST on näidanud erakordselt kõrget tundlikkust ja edukaid tulemusi, saates väga üksikasjalikke vaateid kaugetest galaktikatest, tähetekstuuridest ja eksoplaneetide atmosfääridest.

Eluiga ja koostöö

JWST tööaeg on piiratud peamiselt kütusevaruga, mida kasutatakse korrektsioonide ja orbiidihaldamise jaoks; esialgu planeeriti mitu aastat (põhiprogrammid mitmeks aastaks) ning missiooni eluiga on hinnatud mitmeks aastakümneks opsüsteemide seisukorrast ja kütusekulust sõltuvalt. Missiooni eest vastutab NASA koostöös ESA ja CSA partneritega — see on rahvusvaheline projekt, mille teadusandmed on teadlastele kogu maailmas kättesaadavad.

Kuigi JWST on palju võimekam infrapunaspektris kui Hubble, ei asenda see täielikult Hubble'i: Hubble jätkab olulisi vaatlusprogramme, eriti ultraviolett- ja selgelt nähtavas spektris. Koos pakuvad need teleskoobid sügavamat ja terviklikumat pilti universumist.

Orbit

JWST asub Maa orbiidil kaugel Maast, et vältida Maa ja Kuu poolt kiirgavat soojust. See eriline orbiit asub Kuust kaugemal, Päikese-Maa süsteemi teises Lagrange'i punktis (L2), mis on stabiilse gravitatsiooniga koht. See orbiit on Maast 1 500 000 kilomeetri kaugusel, mis on meist umbes neli korda kaugemal kui Kuu. Seetõttu on ta enamiku ajast Maa varjus; ta ei liigu tegelikult ümber Maa, vaid tiirleb ümber Päikese sama kiirusega kui Maa.

JWST orbiit (ei ole mõõtkavas)

Küsimused ja vastused

K: Mis on James Webbi kosmoseteleskoop (JWST)?

K: Kes on James E. Webb?

K: Kui lai on JWST peegel?

K: Kuidas on JWST peapeegel valmistatud?

K: Mis tüüpi teleskoop on JWST?

K: Miks on JWST kullaga kaetud?

K: Kuidas hoiab JWST end jahedana?

Otsing