13 июня космический телескоп «Хаббл» вошел в безопасный режим, с тех пор астрономические наблюдения остановлены. Предполагалось, что проблема в блоке памяти компьютерной системы NSSC-1, которая отвечает за работу научных инструментов телескопа. Несмотря на попытки NASA решить проблему, пока что ситуацию не удалось взять под контроль.
Существует ненулевая вероятность, что телескоп больше нельзя будет эксплуатировать. Все же 30 лет, в течение которых «Хаббл» работает на благо человечества — очень большой срок для космической техники. Кроме памяти там могут быть испорчены или находиться на грани работоспособности и другие системы и компоненты. Но у «Хаббла» есть наследник, если так можно выразиться — космический телескоп «Джеймс Уэбб». Давайте вспомним его историю и посмотрим, на каком этапе реализации находится проект по его запуску в космос.
Насколько все плохо с «Хабблом»
Пока что неясно, но восстановить его работу не удается почти две недели. Агентство пытается ввести в строй резервный компьютер, который не работал с 2009 года, но пока что положительных новостей нет.
Сначала агентство пыталось перевести телескоп на резервную память, причем не один, а два раза. Но ничего не получилось, так что вполне возможно, что неисправность не в памяти, а в чем-то еще. В этом случае ввести в работу резервный компьютер, управляющий научными инструментами телескопа — отличная идея.
Сам компьютерный блок — как основной, так и дубль, разработан еще в 80-х годах XX века. Основной проработал почти 20 лет. Второй установлен в 2009 году, во время специальной миссии с участием астронавтов. Но второй компьютер содержит те же компоненты, что и основной, произведены они были в 80-х годах. Вот более подробная информация об этих системах. Сейчас неизвестно, выдержал ли второй компьютер испытание временем или нет. Если нет — то придется либо новую миссию космических спасателей запускать, что маловероятно, либо завершать эксплуатацию телескопа.
Но если на этот раз и удастся восстановить работоспособность системы, то нет никаких гарантий надежной работы в будущем. Так, в начале весны NASA уже занималось восстановлением системы после ошибки бортового ПО. Тогда проблему удалось исправить достаточно быстро.
В любом случае нужен еще один космический телескоп, который сможет продолжать работу «Хаббла», но уже при помощи обновленных научных инструментов.
Телескоп «Джеймс Уэбб»
Начало проекта положено в 1996 году, сначала он назывался Next Generation Space Telescope («Космический телескоп нового поколения», NGST). Здесь все логично, поскольку это именно следующее поколение космических телескопов. Система должна была углубить исследования, проводимые «Хабблом», поскольку ее возможности шире (об этом поговорим чуть ниже).
Спустя несколько лет проект переименовали в честь одного из первых руководителей NASA. Теперь это James Webb Space Telescope, если сокращенно, то JWST.
Особенности «Уэбба»
Новый телескоп — инфракрасный. Рабочий диапазон — излучение от 0,6 до 28,5 мкм. Для выполнения поставленных перед системой задач наблюдений телескопу необходимо зеркало внушительных размеров. Но изготовить цельное зеркало диаметром 6,5 метра, да еще и с массой, которая позволяет отправить его в космос, невозможно непросто. Поэтому было принято решение создать составное зеркало относительно небольшой массы.
Оно состоит из 18 шестиугольных сегментов. Полностью разложится зеркало по прибытию на свое место в космосе. Цельное зеркало было бы слишком большим для вывода в космос.
Каждый сегмент может быть настроен индивидуально, масса каждого около 20 кг. Покрытие, золото, очень тонкое — в тысячу раз тоньше волоса человека. Сами сегменты бериллиевые — в частности, потому, что бериллий сохраняет форму при сверхнизких температурах.
Шестиугольная форма сегментов обусловлена необходимостью убрать зазоры между элементами, плюс форма зеркала получается, конечно, не круглой, но близкой к круговой — а это дает возможность фокусировать свет на детекторах.
Чувствительность системы настолько высока, что телескоп способен засечь тепловой объект размером со шмеля на расстоянии от Земли до Луны.
Располагаться же космический телескоп будет на расстоянии около 1,5 млн км от Земли. «Хаббл» находится на низкой орбите Земли — 570 км. Именно благодаря его близости астронавты имеют возможность обслуживать телескоп. А вот с «Уэббом» так не получится — если вдруг что пойдет не так, телескоп останется висеть на огромном удалении от нашей планеты, его не починишь.
Инструменты телескопа
Камера ближнего инфракрасного диапазона
Это основной инструмент для формирования изображения Webb. Она распознает инфракрасную длину волн от 0,6 до 5 микрон. Камера сможет увидеть свет от самых ранних звезд и галактик, молодые звезды Млечного пути и пояса Койпера.
Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона
Инструмент используют для изучения рассеивания света от объекта. Анализ спектра даст информацию о физических данных объекта: температуре, массе, химическом составе.
Средне-инфракрасный прибор
Этот прибор видит длину волн от 5 до 28 микрон. Он может увидеть красный смещенный свет далеких галактик, вновь появившихся звезд и слабовидимые кометы.
Датчик точного наведения
Этот инструмент будут использовать для обнаружения первого света, определения характеристик экзопланет.
Основные задачи миссии
Общий перечень задач включает 286 разных программ. Все они в итоговом списке разбиты по продолжительности наблюдения:
- ≤ 25 часов — маленькие,
- > 25 и ≤ 75 часов — средние,
- > 75 часов — большие.
Древнее далёко
Главная задача телескопа — выяснить, какой была Вселенная сразу после Большого взрыва. Возможно, новый инструмент поможет понять, где и когда стартовала реионизация Вселенной, а также выяснить ее причины. «Джеймс Уэбб» сможет наблюдать за далекими галактиками, находящимися на расстоянии 13,5 млрд световых лет от нас. Эти галактики появились вскоре после Большого Взрыва. «Вскоре», конечно, не по временной шкале жизни человека, а в сравнении со временем существования самой Вселенной.
Древние галактики будут сравниваться с современными — в частности, для того, чтобы выяснить процесс эволюции галактических объектов разного типа. Период изучения — примерно от 400 тыс. лет с момента Большого Взрыва до 500 млн лет.
Благодаря тому, что телескоп инфракрасный, ему не будут сильно мешать газопылевые облака, которые являются непреодолимым препятствием для «Хаббла». А именно такие облака являются колыбелью звезд и планетных систем, так что мы больше сможем узнать и о возможном происхождении Солнечной системы — наблюдая за тем, что происходит в миллиардах световых лет от нас.
Кроме того, телескоп будет вести наблюдение за экзопланетами — как очень далекими, так и относительно близкими. Инфракрасный диапазон наблюдения и здесь дает преимущество перед некоторыми другими инструментами наблюдения.
Дополнительные задачи — изучение молодых звезд нашей галактики, изучение звездных скоплений ближайших галактик, создание карты темной материи.
Ближнее настоящее
Телескоп будет наблюдать не только за прошлым Вселенной, но и ее настоящим. А именно — за объектами в Солнечной системе.
После того, как телескоп станет на место и развернет все необходимые системы, ему поручат изучить Юпитер, его атмосферу, кольца и спутники. В частности, особый интерес для ученых представляет полярный регион, где размещается несколько огромных циклонов. Возможности телескопа позволяют получить максимально подробные данные о происходящем в атмосфере газового гиганта.
У Юпитера есть собственные кольца, конечно, не такие шикарные, как у Сатурна, но тоже ничего. Но поскольку Юпитер сам по себе яркий объект, то наблюдать за ними сложно. Ну а «Уэбб» даст возможность сделать это, обогатив науку новыми данными.
Затем телескоп приступит к изучению двух спутников Юпитера — Ганимеда, размеры которого превосходят размеры целой планеты — Меркурия, и Ио, вулканически активной луны планеты-гиганта.
Кроме того, телескоп станет изучать объекты пояса Койпера.
По мнению астрофизика и старшего научного сотрудника миссии Джеймса Уэбба Джона С. Мазер, запуск телескопа станет открытием «инфракрасного сундука с сокровищами и сюрпризы там гарантированы».
Проблемы с новым телескопом
На реализацию проекта отводилось немногим более 10 лет, но на самом деле получилось больше… Намного больше. Сначала телескоп хотели отправить в космос уже в 2007 году (здесь нет опечатки). Но затем последовала череда проблем. Общая стоимость проекта в общем итоге составила $10 млрд. При этом изначальная сумма, выделенная на постройку телескопа, составляла $ 626,7 млн.
Когда «Уэбб» будет запущен?
Сложно сказать. Запуск телескопа переносился уже 19 раз. Последний раз — 2 июня 2021 года. Правда, сейчас речь идет о переносе срока запуска всего на несколько недель — с октября, как было изначально запланировано, на октябрь или декабрь.
Телескоп планируют отправить в космос со стартового комплекса Arianespace ELA-3 на космодроме, расположенном недалеко от Куру (Kourou) во Французской Гвиане.
Автор: kkxen
