Швейцария внесла свой вклад в создание телескопа Джеймса Уэбба

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба имеет гораздо большее зеркало, чем телескоп «Хаббл». NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

Швейцария принимала самое активное участие в создании космического телескопа имени Джеймса Уэбба. Телескоп стоимостью 9 миллиардов долларов должен быть запущен сегодня в космос ракетой Ariane с космодрома Европейского космического агентства во Французской Гвиане. 

Подготовка русскоязычной версии: Игорь Петров. 

Как сообщало НАСА, запуск Космического Телескопа имени Джеймса Уэбба (англ. James Webb Space Telescope, JWST, уникальная орбитальная инфракрасная обсерватория), запланирован на 7.20 утра по среднеевропейскому времени 24 декабря, то есть на сегодня. «Чем ближе дата запуска, тем большее волнение я испытываю. Если все пройдет по плану, то это, конечно, будет для нас огромным облегчением», — говорит Адриан Глаузер (Adrian Glauser), ученый из Высшей технической школы Цюриха ETHZ. В рамках этого проекта он работал последние 18 лет. 

Телескоп стоимостью 9 миллиардов долларов должен быть выведен в космос ракетой Ariane с космодрома Европейского космического агентства во Французской Гвиане. Затем он отправится в путешествие протяженностью 1,6 миллиона километров, с тем чтобы занять свое место на гало-орбитеВнешняя ссылка в точке Лагранжа L2 в системе Солнце — Земля. Так называемые L-точки — это точки в системе из двух массивных тел, находясь в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, не испытывающее воздействия никаких других сил, кроме гравитационных со стороны двух первых тел, может оставаться относительно этих тел полностью неподвижным. 

Там телескоп начнет рискованный шестимесячный процесс разворачивания главного зеркала. Дело в том, что оно настолько велико, что не помещалось ни на одну ракету. Поэтому пришлось сконструировать зеркало в качестве набора элементов, из которых зеркало придется еще только собрать на орбите. Малейшая ошибка даже в нанометровом диапазоне может свести на нет все усилия. Швейцарские же ученые во главе с А. Глаузером внесли свой вклад в данную миссию в рамках сотрудничества с международным консорциумом, создававшим Mid-Infrared Instrument, задача которого состоит в анализе малоизученных инфракрасных волн длинной от 5 до 28 микрон. Это позволит телескопу увидеть самые старые объекты во Вселенной. 

Кстати, телескоп сначала назывался «Космический телескоп нового поколения» (англ. Next-generation space telescope, NGST), но в 2002 году он был переименован в честь второго руководителя НАСА Джеймса Уэбба (1906—1992), возглавлявшего агентство в 1961—1968 годах во время реализации программы «Аполлон».

Ученым не нужны «фотки»

До сих пор самым большим телескопом в космосе был уже изрядно состарившийся «Хаббл». С его помощью мы все теперь прекрасно знаем, как выглядят далекие спиральные галактики и прочие изумительные космические объекты. Но для ученых гораздо интереснее не делать фотографии, а изучать различные спектры космических излучений. Спектрографы, которые как бы разлагают свет на составляющие компоненты, позволяют, например, точнее определять химический состав звезд или находить в атмосфере планет следы тех или иных газов или веществ на молекулярном уровне. И именно этим и будет заниматься новый научный орбитальный прибор. 

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба имеет гораздо большее зеркало, чем телескоп «Хаббл». Поэтому он способен собирать в десять раз больше света и, следовательно, видеть космос намного отчетливее, а что касается инфракрасного диапазона, то здесь «Уэбб» «видит» примерно в сто раз лучше, чем «Хаббл», благодаря чему ученые смогут гораздо глубже заглянуть, в частности, в историю Вселенной. Об этом в интервью швейцарскому телеканалу SRF рассказал научный директор Европейского космического агентства Гюнтер Хазингер (Günther Hasinger). «Вы сможете заглянуть, так сказать, за кулисы. И вы вдруг поймете, что там, где вы сейчас видите одну звезду, на самом деле расположены пять или десять звезд — или даже целое звездное скопление», — говорит он. 

предыдущий следующий

«Космический телескоп Джеймс Уэбб» имеет главное зеркало диаметром 6,5 диаметра, что намного больше, чем у его предшественника, космического телескопа «Хаббл». NASA/Chris Gunn

Инженер осматривает тепловой экран Среднеинфракрасного прибора (Mid-Infrared Instrument MIRI), одного из четырех научных приборов, которые будут работать на борту космического телескопа Джеймса Уэбба. NASA/Chris Gunn

Ученые осматривают инженерно-конструкторский блок главного зеркала телескопа. NASA/Chris Gunn

Каждый элемент зеркала изготовлен из слоя позолоченного бериллия, прочного, но легкого металла, способного улавливать слабый инфракрасный свет. Все элементы, будучи соединены вместе, образуют большое зеркало. Механические моторы-приводы на обратной стороне каждого элемента зеркала позволяют добиваться их необходимой для надлежащей работы телескопа взаимной конфигурации. NASA/Chris Gunn

Инженер НАСА Эрни Райт (Ernie Wright) наблюдает за тем, как первые шесть сегментов зеркала готовятся к началу заключительных криогенных испытаний. NASA/MSFC/David Higginbotham

Солнцезащитный экран космического телескопа Джеймса Уэбба состоит из пяти ультратонких слоев специально изготовленного композитного материала под названием Kapton. David Higginbotham

Космический телескоп Джеймса Уэбба прибывает на космодром Европейского космического агентства в Куру, Французская Гвиана, где он должен быть помещен внутрь ракеты Ariane 5. NASA/Chris Gunn

Солнечный щит Телескопа Джеймса Уэбба во время испытаний. NASA/Chris Gunn

Визуализация космического телескопа Джеймса Уэбба, покидающего ракету-носитель Ariane. ESA / D. Ducros

• Картина 1
• Картина 2
• Картина 3
• Картина 4
• Картина 5
• Картина 6
• Картина 7
• Картина 8
• Картина 9

Он так же предполагает, что новый телескоп позволит открыть много новых планет, находящихся за пределами нашей Солнечной системы, то есть так называемых экзопланет. «Поскольку Вселенная постоянно расширяется, то объекты, находящиеся дальше от Земли, удаляются от нас быстрее, чем те, которые находятся к нам ближе. Это означает, что их свет смещается в сторону красной области спектра. Поэтому до последнего времени звезды, которые образовались в самом начале жизни Вселенной, мы вообще видеть не могли, потому что в видимом свете они не наблюдаемы, они видны только в инфракрасном спектре». Иными словами, если телескоп «Джеймс Уэбб» сделает наше инфракрасное зрение куда более четким, то астрономы и астрофизики смогут заглянуть в куда более далекое прошлое Вселенной. 

«В настоящее время мы можем заглянуть примерно на расстояние в 700 миллионов лет назад после Большого взрыва, а вот телескоп „Уэбб“ позволит сократить это время примерно в три-пять раз». Ученые также надеются, что телескоп «Джеймс Уэбб» позволит решительно приблизиться к разгадке многих научных феноменов и вопросов. Например, никто до сих пор не знает, из чего состоит так называемая темная материя. Исходя из скорости, с которой видимые звезды вращаются вокруг центра своих галактик, ученые предполагает, что эта темная материя должна существовать, ее не может не быть, причем ее объем должен по меньшей мере в четыре раза превышать объем всей известной нам в Космосе материи вместе взятой. Кроме того, телескоп «Джеймс Уэбб» мог бы найти доказательства существования черных дыр, которые образовались уже в первые две секунды после Большого взрыва. В тот период они, возможно, доминировали во Вселенной, и как раз они и могли бы объяснить нам причину существования темной материи и ее природу. 

«И если все это было действительно именно так, то самые первые звезды должны были бы образоваться во Вселенной гораздо раньше, чем мы предполагаем до сих пор, то есть не через 300 миллионов лет после Большого взрыва, а в шесть раз раньше. Поэтому-то это так интересно, заглянуть еще дальше в прошлое Космоса. И пока здесь, на Земле, физики гонялись за элементарными частицами, пытаясь найти объяснение темной материи с помощью гигантских ускорителей, все по-настоящему важные вещи происходят в рамках наблюдений за Вселенной. По-настоящему фантастические открытия сейчас происходят именно в космосе», — говорит с удовлетворением Г. Хазингер, не скрывая своего ведомственного патриотизма.

«Очень сложная задача»

«Создание такого сверхсложного чувствительного прибора, который должен будет работать в условиях очень низких температур в космосе, было более чем сложной задачей», — говорит А. Глаузер. В частности, детекторы, которые преобразуют инфракрасные световые сигналы в электрические, должны, чтобы работать надлежащим образом, оставаться холодными. Очень холодными. Для нормальной работы детекторы MIRI должны иметь температуру менее 7 кельвинов или минус 266 градусов Цельсия. Специальный противосолнечный щит обеспечит их охлаждение до уровня ниже 40 кельвинов, но для активного охлаждения MIRI еще ниже необходим так называемый «крио-кулер» на основе гелия — своего рода очень сложный холодильник.

В рамках своего вклада в миссию НАСА швейцарские ученые совместно с компанией швейцарского ВПК RUAG Space разработали механизм, который защищает и герметизирует MIRI, экранируя прибор от внешнего загрязнения на этапе охлаждения после запуска. Кроме того, совместно с компанией Syderal они помогли создать специальные «криокабели», используемые для соединения инструментов и устройств телескопа в единую систему. После запуска А. Глаузер, будучи долгосрочным сотрудником проекта, будет иметь приоритетный доступ к некоторым из первых научных результатов.