Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) — NASA infrasarkanais Hubble aizstājējs
Džeimsa Vēba kosmosa teleskops (JWST) ir modernas paaudzes kosmiskais teleskops, kas tika palaists 2021. gada 25. decembrī un novadīts uz Saules–Zemes L2 (aptuveni 1,5 miljonus kilometru) punktu, kur tas darbojas ap Zemi ierastā orbītā. Palaišanā tika izmantota Eiropas rūpnieciski ražota raķete Ariane 5. JWST ir veidots, lai paplašinātu un papildinātu 1990. gadā palaisto Hubble kosmisko teleskopu. Tā galvenais mērķis ir pētīt Visumu infrasarkanajā diapazonā, ļaujot redzēt agrīnās galaktikas, zvaigžņu un planētu veidošanos un eksoplanētu atmosfēras.
Teleskops ir nosaukts Džeimsa E. Vēba vārdā, kurš bija NASA administrators 1960. gadu sākumā un spēlēja nozīmīgu lomu Apollo programmas attīstībā, kas nodrošināja cilvēku lidojumus uz Mēnesi. JWST projekts ir starptautisks sadarbības rezultāts, kurā piedalās NASA, Eiropas Kosmosa aģentūra un Kanādas Kosmosa aģentūra.
Galvenās īpašības un tehnoloģija
JWST galvenais spogulis ir 6,5 metrus plats un sastāv no 18 heksagonāla veida segmentiem. Spoguļa virsma ir izgatavota no berilija un pārklāta ar plānu zelta slāni, jo zelts ļoti labi atstaro infrasarkano starojumu, kas ir JWST pamatdarba diapazons. Salīdzinājumā ar Hubble, kura galvenais spogulis ir aptuveni 2,4 m, JWST aptverošā kolektīvā virsma ir apmēram sešas reizes lielāka, tādēļ tas spēj savākt daudz vairāk vāju gaismas kvantu no attālām un blāvām objektu vietām.
Liela daļa spoguļa un citu elementu tika salocīta palaišanas laikā, lai iebīdītu teleskopu raķetes aptverē, un pēc pacelšanās tie tika automātiski izklāti sarežģītā izvietošanas secībā. Lai saglabātu instrumentus pietiekami aukstus un novērstu Saules starojuma ietekmi, JWST saules vairogs ir daudzslāņu plēve aptuveni kā tenisa laukuma lielumā. Šis vairogs pasargā teleskopu no tiešiem saules starojuma un nodrošina, ka spogulis un redzamās/infrasarkanās kameras var darboties ļoti zemu temperatūru apstākļos.
JWST darbojas galvenokārt infrasarkanajā diapazonā (infrasarkanās gaismas teleskops), bet spēj uztvert arī sarkanās redzamās gaismas garumā. Infrasarkanā gaisma ļauj “redzēt” siltumu vai caur putekļiem aizsegtas zonas — līdzīgi kā dažas nakts redzamības ierīces — un tāpēc teleskops ir jātur ļoti auksts. Daļa dzesēšanas tiek nodrošināta pasīvā veidā (saules vairogs un novietojums L2), bet MIRI instruments izmanto arī aktīvu aukstuma nodrošinātāju, lai sasniegtu nepieciešami zemās temperatūras.
Zelta pārklājums, viltus krāsa un attēlu apstrāde
JWST sensori reģistrē gaismu tajos viļņa garumos, kuras cilvēka acs neredz, tādēļ gala attēli nereti tiek parādīti viltus krāsā — dažādi infrasarkanā diapazona kanāli tiek piesaistīti redzamām krāsām, lai vizualizētu struktūras un fizikālās īpašības. Zelta pārklājums uz spoguļa segmentiem nodrošina labu atstarošanu tieši infrasarkanajā spektrā, tādējādi maksimāli palielinot jutību.
Instrumenti un mērķi
JWST aprīkojumā ir vairāki galvenie instrumenti, kas ļauj veikt gan attēlveidošanu, gan spektroskopiju dažādos infrasarkanajos diapazonos. Starp tiem ir instrumenti, kas specializējas tuvā un vidēja infrasarkana spektra attēlošanā un spektrālajā analīzē, kā arī korekcijā un vadībā. Ar šo kompleksu JWST pēta:
- Visuma agrīnās galaktikas un pirmo zvaigžņu veidošanos;
- galaktiku evolūciju un rejonu jonizācijas procesu;
- zvaigžņu dzimtu un planētu protoplanetāro disku iekšējo struktūru caur putekļiem;
- eksoplanētu atmosfēru sastāvu un ķīmiju, izmantojot tranzīta un tiešās spektroskopijas metodes;
Palaišana, izvietošana un darbība
Pēc palaišanas JWST veica sarežģītu izvietošanas un kalibrācijas (komisionēšanas) procesu, kas ilga vairākus mēnešus. Pilnīga maksimālā darbība un zinātniskā darba sākums sekoja iespaidīgiem izvēršanas soļiem un kalibrācijas testiem. Pirmie publiskie pilnkrāsu attēli tika izlaisti 2022. gada jūlijā, parādot teleskopa spēju atklāt detalizāciju un dziļumu, kas iepriekš nebija pieejams.
Nozīme un ierobežojumi
JWST ir spēcīgs rīks kosmosa izpētē, bet tas nav pilnīgs «Hubble aizstājējs» visos aspektos — drīzāk tas paplašina Hubble spējas, īpaši infrasarkanajā spektrā. Hubble joprojām ir vērtīgs instrumenta redzamā un ultravioletā spektra pētījumiem. JWST darbība ir atkarīga no sarežģītas izvietošanas un ir novietots tālu no Zemes, tāpēc tā serviss nav iespējams kā Hubble remonts orbītā.
Kopumā Džeimsa Vēba teleskops būtiski paplašina cilvēces iespējas izprast Visuma agrīnās stadijas, zvaigžņu un planētu rašanos, kā arī detalizēti pētīt eksoplanētus — tas ir viens no svarīgākajiem observatorijas projektiem 21. gadsimtā.
JWST reāla izmēra modelis 2007. gada AAS sanāksmē Sietlā, Vašingtonas štatā. Tas ir divus stāvus augsts un sver vairākas tonnas. Kredīts: Rob Gutro, NASA/GSFC.
Orbīta
JWST orbītā atradīsies tālu no Zemes, lai izvairītos no Zemes un Mēness starojuma. Šī īpašā orbīta atrodas aiz Mēness, Saules un Zemes sistēmas otrajā Lagrangea punktā (L2), kas ir stabilas gravitācijas vieta. Šī orbīta atrodas 1 500 000 km (930 000 jūdžu) attālumā no Zemes, aptuveni četras reizes tālāk no mums nekā Mēness. Lielāko daļu laika tā atrodas Zemes ēnā; tā faktiski neaplido ap Zemi, bet gan riņķo ap Sauli ar tādu pašu ātrumu kā Zeme.
JWST orbīta (bez mēroga)
