Как Ще Работи Космическият Телескоп James Webb

{h1}

Космическият телескоп джеймс уеб ще измине 1 милион мили от земята и ще ни отведе близо до началото на времето. Прочетете за jwst в WordsSideKick.com

Нашите знания за нашата Вселена са ограничени от обхвата на нашите сетива, но умът ни не знае такива граници. Когато сиянието на лагерния огън ни заслепява до източника на клонка в щракащата тъмнина, ние си представяме всякакви ужасни перспективи. Но излезте на няколко крачки, подпалете огъня в гръб и виждаме по-дълбоко и ясно. Въображението среща информация и ние изведнъж знаем с какво имаме работа.

Ако само винаги беше толкова просто. Но за разбирането на Космоса е необходимо повече от добър поглед и известно разстояние от градските светлини; за него са нужни инструменти, способни да разширят сетивата ни извън нашите еволюционни граници, атмосферата или дори планетарната ни орбита. Астрономията и космологията са принудени и ограничени от качеството на тези инструменти. Преди около 400 години телескопът разкри неподозирани луни, планети и слънчеви петна, разпалвайки поредица от нови космически теории и по-добри инструменти за тестването им, разкривайки свиващи мъглявини и конгрегиращи звезди по пътя.

В средата на 20 век радиотелескопите показват, че галактиките, далеч от статичните петна, в действителност са активни и избухват от енергия. Преди космическия телескоп Кеплер смятахме, че екзопланетите са редки във Вселената; сега подозираме, че могат да превъзхождат звезди. Две десетилетия космическият телескоп Хъбъл в орбита на Земята помогна да се пробие завесата на времето, да се изобразят звездни разсадници и да се докаже, че галактиките се сблъскват. Сега космическият телескоп на Джеймс Уеб е готов да постави гърба си към слънчевата светлина, да се отдалечи от Земята и да направи възхитителните, деликатни наблюдения възможни само в студените, тъмни пространства отвъд Луната.

Планирано за дата на стартиране на 2018 г. и изградено в екип от 14 държави, 27 щата и окръг Колумбия, Webb е натоварен да отговори на някои много амбициозни въпроси. Когато могъщият телескоп изстрели над ракетата на Европейската космическа агенция Ariane 5 ECA, той ще отбележи началото на нова вълна от стремящи се към наземни и космически инструменти инструменти, включително няколко нови обсерватории в Хавай и Чили [източници: Билингс; Овърбай].

Ако оцелее при изстрелването си и пътуването си от 1 милион мили (1,5 милиона километра) от Земята до орбитата на втората точка на Lagrange (L2) - едно от петте петна в системата Земя-Слънце, където гравитацията естествено ще се задържи космически кораб на повече или по-малко място - той ще отведе астрономите по-близо до началото на времето от всякога, предоставяйки погледи на гледки, отдавна хипотезирани, но никога не виждани, от раждането на галактиките до светлината от първите звезди.

Мисията: Заставане на раменете на гиганти

Мисията на Уеб надгражда и разширява работата на Великите обсерватории на НАСА, четири забележителни космически телескопа, чиито инструменти покриват брега на електромагнитните спектри. Четирите припокриващи се мисии позволиха на учените да наблюдават едни и същи астрономически обекти във видимия, гама лъч, рентгенов и инфрачервен спектър.

Хъбъл с размер на училищния автобус, който вижда предимно във видимия спектър с някакво ултравиолетово и почти инфрачервено покритие, стартира програмата през 1990 г. и с по-нататъшно обслужване трябва да продължи достатъчно дълго, за да предаде палката на Уеб. Подходящо наречен за Едвин Хъбъл, астрономът, който откри много от случаите, които е бил построен за изследване, телескопът оттогава се превърна в един от най-продуктивните инструменти в научната история, носейки явления като раждане и смърт на звезди, галактическа еволюция и черни дупки от теория за наблюдавания факт [източник: НАСА].

Присъединяването на Хъбъл в голямата четворка са Compton Gamma Ray Observatory (CGRO), Рентгенова обсерватория Чандра и Космически телескоп Спицер.

  • CGRO, пуснат през 1991 г. и вече не е в експлоатация, открива високоенергийни, яростни зрелища в спектъра от 30 килоелектронни волта (keV) до 30 гигаелектронни волта (GeV), включително енергийно-изтласкващите ядра на активните галактики.
  • Чандра, разгърната през 1999 г. и продължава да е силна, наблюдава черни дупки, квазари и високотемпературни газове в рентгеновия спектър и предлага жизненоважни данни за раждането, растежа и крайната съдба на Вселената.
  • Спицер, който заема земна орбита, гледа небето в термична инфрачервена връзка (3-180 микрона), честотна лента, полезна за гледане на звездни раждания, галактически центрове и хладни, мъгливи звезди и за откриване на молекули в космоса.

Уеб ще погледне дълбоко в близкото и средно инфрачервено, подпомогнато от позицията си в точката L2 отвъд Луната и от слънчевите й щитове, които ще блокират натрапчивата светлина от слънцето, земята и луната, като същевременно ефективно охлажда плавателния съд. Учените се надяват да наблюдават първите звезди във Вселената, образуването и сблъсъка на детски галактики и раждането на звезди и протопланетарни системи - вероятно такива, съдържащи химичните съставки на живота.

Тези първи звезди биха могли да държат ключа за разбирането на структурата на Вселената. Теоретично, къде и как са се образували, се отнася до ранните модели на тъмна материя - невиждана, загадъчна материя, откриваема от гравитацията, която упражнява - и техният жизнен цикъл и смърт причиниха обратни реакции, които повлияха на формирането на първите галактики [източник: Bromm et al.]. И тъй като свръхмасивни, краткотрайни звезди, изчислени на около 30-300 пъти по-голяма от масата (и милиони пъти яркостта) на нашето слънце, тези първородни звезди може би са избухнали като свръхнови, след това се сринаха, образувайки черни дупки, по-късно подуване и сливане в огромните черни дупки, които заемат центровете на най-масивните галактики.

Да станем свидетели на каквото и да било от това е подвиг извън всеки инструмент, който сме изградили досега. Това е на път да се промени, благодарение на пакет инструменти - и космически кораб - създаден за работата.

Първа светлина

Терминът Първа светлина се отнася до първите звезди, които някога са се образували във Вселената, които са се запалили 400 милиона години след Големия взрив и са съставени изцяло от първичен газ. Тези древни слънца обаче не са най-старите източници на радиация. Тази чест принадлежи на космическо фоново лъчение, микровълновото излъчване, освободено от образуването на първите атоми около 400 000 години след Големия взрив и наблюдавано от мисиите на НАСА WMAP и COBE. WMAP означава Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, а COBE е кратък за Cosmic Background Explorer. Уеб обаче няма да види тази ранна радиация.

Обиколката на никела на космическия телескоп Джеймс Уеб

Инженерът на НАСА Ърни Райт проучва първите шест готови за полета първични огледални сегменти на Уеб, тъй като те са подготвени да започнат окончателни криогенни тестове. Основното огледало ще има общо 18 сегмента.

Инженерът на НАСА Ърни Райт проучва първите шест готови за полета първични огледални сегменти на Уеб, тъй като те са подготвени да започнат окончателни криогенни тестове. Основното огледало ще има общо 18 сегмента.

Преди да подпишете на пунктираната линия, ние знаем, че ще искате да пуснете гумите и да дадем на автомобила бърза обиколка. Отделете време - това бебе е по рода си.

Уеб прилича малко на сал с форма на ромб, спортен с дебела, извита мачта и платно - ако платното е построено от гигантски пчелари, които дъвчат берилий. Посочена отдолу-към слънцето, "салфетната" част се състои от пет слоя, разделени от процепа на топлинния щит на основата на Каптон. Всяка отделена с вакуумна празнина за ефективно охлаждане, те заедно защитават основния отражател и инструменти.

Kapton е много тънък (мислете за човешка коса!) Полимерен филм, изработен от DuPont, способен да поддържа стабилни механични свойства при силни топлини и вибрации и вече е свършил времето в пространството. Ако сте били толкова склонни, можете да кипнете вода от едната страна на щита и да втечнявате азот от другата. О, и той се сгъва доста добре, което ще трябва да направи за изстрелване.

Корабът "кил" се състои от унилитирана палетна конструкция, която съхранява слънчевия екран по време на издигането и соларни клетки за захранване. В центъра се намира шината на космическия кораб, която опакова всички функции за поддръжка, които поддържат Webb да работи, включително електрическо захранване, контрол на позицията, комуникации, управление на команди и данни и термичен контрол. Високопроизводителната антена украсява външността на шината, както и набор от звездни проследяващи устройства, които работят със сензора за фино напътствие (виж следващия раздел), за да поддържат всичко насочено в правилната посока. И накрая, в единия край на топлинния щит и перпендикулярно на него, лежи импулсна табла, която компенсира налягането, което фотоните оказват върху кораба, подобно на това, как се прави тапицерия на ветроход.

От космическата страна на щита лежи гигантското огледало на „платното“, част от пакет оптики и инструментален пакет. Неговите 18 шестоъгълни секции от берилий се разгръщат след старта, след което се координират, за да действат като едно огромно първично огледало, което се простира на 21,3 фута (6,5 метра) напречно.

Срещу това огледало, закрепено на място с три опори, стои вторичното огледало, което фокусира светлината от първото огледало върху подсистемата за задните оптики, клиновидна кутия, изтичаща от центъра на основното огледало. Тази структура отклонява бездомната светлина и насочва светлината от вторичното огледало към инструментите, разположени в таблата "мачта", което прави двойно задължение, като поддържа и структурата на сегментираното основно огледало.

След като корабът завърши шестмесечния си период на въвеждане в експлоатация след изстрелването, той ще продължи 5-10 години и, надяваме се, по-дълъг, в зависимост от разхода на гориво, но ще излезе в орбита твърде далеч за обслужване. Всъщност Хъбъл и Международната космическа станция са изключенията в това отношение, но подобно на Хъбъл и други общи обсерватории, неговите мисии след това ще произтичат от конкурентни, партньорски прегледани и класирани предложения, представени от учени по целия свят. Резултатите ще намерят своя път в публикувани проучвания и данни, достъпни в Интернет.

Нека разгледаме по-отблизо инструментите, които ще направят всички тези изследвания възможни.

Какво има в име?

Някога известен като космически телескоп от ново поколение (NGST), Webb е преименуван през септември 2002 г. в чест на бившия администратор на НАСА Джеймс Уеб. По време на мандата си като ръководител на зараждащата се космическа агенция от февруари 1961 до октомври 1968 г. той настоява да направи космически полет за проучване, а не просто за политиката на студената война. Следователно НАСА се възползва от научни начинания, образование и множество индустрии на място [източници: НАСА; НАСА].

Инструментите: Поглед отвъд зрението

Близкият инфрачервен фотоапарат на Webb виси в чиста стая в Центъра за модерни технологии на Lockheed Martin на 12 февруари 2014 г. Сигурно е да се каже, че работещ NIRCam ще вземе някои сериозно страхотни космически гледки.

Близкият инфрачервен фотоапарат на Уеб виси в чиста стая в Центъра за модерни технологии на Lockheed Martin на 12 февруари 2014 г. Сигурно е да се каже, че работещ NIRCam ще вземе някои сериозно страхотни космически гледки.

Въпреки че вижда донякъде във визуалния диапазон (червена и златна светлина), Webb е по същество голям инфрачервен телескоп (виж страничната лента).

Нейният основен образ, Близо инфрачервена камера (NIRCam), сетива в обхвата 0,6-5,0 микрона (близо до инфрачервено). Той ще разпознава инфрачервена светлина от най-ранните звезди и галактики, които се раждат, ще извърши преброяване на близките галактики и точкови обекти, които се люлеет през пояса на Куйпер - просторът на ледените обекти, орбитиращи извън Нептун, който съдържа Плутон и други планети джуджета. Той също така ще помогне за коригиране на телескопичното виждане на Уеб, ако е необходимо.

NIRCam се предлага оборудван с коронография, което ще даде възможност на камерата да наблюдава мъгливия ореол, заобикалящ ярки звезди, като блокира ослепителната им светлина - основен инструмент за забелязване на екзопланети.

Най- Близо до инфрачервения спектрограф (NIRSpec) работи в същия диапазон на дължината на вълната като NIRCam. Подобно на други спектрографи, той анализира физическите характеристики на обекти като звезди, като разделя светлината на светлината им в спектър, чийто модел варира в зависимост от целевата температура, маса и химически състав.

NIRSpec ще изследва хиляди древни галактики с толкова излъчване, че на един спектрограф ще са необходими стотици часове. За да помогне в тази плашеща задача, спектрографът осигурява забележително приспособление: мрежа от 62 000 индивидуални капаци, всяка с размери приблизително 100 на 200 микрона (ширината на няколко човешки косъма) и способна да се отваря и затваря, за да блокира светлината на по-ярка звезди. Благодарение на този масив от микрошути, NIRSpec ще стане първият космически спектрограф, способен да наблюдава 100 различни обекти наведнъж.

Най- Сензор за фино насочване / Близо до инфрачервено устройство и безрезков спектрограф (FGS-NIRISS) всъщност са два сензора, пакетирани заедно. NIRISS включва четири режима, всеки от които е свързан с различен диапазон на дължината на вълната. Те варират от безрезкова спектроскопия, която създава спектър чрез комбинация от призми и решетки, наречена a grism, до интерферометрия за маскиране на блендата, която използва маска за създаване на модели на смущения, които помагат да се разграничи екзопланетарната светлина от фона на звезден блясък [източник: STSI].

FGS е чувствителна, немигаща камера, която прави навигационни снимки и ги подава към системата за контрол на позицията, за да поддържа телескопа насочен в правилната посока.

Крайният инструмент на Webb разширява обхвата си отвъд инфрачервения и средно инфрачервения, удобен за прибиране на червено изместени обекти, както и планети, комети, астероиди, прах, нагряван от звездна светлина и протопланетни дискове. И камера, и спектрограф, това Средно-инфрачервен инструмент (MIRI) обхваща най-широкия диапазон на дължината на вълната, от 5-28 микрона. Широколентовата широколентова камера ще щрака повече от видовете изображения, които направиха Хъбъл известен.

Но инфрачервеното наблюдение е от съществено значение за разбирането на Вселената. Прахът и газовете могат да блокират видимата светлина на звездите в звездни разсадници, но инфрачервеният проход преминава през. Освен това, тъй като Вселената се разширява и галактиките се отдалечават, светлината им се „разтяга“ и става redshifted, плъзгащи се към по-големи ЕМ дължини на вълната, като инфрачервена. Колкото по-далече е галактиката, толкова по-бързо тя отстъпва и по-черно измества светлината й - следователно, стойността на телескоп като Уеб.

Инфрачервените спектри също могат да предоставят богата информация за екзопланетните атмосфери - и дали съдържат молекулни съставки, свързани с живота. На Земята ние наричаме водни пари, метан и въглероден диоксид „парникови газове“, защото те абсорбират термичен инфрачервен (известен още като топлина). Тъй като тази тенденция е валидна навсякъде, учените могат да използват Уеб за откриване на такива вещества в атмосферите на далечните светове, като търсят модели на поглъщане на предаване в техните спектроскопични показания.

Скритата Вселена

Астрономите наричат ​​инфрачервения диапазон на електромагнитния (ЕМ) спектър „скритата вселена“. Въпреки че всеки предмет с топлина излъчва инфрачервена светлина, атмосферата на Земята блокира по-голямата част от нея, което я прави невидима за наземната астрономия.

Забележка на автора: Как ще работи космическият телескоп James Webb

Казано е, че прекарваме твърде много време в мислене за миналото, но в действителност сетивата ни не ни хранят нищо друго, освен датирана информация. Всичко, което усещаме, вече се е случило, независимо дали част от секундата по-рано или преди милиони години, което прави очите ни в някаква много малка степен, машини на времето.

Но в небето има толкова много повече информация, отколкото можем да възприемем - избледняващи поляроиди от едва разпознаваемата ранна вселена, избледняващи в червени измесени образи на милиарди години, които лежат отвъд ограничения прозорец на ЕМ, към който очите ни са чувствителни. Но това е красотата на това да бъдеш инструмент за производство на инструменти: Нашите инструменти могат да разширят възможностите, обхвата и визията си, дори до самото раждане на Космоса.


Видео Добавка: Hubble - 15 years of discovery.




Изследване


Леден Шелф На Антарктида В Последните Кранове На Срутване
Леден Шелф На Антарктида В Последните Кранове На Срутване

Гигантски Лози И Извисяващи Се Дървета: Древна Гора, Неоткрита
Гигантски Лози И Извисяващи Се Дървета: Древна Гора, Неоткрита

Наука Новини


Светещи Облаци, Създадени От Ракети На Наса
Светещи Облаци, Създадени От Ракети На Наса

Един Мъжки Удължител, Който Действително Работи
Един Мъжки Удължител, Който Действително Работи

Сега Има Приложение За Тестване На Сперма
Сега Има Приложение За Тестване На Сперма

Мистериозната Изложба На Изкуства „Пластмасов Планктон“ Разкрива Силата На Замърсяване На Океана
Мистериозната Изложба На Изкуства „Пластмасов Планктон“ Разкрива Силата На Замърсяване На Океана

Проблемът С Тренировките Може Да Застраши Мисията На Марс Ровър Любопитство
Проблемът С Тренировките Може Да Застраши Мисията На Марс Ровър Любопитство


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com