Самый большой и дорогой. Чем уникален космический телескоп «Джеймс Уэбб», или Машина времени за 10 миллиардов долларов

Телескоп, которого дождались

Космический телескоп им. Джеймса Уэбба — таково его полное название, сокращенно обозначают JWST (James Webb Space Telescope). Но шутливо эту аббревиатуру расшифровывают как Just Wait Space Telescope, что можно перевести как «космический телескоп “просто подожди”».

Поводом для иронии стали неоднократные переносы сроков его запуска вплоть до последних дней. С большими космическими миссиями такое случается нередко. А JWST — очень большая миссия, стоимость которой превышает 10 миллиардов долларов. Для сравнения, марсоход Perseverance вместе с доставкой на ​​Красную планету стоил менее трех миллиардов долларов.

Неудивительно, что проект по созданию космического телескопа даже хотели закрыть на полпути, что вызвало большое сопротивление научного сообщества. Говорят, именно ради того, чтобы его отстоять, в начале 2017 года NASA собрало громкую пресс-конференцию, где рассказало об открытии системы из семи экзопланет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1.

Такое открытие — событие, безумно интересное и неординарное с точки зрения науки, но NASA пыталось представить его чуть ли не как революцию в исследовании космоса. Возможно, чтобы привлечь внимание широких масс к будущему космическому телескопу, который мог остаться без финансирования. Ведь одна из его задач — исследовать экзопланеты, в том числе и подобные тем, что вращаются вокруг TRAPPIST-1.

Гигантское зеркало 

Рассказывая о космическом телескопе Джеймс Уэбб, нельзя не упомянуть про его размеры — он более 20 метров в высоту и более 14 метров в ширину, что делает его самым большим среди подобных космических аппаратов.

Когда смотришь на него, первое, что бросается в глаза — зеркало. Оно состоит из 18 шестигранников золотого цвета, которые располагаются вплотную друг к другу, как соты. Общий диаметр зеркала в собранном состоянии составляет шесть с половиной метров, а площадь — 25 квадратных метров. Для сравнения, диаметр зеркала знаменитого телескопа «Хаббл» — два с половиной метра.

Размер очень важен, поскольку от него зависит чувствительность телескопа — насколько слабые объекты он может «рассмотреть» на большом расстоянии. Если вернуться к сравнению с «Хабблом», то JWST превосходит его по чувствительности примерно в 100 раз. Это значит, что с его помощью можно рассмотреть детали одноцентовой монеты на расстоянии 40 километров.

Сотовое строение у зеркала, конечно, не ради красоты, а потому, что при таких больших размерах его просто невозможно доставить в космос. Поэтому к «рабочему месту» зеркало будет лететь в разобранном состоянии, а уже там каждый шестигранник встанет на отведенное ему место.

Изготовлено зеркало из бериллия — вещества, что вчетверо легче железа. Благодаря этому оно получилось легче, чем значительно меньшим по размерам, чем зеркало «Хаббла». Снаружи оно покрыто слоем золота.

Одеяло для холода 

Еще один элемент телескопа, имеющий внушительные размеры, — тепловой экран. По площади он больше, чем теннисный корт. Экран состоит из пяти слоев и изготовлен из материала под названием каптон, способного оставаться стабильным в широком диапазоне температур — от чрезвычайно низких, до очень высоких (несколько сот градусов по Цельсию).

Экран уменьшает поток солнечной энергии больше, чем в миллион раз, и благодаря этому защищает телескоп от солнечных лучей, ведь нагреваться ему нельзя. К «рабочему месту» экран тоже летит свернутым.

Один в космосе

Идея создания космического телескопа Джеймс Уэбб возникла еще в 1990-х годах. С тех пор проект изменил свое первоначальное название, в сумме его бюджета добавились два знака и, как уже отмечалось, запуск неоднократно переносился — даже в последние недели и дни.

При астрономической стоимости проекта его руководство должно просчитать малейшие риски и быть максимально уверенным в том, что все пойдет по плану. Например, если в космосе что-нибудь не будет работать, астронавты не смогут полететь и настроить или отремонтировать его, как это в свое время было с «Хабблом». Ведь JWST будет находиться значительно дальше от Земли, поэтому полет человека к нему сам по себе должен стать дорогим и сложным проектом.

JWST — международный проект. Хотя его львиную часть финансирует NASA, свои средства в него вложили Европейское космическое агентство и Канада. Всего в нем принимают несколько тысяч ученых и инженеров, а также несколько сотен компаний и организаций из разных стран.

Без Илона Маска

Запуск космического аппарата намечен на 25 декабря — вот здесь ведется обратный отсчет для тех, кто не хочет упустить уникальный момент в исследовании Вселенной.

Старт состоится с космодрома Куру, расположенного во Французской Гвиане (заморский департамент Франции в Южной Америке). К «месту назначения» телескоп доставит европейская ракета Ariane 5.

Об этом самом «месте назначения» стоит сказать отдельно. JWST будет работать в одной из так называемых точек Лагранжа. В этих точках гравитации Земли и Солнца «фиксируют» тело, которое сюда попадает, и оно остается неподвижным относительно них. При этом расстояние между Землей и телескопом составит 1,5 миллиона километров. Для сравнения, расстояние от нас до Солнца в сто раз больше, а от нас до Луны — примерно в четыре раза меньше. Если снова вспомнить про «Хаббл», то он делает свои наблюдения, вращаясь вокруг Земли на высоте около 600 километров.

Ранее hromadske рассказывало о миссии NASA «Люси», которая будет исследовать троянские астероиды Юпитера, расположенные в точках Лагранжа системы Солнце — Юпитер (разумеется, это другие точки, чем в системе Солнце — Земля, в одной из которых поселится JWST).

Близкие и далекие миры 

Телескопу потребуется несколько месяцев, чтобы добраться до места назначения, развернуть зеркало и экран и настроиться для выполнения наблюдений.

Мы уже упоминали, что с его помощью астрономы будут изучать экзопланеты. Сегодня их известно несколько тысяч, но чаще всего исследователи не видят их непосредственно из-за их малых размеров и большого расстояния.

Об их существовании свидетельствуют опосредованные данные, также позволяющие рассчитать их массы, размеры и характеристики орбит (больше об изучении экзопланет мы рассказывали в статье об исследовательнице космоса Ольге Захожай). Вместо этого JWST позволит узнать про них гораздо больше информации. К примеру, состав их атмосферы. А благодаря этому, в частности, можно узнать, есть ли там условия для жизни или даже предположить ее наличие.

Однако, «интересы» телескопа «Джеймс Уэбб» далеко не ограничиваются исследованием экзопланет. Он способен «заглянуть» вглубь Вселенной на расстояние 13,5 миллиарда световых лет, а значит, увидеть, что происходило в ней почти сразу после рождения в возрасте всего 100 миллионов лет. Благодаря этому мы сможем лучше понять, как Вселенная развивалась и стала такой, как мы ее знаем.

Кроме того, JWST будет наблюдать за черными дырами и даже совсем близкими по космическим меркам объектами, расположенными в нашей Солнечной системе. В особенности его интересуют спутники-океаны, такие как Европа (спутник Юпитера) и Энцелад (спутник Сатурна). Оба снаружи покрыты льдом, под которым расположен океан. Исследование происходящих процессов может пролить свет на происхождение жизни на нашей планете.

Предполагается, что телескоп проработает не менее 5 лет, но не исключено, что 10 и даже больше.