Mtu mmoja alisema mara moja: waundaji wa Hubble wanahitaji kuweka jiwe la ukumbusho katika kila jiji kuu duniani. Ana sifa nyingi. Kwa mfano, kwa msaada wa darubini hii, wanajimu wamepiga picha ya galaxi ya mbali sana UDFj-39546284. Mnamo Januari 2011, wanasayansi waligundua kuwa iko zaidi ya yule aliye na rekodi ya hapo awali - UDFy-38135539 - kwa karibu miaka milioni 150 ya nuru. Galaxy UDFj-39546284 iko miaka nuru bilioni 13.4 mbali nasi. Hiyo ni, Hubble aliona nyota ambazo zilikuwepo zaidi ya miaka bilioni 13 iliyopita, miaka milioni 380 baada ya Big Bang. Vitu hivi labda sio "hai" kwa muda mrefu: tunaona tu nuru ya nyota na galaksi zilizokufa kwa muda mrefu.
Lakini kwa sifa zake zote, Darubini ya Nafasi ya Hubble ni teknolojia ya milenia iliyopita: ilizinduliwa mnamo 1990. Kwa kweli, teknolojia imepiga hatua kubwa kwa miaka. Ikiwa darubini ya Hubble ilionekana katika wakati wetu, uwezo wake ungezidi toleo la asili kwa njia kubwa. Hivi ndivyo James Webb alikuja.
Kwa nini "James Webb" ni muhimu
Darubini mpya, kama babu yake, pia ni uchunguzi unaozunguka wa infrared. Hii inamaanisha kuwa kazi yake kuu itakuwa kusoma mionzi ya joto. Kumbuka kwamba vitu vyenye joto kwa joto fulani hutoa nishati kwenye wigo wa infrared. Urefu wa wimbi hutegemea joto la joto: juu ni, urefu mfupi wa mawimbi na mionzi ni kali zaidi.
Walakini, kuna tofauti moja ya dhana kati ya darubini. Hubble iko katika obiti ya chini ya Dunia, ambayo ni, inazunguka Dunia kwa urefu wa kilomita 570. James Webb atazinduliwa kwenye obiti ya halo katika eneo la L2 Lagrange la mfumo wa Sun-Earth. Itazunguka Jua, na, tofauti na hali na Hubble, Dunia haitaingiliana nayo. Shida hutokea mara moja: mbali zaidi na kitu kutoka Dunia, ni ngumu zaidi kuwasiliana nayo, kwa hivyo, hatari ya kuipoteza ni kubwa. Kwa hivyo, "James Webb" atazunguka nyota hiyo kwa usawazishaji na sayari yetu. Katika kesi hii, umbali wa darubini kutoka Dunia utakuwa kilomita milioni 1.5 kwa mwelekeo tofauti na Jua. Kwa kulinganisha, umbali kutoka Dunia hadi Mwezi ni km 384,403. Hiyo ni, ikiwa vifaa vya James Webb vitashindwa, itashindwa kutengenezwa (isipokuwa kwa mbali, ambayo inaweka mapungufu makubwa ya kiufundi). Kwa hivyo, darubini inayoahidi imefanywa sio ya kuaminika tu, lakini ya kuaminika sana. Hii ni kwa sababu ya kuahirishwa kwa tarehe ya uzinduzi.
James Webb ana tofauti nyingine muhimu. Vifaa vitamruhusu kuzingatia vitu vya zamani sana na baridi ambavyo Hubble hakuweza kuona. Kwa njia hii tutajua ni lini na wapi nyota za kwanza, quasars, galaxies, vikundi na vikundi vikubwa vya galaksi zilionekana.
Kuvutia zaidi hugundua kuwa darubini mpya inaweza kutengeneza ni exoplanets. Kwa usahihi zaidi, tunazungumzia juu ya kuamua wiani wao, ambayo itaturuhusu kuelewa ni aina gani ya kitu kilicho mbele yetu na ikiwa sayari kama hii inaweza kuishi. Kwa msaada wa James Webb, wanasayansi pia wanatarajia kukusanya data juu ya raia na kipenyo cha sayari za mbali, na hii itafungua data mpya kuhusu galaksi ya nyumbani.
Vifaa vya darubini vitaruhusu kugundua exoplanets baridi na joto la uso hadi 27 ° C (wastani wa joto juu ya uso wa sayari yetu ni 15 ° C)."James Webb" ataweza kupata vitu kama hivyo vilivyo katika umbali wa zaidi ya vitengo 12 vya angani (ambayo ni, umbali kutoka Dunia hadi Jua) kutoka kwa nyota zao na mbali na Dunia kwa umbali wa mwanga 15 miaka. Mipango mikubwa inahusu mazingira ya sayari. Darubini za Spitzer na Hubble ziliweza kukusanya habari kuhusu bahasha mia moja za gesi. Kulingana na wataalamu, darubini mpya itaweza kuchunguza angani mia tatu ya exoplanets tofauti.
Jambo tofauti linalostahili kuangaziwa ni utaftaji wa idadi ya nyota ya nadharia ya aina ya III, ambayo inapaswa kuunda kizazi cha kwanza cha nyota ambazo zilionekana baada ya Big Bang. Kulingana na wanasayansi, hizi ni taa nzito sana na maisha mafupi, ambayo, kwa kweli, hayapo tena. Vitu hivi vilikuwa na molekuli kubwa kwa sababu ya ukosefu wa kaboni inayohitajika kwa athari ya kawaida ya nyuklia, ambayo haidrojeni nzito hubadilishwa kuwa heliamu nyepesi, na misa ya ziada hubadilishwa kuwa nishati. Kwa kuongezea haya yote, darubini mpya itaweza kusoma kwa undani maeneo ambayo hapo awali hayakuchunguzwa ambapo nyota huzaliwa, ambayo pia ni muhimu sana kwa unajimu.
- Kutafuta na kusoma kwa galaxies za zamani zaidi;
- Tafuta exoplanets kama dunia;
- Kugundua idadi ya nyota ya aina ya tatu;
- Utafutaji wa "nyota za nyota"
Vipengele vya muundo
Kifaa hicho kilitengenezwa na kampuni mbili za Amerika - Northrop Grumman na Anga ya Anga. Darubini ya Anga ya James Webb ni kito cha uhandisi. Darubini mpya ina uzito wa tani 6, 2 - kwa kulinganisha, Hubble ina uzito wa tani 11. Lakini ikiwa darubini ya zamani inaweza kulinganishwa kwa ukubwa na lori, basi ile mpya inaweza kulinganishwa na uwanja wa tenisi. Urefu wake unafikia m 20, na urefu wake ni sawa na ule wa jengo la ghorofa tatu. Sehemu kubwa zaidi ya Darubini ya Anga ya James Webb ni ngao kubwa ya jua. Huu ndio msingi wa muundo mzima, iliyoundwa kutoka kwa filamu ya polima. Kwa upande mmoja imefunikwa na safu nyembamba ya aluminium, na kwa upande mwingine - silicon ya metali.
Ngao ya jua ina tabaka kadhaa. Utupu kati yao umejazwa na utupu. Hii ni muhimu kulinda vifaa kutoka kwa "heatstroke". Njia hii inamruhusu mtu kupoa matrices ya nyuzi chini hadi -220 ° C, ambayo ni muhimu sana wakati wa kutazama vitu vya mbali. Ukweli ni kwamba, licha ya sensorer kamili, hawakuweza kuona vitu kutokana na maelezo mengine "moto" ya "James Webb".
Katikati ya muundo kuna kioo kikubwa. Huu ni "muundo" ambao unahitajika kuzingatia mihimili ya nuru - kioo huinyoosha, na kuunda picha wazi. Kipenyo cha kioo kuu cha darubini ya James Webb ni m 6.5. Inajumuisha vizuizi 18: wakati wa uzinduzi wa gari la uzinduzi, sehemu hizi zitakuwa katika hali ya kompakt na zitafunguliwa tu baada ya chombo kuingia angani. Kila sehemu ina pembe sita ili kutumia vizuri nafasi inayopatikana. Na umbo la duara la kioo huruhusu nuru bora itazame kwenye vitambuzi.
Kwa utengenezaji wa kioo, berili ilichaguliwa - chuma ngumu ngumu ya rangi ya kijivu, ambayo, pamoja na mambo mengine, ina sifa ya gharama kubwa. Miongoni mwa faida za chaguo hili ni ukweli kwamba berili huhifadhi sura yake hata kwa joto la chini sana, ambalo ni muhimu sana kwa ukusanyaji sahihi wa habari.
Vyombo vya kisayansi
Mapitio ya darubini ya kuahidi hayatakamilika ikiwa hatutazingatia vyombo vyake kuu:
MIRI. Hii ni kifaa cha katikati cha infrared. Inajumuisha kamera na spectrograph. MIRI ni pamoja na safu kadhaa za detectors za arseniki-silicon. Shukrani kwa sensorer za kifaa hiki, wanaastronomia wanatarajia kuzingatia upeanaji wa vitu vya mbali: nyota, galaxi na hata comets ndogo. Redshift ya cosmolojia inaitwa kupungua kwa masafa ya mionzi, ambayo inaelezewa na umbali wa nguvu wa vyanzo kutoka kwa kila mmoja kwa sababu ya upanuzi wa Ulimwengu. Kinachofurahisha zaidi ni kwamba sio tu juu ya kurekebisha hii au kitu hicho cha mbali, lakini juu ya kupata idadi kubwa ya data juu ya mali zake.
NIRCam, au karibu na kamera ya infrared, ndio kitengo kuu cha picha ya darubini. NIRCam ni tata ya sensorer zebaki-cadmium-tellurium. Aina ya kazi ya kifaa cha NIRCam ni microni 0.6-5. Ni ngumu hata kufikiria ni siri gani NIRCam itasaidia kufunua. Wanasayansi, kwa mfano, wanataka kuitumia kuunda ramani ya vitu vya giza kutumia ile inayoitwa njia ya uvumbuzi wa mwangaza, i.e. kutafuta kuganda kwa vitu vya giza na uwanja wao wa uvuto, unaoonekana na mkato wa njia ya mionzi ya umeme iliyo karibu.
NIRSpec. Bila mwangaza wa infrared karibu, haingewezekana kuamua mali ya vitu vya angani, kama vile molekuli au kemikali. NIRSpec inaweza kutoa mwangaza wa azimio la kati katika kiwango cha urefu wa 1-5 μm na kipimo cha chini cha azimio na urefu wa 0.6-5 μm. Kifaa hicho kina seli nyingi zilizo na udhibiti wa mtu binafsi, ambayo hukuruhusu kuzingatia vitu maalum, "kuchuja" mionzi isiyo ya lazima.
FGS / NIRISS. Ni jozi inayojumuisha sensorer inayolenga kwa usahihi na kifaa cha kufikiria cha infrared kilicho na picha isiyo na waya. Shukrani kwa sensa ya mwongozo wa usahihi (FGS), darubini itaweza kuzingatia kwa usahihi iwezekanavyo, na kwa Shukrani kwa NIRISS, wanasayansi wanakusudia kufanya majaribio ya kwanza ya mdomo ya darubini, ambayo itatoa wazo la jumla la hali yake. Inaaminika pia kuwa kifaa cha kupiga picha kitachukua jukumu muhimu katika uchunguzi wa sayari za mbali.
Rasmi, wanakusudia kutumia darubini kwa miaka mitano hadi kumi. Walakini, kama inavyoonyesha mazoezi, kipindi hiki kinaweza kupanuliwa kwa muda usiojulikana. Na "James Webb" anaweza kutupatia habari muhimu zaidi na ya kupendeza kuliko mtu yeyote angeweza kufikiria. Kwa kuongezea, sasa haiwezekani hata kufikiria ni aina gani ya "monster" itachukua nafasi ya "James Webb", na ni kiasi gani ujenzi wake utagharimu.
Huko nyuma katika chemchemi ya 2018, bei ya mradi iliongezeka hadi $ 9.66 bilioni isiyowezekana. Kwa kulinganisha, bajeti ya kila mwaka ya NASA ni takriban dola bilioni 20, na Hubble wakati wa ujenzi ilikuwa na thamani ya $ 2.5 bilioni. James Webb tayari ameingia katika historia kama darubini ya gharama kubwa na moja ya miradi ya gharama kubwa zaidi katika historia ya utafutaji wa nafasi. Programu tu ya mwezi, Kituo cha Anga cha Kimataifa, shuttle na mfumo wa uwekaji nafasi wa ulimwengu wa GPS zinagharimu zaidi. Walakini, "James Webb" ana kila kitu mbele: bei yake inaweza kuongezeka zaidi. Na ingawa wataalam kutoka nchi 17 walishiriki katika ujenzi wake, sehemu kubwa ya ufadhili bado iko kwenye mabega ya Merika. Labda, hii itaendelea kuwa hivyo.
