Чим особливий космічний телескоп «Джеймс Вебб» вартістю 10 мільярдів доларів

Телескоп, якого дочекалися 

Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба — така його повна назва, скорочено позначають JWST (James Webb Space Telescope). Але жартівливо цю абревіатуру розшифровують як Just Wait Space Telescope, що можна перекласти як «космічний телескоп “просто зачекай”». 

Приводом для іронії стали неодноразові відтермінування його запуску аж до останніх днів. З великими космічними місіями таке трапляється нерідко. А JWST – дуже велика місія, її вартість перевищує 10 мільярдів доларів. Для порівняння: марсохід Perseverance разом із доставкою до Червоної планети коштує менш як три мільярди доларів. 

Не дивно, що проєкт зі створення космічного телескопа навіть хотіли закрити на півдорозі, що викликало неабиякий спротив наукової спільноти. Подейкують, саме заради того, щоб його відстояти, на початку 2017 року НАСА зібрало гучну пресконференцію, де розповіли про відкриття системи із семи екзопланет, які обертаються навколо зорі TRAPPIST-1.

Таке відкриття — безумно цікава й неординарна з погляду науки подія, але НАСА намагалося подати її ледве не як революцію у дослідженні космосу. Можливо, щоб привернути увагу широкого загалу до майбутнього космічного телескопа, який міг залишитися без фінансування. Адже одне з його завдань — досліджувати екзопланети, зокрема й на зразок тих, що обертаються навколо TRAPPIST-1.

Велетенське дзеркало 

Якщо розповідати про космічний телескоп «Джеймс Вебб», не можна не згадати про його розміри — він більше як 20 метрів заввишки і понад 14 метрів завширшки, що робить його найбільшим серед космічних апаратів такого штибу. 

Коли дивишся на нього, перше, що впадає у вічі, — дзеркало. Воно складається із 18 шестигранників золотого кольору, що розташовуються впритул одне до одного, ніби стільники. Загальний діаметр дзеркала в зібраному стані становить шість з половиною метрів, а площа – 25 квадратних метрів. Для порівняння: діаметр дзеркала знаменитого телескопа «Габбл» — два з половиною метри. 

Розмір має важливе значення, оскільки від нього залежить чутливість телескопа — наскільки слабкі об’єкти він може «розгледіти» з великої відстані. Якщо повернутися до порівняння із «Габблом», то JWST перевершує його за чутливістю приблизно у 100 разів. Це означає, що за його допомогою можна розгледіти деталі одноцентової монети з відстані 40 кілометрів. 

Стільникову будову дзеркало має, звісно, не заради краси, а тому, що за таких великих розмірів його просто неможливо доставити в космос. Тому до «робочого місця» дзеркало летітиме в розібраному стані, а вже там кожен шестигранник стане на відведене йому місце. 

Виготовлене дзеркало із берилію — речовини, вчетверо легшої за залізо. Завдяки цьому воно вийшло легшим, ніж значно менше за розмірами дзеркало «Габбла». Зовні воно вкрите шаром золота. 

Ковдра для холоду 

Ще один елемент телескопа, що має разючі розміри, — тепловий екран. За площею він більший, ніж тенісний корт. Екран складається із п’яти шарів і виготовлений із матеріалу під назвою каптон, що здатний залишатися стабільним в широкому діапазоні температур — від надзвичайно низьких до дуже високих (кількасот градусів за Цельсієм). 

Екран зменшує потік сонячної енергії більше ніж у мільйон разів і завдяки цьому захищає телескоп від сонячних променів, адже нагріватися йому не можна. До місця роботи екран летить також згорнутим.

Сам у космосі

Ідея створення космічного телескопа «Джеймс Вебб» виникла ще у 1990-их роках. З того часу проєкт змінив свою початкову назву, в сумі його бюджету додалися два знаки і, як вже зазначалося, запуск неодноразово переносився — навіть в останні тижні і дні. 

З огляду на астрономічну вартість проєкту його керівництво має прорахувати найменші ризики і бути максимально впевненим у тому, що все піде за планом. Наприклад, якщо в космосі щось не працюватиме, астронавти не зможуть полетіти налаштовувати його чи ремонтувати, як це свого часу було із «Габблом». Адже JWST буде розташований значно далі від Землі, а тому політ людини до нього сам собою має стати дорогим і складним проєктом. 

JWST — це міжнародний проєкт. Хоча його левову частку фінансує НАСА, але свої кошти в нього вклали Європейське космічне агентство і Канада. Загалом участь в ньому беруть кілька тисяч науковців та інженерів, а також кілька сотень компаній та установ із різних країн.

Без Ілона Маска

Старт відбувся з космодрому Куру, розташованого у Французькій Гвіані (заморський департамент Франції у Південній Америці). До «місця призначення» телескоп доставила європейська ракета Ariane 5.

Про це «місце призначення» варто сказати окремо. JWST працюватиме в одній із так званих точок Лагранжа. У таких точках гравітації Землі й Сонця «фіксують» тіло, яке сюди потрапляє і відносно них воно лишатиметься нерухомим. А відстань між Землею і телескопом становитиме 1,5 мільйона кілометрів. Для порівняння — відстань від нас до Сонця у сто разів більша, а від нас до Місяця — приблизно в чотири рази менша. Якщо знову згадати про «Габбл», то він робить свої спостереження, обертаючись навколо Землі на висоті близько 600 кілометрів.

Близькі й далекі світи 

Телескопу знадобиться кілька місяців для того, щоб дістатися до місця призначення, розгорнути дзеркало й екран і налаштуватися для виконання спостережень. 

Ми вже згадували, що за його допомогою астрономи досліджуватимуть екзопланети. Сьогодні їх відомо кілька тисяч, але частіше за все дослідники взагалі не бачать їх безпосередньо через їхні малі розміри та велику відстань до них. 

Про їхнє існування свідчать опосередковані дані, які також дозволяють розрахувати їхні маси, розміри та характеристики орбіт. Натомість JWST дозволить дізнатися про них значно більше інформації. Наприклад, склад їхньої атмосфери. А завдяки цьому, зокрема, можна дізнатися, чи є там умови для життя, або й навіть припустити наявність самого життя. 

Однак, «інтереси» телескопа «Джеймс Вебб» далеко не обмежуються дослідженням екзопланет. Він здатен «зазирнути» углиб Всесвіту на відстань 13,5 мільярдів світлових років, а отже побачити, що відбувалося в ньому майже одразу після народження у віці всього лиш 100 мільйонів років. Завдяки цьому ми зможемо краще зрозуміти, як Всесвіт розвивався і став таким, як ми його знаємо. 

Крім того, JWST спостерігатиме за чорними дірами і навіть за зовсім близькими за космічними мірками об’єктами, розташованими у нашій Сонячній системі. Особливо його цікавлять «супутники-океани», такі як Європа (супутник Юпітера) і Енцелад (супутник Сатурна). Обоє зовні вкриті льодом, під яким розташований океан. Дослідження процесів, які там відбуваються, може пролити світло на походження життя на нашій планеті. 

Передбачається, що телескоп працюватиме щонайменше 5, але не виключено, що 10 років і навіть довше.

Космічний телескоп NASA Джеймс Вебб закріплений на ракеті Ariane 5, яка згодом запустить його в космос з європейського космодрому у Французькій Гвіані, 11 грудня 2021 року. Фото: Європейське космічне агентство

«Аргумент»

На цю тему:

• Найпотужніший у світі космічний телескоп показали у NASA
• «Космічний риф»: телескоп «Хаббл» відсвяткував своє 30-річчя надзвичайним знімком двох туманностей
• Новый «охотник за экзопланетами» телескоп TESS передал на Землю свой первый научный снимок