Мы ждали этого 25 лет

Сегодня с космодрома Куру во Французской Гвиане должен состояться один из важнейших запусков за последние годы. Ракета Ariane 5 отправит на орбиту телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) — наиболее сложную и дорогостоящую космическую обсерваторию всех времен и народов. По этому случаю — подборка из десяти наиболее интересных фактов об истории этого аппарата, его устройстве и предназначении.

Создание JWST заняло четверть века

Истоки проекта JWST лежат еще в середине 1990-х, когда NASA начала разработку проекта инфракрасного телескопа следующего поколения под названием NGST (Next Generation Space Telescope). Изначально его предполагалось оснастить восьмиметровым зеркалом, а на строительство аппарата надеялись потратить всего 500 млн долларов. Впрочем, достаточно быстро стало очевидно, что эта цифра излишне оптимистична. В дальнейшем, проект претерпел множество серьезных метаморфоз и получил новое имя — в честь администратора NASA Джеймса Уэбба, занимавшего эту должность с 1961 по 1968 год.

Изготовление первых компонентов JWST началось в 2004 году. Предварительный дизайн нового телескопа был согласован в 2008 году, а окончательное утверждение проекта состоялось в 2010 года. Изготовление последних компонентов аппарата завершилось в 2016 году, они были впервые соединены в единое целое в 2019 году.

JWST — международный проект

Несмотря на то, что NASA является главным «финансистом» JWST, это не чисто американский проект. В создании телескопа также принимают активное участие космические агентства Европы и Канады. В общей сложности, в проекте задействованы несколько тысяч ученых и инженеров из 15 стран мира. 258 компаний, правительственных организаций и научных учреждений (142 из США, 104 из Европы и 12 из Канады) внесли свой вклад в создание JWST.

Крупнейший космический телескоп в истории

С точки зрения размеров (20.2 м на 14.2 м), JWST станет крупнейшим космическим телескопом в истории. Столь внушительные габариты обусловлены двумя ключевыми компонентами обсерватории — ее главным зеркалом и солнцезащитным экраном.

Главное зеркало JWST является составным и состоит из 18 бериллиевых сегментов шестиугольной формы. Площадь его собирающей поверхности равна 25 м². Это крупнейшее в истории зеркало, которое будет выведено за пределы земной атмосферы. Из-за внушительных размеров во время запуска оно будет находиться в свернутом состоянии. Его раскроют уже в космосе.

Солнцезащитный экран предназначен для пассивного охлаждения JWST, чтобы поддерживать минимальную температуру в -223°C, необходимую для успешной работы научных инструментов. Экран состоит из пяти мембран, выполненных из материала каптон, и в развернутом имеет площадь 300 м², что больше теннисного корта для парной игры. Чтобы вместить экран в грузовой отсек ракеты-носителя, его сложат 12 раз.

Самый дорогой космический телескоп в истории

JWST носит титул не только самого большого, но и самого дорогого телескопа в истории. Когда проект был окончательно утвержден в 2010 году, NASA оценивала стоимость его создания в 6.5 млрд долларов. Но из-за различных технических проблем и задержек, итоговая смета выросла до 9.7 млрд долларов. Из-за этого американский Конгресс даже хотел отменить JWST, но в итоге, телескоп удалось отстоять.

Стоит отметить, что цифра 9,7 млрд долларов включает лишь траты NASA. ESA вложило в проект 700 млн евро,Канада — 200 млн канадских долларов. Запуск JWST на ракете Ariane 5 с космодрома Куру также является частью финансового вклада Европы в новый телескоп.

Запуск JWST неоднократно переносился

На ранних этапах разработки, JWST планировалось запустить в 2010 году. Когда проект был утвержден, в качестве даты запуска фигурировал 2016 год. В итоге, к этому прибавились еще пять лет. Из-за постоянных переносов даты запуска аппарата, некоторые шутники даже придумали собственную расшифровку его аббревиатуры — Just Wait Space Telescope.

Основной причиной переносов является новаторская конструкция JWST.

До этого NASA никогда не строила телескопов, оснащенных разворачиваемыми зеркалами и теплозащитным экраном. В результате, их пришлось создавать нуля — и очевидно, что проектировщики серьезно недооценили сложность подобной задачи. Свою лепту внесла и пандемия COVID-19. Из-за нее, запуск телескопа был перенесен почти на год.

JWST смог бы увидеть шмеля на Луне

JWST часто называют преемником «Хаббла», но это сравнение не совсем корректно. Hubble способен вести наблюдения в ультрафиолетовом, видимом и ближней части инфракрасного диапазона. JWST — в части видимого, ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Это позволит ему проникать сквозь заполоняющие межзвездное пространство облака пыли и наблюдать самые удаленные объекты во Вселенной.

Можно долго говорить о чувствительности и разрешающей способности нового телескопа. Но проще привести такой пример. По словам сотрудников проекта, JWST настолько мощный, что смог бы различить детали размером с одноцентовую монету на расстоянии в 40 км и уловить тепловую сигнатуру шмеля на поверхности Луны.

JWST будет находиться на расстоянии 1.5 млн км от Земли

В отличие от находящегося на нижней околоземной орбите «Хаббла» рабочая позиция JWST будет располагаться намного дальше — на расстоянии 1,5 млн км от Земли в точке Лагранжа L₂ системы «Солнце-Земля».

Чтобы добраться до нужной точки, JWST потребуется примерно месяц. Во время этого путешествия инженеры приступят к раскрытию его теплозащитного экрана и развертыванию основного и вторичного зеркала. Далее телескопу потребуется еще несколько месяцев на тестирование и калибровку научных инструментов. Лишь после этого JWST сможет приступить к выполнению своей крайне насыщенной программы наблюдений. NASA надеется, что срок его работы составит не менее десяти лет.

JWST не рассчитан на миссии обслуживания

Еще одно ключевое отличие JWST от Hubble заключается в невозможности его орбитального ремонта. Hubble проектировался с расчетом на периодические посещения пилотируемыми экспедициями. Но, даже если бы шаттлы все еще летали, то все никогда равно не смогли бы достичь JWST, ибо они не могли путешествовать в дальний космос.

Поэтому, с самого начала JWST проектировался как полностью «самодостаточный» аппарат. Это же означает, что в случай какой-либо неполадки, ее можно будет исправить только с использованием внутренних резервов самого телескопа.

Впрочем, на всякий случай инженеры все же добавила в конструкцию JWST стыковочное кольцо. Как знать, возможно, в будущем NASA все же изыщет какой-то способ отправить к нему миссию обслуживания.

JWST сможет увидеть свет первых звезд во Вселенной

Астрономы по всему миру с нетерпением ждут начала работы JWST. Благодаря своему рекордному зеркалу, он предоставит им невиданные ранее возможности по изучению Вселенной. В частности, ожидается, что JWST сумеет увидеть свет самых ранних звезд и галактик, сформировавшихся вскоре после Большого взрыва. Фактически он станет своеобразной машиной времени, которая позволит ученым ответить на ряд ключевых космологических вопросов, касающихся того, как Вселенная приобрела нынешний вид.

JWST позволит совершить прорыв в изучении экзопланет

Помимо исследования первых галактик, JWST также будет использоваться и для изучения экзопланет. Он сможет не просто находить и определять характеристики внесолнечных миров, но и также проводить подробный химический анализ их газовых оболочек с целью обнаружения возможных биосигнатур. Это может произвести настоящую революцию в деле изучения экзопланет. Также, ожидается, что JWST сможет находить экзолуны.

JWST будет использоваться и для других целей. В их числе, изучение молекулярных облаков и протопланетных дисков. Также JWST задействуют и для наблюдений объектов нашей Солнечной системы. Особенно большой упор будут сделан на изучении водных миров — Европы и Энцелада. JWST будет искать биосигнатуры в выбросах их гейзеров.