Hantu luar angkasa
Seseorang pernah berkata: pencipta Hubble perlu mendirikan sebuah monumen di setiap kota besar di Bumi. Dia memiliki banyak kelebihan. Misalnya, dengan bantuan teleskop ini, para astronom telah mengambil gambar galaksi yang sangat jauh UDFj-39546284. Pada Januari 2011, para ilmuwan menemukan bahwa itu terletak lebih jauh dari pemegang rekor sebelumnya - UDFy-38135539 - sekitar 150 juta tahun cahaya. Galaxy UDFj-39546284 berjarak 13,4 miliar tahun cahaya dari kita. Artinya, Hubble melihat bintang-bintang yang ada lebih dari 13 miliar tahun yang lalu, 380 juta tahun setelah Big Bang. Objek-objek ini mungkin tidak "hidup" untuk waktu yang lama: kita hanya melihat cahaya bintang dan galaksi yang telah lama mati.
Tetapi terlepas dari semua kelebihannya, Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah teknologi milenium terakhir: diluncurkan pada tahun 1990. Tentu saja, teknologi telah membuat langkah besar selama bertahun-tahun. Jika teleskop Hubble muncul di zaman kita, kemampuannya akan melampaui versi aslinya secara kolosal. Ini adalah bagaimana James Webb muncul.
Mengapa "James Webb" berguna
Teleskop baru, seperti leluhurnya, juga merupakan observatorium inframerah yang mengorbit. Ini berarti bahwa tugas utamanya adalah mempelajari radiasi termal. Ingatlah bahwa benda yang dipanaskan hingga suhu tertentu memancarkan energi dalam spektrum inframerah. Panjang gelombang tergantung pada suhu pemanasan: semakin tinggi, semakin pendek panjang gelombang dan semakin kuat radiasi.
Namun, ada satu perbedaan konseptual antara teleskop. Hubble berada di orbit Bumi yang rendah, yaitu mengorbit Bumi pada ketinggian sekitar 570 km. James Webb akan diluncurkan ke orbit halo di titik Lagrange L2 dari sistem Matahari-Bumi. Ini akan berputar mengelilingi Matahari, dan, tidak seperti situasi Hubble, Bumi tidak akan mengganggunya. Masalah segera muncul: semakin jauh suatu objek dari Bumi, semakin sulit untuk menghubunginya, oleh karena itu, semakin tinggi risiko kehilangannya. Oleh karena itu, "James Webb" akan bergerak mengitari bintang secara sinkron dengan planet kita. Dalam hal ini, jarak teleskop dari Bumi akan menjadi 1,5 juta km dalam arah yang berlawanan dari Matahari. Sebagai perbandingan, jarak Bumi ke Bulan adalah 384.403 km. Artinya, jika peralatan James Webb gagal, kemungkinan besar akan gagal untuk diperbaiki (kecuali dari jarak jauh, yang memberlakukan batasan teknis yang serius). Oleh karena itu, teleskop yang menjanjikan dibuat tidak hanya andal, tetapi juga super andal. Ini sebagian karena penundaan terus-menerus dari tanggal peluncuran.
James Webb memiliki perbedaan penting lainnya. Peralatan tersebut akan memungkinkannya untuk berkonsentrasi pada objek yang sangat kuno dan dingin yang tidak dapat dilihat oleh Hubble. Dengan cara ini kita akan mengetahui kapan dan di mana bintang, quasar, galaksi, cluster, dan supercluster galaksi pertama muncul.
Temuan paling menarik yang dapat dibuat oleh teleskop baru adalah exoplanet. Untuk lebih tepatnya, kita berbicara tentang menentukan kepadatannya, yang akan memungkinkan kita untuk memahami jenis objek apa yang ada di depan kita dan apakah planet semacam itu berpotensi layak huni. Dengan bantuan James Webb, para ilmuwan juga berharap dapat mengumpulkan data tentang massa dan diameter planet-planet yang jauh, dan ini akan membuka data baru tentang galaksi asal.
Peralatan teleskop akan memungkinkan mendeteksi eksoplanet dingin dengan suhu permukaan hingga 27 ° C (suhu rata-rata di permukaan planet kita adalah 15 ° C)."James Webb" akan dapat menemukan benda-benda seperti itu yang terletak pada jarak lebih dari 12 unit astronomi (yaitu, jarak dari Bumi ke Matahari) dari bintang-bintangnya dan jauh dari Bumi pada jarak hingga 15 cahaya bertahun-tahun. Rencana serius menyangkut atmosfer planet. Teleskop Spitzer dan Hubble mampu mengumpulkan informasi tentang sekitar seratus amplop gas. Menurut para ahli, teleskop baru akan dapat menjelajahi setidaknya tiga ratus atmosfer dari planet ekstrasurya yang berbeda.
Poin terpisah yang patut disoroti adalah pencarian populasi bintang hipotetis tipe III, yang seharusnya merupakan generasi pertama bintang yang muncul setelah Big Bang. Menurut para ilmuwan, ini adalah tokoh-tokoh yang sangat berat dengan masa pakai yang singkat, yang tentu saja sudah tidak ada lagi. Benda-benda ini memiliki massa yang besar karena kurangnya karbon yang dibutuhkan untuk reaksi termonuklir klasik, di mana hidrogen berat diubah menjadi helium ringan, dan kelebihan massa diubah menjadi energi. Selain semua ini, teleskop baru akan dapat mempelajari secara rinci tempat-tempat yang sebelumnya belum dijelajahi di mana bintang-bintang lahir, yang juga sangat penting bagi astronomi.
- Cari dan pelajari galaksi paling kuno;
- Cari exoplanet mirip Bumi;
- Deteksi populasi bintang tipe ketiga;
- Eksplorasi "buaian bintang"
Fitur desain
Perangkat ini dikembangkan oleh dua perusahaan Amerika - Northrop Grumman dan Bell Aerospace. Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah mahakarya teknik. Teleskop baru memiliki berat 6, 2 ton - sebagai perbandingan, Hubble memiliki massa 11 ton, tetapi jika teleskop lama dapat dibandingkan dengan ukuran truk, yang baru sebanding dengan lapangan tenis. Panjangnya mencapai 20 m, dan tingginya sama dengan bangunan tiga lantai. Bagian terbesar dari Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah pelindung matahari yang sangat besar. Ini adalah dasar dari seluruh struktur, dibuat dari film polimer. Di satu sisi ditutupi dengan lapisan tipis aluminium, dan di sisi lain - silikon logam.
Tabir surya memiliki beberapa lapisan. Kekosongan di antara mereka diisi dengan vakum. Ini diperlukan untuk melindungi peralatan dari "sengatan panas". Pendekatan ini memungkinkan Anda untuk mendinginkan matriks ultrasensitif hingga -220 ° C, yang sangat penting untuk mengamati objek yang jauh. Faktanya adalah, meskipun sensornya sempurna, mereka tidak dapat melihat objek karena detail "panas" lainnya dari "James Webb".
Di tengah struktur adalah cermin besar. Ini adalah "superstruktur" yang diperlukan untuk memfokuskan berkas cahaya - cermin meluruskannya, menciptakan gambar yang jelas. Diameter cermin utama teleskop James Webb adalah 6,5 m, termasuk 18 blok: selama peluncuran kendaraan peluncuran, segmen ini akan berbentuk kompak dan akan terbuka hanya setelah pesawat ruang angkasa memasuki orbit. Setiap segmen memiliki enam sudut untuk memanfaatkan ruang yang tersedia sebaik mungkin. Dan bentuk cermin yang membulat memungkinkan pemfokusan cahaya terbaik pada detektor.
Untuk pembuatan cermin, berilium dipilih - logam yang relatif keras berwarna abu-abu muda, yang, antara lain, ditandai dengan biaya tinggi. Di antara keuntungan dari pilihan ini adalah fakta bahwa berilium mempertahankan bentuknya bahkan pada suhu yang sangat rendah, yang sangat penting untuk pengumpulan informasi yang benar.
Instrumen Ilmiah
Tinjauan teleskop yang menjanjikan tidak akan lengkap jika kita tidak fokus pada instrumen utamanya:
MIRI. Ini adalah perangkat mid-inframerah. Ini termasuk kamera dan spektrograf. MIRI mencakup beberapa susunan detektor arsenik-silikon. Berkat sensor perangkat ini, para astronom berharap dapat mempertimbangkan pergeseran merah objek jauh: bintang, galaksi, dan bahkan komet kecil. Pergeseran merah kosmologis disebut penurunan frekuensi radiasi, yang dijelaskan oleh jarak dinamis sumber satu sama lain karena perluasan Semesta. Yang paling menarik adalah bahwa ini bukan hanya tentang memperbaiki objek jarak jauh ini atau itu, tetapi tentang memperoleh sejumlah besar data tentang propertinya.
NIRCam, atau kamera inframerah dekat, adalah unit pencitraan utama teleskop. NIRCam adalah kompleks sensor merkuri-kadmium-tellurium. Rentang kerja perangkat NIRCam adalah 0,6-5 mikron. Sulit untuk membayangkan rahasia apa yang akan membantu NIRCam untuk mengungkapnya. Para ilmuwan, misalnya, ingin menggunakannya untuk membuat peta materi gelap menggunakan apa yang disebut metode lensa gravitasi, yaitu. menemukan gumpalan materi gelap dengan medan gravitasi mereka, terlihat oleh kelengkungan lintasan radiasi elektromagnetik di dekatnya.
spesifikasi NIRS Tanpa spektrograf inframerah-dekat, tidak mungkin menentukan sifat fisik objek astronomi, seperti massa atau komposisi kimia. NIRSpec dapat menyediakan spektroskopi resolusi menengah dalam rentang panjang gelombang 1-5 m dan spektroskopi resolusi rendah dengan panjang gelombang 0,6-5 m. Perangkat ini terdiri dari banyak sel dengan kontrol individual, yang memungkinkan Anda untuk fokus pada objek tertentu, "menyaring" radiasi yang tidak perlu.
FGS/NIRIS. Ini adalah sepasang yang terdiri dari sensor bidikan presisi dan perangkat pencitraan inframerah dekat dengan spektrograf tanpa celah. Berkat sensor panduan presisi (FGS), teleskop akan dapat fokus seakurat mungkin, dan berkat NIRISS, para ilmuwan bermaksud untuk melakukan tes orbital pertama teleskop, yang akan memberikan gambaran umum tentang kondisinya.. Juga diyakini bahwa perangkat pencitraan akan memainkan peran penting dalam pengamatan planet-planet yang jauh.
Secara formal, mereka berniat mengoperasikan teleskop tersebut selama lima hingga sepuluh tahun. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh praktik, periode ini dapat diperpanjang tanpa batas. Dan "James Webb" dapat memberi kita informasi yang jauh lebih berguna dan cukup menarik daripada yang bisa dibayangkan siapa pun. Terlebih lagi, sekarang tidak mungkin untuk membayangkan "monster" seperti apa yang akan menggantikan "James Webb", dan berapa biaya pembangunannya.
Kembali pada musim semi 2018, harga proyek meningkat menjadi $ 9,66 miliar yang tak terbayangkan Sebagai perbandingan, anggaran tahunan NASA sekitar $ 20 miliar, dan Hubble pada saat konstruksi bernilai $ 2,5 miliar. James Webb telah tercatat dalam sejarah sebagai teleskop paling mahal dan salah satu proyek paling mahal dalam sejarah eksplorasi ruang angkasa. Hanya program bulan, Stasiun Luar Angkasa Internasional, pesawat ulang-alik, dan sistem penentuan posisi global GPS yang lebih mahal. Namun, "James Webb" memiliki segalanya di depan: harganya mungkin akan naik lebih tinggi lagi. Dan meskipun para ahli dari 17 negara berpartisipasi dalam pembangunannya, bagian terbesar dari pendanaan masih berada di pundak Amerika Serikat. Agaknya, ini akan terus begitu.
