НАСА отправила Джеймса Уэбба в космос — рождественский подарок астрономам во всем мире

Телескоп имени Джеймса Уэбба нацелится на инопланетные миры и первые галактики Вселенной — если выдержит месяц сложных маневров.

Космический телескоп Джеймса Уэбба на ракете Ariane 5, покидающей Землю

После успешного запуска, космический телескоп имени Джеймса Уэбба проведет месяц в пути к точке, известной как L2 (точка Лагранжа).

Обновлено 15.01.2022. Самый дорогой телескоп НАСА наконец-то отправился в космос. Космический телескоп Джеймса Уэбба стоимостью 10 миллиардов долларов, инструмент, который, как ожидается, произведет революцию в астрономии, собирая свет из атмосферы чужих миров и первых галактик Вселенной, был запущен в 7:20 утра по восточному времени жарким рождественским утром с европейского космодрома во Французской Гвиане.

Примерно через 30 минут после запуска телескоп отделился от верхней части ракеты Ariane 5 и развернул солнечную батарею, которая необходима для зарядки аккумуляторов и поддержания связи с Землей. Уэбб сейчас находится на пути к своему месту позиционирования, точке гравитационного баланса в 1,5 миллионах километров от Земли. Прежде чем он доберется туда, у сотрудников миссии будет напряженный месяц, поскольку им предстоит развернуть части телескопа, слишком большие, чтобы поместиться не сложенными в обтекатель ракеты, включая солнцезащитный экран размером с теннисный корт и сегмент зеркал шириной 6,5 метра. До тех пор, пока они не будут успешно развернуты, а необходимое оборудование Уэбба не будет подключено к охлаждению и всё это не будет протестировано, астрономам придется нелегко.

Многое зависит от Уэбба, будучи первой крупной космической обсерваторией НАСА за более чем десятилетие и преемницей космического телескопа Хаббла. Европейское космическое агентство (ESA), партнер миссии, и французская ракетная компания Arianespace были рады отправить ракету в космос с таким важным проектом на борту.

Последние предстартовые дни не обошлись без инцидентов. В середине декабря, когда Уэбба подняли и с помощью специального механизма начали процедуру стыковки с ракетой, внезапное незапланированное отсоединение зажима вызвало вибрацию по всей обсерватории. И после того, как Уэбб уже был поднят в верхнюю часть ракеты, инженеры обнаружили периодическую потерю данных при тестировании каналов связи, на кабеле, соединяющем Уэбба с пусковой установкой. Решение этих проблем перенесло запуск на 24 декабря. Затем вмешалась ненастная погода, отложив запуск еще на один день и оставив Уэбба соревноваться с санями Санты за воздушное пространство. «У Уэбба нет ничего обычного», — сказал научный руководитель НАСА Томас Зурбухен.

Амбициозные научные цели Уэбба потребовали многочисленных технологических инноваций в его конечном исполнении, таких как складное зеркало, изготовленное из 18 шестиугольных позолоченных сегментов, и система охлаждения приборов до температуры всего 7° выше абсолютного нуля (-266 °C). Всё это приводило к сбоям в расписании в течение 10 лет и увеличению затрат с 2 миллиардов долларов примерно в пять раз на телескоп, который в какой-то степени должен быть собран в космосе — сложный процесс, сопряженный с рисками. Ожидается, что через два часа после запуска Уэбб активизирует антенну с высоким коэффициентом усиления  для обеспечения качества сигнала, чтобы ускорить передачу данных. Через 12 часов Уэбб проведет первую корректировку курса, а через 2,5 дня — еще одну.

Пока все просто. Но на третий день настала очередь «солнцезащитного крема». Зонтик, который в данный момент сложен у зеркала, раскроется, образуя под ним платформу. Две телескопические стрелы расширят и разделят пять пластиковых слоев солнцезащитного козырька, каждый не толще человеческого волоса, создавая тепловой барьер, который сохраняет затененную сторону при температуре -234°C, достаточно прохладной, чтобы не мешать инфракрасным устройствам. Однако это охлаждение требует времени: телескоп и приборы достигнут своей рабочей температуры только через 3 недели после прибытия на точку Лагранжа L2. Хотя этого холода достаточно для трех датчиков, прибор среднего инфракрасного диапазона необходимо активно охлаждать до 7° выше абсолютного нуля, что займет еще 6 недель.

Через две недели, развернув солнцезащитный экран, в игру вступает телескоп. Сначала раскладывается штатив, удерживающий вторичное зеркало перед главным зеркалом, затем два крыла главного зеркала, откинутые назад при транспортировке, поворачиваются на место. На предстартовом брифинге научный директор Европейского космического агентства, профессор Гюнтер Хасингер сказал, что это было похоже на «окукливающуюся бабочку, расправляющую свои золотые крылья». После достижения точки Лагранжа L2 и полного охлаждения операторы должны убедиться, что 18 сегментов зеркала образуют единую отражающую поверхность. Используя ближнюю инфракрасную камеру в качестве датчика, они будут измерять любые расхождения. Крошечные механические двигатели будут регулировать положение сегментов и даже их кривизну, пока они не будут идеально выровнены и сформированы с точностью до нанометра, процесс, который занимает несколько месяцев.

Наконец, когда зеркало будет готово, Уэбб  покажет несколько хорошо изученных астрономических целей, чтобы проверить и откалибровать всё оборудование. Затем, примерно через 6 месяцев после запуска, многочисленные команды астрономов, будут использовать данные получаемые от Уэбба и наконец, смогут увидеть Вселенную самым большим глазом из космоса. Как заявила заместитель администратора НАСА Пэм Мелрой , «Мы сделали все возможное, чтобы Уэбб добился успеха. Теперь нам просто нужно, чтобы это произошло».

Всё идет по плану

Космический телескоп Джеймса Уэбба, крупнейшая космическая обсерватория, завершила большую часть своего сложного развертывания в космосе. На прошлой неделе, две части 6,5-метрового основного зеркала, были состыкованы в единую поверхность. К настоящему времени Уэбб выполнил 85% из нескольких сотен механических действий, которые могли поставить под угрозу миссию в случае механических проблем на данном этапе. Затем операторы точно настроят положение 18-ти позолоченных сегментов главного зеркала с помощью 126 крошечных моторчиков, чтобы сформировать единую отражающую поверхность. Далее откалибрует четыре прибора Уэбба, которые необходимо охладить до температуры ниже -230°C, чтобы они могли видеть в инфракрасном диапазоне. Ожидается, что этим летом появится первое изображение, которое должно продемонстрировать беспрецедентную способность Уэбба заглянуть в раннюю вселенную и другие миры.

Дэниел Клери
Дэниел — старший корреспондент журнала Science, освещающий вопросы астрономии, физики и энергетики.

Читайте также: