الفلك

هل سيكون JWST متينًا مثل تلسكوب هابل؟

هل سيكون JWST متينًا مثل تلسكوب هابل؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تم تصميم JW Space Telescope لمدة مهمة تتراوح من 5 إلى 10 سنوات. نظرًا لأن هابل والبعثات الفضائية الأخرى قد مهدت الطريق لـ JWST لمشكلات الموثوقية ، حتى أنه لا يحتوي على أي جيروسكوب للاحتكاك مع أكثر من 100 عام يعني الوقت قبل الفشل. هل من المعقول الاعتقاد بأن JWST يمكن أن يستمر لفترة أطول من هابل؟

سوف يدور JWST حول نقطة لاغرانج في ظل الأرض وسيكون أبعد 4 مرات من القمر ، حوالي 10 أيام من السفر ، وتصرح ناسا أن JWST لن تكون قابلة للخدمة. لماذا ا؟

لماذا تعتبر قيود الوقود في JWST قصيرة جدًا؟ هل لا توجد أحكام للتزود بالوقود؟ حتى حرفة التزود بالوقود؟ كم جالونًا من رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين ($ N_2O_4 $) كمؤكسد وهيدرازين ($ N_2H_4 $) سوف يحتوي عليه؟

هل تأمل ناسا سرًا في مهمة مدتها 20 عامًا؟


كان هابل في مدار أرضي منخفض ، وكان من المفترض دائمًا أن يكون صالحًا للخدمة. في الواقع ، كانت الخطة الأصلية لتلسكوب هابل هي جعل مكوك الفضاء ينقله من المدار ويعيده إلى أعلى ، لكنهم قرروا أن ذلك كان مخاطرة كبيرة مقارنة بالخدمة في المدار.

من ناحية أخرى ، سيكون JWST في نقطة Earth / Sun L2 Lagrange ، مثل WMAP و Planck قبله. المسافة إلى تلك النقطة هي 0.01 وحدة فلكية ، أي حوالي 1.5 مليون كيلومتر من مركز الأرض. يبلغ مدار القمر حول الأرض حوالي 1/4 ^ { mathrm {th}} $ من ذلك. لذلك ، ستكون مهمة الخدمة المأهولة مشروعًا غير مسبوق (يتجاوز أبولو) ، وستواجه مهمة غير مأهولة ، غير مسبوقة أيضًا ، تحديات الأتمتة من وقت السفر الخفيف 5 ثوانٍ (10 ثوانٍ ذهابًا وإيابًا).

نظرًا لأن نقطة L2 Lagrange مستقرة فوق مستوى الفوقية (مستقرة إلى تعويضات في اتجاهين ، غير مستقرة على طول خط الأرض والشمس) ، سيتعين على JWST إنفاق الوقود على حفظ المحطة لمجرد البقاء هناك. يجب أن يبقى هناك لأنه يمكن أن يكون باردًا كما يجب أن يكون باستخدام الأرض كظل للشمس - تلك الظلال بحجم ملعب التنس المدمجة هي في الواقع لتظليل JWST من الإشعاع الحراري للأرض والقمر.

ببساطة ، سيكون إنشاء وإطلاق JWST آخر أرخص من خدمة واحد موجود.


ما هي نقطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي؟

المرصد الفضائي الذي يتأخر في كثير من الأحيان يستحق الانتظار.

وكالة ناسا تلسكوب جيمس ويب الفضائي من المقرر إطلاقه (حاليًا) في مارس 2021 ، بعد سنوات من التأخير وإنفاق مليارات الدولارات على الميزانية. في حين أنه من السهل القول بأن كل هذا الوقت والمال قد أهدر ، سيكون هذا المرصد هو العرض الأول والبطل بلا منازع لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، مما يمنحنا وصولاً لا مثيل له إلى زوايا الكون التي يتعذر الوصول إليها حاليًا.

إذا أردنا تعلم أشياء جديدة عن كل شيء من المجرات الأولى إلى فرصة الحياة على الكواكب الأخرى، ما يقرب من 9.7 مليار دولار جيمس ويب هو أملنا الوحيد.


هابل وخليفته

قال سيمباش إن هابل كان في الخدمة لفترة طويلة ، ويقوم مهندسو ناسا دائمًا بوضع خطط تواصل للتعامل مع الأشياء التي يمكن أن تسوء. لكنه أضاف أن هناك الكثير من التكرار المدمج في أنظمة هابل ، ويمكن أن يستمر التلسكوب في العمل لمدة خمس أو ست سنوات أخرى وربما لفترة أطول.

قال سيمباش: "إنه مرصد قوي للغاية".

ومع ذلك ، فإن JWST سيحل في النهاية محل هابل. سيكون للتلسكوب الفضائي الجديد دقة أفضل من هابل ، لأنه يحتوي على مساحة أكبر لتجميع الضوء في مرآة JWST الرئيسية بعرض 21.3 قدم (6.5 متر) ، مقارنة بـ 7.9 قدم (2.4 متر) لمرآة هابل. سوف يرى JWST أيضًا أعمق في موجات الأشعة تحت الحمراء ، والتي يصعب مراقبتها من الأرض.

سيقدم JWST نظرة خاطفة على الغلاف الجوي لبعض الكواكب بحجم الأرض. كان هابل أول تلسكوب يرى الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية في عام 2001 ، عندما درس هواء كوكب كتلته 220 مرة كتلة الأرض حول نجم يبعد 150 سنة ضوئية. عبر كوكب خارج المجموعة الشمسية وجه نجمه المضيف ، وتمكن هابل من رؤية الضوء الذي ينتقل عبر الغلاف الخارجي للغاز للكوكب. [داخل الكون هابل (عرض فيديو)]

قال سيجر: "لا يستطيع هابل رؤية ذلك إلا على الكواكب الكبيرة المنتفخة".

لم يتم ضبط ملاحظات هابل لرؤية الغازات التي قد تشير إلى وجود كائنات فضائية. سيكون JWST. قال سيجر: "نحن نبحث عن غازات لا تنتمي". الأكسجين هو واحد من هؤلاء ، لأنه يتفاعل بسهولة مع كل شيء آخر. وأضافت "بدون النباتات والبكتيريا الضوئية ، لن يكون لدينا أكسجين بشكل أساسي".

هل يمكن للأجانب رؤيتنا؟ قال Seager إنه باستخدام التلسكوبات المشابهة لـ JWST و [مدش] أو ربما أكثر تقدمًا قليلاً و [مدش] يمكن للحضارات الفضائية الافتراضية قراءة غلافنا الجوي أيضًا.

قالت: "كانوا يرون الأكسجين لدينا ويسألون إيرا [فلاتو] عن ذلك".


كيف سيرد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا على أكبر أسئلة الفلك

يمكن رؤية مجموعة كبيرة ومتنوعة من المجرات من حيث اللون والتشكل والعمر والمجموعات النجمية المتأصلة. [+] في صورة هابل العميقة هذه. سوف يذهب جيمس ويب أبعد من ذلك. حقوق الصورة: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، ر. ويندهورست ، إس كوهين ، إم ميتشتلي ، إم. روتكوفسكي (جامعة ولاية أريزونا ، تيمبي) ، آر أوكونيل (جامعة فيرجينيا) ، بي. مكارثي (مراصد كارنيجي) ، Nathi (جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد) ، R. Ryan (جامعة كاليفورنيا ، ديفيس) ، H. Yan (جامعة ولاية أوهايو) ، و A. Koekemoer (معهد علوم تلسكوب الفضاء).

في عام 1990 ، بدأ تلسكوب هابل الفضائي عملياته ، مما جعله أول مرصد كبير تابع لوكالة ناسا ، قادر على رؤية المناطق البعيدة للكون البعيد. لقد أظهر لنا كيف يبدو كوننا اليوم ، وكيف تغير ونما على مدار مليارات السنين. لقد أظهر لنا كيف كانت المجرات مختلفة منذ بلايين السنين ، وكشف النقاب عن المجرات البعيدة الخافتة التي شكلت كوننا اليوم. لكن هناك عددًا من الأسئلة التي لا يمكنها الإجابة عليها:

  • كيف كانت النجوم والمجرات الأولى؟
  • كيف تتكون النجوم في أعماق سديم مغبر؟
  • كيف تبدو أجواء العوالم بحجم الأرض ، وهل تحتوي على بصمات الحياة؟
  • إلى أي مدى نحتاج إلى النظر لنرى الكون البكر ما قبل النجمي؟
  • وكيف تجمعت النجوم والمجرات المبكرة لتنتج ما لدينا اليوم؟

لهذه الأسئلة ، سوف يتطلب الأمر مرصدًا ثوريًا جديدًا. سيستغرق الأمر تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي مقابل هابل في الحجم (الرئيسي) مقابل مجموعة من التلسكوبات الأخرى. [+] (داخلي) من حيث الطول الموجي والحساسية. قوتها حقا غير مسبوقة. رصيد الصورة: فريق NASA / JWST.

هابل مذهل ، لكنه محدود أيضًا. مع مرآة أساسية يبلغ طولها 2.4 متر ، فهي تمتلك 1٪ فقط من قوة تجميع الضوء من أقوى التلسكوبات الأرضية قيد الإنشاء اليوم. نظرًا لقربه من الأرض ، فإنه يتلقى الحرارة من كوكبنا ، وبالتالي يمكنه فقط الرؤية في الأشعة تحت الحمراء قليلاً ، فهو يقتصر في الغالب على نفس أنواع الضوء التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. وبالنظر إلى أن الكون يتمدد ويتحول الإشعاع الموجود بداخله نحو الأطوال الموجية الأكثر احمرارًا والأطول ، فهناك حد أساسي لمدى المسافة التي يمكننا رؤيتها.

ما لم نبني مرصد الأشعة تحت الحمراء ، مع مرآة أكبر بكثير ، ونرسلها إلى الفضاء بعيدًا عن الأرض ، حيث تكون محمية من الشمس ويمكن أن تصل إلى درجات حرارة شديدة البرودة.

تصور فنان (2015) لما سيبدو عليه تلسكوب جيمس ويب الفضائي عند اكتماله. [+] ونشرها بنجاح. لاحظ الدرع الشمسي المكون من خمس طبقات والذي يحمي التلسكوب من حرارة الشمس. رصيد الصورة: شركة نورثروب جرومان.

هذه هي الخطة الدقيقة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ، والذي سيتم إطلاقه العام المقبل. توفر قطع المرآة الثمانية عشر المطلية بالذهب سبعة أضعاف قدرة هابل على تجميع الضوء ، ولكن بنصف الوزن فقط. موقعه المداري ، عند نقطة L2 Lagrange البعيدة جدًا بحيث انتهى كل من ظلال الأرض والقمر ، يعني أنه لن يضطر إلى التعامل مع أي تلوث تحصل عليه من التواجد في مدار أرضي منخفض. يوفر التصميم الجديد لواقي الشمس تبريدًا سلبيًا ، مما يضع الجانب "البارد" عند النيتروجين السائل (

77 كلفن) دون الحاجة إلى سائل التبريد هذا. وتعني إمكانيات الأشعة تحت الحمراء التي تأتي معها أنه يمكن إخراج الإشارات فائقة البرودة والبعيدة جدًا والضعيفة جدًا من الكون لأول مرة.

أركان الخلق ، كما تم أخذها في الذكرى الخامسة والعشرين لتأسيس هابل. أظهر لنا هابل تشكل النجوم. [+] مناطق لم يسبق لها مثيل من قبل جيمس ويب ستظهر لنا النجوم الشابة تتشكل في الداخل. رصيد الصورة: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وفريق هابل للتراث (STScI / AURA).

يجب أن نكون قادرين على قياس النجوم والمجرات الأولى بدقة لم نشهدها من قبل. يجب أن نحطم الرقم القياسي الكوني لأبعد النجوم والمجرات ، ويجب أن تظهر لنا في كل مكان ننظر إليه في الفضاء. يجب أن نكون قادرين على قياس محتويات الغلاف الجوي للكواكب الشبيهة بالأرض حول النجوم الأصغر والأقل كتلة ، بما في ذلك جميع العوالم حول TRAPPIST-1. يجب أن نتعلم كيف أصبح الكون شفافًا للضوء المرئي ، بفضل الإشعاع الصادر من المجرات الأولى. ويجب أن نكون قادرين على استنتاج الكثير عن النجوم الأولى ، وربما حتى عندما غمزوا إلى الوجود للمرة الأولى.

رسم توضيحي لـ CR7 ، أول مجرة ​​تم اكتشافها يعتقد أنها تضم ​​نجوم المجتمع الثالث: ال. [+] تشكلت النجوم الأولى على الإطلاق في الكون. سيكشف JWST صورًا فعلية لهذه المجرة ومثيلاتها الأخرى. رصيد الصورة: ESO / M. كورنميسر.

علمنا هابل كيف يبدو كوننا سيعلمنا جيمس ويب كيف أصبح كوننا بهذه الطريقة. إنها الخطوة الرائعة التالية ، إنها إنجاز هندسي مذهل ويمثل خطوة كبيرة من تلسكوبات هابل مثلها مثل تلسكوبات أرضية.

في الساعة 7. التوقيت الشرقي (4 مساءً بتوقيت المحيط الهادئ) في 1 مارس 2017 ، سيلقي العالم والفلكي أمبر ستراون محاضرة عامة في معهد بيريميتر حول مستقبل علم الفلك مع جيمس ويب. ستخبرنا أين نحن بصدد بنائه (مكتمل) ، واختباره (يخضع لمحاكاة الإطلاق) ، وما إذا كنا في الموعد المحدد أم لا (يجب إطلاقه كما هو مخطط في أكتوبر 2018). ستخبرنا بما نأمل في إيجاده وقياسه وكيف سنفعله. وستكون متاحة لتلقي الأسئلة من جميع أنحاء العالم ، ما عليك سوى التغريد في أي وقت أثناء المحاضرة باستخدام الهاشتاج #piLIVE. شاهده هنا ، إما مباشرة أو في أي وقت بعد ذلك.

وسأكون هنا لتقديم تعليق خبير على المدونة الحية ، يعمل في الوقت الفعلي جنبًا إلى جنب مع البث. اضبط صفحتك وحدّثها ، وسأقدم لك التحديثات (والتحقق من الحقائق) كل بضع دقائق!

(جميع الأوقات بتوقيت المحيط الهادئ ، مساءً.)

سيكون صاروخ آريان 5 على منصة الإطلاق ، قبل إطلاقه في أكتوبر 2014 ، بالغ الأهمية. [+] على غرار إطلاق جيمس ويب في أكتوبر 2018. حقوق الصورة: ESA / CNES / Arianespace - Optique Video du CSG - P. Piron.

3:50 - مرحبًا بكم في المدونة المباشرة لمحاضرة Amber Straughn العامة في معهد Perimeter! حقيقة ممتعة: سيتم إطلاق James Webb عند الفجر ، مما يضمن وجوده دائمًا في الشمس. في الواقع ، ستكون هناك نافذة مدتها 30 دقيقة فقط حيث يحتاج إلى بطارياته ، وسيتم تشغيل بقية عمليات التلسكوب بأكملها بواسطة الألواح الشمسية!

رسم توضيحي لنظام الكواكب الخارجية. رصيد الصورة: ناسا / ديفيد هاردي ، عبر astroart.org.

3:54 - هل سيتمكن ويب Webb من اكتشاف الكواكب الخارجية؟ بطريقة ما ، سيكون أفضل تلسكوب لها على الإطلاق! من خلال وجود مثل هذه المرآة ذات القطر الكبير في الفضاء ، يمكننا قياس عبور الكواكب بحجم الأرض (أو حتى الأصغر) حول فئة النجوم الأصغر والأكثر شيوعًا: الأقزام M. عندما يحدث العبور ، يجب أن نكون قادرين على تقسيم الضوء الممتص إلى أطياف ، لإخبارنا بما يتكون الغلاف الجوي! هل يوجد أكسجين جزيئي؟ الميثان؟ نشبع؟ مواد عضوية أخرى؟ سوف يكتشف Webb ذلك!

امبر ستراون. الذي لم يذهب إلى الفضاء. رصيد الصورة: معهد بيرميتر.

3:58 - قصة Amber عن مدى اهتمامها بالفضاء والعلوم والفيزياء الفلكية تشبه إلى حد بعيد قصة العديد من العلماء الآخرين. الأمر كله يتعلق بالفضول والرغبة في المعرفة والاستعداد للعمل لمعرفة ذلك!

رصيد الصورة: معهد بيريميتر / جيفري ويلر.

4:01 - المحيط رائع جدًا لوضعه ، ولتوصيل مثل هذه الرسائل الملهمة حول العلم. "لم يكن هناك وقت أفضل لنكون. جزءًا من المعادلة." غبي جدا ، ولكن صحيح جدا!

رصيد الصورة: معهد بيرميتر.

4:04 - من المهم أن ندرك أن العلماء هم بشر ، وأنهم يقدمون Amber ، الذي كان وجهًا عامًا للعلوم والفيزياء الفلكية بالإضافة إلى كونه عالمًا شرعيًا. بما في ذلك جيمي فالون. ليس سيئا!

لقطة من Amber Straughn في البث المباشر لمعهد Perimeter.

4:06 - بالنسبة لشخص نشأ في ريف أركنساس ، مذهول من سماء الليل (البكر جدًا) ، كانت فضولية بالفطرة. وعندما سألت والدتها سؤالاً لم تستطع الإجابة عليه ، كان أمرًا بالغ الأهمية أن أخبرتها والدتها ، "لا أعرف ، ولكن أنت يمكن فهمها. "وبعد عقود ، هذا بالضبط ما تفعله. هذه رسالة رائعة ، وهي رسالة يجب أن يتردد صداها لدى كل واحد منا. يمكننا معرفة كل ما نحتاج إليه هو أن نسأل الأسئلة بالطرق الصحيحة!

تلسكوب هابل الفضائي ، كما تم تصويره خلال مهمة الخدمة الأخيرة والأخيرة. رصيد الصورة:. [+] ناسا.

4:08 - ما الذي يجعل جيمس ويب مذهلاً للغاية؟ حسنًا ، لن يكون أي من الأسئلة التي نطرحها ممكنًا بدون عمل واكتشافات هابل - التلسكوب - الذي قدم عرضًا حول النظام الشمسي ودرب التبانة والمجرات الأخرى خارج مجرة ​​درب التبانة (بالإضافة إلى التطور الكون ككل) ، وقد ساعد في تشكيل صورة الكون الذي لدينا اليوم. الأسئلة التي نطرحها الآن لن تكون ممكنة بدون هذه المعرفة.

حقل هابل العميق الفائق (XDF) ، أعمق منظر للكون البعيد تم التقاطه على الإطلاق. صورة . [+] رصيد: NASA ESA G. Illingworth، D.Magee، and P. Oesch، University of California، Santa Cruz R. Bouwens، Leiden University and the HUDF09 Team.

4:10 - وأفضل شيء على الإطلاق؟ إلى Amber ، و (على الأرجح) لي أيضًا؟ صور مجال هابل العميق. المجال العميق الأقصى (XDF) ، مع 23 يومًا من مراقبة الوقت ، تقريبًا ضعف عمق إشارات حقل العنبر شديد العمق. نرى 5500 مجرة ​​في منطقة 1/32.000.000 من السماء بأكملها! ومع ذلك ، هناك المزيد من المجرات التي لا يستطيع هابل رؤيتها. إنه أمر لا يصدق ، وهو أمر لا يصدق لدرجة أنه جلب علم الفلك وصور تلسكوب هابل الفضائي إلى الثقافة الشعبية حول العالم.

مركب هابل (الضوء المرئي) وشاندرا (الأشعة السينية) من المجرة ESO 137-001 أثناء تسريعها. [+] الوسط بين المجرات ، يصبح مجردًا من النجوم والغاز ، بينما تظل مادته المظلمة سليمة. رصيد الصورة: NASA، ESA، CXC.

4:13 - أحب حقًا المكونات الخاصة بالتعليم والتوعية العامة التي يدفعها Amber هنا. يتعلق الأمر بالإلهام ، والمعرفة ، والجمال ، ولكن حتى هي ليست متأكدة من سبب انغماس الناس بهذه الأشياء الخارجة عن تجربتنا. ليس لديها إجابة ، لكنني أعتقد أنني أفعل: إنهم يربطوننا بما نشتاق إليه ، ولكن ما لا يمكننا تجربته لأنفسنا ولم نختبره. هم أقرب الفرشاة لدينا مع حدود الوجود ، ومع المجهول. بطريقتنا الخاصة ، يسمح لنا بتجربة غير قادر على التجربة.

نموذج مصغر لـ JWST ، من لقطة شاشة من البث المباشر لمعهد Perimeter.

4:15 - لماذا جيمس ويب أفضل بكثير من هابل؟ حسنًا ، إنه يجمع المزيد من الضوء (حوالي سبعة أضعاف) ، لكن حجمه الإضافي يعني أيضًا دقة أفضل! إن دقة "الرؤية" للتلسكوب محكومة بعدد الأطوال الموجية للضوء التي يمكن أن تتلاءم مع المرآة الأساسية ، وإذا كنت تنظر إلى نفس الطول الموجي الثابت للأشعة تحت الحمراء ، يمكن لـ JWST أن يرى أكثر من ضعف ما يستطيع هابل!

أركان الخلق ، كما تم أخذها في الذكرى الخامسة والعشرين لتأسيس هابل. أظهر لنا هابل تشكل النجوم. [+] مناطق لم يسبق لها مثيل من قبل جيمس ويب ستظهر لنا النجوم الشابة تتشكل في الداخل. رصيد الصورة: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وفريق هابل للتراث (STScI / AURA).

4:18 - إذن ، هل رأيت صورة هابل الشهيرة لأعمدة الخلق؟ (أعلاه). استغرق الأمر الأشعة تحت الحمراء أيضًا. وهذه معاينة لما سيراه جيمس ويب. كيف يبدو ذلك؟ انظر أدناه:

عرض بالأشعة تحت الحمراء لأركان الخلق. حقوق الصورة: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية / هابل ومؤسسة هابل التراثية. [+] شكر وتقدير من الفريق: P. Scowen (جامعة ولاية أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية) و J. Hester (سابقًا من جامعة ولاية أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية).

تاريخ إعادة التأين وتكوين النجوم لكوننا ، حيث كان هذا هو الدافع وراء إعادة التأين. [+] مجرات خافتة مبكرة ولكن نظريًا عديدة. أخيرًا ، بفضل عمل ليفرمور ، نكتشفهم. رصيد الصورة: NASA / S.G. Djorgovski & amp Digital Media Center / Caltech.

4:20 - كيف تبدو المجرات الأولى؟ متى تشكلوا؟ هل لديهم ثقوب سوداء؟ كيف يتجمعون؟ ومتى يتم تشغيلها بما يكفي لإعادة تأين الكون ، وجعله شفافًا للضوء المرئي؟ هذه هي الأسئلة العلمية التي صمم جيمس ويب للإجابة عليها ، ولماذا يحتوي على المواصفات الفنية وحساسيات الطول الموجي التي تم تصميمها من أجلها. يجب أن يكون قادرًا على العودة إلى الوقت الذي كان فيه عمر الكون 200-275 مليون سنة فقط: حوالي 2٪ من عمره الحالي. (يبلغ عمر أبعد مجرات هابل 400-600 مليون سنة. وهذا فرق كبير!)

أصغر وأضعف وأبعد المجرات التي تم تحديدها في أعمق صورة التقطتها هابل على الإطلاق. . [+] هذه الدراسة الجديدة تجعلهم يتفوقون ، وذلك بفضل عدسات الجاذبية الأقوى. ائتمان الصورة: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، ر. بووينز وج. إلينجورث (جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز).

4:22 - كيف يمكن لجيمس ويب أن يرى حتى الآن؟ حسنًا ، ستساعده عدسات الجاذبية: الحشود الهائلة التي يمكنها تكبير الضوء من المجرات الخلفية خلفها. يحدث هذا حتى في الأشعة تحت الحمراء ، حتى في بدايات الكون. أينشتاين يساعدنا حتى في الحالات القصوى!

تشبه المجرات مجرة ​​درب التبانة كما كانت في أوقات سابقة - ومسافات أكبر - في. [+] الكون. حقوق الصورة: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، ب. فان دوكوم (جامعة ييل) ، س. باتيل (جامعة ليدن) ، وفريق 3D-HST.

4:24 - ضع في اعتبارك أننا رأينا بالفعل كيف تنمو المجرات وتندمج منذ حوالي 12 مليار سنة لدينا بيانات كبيرة عن ذلك من هابل والتلسكوبات / المراصد الأخرى. سيكون جيمس ويب مميزًا لإلقاء الضوء حقًا على تلك المجرات الأولى من مليار إلى مليار سنة. في حين أن هذا أمر لا يصدق ويستحق الاحتفال ، لا تنسَ ما نعرفه بالفعل أنه أمر لا يصدق أيضًا!

ولادة النجمة في سديم كارينا ، في الصورة البصرية (أعلى) والأشعة تحت الحمراء (أسفل). رصيد الصورة: NASA ،. [+] ESA وفريق Hubble SM4 ERO.

4:27 - هذا توضيح جميل آخر - من هابل ، مرة أخرى - عن كيف يمكن للنظر في الأشعة تحت الحمراء أن يلقي الضوء على تشكل النجوم. بالتأكيد ، يبدو أن هناك نجمًا في الجزء البصري (أعلى) ، ولكن بالنظر إلى الأشعة تحت الحمراء ، يمكنك رؤية النجوم نفسها! رائع!

رسم توضيحي لمجموعة كاملة من الكواكب التي اكتشفها كبلر. رصيد الصورة: NASA / W. ستينزل.

4:29 - كهرمان يتحدث الآن عن مركبة الفضاء كبلر ، واكتشاف الكواكب الخارجية والعبور. لكن ما ستفعله JWST يتجاوز أي شيء فعله كبلر! لماذا ا؟ الطول الموجي وحجم التلسكوب والأدوات الموجودة على متنه. أعطانا كبلر مجموعة كبيرة ومتنوعة من أنظمة الكواكب الخارجية ، لكن القدرة على قياس غلافها الجوي إلى أحجام صغيرة - بما في ذلك علامات المياه والسحب والهباء الجوي والمواد العضوية - ستقع على عاتق جيمس ويب. لأولئك منكم الذين يتساءلون ، يمكن أن يرى هابل أجواء عوالم بحجم زحل حول النجوم الشبيهة بالشمس ، وسوف يرى JWST عوالم حجم الأرض 1.5 مرة حول النجوم الشبيهة بالشمس وعوالم بحجم الأرض حول الأقزام M ، وهي الفئة الأكثر شيوعًا النجوم في الكون. إنه يتحول من "معرفة أنهم هناك ، إلى معرفة ما يشبههم." (كما يقول آمبر.)

يعرض انطباع هذا الفنان TRAPPIST-1 وكواكبها تنعكس على سطح. القدرة . [+] بالنسبة للمياه في كل من العوالم يتم تمثيلها أيضًا بالصقيع وبرك المياه والبخار المحيط بالمشهد. رصيد الصورة: NASA / R. جرح / ت. بايل.

4:32 - صلاحية السكن؟ يجب أن تحصل على حظ حقيقي حقًا لامتلاك نظام كوكبي نجده مأهولًا. لكن في بعض الأحيان ، نحن فعل كن محظوظا. بعد كل شيء ، لدينا TRAPPIST-1 ، مع ثلاثة كواكب شبيهة بالأرض يمكن أن تكون صالحة للسكن. والتكهنات شديدة ، وهناك الكثير من الأسباب للاعتقاد بأنهم قد يكونون قاحلين. لكن علينا أن ننظر. على بعد 40 سنة ضوئية ، 7 كواكب بحجم الأرض ، 3 منها قد تكون صالحة للسكن. كيف يمكنك ليس نظرة؟!

طيف أحد الكواكب الأربعة حول النجم HR 8799. حقوق الصورة: ESO / M. جانسون.

4:35 - معظم الناس لا يتحمسون بشأن الأطياف. لماذا ا؟ لأن إجراء التحليل الطيفي لا يقدم الصور المذهلة التي يقدمها القياس الضوئي. إنها تستغرق وقتًا أطول ، إنها مجرد سلسلة من الخطوط والنتوءات ، لكنها تقدم بعيد علم أكثر مما تستطيع الصور الجميلة. لدي حدس - وهذا أنا ، وليس حديث العنبر - أننا سنطور طرقًا جديدة للتخيل من أجل "رؤية" ما يقدمه JWST بشكل أفضل. وأوه ، هل ستنجح في أي وقت وبالتالي الكثير من العلم!

يقوم الفنيون والعلماء بفحص واحدة من أول مرآتي طيران من تلسكوب ويب في. [+] غرفة نظيفة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. رصيد الصورة: NASA / Chris Gunn.

4:37 - عليك أن تدرك أن المرايا ستصل إلى درجات حرارة "عالية" تزيد عن 300 كلفن ، ولكن سيتم "تبريدها" إلى درجات حرارة أقل من النيتروجين السائل في الجانب البارد. عليك أن تتعامل مع التمدد الحراري (والانكماش) ​​، وهذا جزء من سبب كون المرايا دقيقة للغاية: عندما يتم نشرها بنجاح ، عبر حوالي 6 أمتار ، يكون أكبر "نتوء" على المرآة حوالي 20 نانومترًا ، أو حوالي 3٪ من حجم الطول الموجي للضوء الذي تراه عادة من الشمس. هذا أمر لا يصدق!

يشع المبرد ISIM الثابت ، الذي تم الانتهاء منه العام الماضي فقط ، الحرارة بعيدًا عن وحدة الجهاز. [+] (ISIM) ، والأدوات العلمية ، وأحزمة الحرارة. رصيد الصورة: ناسا / نورثروب غرومان.

4:40 - من المهم أن ندرك أن هذا تعاون دولي حقًا! ناسا ، وجاكسا (اليابان) ، ووكالة الفضاء الأوروبية (أوروبا) ، ووكالة الفضاء الكندية (كندا) وغيرها كلها تشارك! وتحتاج إلى ذلك إذا كنت تريد بناء أكبر تلسكوب / مرصد في كل العصور. يجب أن تتذكر العلم ، والمعرفة التي نحصدها منه تعود بالنفع على البشرية جمعاء!

حاجب الشمس JWST. رصيد الصورة: Alex Evers / Northrop Grumman.

4:43 - من أروع الأشياء التي قد لا تدركها حول حاجب الشمس على جيمس ويب؟ يجب أن تكون معبأة في صاروخ ، حيث لا يكون قطر الصاروخ أكبر من جزء من المرآة. لكن انظر إلى حجم هذا الواقي من الشمس! تضمنت التحديات الضخمة كيفية تنفيس الحرارة (من الجوانب) ، وكيفية إخلاء كل الهواء أثناء الإطلاق دون تمزيق الدرع ، وكيفية عمل ثقوب محاذاة أثناء تخزينها ولكنها لا تتداخل أثناء نشرها ، وكيفية طيها حاجب الشمس للقضاء على احتمال حدوث عقبة أثناء النشر. كان التصميم الناجح في نهاية المطاف تتويجًا ومزيجًا من عمليات المحاكاة / الحسابات الحديثة ، وتقنيات الأنماط / الشراع / صنع الملابس القديمة الطراز ، فقد كان مزيجًا فريدًا من التكنولوجيا المتطورة والفن.

ليس سيئًا لما هو حقًا ، في نهاية اليوم ، فقط خمس صفائح من البلاستيك المطلي.

يتم إنزال الأدوات العلمية الموجودة على متن وحدة ISIM وتركيبها في التجميع الرئيسي لـ. [+] JWST في عام 2016. مصدر الصورة: NASA / Chris Gunn.

4:45 - من الجدير بالذكر أن حاجب الشمس يوصلك بعيدًا بشكل لا يصدق! في ضوء الشمس المباشر ، يصل الجانب "الساخن" من حاجب الشمس إلى حوالي 350 درجة مئوية (662 درجة فهرنهايت) ، أو ساخن بدرجة كافية لإذابة الرصاص ، بينما يحتاج الجانب البارد ، على الطرف الآخر من الطبقات الخمس ، إلى أن يكون أكثر برودة من السائل نيتروجين (77 كلفن). ولكن الأمر الأكثر إثارة هو أننا نحن فعل لديها تبريد مبرد على اللوحة - تبريد نشط - لأطوال موجات منتصف الأشعة تحت الحمراء (على عكس المبرد السلبي بالقرب من الأشعة تحت الحمراء) ، والتي تأخذ التلسكوب إلى أسفل إلى درجات قليلة فوق الصفر المطلق. لماذا ا؟ لأن الأشياء تصبح أقل ضوضاء في درجات الحرارة الباردة!

طاولة اختبار الاهتزاز لـ JWST. لقطة من محاضرة معهد بيرميتر.

4:48 - أشياء ممتعة: أجرينا اختبار الاهتزاز على التلسكوب لمحاكاة الضغوط التي سيتعرض لها أثناء الإطلاق. ومن أجل القيام بذلك ، كان علينا بناء طاولة اهتزاز مخصصة ، لأننا لم نكن بحاجة مطلقًا إلى هز أي شيء بهذا الحجم من قبل!

4:50 - كم من الوقت يستغرق النشر؟ قد تعتقد أن مشاهدة فيديو مدته خمس دقائق بطيئة ، لكن عملية النشر بأكملها - بدءًا من الألواح الشمسية وتنتهي ببدء محاذاة العلم - تستغرق 14 يوما. رائع!

4:52 - إنه شيء غريب الأطوار أن تكون متحمسًا بشأنه ، لكن هل الإشارة إلى أن جيمس ويب من ناسا حقيقي؟ هناك دعوات - الآن - لتقديم مقترحات علمية. لا تفعل ذلك إلا إذا كان لديك تلسكوب صاعد. هذا صحيح يا رفاق هذا حقيقي.

صورة مفاهيمية للقمر الصناعي WFIRST التابع لناسا ، المقرر إطلاقه في عام 2024 وتعطينا أكثر دقة لدينا. [+] قياسات من أي وقت مضى للطاقة المظلمة ، من بين اكتشافات كونية أخرى لا تصدق. رصيد الصورة: NASA / GSFC / Conceptual Image Lab.

4:54 - هذا أيضًا رائع حقًا: يذكرنا Amber أن هذا ليس كل شيء عن James Webb. هذا مجرد واحد من مراصد ناسا (على الرغم من أنه ربما يكون الأكثر إثارة في العقد) ، لكن WFIRST سيفعل ما يفعله هابل بشكل أساسي ، باستثناء مجال رؤية واسع بشكل لا يصدق. ستغطي السماء بأكملها بعمق هابل!

4:55 - "في النهاية ، هذه المهمات التي نبنيها تدور حول وعد بالاكتشافات." هناك مفاجآت لا توصف ، وسيكون ذلك أكبر إنجاز على الإطلاق: اكتشاف ليس فقط ما نتوقعه ، ولكن اكتشاف ما هو غير معروف حقًا. طريقة لطيفة لإنهاء الحديث!

4:57 - يجب أن أكون سعيدًا حقًا بشأن حديث مثل هذا ، حيث لا يمكنني الإشارة إلى شيء واحد قاله آمبر والذي كان مثيرًا للجدل ، والذي أساء تفسير ما نعرفه أو من شأنه أن يقود الجمهور إلى التفكير في أن التكهنات كانت حقيقة. قامت بمسمرته!

4:59 - وإذا كنت تريد طاقة مظلمة ، فسيكون ذلك من اختصاص WFIRST. إذا كنت تريد المجرات الأولى ، فهذا هو جيمس ويب. هذه المراصد العظيمة مكملة وليست تنافسية. إذا لاحظنا الأجزاء نفسها من السماء باستخدام هذه المراصد المختلفة ، فإن الثروات تعرف الكثير عن شيء ما أو ظاهرة. علم الفلك متعدد الأطوال الموجية هو سبب وجود العديد من المراصد الرائعة! بعد كل شيء ، انظر إلى ما جلبتنا المركبات المركبة حتى الآن:

يلقي هذا المركب متعدد الأطوال الضوء على سلوك الغبار (الأحمر) والضوء المرئي (الأخضر) و. [+] الأشعة السينية (الزرقاء) ، والتي تتحد لتعطي رؤية كاملة لهذا الشيء الذي لا يمكن للعين البشرية رؤيته. ائتمان الصورة: NASA و ESA و A. Angelich (NRAO / AUI / NSF) رصيد Hubble: NASA و ESA و R. Kirshner (مركز Harvard-Smithsonian للفيزياء الفلكية ومؤسسة Gordon and Betty Moore) تشاندرا ولاية بنسلفانيا / ك. فرانك وآخرون. رصيد ALMA: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) و R. Indebetouw (NRAO / AUI / NSF).

ائتمان الصورة: NASA / ESA / JHU / R.Sankrit & amp W.Blair ، لمركب بصري / IR / X-ray من 1604. [+] بقايا المستعر الأعظم ، آخر مستعر أعظم بالعين المجردة يحدث داخل مجرتنا.

رصيد الصورة: ESO ، لنفس الكائن في مركب من الضوء المرئي ، القريب من الأشعة تحت الحمراء والأبعد من الأشعة تحت الحمراء.

مناظر متعددة الأطوال الموجية لسديم Trifid ، Messier 20. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech / J. رو. [+] (SSC / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا).

5:02 - كنت أتمنى أن نحصل على سؤال حول جيمس ويب وموجات الجاذبية ، وللأسف لم نحصل على واحدة. ولكن إذا كان لدينا أربعة أو خمسة كاشفات موجات ثقالية مختلفة تعمل في وقت واحد - التوأم LIGOs و VIRGO و KAGRA والواحد الذي وعدت الهند ببنائه - فربما يمكننا حقًا تحديد موقع اندماج ثقب أسود وثقب أسود داخل Webb صحة. لا نعتقد أنه يجب أن يكون هناك توقيع مرئي / بالأشعة تحت الحمراء ، ولكن كما قال أمبر ، علينا أن نبحث عما إذا كنا نريد فرصة لتفاجأ!

5:04 - وبعد سؤال وجواب رائع ، سأسميها يومًا. شكرًا لانضمامك إلينا وللقراءة والاستماع إلى حديث Amber الرائع. أحسنت ، شارك الجميع!


تلسكوب جيمس ويب الفضائي

من المقرر إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في عام 2013 كخلف أساسي لتلسكوب هابل الفضائي. كان يُعرف في الأصل باسم تلسكوب الفضاء من الجيل التالي ولكن تمت إعادة تسميته من قبل وكالة ناسا ، مع

التين. 11. تلسكوب جيمس ويب الفضائي. سيتم وضع المركبة الفضائية عند نقطة لاغرانج 2 بحيث لا يحميها حاجب الشمس من الإشعاع الشمسي فحسب ، بل يحميها أيضًا من الأشعة تحت الحمراء من الأرض إلى نظام القمر. يُعد تكوين النجوم والكواكب أحد الموضوعات الرئيسية الأربعة التي ستوجه الأهداف العلمية لـ JWST

التين. 11. تلسكوب جيمس ويب الفضائي. سيتم وضع المركبة الفضائية عند نقطة لاغرانج 2 بحيث لا يحميها حاجب الشمس من الإشعاع الشمسي فحسب ، بل يحميها أيضًا من الأشعة تحت الحمراء من الأرض إلى نظام القمر. يُعد تكوين النجوم والكواكب أحد الموضوعات الأربعة الرئيسية التي ستوجه اتفاق الأهداف العلمية لـ JWST بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية ، لتكريم الرجل الذي قاد برنامج أبولو الشهير ووكالة ناسا نفسها في أيامها الوليدة. سيحتوي التلسكوب على مرآة قابلة للنشر بطول 6.6 متر تتكون من 18 قطعة بريليوم سداسية الشكل (الشكل 11). ستكون محدودة الانعراج عند 2 | م ، وستكون منطقة تجميع الضوء الكلية 4.5 م 2 ، أي حوالي 7 مرات أكبر من HST. على عكس HST ، سيعمل JWST بشكل أساسي في الأشعة تحت الحمراء (0.6-28 ميكرون) ، وبالتالي لن تكون مجموعة أدواته مختلفة تمامًا فحسب ، ولكن لا يمكن وضعها في مدار قريب من الأرض لأن التلسكوب يجب أن يظل باردًا ( & lt50 ك). مع وضع هذه الفكرة في الاعتبار ، سيتم وضع JWST عند نقطة لاجرانج 2 (L2). لذلك ، سيكون على طول الخط الذي يربط الشمس بالأرض ، عكس اتجاه الشمس ، وهذا مفيد لأن حاجبات الشمس لن تحمي التلسكوب من الأشعة تحت الحمراء للشمس فحسب ، بل أيضًا من إشعاع الأرض والقمر. من المتوقع أن يعمل JWST لمدة 5 سنوات على الأقل ولكن الهدف هو إطالة عمره إلى 10 سنوات. سيكون للتلسكوب أربعة أهداف علمية رئيسية ، بما في ذلك فهم & quot ولادة النجوم وأنظمة الكواكب الأولية & quot ؛ وبالتالي سيوفر دفعة كبيرة لدراسات تكوين النجوم.

الشكل 12. التحاور على متن JWST ، مع الوكالات المناظرة

سيكون على متن الطائرة أربع أدوات علمية: NIRCam ، كاميرا 0.6-5 ميكرون ، NIRSpec ، مقياس طيف متعدد الأجسام 1-5 ميكرون ، MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) ، جهاز تصوير 5-28 ميكرون (وكوروناجراف) مع مقياس الطيف ، وأخيرًا FGS / TFI ، مستشعر توجيه دقيق 1-5 ميكرون ومصور مرشح قابل للضبط (انظر الشكل 12). بينما سيتم تبريد NIRCam و NIRSpec بشكل سلبي إلى 30 كلفن ، سيتم تبريد MIRI ، بالإضافة إلى ذلك ، بشكل نشط إلى 7 ك. الأدوات يتم بناؤها بواسطة مجموعة من المنظمات البحثية ووكالات الفضاء: NIRCam من جامعة أريزونا ، NIRSpec بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية ، MIRI من قبل كونسورتيوم أوروبي ومختبر الدفع النفاث (JPL) و FGS / TFI من قبل وكالة الفضاء الكندية (CSA). سيتم تثبيت جميع الأدوات الأربعة على وحدة تكامل علوم الأجهزة (ISIM) التي توفرها وكالة ناسا (ISIM). ISIM مسؤول عن الحصول على البيانات العلمية لـ JWST ، بما في ذلك بيانات التوجيه الدقيقة للتحكم في توجيه التلسكوب وبيانات استشعار واجهة الموجة لضبط بصريات التلسكوب أثناء الطيران. سنراجع بإيجاز قدرات كل أداة.

NIRCam عبارة عن كاميرا مزدوجة القناة بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (0.6-2.4 / 2.4-5.0 ميكرون) تستخدم ثنائي اللون لتقسيم الحزمة الواردة على طول الموجة الطويلة والأذرع ذات الطول الموجي القصير. Both arms have focal plane detectors consisting of 8 (2kx2k) and 2 (2kx2k) HgCdTe arrays for the short and long wavelength channels, respectively. Each channnel has a Field of View (FOV) of 2.1x4.2 arcminutes. Data from NIRCam will be used by the ISIM for wavefront sensing and is thus pivotal to the operation of the telescope. NIRCam, with its exceptional sensitivity, will be particularly useful in deep field imaging of distant galaxies, improving substantially with respect to the capabilities of HST.

NIRSpec is a Multi-object spectrograph, capable of making spectra of more than one hundred objects simultaneously, with configurable slit lengths and a FOV of 3 x 3 arcminutes. It has two spectral resolution modes, one operating with a prism at R = 100 between 0.6 and 5 |m, and the second at R = 1000 with 3 grating settings between 1 and 5 |m. The multiple slits are defined by a micro-shutter array activated by a magnet, which is controlled electronically and sweeps over the array. This device is supplied by NASA, while the instrument itself is being built by European industry and managed by ESA. In the R = 100 mode, NIRSpec will be used to do deep multicolour imaging of galaxies. The R = 1000 mode, on the other hand, will be particularly useful in star formation studies, through the measurements of emission lines. In this way, one will be able to investigate the star formation rate, the stellar ages, the elemental abundances, and the physical conditions in the parent cloud.

MIRI presents great technological and scientific opportunities. The sensitive spectroscopy will enable the study of the properties of materials forming around ne born stars, like circumstellar disks, in unprecedented detail, and the coronagraphs will allow one to image directly massive planets. MIRI is a joint project from JPL, who are developing it, and several European institutes, and it has both imaging and spectral capabilities. As an imager, the instrument has a wide wavelength coverage, from 5 to 27 | m, with a FOV of 1.3x 1.7 arcminutes. It is diffraction limited at 5 |m, with a plate scale of 0."1 per pixel. As a spectrometer, it works as an Integral Field Unit, combining a resolving power of R = 1000-3000 with high angular resolution (0."2/pixel), on a FOV of either 3"x3" or 7" x7".

Finally, the FGS is a very broadband guide camera used for both "guide star" acquisition and fine pointing. It operates over a wavelength range of 1 to 5 micrometers, with a field of view sufficient to provide a 95% probability of acquiring a guide star for any valid pointing direction. The associated Tunable Filter Camera (TFI) is a wide-field, narrow-band camera that provides imagery over a wavelength range of 1.6 to 4.9 |m (with a gap between 2.6 and 3.1

Fig. 13. Advantages of JWST: accessibility to infrared wavelength bands blocked by the atmosphere (left) and reduced sky background (right)

Fig. 13. Advantages of JWST: accessibility to infrared wavelength bands blocked by the atmosphere (left) and reduced sky background (right)

|m) via Fabry-Perot etalons, which are configured to illuminate the detector array with a single order of interference, at a user-selected wavelength.


Ten reasons why NASA’s James Webb Space Telescope will kick some cosmic butt

Here are ten amazing facts about the JWST that you might not have known.

1. It’s as big as a tennis court

With a sunshield 22 metres (72 feet) in length, the size of a tennis court, and a mirror 6.5 metres (21 feet) wide the JWST, which is due to launch in October 2018, is over twice the size of the Hubble Space Telescope, making it the largest space telescope ever launched.

2. The mirrors are coated in a golf ball’s worth of gold

The JWST’s mirrors are covered in gold to optimise them for infrared light, with the gold further protected by a thin layer of glass. The thickness of this gold coating is 0.00001 centimetres across the 25 square-metre mirror’s surface, and in total the gold weighs 48.25 grams, roughly equivalent to the weight of a golf ball.

3. It’ll be about four times further from Earth than the Moon

The JWST will take about a month to reach a position 1.5 million kilometres (930,000 miles) from Earth known as Lagrange point 2, or L2. Here the telescope’s observations will be unhindered by Earth and the Moon although, if it malfunctions (as happened with Hubble), we currently have no way to go and fix it.

4. It could see a penny 24 miles away

The angular resolution of the JWST, which is the sharpness of the images, is incredibly precise. It can see at a resolution of 0.1 arc-seconds, which means that it could resolve a penny 24 miles (40 kilometres) away or a football 340 miles (550 kilometres) away.

5. It could find water on exoplanets

One of the JWST’s most notable abilities is that it will be able to detect planets around nearby stars by measuring infrared radiation, and it will even be able to measure the atmospheres of exoplanets by studying the starlight that passes through. By doing this it will be able to determine if an exoplanet has liquid water on its surface.

6. It’s seven times more powerful than the Hubble Space Telescope

The giant mirror of the JWST is made of 18 individual hexagonal segments composed of lightweight beryllium. It is almost three times the size of Hubble’s mirror, boasting a light-collecting area seven times greater, but both mirrors weigh almost the same owing to the lighter materials used on the JWST’s mirror.

7. It’ll see the first light of the universe

One of the goals of the JWST is to observe the first stars and galaxies that formed just a few hundred million years after the Big Bang, an era of the universe that is not fully understood. The telescope will be sensitive to infrared light, which will enable it to do this.

8. It will unfold to its massive size in space

Many features of the JWST, including its giant mirrors and sunshield, are designed to be launched on a rocket in a smaller payload. The telescope will launch in a compact outfit and will unfold in its full configuration once it reaches space.

9. One side is hotter than Death Valley, the other is colder than Antarctica

The side of the JWST that will always face the Sun, the bottom of the sunshield, will reach temperatures of 85°C (185 °F). The other side, which houses the mirrors and science instruments, will operate at a much nippier -233°C (-388 °F).

10. It could keep working for a decade

The official mission lifespan for the JWST is between five and ten years. The telescope is limited by the amount of fuel it has on board used to maintain its position, which will be enough for a ten-year lifetime. Of course, other factors like budget cuts or malfunctions could end the mission earlier.


A Mirror into the Early Universe

Perhaps the most impressive aspect of James Webb technology is the sheer size of some of its components. The telescope’s primary mirror is a slight misnomer because it’s actually a complex structure of 18 hexagonal segments assembled together that can unfold in space, according to NASA. Each mirror segment is made of beryllium, a durable and lightweight element. Combined, these 18 segments form a mirror that’s 6.5 meters (21 feet, 4 inches) across. For comparison, Hubble’s primary mirror measures 2.4 meters (7 feet, 10 inches).

The James Webb Space Telescope’s primary mirror will be the largest ever launched into space, NASA notes. Once in place, the mirror will collect an incredible amount of light, allowing its onboard suite of instruments to capture faint objects that can be further than 13 billion light-years away.

Researchers already have many observational candidates to test the new James Webb technology. One focus is GN-z11, a galaxy spotted by Hubble that’s 32 billion light-years away. According to NASA, GN-z11 is the farthest galaxy ever observed. The James Webb Space Telescope can provide new insights into this galaxy and discover other faint galaxies that formed just a few hundred million years after the Big Bang. With so many observation candidates, the telescope’s cameras come equipped with new technology that allows these instruments to observe multiple objects simultaneously.


NASA resumes JWST vibration testing

A clean tent is lowered over the James Webb Space Telescope, with its wings folded back in launch configuration, before the start of vibration testing in November. Credit: NASA/Chris Gunn

Vibration testing on the James Webb Space Telescope, the multibillion-dollar successor to Hubble, has resumed after engineers traced a problem that cropped up last month to a restraint holding part of the observatory’s giant segmented mirror in place for launch.

The quick diagnosis keeps JWST on track for launch in October 2018, and engineers still have several months of time reserved in the schedule leading up to launch late next year to handle any more unexpected problems.

In a status report posted to the JWST web site this week, NASA said numerous tests and analysis of data and modeling led engineers to attribute an anomaly during vibration testing Dec. 3 to “gapping,” or extremely small motions, in a launch restraint mechanism holding back the wings of the telescope’s primary mirror, which are folded and stowed to fit inside the rocket for liftoff, then unfurl once the observatory is in space.

Eric Smith, JWST’s program director at NASA Headquarters, said in an interview last month that accelerometers near the launch restraint mechanisms detected unexpected readings during vibration testing intended to ensure the telescope and its instruments can survive the shaking of launch.

“During what’s called proto-flight level testing — this is where you test it to a little bit more than you expect from the launch vehicle just to make sure you have safety margin — we noticed that two of the accelerometers were giving us readings of much higher acceleration than were predicted,” Smith told Spaceflight Now last month. “When the software that runs the shaker tables detected this, they properly shut everything down safely so the team would have the time to look at these data and try to figure out why we’re getting these readings.”

The James Webb Space Telescope’s primary mirrors and science instruments are seen inside a clean tent being mounted on a vibration table at Goddard. Credit: NASA/Chris Gunn

The vibration testing, which has now resumed, is being done on a special shaker table inside a clean room at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. The testing includes the telescope’s primary mirror, made of 18 gold-coated beryllium segments, the optical support structure, and JWST’s science instrument bay.

“There was an accelerometer on each side near these wings — near the bottom, actually, of the wings — that picked this up,” Smith said last month. “That’s where the team is looking. What phenomena, or what physical devices or characteristics are the same on both sides of the telescope there? That helps you narrow down where you’re looking.”

NASA officials are working with Arianespace, which will launch JWST toward the L2 Lagrange point a million miles (1.5 million kilometers) from Earth on a European Ariane 5 rocket, to “ensure that the vibration testing program will adequately test the Webb payload with the expected launch vibration environment,” the agency said in an update posted on the mission’s website.

The launcher is a major contribution to the JWST program by the European Space Agency, which also led the build of two of the observatory’s four main science instruments.

JWST is an infrared successor to NASA’s famed Hubble Space Telescope, promising previously unseen views of the proto-universe, the earliest galaxies and stars after the Big Bang, and data about the conditions on potentially habitable worlds orbiting other stars.

“Everybody realizes this is very valuable space hardware, and you test like this because you don’t want to find this problem later,” Smith said.

Ground teams at Goddard visually and ultrasonically inspected the telescope after the vibration test anomaly, finding no damage.

According to Smith, actuators and restraints currently mounted on the telescope are ground test units, and were slated for replacement with flight-worthy versions before launch.

“What we’re learning now on this integration and test device … the lesson would be applied to the flight one that we put on later,” Smith said last month. “It could be just the strength with which these latching points hold, or how they’re precisely aligned when you put them together.”

Vibration testing recently resumed, NASA said, and shake checks on the telescope were completed in one of three axes over the weekend. The vibration test for the second axis was due to begin this week, officials said.

Engineers are verifying the telescope and instrument structures can withstand the shaking of launch in all three axes of motion. The vibration test in each axis takes about a week or 10 days, Smith said, and will be followed by testing to subject the telescope to the acoustic environment of launch, which will take less than a week.

Teams planned to run deployment tests on the telescope’s foldable wings before and after the vibration and acoustic tests at Goddard to make sure the critical deployment mechanisms are undamaged.

Precision checks of the curvature of the mirror segments, each about the size of a coffee table, after the shake and sound tests will verify the telescope’s optics are still up to the job. Alignment checks are also planned.

The telescope is buttoned up in launch configuration for the testing at Goddard. Its next stop will be NASA’s Johnson Space Center in Houston for a thermal vacuum test, which will expose the core of JWST to the extreme temperature it will encounter in space.

“Once we finish the vibration and acoustic testing, there’s about a month or so of data analysis to make sure that everything tested out properly, and then it would ship down to JSC,” Smith said.

The shipment to Houston could occur as soon as April.

From there, the observatory’s science section will travel to a Northrop Grumman facility in Redondo Beach, California, for attachment to the spacecraft bus and sunshield, which will supply power, communications, pointing and thermal control to the telescope.

The spacecraft will travel from Southern California through the Panama Canal to the Ariane 5 launch base in Kourou, French Guiana, in mid-2018 for fueling and final launch preparations.

Smith said the latest testing hiccup should have no impact on the October 2018 launch date.

Managers had about six months of slack in the schedule leading up to October 2018 before the vibration test anomaly halted activities more than a month. The vibration testing is in JWST’s “critical path,” meaning any delays eat into the program’s schedule reserve.

“While we will use some of the funded schedule reserve, this is not going to have any sort of budget impact for us,” Smith said. “We have sufficient reserves to handle this, and we still have the October 2018 launch date in our sights.”

“The project has been very good about managing their reserve, so we’ll begin to look at other places later on where we can get back some of that schedule reserve,” he said. “We will not skimp on the testing through because you don’t want to do something rash with your hardware. It has to compete testing, so we’ll do that, and then we’ll begin to look for savings further down the road.”

Follow Stephen Clark on Twitter: @StephenClark1.


Beryllium Blazes New Trail for Telescopes

The James Webb Space Telescope is a mechanical eye so penetrating it will look back in time to the dawn of the universe. And its cornea of lightweight, durable mirrors is largely to thank for all we&rsquoll learn from the images it sends back to Earth.

The telescope, scheduled to launch in 2021, will peer into space from almost a million miles from Earth, orbiting a Lagrange point, where the combination of the sun&rsquos and Earth&rsquos gravity creates a relatively stable parking spot. For observations, it will rely on a set of gold-coated mirrors capable of handling punishingly cold temperatures to collect radiation emitted by the earliest stars.

NASA couldn&rsquot use glass for Webb&rsquos mirror as it did for the Hubble Space Telescope&rsquos mirror, which operates at room temperature. Detection of faint infrared light&mdashactually heat emitted billions of years ago&mdashrequires the near absence of heat in its instruments. The Agency needed a lightweight, durable material that would maintain a stable shape at temperatures approaching absolute zero and that could withstand the hazardous journey into space.

&ldquoWe had to pick a material we knew we could make at room temperature, and we knew it would change shape as it went cold but would do so in a predictable and consistent way every time,&rdquo recalls Paul Geithner, a deputy project manager for Webb based at Goddard Space Flight Center. &ldquoBeryllium is a really good material for that. It&rsquos really stiff and, once it gets below about -300 °F, it basically stops shrinking.&rdquo

This is important because Webb, insulated by a sun shield, will operate at about 30 K (-406 °F) and only experience temperature swings of plus or minus 30 K, never reaching a temperature that would cause it to expand.

Beryllium also has a higher stiffness-to-mass ratio than other materials, &ldquowhich wasn&rsquot a selection criteria but is an advantage, as it means you get a lighter mirror, better able to withstand the high vibro-acoustic levels during takeoff,&rdquo notes Lee Feinberg, the telescope manager for Webb at Goddard.

When NASA was planning the telescope, Mayfield Heights, Ohio-based Brush Wellman, now known as Materion Corporation, was one of the top beryllium-producing companies in the world. The company owns a major bertrandite mine in Utah and had perfected the process of treating beryllium and crafting it into the kind of light but sturdy mirrors NASA needed for Webb. After a bidding process, Materion won the contract to build the mirrors.

Read the rest of the NASA Spinoff article on the benefits of beryllium and the technology transfer potential.

See what other technologies can be enhanced with beryllium metal or beryllium-based alloys.


Leicester astronomers look ahead to first light from James Webb Space Telescope

Leicester space scientists will join a group of global experts investigating fundamental questions about our Universe, after being granted time to use the most advanced observatory ever built.

A total of 286 scientific targets identified by astronomers and planetary scientists at the University of Leicester were selected from more than 1,000 submitted by researchers from 44 countries, for a portion of the 6,000 observing hours available in the first year of operation (Cycle 1) for the James Webb Space Telescope (JWST).

Considered the successor to the Hubble Space Telescope, the JWST will launch in late 2021 and will begin delivering a flood of scientific data in 2022, after the spacecraft unfolds its 6.5m-diameter mirror, travels 1.5 million km from Earth, and checks the functioning of all of its instruments.

Leicester researchers will use the JWST for a number of projects, examining how stars and planets form, identifying new galaxies, and attempting to answer the question of how liquid water &ndash a key building block of life as we know it &ndash is transported through space.

Professor Emma Bunce is head of the University&rsquos School of Physics and Astronomy and President of the Royal Astronomical Society. She said: &ldquoThe James Webb Space Telescope is such a highly-anticipated tool for astronomers across the world &ndash and we&rsquore absolutely no different in looking forward to the first batch of science data in 2022.

&ldquoWe&rsquore all very excited to see so many Leicester projects allocated time for science on such a high-profile mission, especially given the University&rsquos involvement in building one of its key instruments.

&ldquoWe look forward to the scheduled launch later this year and afterwards to using the JWST to answer key science questions about the Universe &ndash including topics relating to high-energy astrophysics, exoplanets and our own solar system.&rdquo

&bull Professor Nial Tanvir and Dr Rhaana Starling are co-investigators (co-Is) of a programme which will use spectroscopy to map the distribution of elements formed by gamma-ray bursts.

Gamma-ray bursts are brief flashes of high energy that signal the death of a massive star or the merger of two neighbouring stars and are the greatest explosions in the Universe since the Big Bang.

These events pinpoint the location of distant star-forming galaxies that would otherwise go undetected and, through observing 10 host galaxies of gamma-ray bursts at a time in the Universe&rsquos history known as &lsquocosmic noon&rsquo, the researchers will hope to build on our understanding of star formation.

&bull Professor Paul O&rsquoBrien is a co-I on a proposal to observe the electromagnetic counterpart of a gravitational wave event in order to study the production of so-called heavy elements including gold, silver and strontium. This is a Target of Opportunity proposal to be triggered should a gravitational wave event be observed during Cycle 1.

&bull Dr Tuomo Tikkanen and Dr John Pye are co-Is in the &lsquoPRIMER&rsquo (Public Release IMaging for Extragalactic Research) programme, one of the largest in Cycle 1.

PRIMER will provide the astronomical community with an early, large-area JWST infrared imaging survey to revolutionise our knowledge of early galaxy and black-hole formation and evolution out to the highest redshifts yet probed. The PRIMER survey is predicted to reveal around 120,000 galaxies, the majority of which are expected to be newly discovered.

&bull Dr Michael Roman is co-I on a proposal to study the sub-Neptune exoplanet GJ1214b, which will observe the emission spectra from GJ1214b over a full orbit using the MIRI instrument which Leicester helped to build. Combined with near-IR observations, these will provide powerful constraints on GJ1214b&rsquos atmospheric composition and structure, which remains obscured in transmission spectra likely owing to thick hazes of gas.

&bull Dr Giovanni Rosotti is a co-I on a proposal to use water as a tracer of pebble delivery to rocky planets. This research will observe water lines in the mid infrared in a few proto-planetary discs around young stars. This water is believed to be released by pebbles, as they drift from the cold, outer regions of the discs toward the warmer regions around the star. Scientists aim to test this hypothesis by using JWST to measure the water content in the terrestrial planet-forming region and linking it with the pebbles in the outer disc traced through ground-based observations.

&bull Dr Leigh Fletcher is a principal investigator (PI) on a target-of-opportunity programme to observe Jupiter and/or Saturn in the event of an enormous impact (like Shoemaker-Levy 9 in 1994, or the Wesley impactor in 2009), or a rare storm event.

Observations will rely on triggers from the amateur community in order to understand the atmospheric physics and chemistry at work. The proposal calls for observations from the MIRI instrument and the Near Infrared Spectrograph (NIRSpec).

Dr Fletcher is also co-I on a programme to observe Neptune in the mid-infrared with MIRI, to study how the planet&rsquos dynamic storms affect its temperature and composition over short spans of time.

&bull These GO programmes supplement the guaranteed-time (GTO) and early-release science (ERS) proposals in Solar System science. Dr Fletcher is set to lead programmes to study the outer planets including Jupiter&rsquos famous Great Red Spot, Saturn&rsquos summer pole and rings, and to acquire global mid-IR maps of Uranus and Neptune to reveal the properties of their stratospheres for the first time.

&bull Finally, Dr Henrik Melin and Dr Fletcher are co-Is on an ERS programme to study Jupiter&rsquos atmosphere and satellite system as an early test of Webb&rsquos capabilities to explore bright, extended, rotating targets.

The James Webb Space Telescope is a joint project of NASA, the European Space Agency and the Canadian Space Agency. The University of Leicester Space Research Centre, in the School of Physics and Astronomy, has provided the Mechanical Engineering Lead for the Mid-Infrared Instrument (MIRI) on board the space telescope.

The University of Leicester has a long record of space research, dating back more than 60 years. During that time the University&rsquos experts have flown 90 instruments in space and there has been at least one Leicester-built instrument operating in orbit continuously since 1967. There are currently eight operational Leicester-built experiments in space.

Space Park Leicester, due to open in 2021, is currently being developed by the University of Leicester in collaboration with local, national and international partners. The new facility will provide state-of-the-art, high-tech facilities for research, innovation and new educational pathways. There are also plans for a commercial Low Cost Access to Space (LoCAS) satellite manufacturing facility for the manufacture of mid-range satellites.

  • The BepiColombo mission to Mercury (due to arrive 2025) will fly past Venus in August and make its first flyby of Mercury in October &ndash the first of six which will place it in orbit around Mercury in January 2025. Leicester is leading the main instrument on the mission to study the composition of the surface of the planet.
  • Leicester scientists and engineers recently delivered a completely new type of super-lightweight X-ray telescope mirror to be carried on board the Chinese-French satellite observatory SVOM, which will examine gamma-ray bursts.
  • A Leicester-built instrument is due to land on Mars in 2022 as part of the ESA Rosalind Franklin Rover.

تنصل: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.


شاهد الفيديو: What Are the Capabilities of the Most Powerful Telescope Ever? James Webb. (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Acestes

    تماما ، أي شيء يمكن أن يكون

  2. Raed

    هذه الفكرة الرائعة ستكون في متناول اليد.

  3. Osbeorht

    نعم ... قابل للنقاش بما فيه الكفاية ، أود أن أجادل مع المؤلف ...

  4. Symington

    كاتب ، هل أنت من موسكو بأي فرصة؟

  5. Dann

    برافو فكرة رائعة وفي الوقت المناسب

  6. Lahab

    أعتذر عن التدخل ... كنت هنا مؤخرًا. لكن هذا الموضوع قريب جدًا مني. يمكنني المساعدة في الإجابة.



اكتب رسالة