Космический телескоп Джеймса Уэбба

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Визуализация полностью развернутого космического телескопа Джеймса Уэбба.
Имена	Космический телескоп следующего поколения (NGST; 1996–2002 гг.)
Тип миссии	Астрономия
Оператор	STScI ( НАСА ) / ЕКА / ККА
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ	2021-130А
САТКАТ нет.	50463
Веб-сайт	Официальный сайт веб-телескоп .org
Продолжительность миссии	2 года, 7 месяцев, 27 дней (прошло) 5 + 1 ⁄ года (основная миссия) 10 лет (планируется) 20 лет (ожидаемый срок службы)
Свойства космического корабля
Производитель	Нортроп Грумман Болл Аэрокосмическая промышленность и технологии L3Харрис
Стартовая масса	6500 кг (14300 фунтов)
Размеры	21,197 м × 14,162 м (69,54 × 46,46 футов), солнцезащитный козырек
Власть	2 кВт
Начало миссии
Дата запуска	25 декабря 2021 г. ( 25.12.2021 ) , 12:20 UTC
Ракета	Ариан 5 ЭКА ( ВА256 )
Запуск сайта	Гайанский космический центр , ELA-3
Подрядчик	Арианспейс
Вступил в сервис	12 июля 2022 г ( 12.07.2022 )
Орбитальные параметры
Справочная система	Солнце–Земля L 2 Орбита
Режим	Гало-орбита
Высота периапсиса	250 000 км (160 000 миль)
Высота апоапсиса	832 000 км (517 000 миль)
Период	6 месяцев
Главный телескоп
Тип	телескоп Корша
Диаметр	6,5 м (21 фут)
Фокусное расстояние	131,4 м (431 фут)
Фокальное соотношение	f /20,2
Зона сбора	25,4 м 2 (273 кв. фута)
Длины волн	0,6–28,3 мкм ( от оранжевого до среднего инфракрасного диапазона )
Транспондеры
Группа	S-диапазон , телеметрия и телеуправление K a -диапазон , нисходящая линия передачи научных данных
Пропускная способность	S-диапазон вверх: 16 кбит/с S-диапазон вниз: 40 кбит/с K a - диапазон вниз: до 28 Мбит/с
Инструменты
ФГС-НИРИСС МИРИ НИРКам NIRSpec
Элементы
Интегрированный модуль научных инструментов Элемент оптического телескопа Космический корабль ( автобус и солнцезащитный козырек )
Логотип миссии космического телескопа Джеймса Уэбба Крупные стратегические научные миссии Отдел астрофизики

Космический телескоп Джеймса Уэбба ( JWST ) — космический телескоп, предназначенный для проведения инфракрасной астрономии . Будучи крупнейшим телескопом в космосе , он оснащен приборами высокого разрешения и высокой чувствительности, что позволяет ему рассматривать объекты, слишком старые, далекие или слабые для космического телескопа Хаббл . Это позволяет проводить исследования во многих областях астрономии и космологии , такие как наблюдение первых звезд и формирование первых галактик , а также детальное описание атмосферных характеристик потенциально обитаемых экзопланет .

Хотя диаметр зеркала Уэбба в 2,7 раза больше, чем у космического телескопа Хаббл, он дает изображения сопоставимой четкости, поскольку ведет наблюдения в более длинноволновом инфракрасном спектре.

«Уэбб» был запущен 25 декабря 2021 года на ракете «Ариан-5» из Куру , Французская Гвиана. Солнце-Земля L ₂ В январе 2022 года он прибыл к месту назначения — на солнечную орбиту вблизи точки Лагранжа , примерно в 1,5 миллионах километров (930 000 миль) от Земли. Первое изображение телескопа было представлено публике 11 июля 2022 года.

США Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) руководило проектированием и разработкой Уэбба и сотрудничало с двумя основными агентствами: Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (CSA). НАСА Центр космических полетов Годдарда в Мэриленде руководил разработкой телескопа, а Научный институт космического телескопа в Балтиморе в кампусе Хоумвуд Университета Джона Хопкинса управляет Уэббом. Генеральным подрядчиком проекта выступила компания Northrop Grumman .

Телескоп назван в честь Джеймса Э. Уэбба , который был администратором НАСА с 1961 по 1968 год во время программ «Меркурий» , «Близнецы» и «Аполлон» .

Уэбба Главное зеркало состоит из 18 шестиугольных зеркальных сегментов из позолоченного . бериллия , которые вместе образуют зеркало диаметром 6,5 метра (21 фут) по сравнению с 2,4 м (7 футов 10 дюймов) у Хаббла Это дает Уэббу площадь сбора света около 25 м2. ² (270 квадратных футов), что примерно в шесть раз больше, чем у Хаббла. В отличие от Хаббла, который наблюдает в ближнем ультрафиолетовом и видимом диапазоне (от 0,1 до 0,8 мкм ), а также в ближнем инфракрасном диапазоне (0,8–2,5 мкм) В спектрах Уэбб наблюдает более низкий частотный диапазон: от длинноволнового видимого света (красного) до среднего инфракрасного (0,6–28,3 мкм). Телескоп должен храниться при очень низкой температуре, ниже 50 К (-223 ° C; -370 ° F), чтобы инфракрасный свет, излучаемый самим телескопом, не мешал собранному свету. Его пятислойный солнцезащитный экран защищает его от нагревания Солнцем, Землей и Луной.

Первоначальные разработки телескопа, получившего тогда название «Космический телескоп следующего поколения», начались в 1996 году . В 1999 году были заказаны два концептуальных исследования с потенциальным запуском в 2007 году и бюджетом в 1 миллиард долларов США. Программа страдала от огромного перерасхода средств и задержек. В 2005 году была проведена масштабная реконструкция, а строительство завершилось в 2016 году, после чего последовали годы исчерпывающих испытаний общей стоимостью 10 миллиардов долларов США.

Функции

Масса космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) примерно вдвое меньше массы космического телескопа Хаббла . диаметром 6,5 м (21 фут), с золотым покрытием из бериллия У Уэбба есть главное зеркало состоящее из 18 отдельных шестиугольных зеркал. Зеркало имеет площадь полировки 26,3 м2. ² (283 кв. фута), из них 0,9 м ² (9,7 кв. футов) скрыт второстепенными опорными стойками, что дает общую площадь сбора 25,4 м2. ² (273 кв. фута). Это более чем в шесть раз больше, чем площадь сбора зеркала Хаббла диаметром 2,4 м (7,9 футов), площадь сбора которого составляет 4,0 м. ² (43 кв. фута). Зеркало имеет золотое покрытие для обеспечения отражения инфракрасного излучения и покрыто тонким слоем стекла для долговечности.

Уэбб предназначен в первую очередь для астрономии в ближнем инфракрасном диапазоне , но может также видеть оранжевый и красный видимый свет, а также среднюю инфракрасную область, в зависимости от используемого инструмента. Он может обнаруживать объекты, которые в 100 раз тусклее, чем Хаббл, а также объекты, существовавшие гораздо раньше в истории Вселенной , вплоть до красного смещения z≈20 (около 180 миллионов лет космического времени после Большого взрыва ). Для сравнения, считается, что самые ранние звезды образовались между z≈30 и z≈20 (100–180 миллионов лет по космическому времени). и первые галактики могли образоваться при красном смещении z≈15 (около 270 миллионов лет по космическому времени). Хаббл не может заглянуть дальше, чем в эпоху ранней реионизации. примерно на z≈11,1 (галактика GN-z11 , 400 миллионов лет по космическому времени).

В дизайне особое внимание уделяется ближнему и среднему инфракрасному диапазону по нескольким причинам:

• видимые излучения объектов с высоким красным смещением (очень ранних и далеких) смещены в инфракрасную область, и поэтому их свет можно наблюдать только с помощью инфракрасной астрономии ;
• инфракрасный свет легче проходит сквозь пылевые облака , чем видимый свет;
• более холодные объекты, такие как диски обломков и планеты, сильнее всего излучают в инфракрасном диапазоне;
• эти инфракрасные диапазоны трудно изучать с земли или с помощью существующих космических телескопов, таких как Хаббл.

Приблизительный график поглощения (или непрозрачности) атмосферы Земли электромагнитного излучения различных длин волн, включая видимый свет.

Наземные телескопы должны смотреть сквозь атмосферу Земли , которая непрозрачна во многих инфракрасных диапазонах (см. рисунок справа). Даже там, где атмосфера прозрачна, многие из целевых химических соединений, таких как вода, углекислый газ и метан, также существуют в атмосфере Земли, что значительно усложняет анализ. Существующие космические телескопы, такие как Хаббл, не могут изучать эти полосы, поскольку их зеркала недостаточно холодные (зеркало Хаббла поддерживается при температуре около 15 ° C [288 K; 59 ° F]), а это означает, что сам телескоп сильно излучает в соответствующих инфракрасных диапазонах.

Уэбб также может наблюдать объекты в Солнечной системе под углом более 85° от Солнца и с видимой угловой скоростью движения менее 0,03 угловых секунды в секунду. Сюда входят Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон, их спутники , а также кометы , астероиды и малые планеты или за ее пределами , находящиеся на орбите Марса . Уэбб обладает чувствительностью в ближнем и среднем ИК-диапазоне, что позволяет ему наблюдать практически все известные объекты пояса Койпера . Кроме того, он может наблюдать случайные и незапланированные цели в течение 48 часов после принятия решения, такие как сверхновые и гамма-всплески .

• 
  Вид сверху в три четверти
• 
  Низ (сторона, обращенная к Солнцу)

Местоположение и орбита

Уэбб работает на гало-орбите Солнце-Земля L ₂ , вращаясь вокруг точки в космосе, известной как точка Лагранжа , примерно в 1 500 000 км (930 000 миль) за пределами орбиты Земли вокруг Солнца. Его фактическое положение варьируется от 250 000 до 832 000 км (155 000–517 000 миль) от L ₂ на орбите, что не позволяет ему попасть в тень как Земли, так и Луны. Для сравнения: Хаббл вращается на высоте 550 км (340 миль) над поверхностью Земли, а Луна находится примерно в 400 000 км (250 000 миль) от Земли. Объекты вблизи этой точки L ₂ Солнце-Земля могут вращаться вокруг Солнца синхронно с Землей, что позволяет телескопу оставаться на примерно постоянном расстоянии. с постоянной ориентацией своего солнцезащитного козырька и шины оборудования на Солнце , Землю и Луну . В сочетании с широкой орбитой, избегающей теней, телескоп может одновременно блокировать поступающее тепло и свет от всех трех этих тел и избегать даже малейших изменений температуры от теней Земли и Луны, которые могут повлиять на структуру, но при этом поддерживать бесперебойную солнечную энергию и Земные коммуникации на обращенной к Солнцу стороне. Такое расположение поддерживает постоянную температуру космического корабля на уровне ниже 50 К (-223 ° C; -370 ° F), необходимых для наблюдений в слабом инфракрасном диапазоне.

Защита от солнца

Основная статья: Солнцезащитный козырек космического телескопа Джеймса Уэбба

Испытательная единица солнцезащитного козырька уложена и расширена на заводе Northrop Grumman в Калифорнии, 2014 г.

Чтобы проводить наблюдения в инфракрасном спектре , температуру Уэбба необходимо поддерживать ниже 50 К (-223,2 ° C; -369,7 ° F); в противном случае инфракрасное излучение самого телескопа повредит его инструменты. Его большой солнечный экран блокирует свет и тепло от Солнца, Земли и Луны, а его расположение рядом с Солнцем-Землей L ₂ всегда удерживает все три тела на одной стороне космического корабля. Его гало-орбита вокруг L ₂ точки позволяет избежать тени Земли и Луны, поддерживая постоянную среду для солнечного экрана и солнечных батарей. Полученная в результате стабильная температура структур на темной стороне имеет решающее значение для поддержания точного выравнивания сегментов главного зеркала.

Пятислойный солнцезащитный экран, каждый слой толщиной с человеческий волос. Изготовлен из пленки Kapton E , покрытой алюминием с обеих сторон и слоем легированного кремния на стороне двух самых горячих слоев, обращенной к Солнцу, для отражения солнечного тепла обратно в космос. Случайные разрывы тонкой структуры пленки во время испытаний на развертывание в 2018 году привели к дальнейшим задержкам с развертыванием телескопа.

Солнцезащитный козырек был спроектирован так, чтобы его можно было сложить двенадцать раз, чтобы он поместился в обтекателе полезной нагрузки ракеты Ariane 5 , диаметр которого составляет 4,57 м (15,0 футов), а длина — 16,19 м (53,1 фута). Размеры полностью развернутого щита планировались как 14,162 × 21,197 м (46,46 × 69,54 футов).

Нахождение в тени солнцезащитного козырька ограничивает поле зрения Уэбба в любой момент времени. Телескоп может видеть 40 процентов неба из любой точки, но может видеть все небо в течение шести месяцев.

Оптика

Основная статья: Элемент оптического телескопа

Инженеры чистят тестовое зеркало снегом из углекислого газа , 2015 год.

Главное зеркало в сборе спереди с прикрепленными главными зеркалами, ноябрь 2016 г.

Дифракционные пики из-за зеркальных сегментов и цветовой маркировки крестовины.

Уэбба Главное зеркало представляет собой покрытый золотом бериллиевый отражатель диаметром 6,5 м (21 фут) и собирающей площадью 25,4 м. ² (273 кв. фута). Если бы оно было спроектировано как одно большое зеркало, оно было бы слишком большим для существующих ракет-носителей. Таким образом, зеркало состоит из 18 шестиугольных сегментов (техника, впервые предложенная Гвидо Хорном д'Артуро ), которые развернулись после запуска телескопа. в плоскости изображения Измерение волнового фронта посредством восстановления фазы используется для позиционирования сегментов зеркала в правильном месте с помощью точных приводов . После этой первоначальной конфигурации им требуются лишь периодические обновления каждые несколько дней, чтобы сохранить оптимальную концентрацию. В этом отличие от наземных телескопов, например телескопов Кека , которые постоянно корректируют сегменты своих зеркал с помощью активной оптики , чтобы преодолеть эффекты гравитационной и ветровой нагрузки. Телескоп Уэбба использует 132 небольших приводных двигателя для позиционирования и регулировки оптики. Приводы могут позиционировать зеркало с точностью до 10 нанометров .

Оптическая схема Уэбба представляет собой трехзеркальный анастигмат . в котором используются изогнутые вторичные и третичные зеркала для получения изображений без оптических аберраций в широком поле зрения. Вторичное зеркало имеет диаметр 0,74 м (2,4 фута). Кроме того, имеется тонкое рулевое зеркало, которое может регулировать свое положение много раз в секунду для стабилизации изображения . На фотографиях, сделанных Уэббом, есть шесть шипов плюс два более слабых из-за паука, поддерживающего вторичное зеркало.

Научные инструменты

NIRCam завершила свою работу в 2013 году.

Калибровочная сборка, один из компонентов прибора NIRSpec.

МИРИ

Интегрированный модуль научных инструментов (ISIM) представляет собой структуру, обеспечивающую электроэнергию, вычислительные ресурсы, возможности охлаждения, а также структурную стабильность телескопа Уэбба. Он изготовлен из графитно-эпоксидного композита, прикрепленного к нижней части конструкции телескопа Уэбба. ISIM содержит четыре научных инструмента и камеру-гид.

• NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) — это инфракрасный формирователь изображения , спектральный охват которого варьируется от края видимого диапазона (0,6 мкм) до ближнего инфракрасного диапазона (5 мкм). Здесь 10 сенсоров по 4 мегапикселя каждый. NIRCam служит в обсерватории датчиком волнового фронта, который необходим для измерения и контроля волнового фронта и используется для выравнивания и фокусировки основных сегментов зеркала. NIRCam была создана командой во главе с Университетом Аризоны под руководством главного исследователя Марсии Дж. Рике .
• NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) выполняет спектроскопию в том же диапазоне длин волн. Он был построен Европейским космическим агентством (ЕКА) на базе ESTEC в Нордвейке , Нидерланды. В ведущую группу разработчиков входят представители Airbus Defence and Space , Оттобрунн и Фридрихсхафен, Германия, а также Центра космических полетов Годдарда ; с Пьером Феррюи ( Высшая нормальная школа Лиона ) в качестве научного сотрудника проекта NIRSpec. Конструкция NIRSpec обеспечивает три режима наблюдения: режим низкого разрешения с использованием призмы, многообъектный режим R ~ 1000 и интегральный полевой блок R ~ 2700 или режим спектроскопии с длинной щелью. Переключение режимов осуществляется с помощью механизма предварительного выбора длины волны, называемого узлом фильтрующего колеса, и выбора соответствующего дисперсионного элемента (призмы или решетки) с помощью механизма узла решетчатого колеса. Оба механизма основаны на успешных колесных механизмах ISOPHOT Инфракрасной космической обсерватории . Многообъектный режим основан на сложном механизме микрозатвора, позволяющем одновременно наблюдать сотни отдельных объектов в любой точке поля зрения NIRSpec. Датчиков два, каждый по 4 мегапикселя.
• MIRI (средний инфракрасный прибор) измеряет длину волны в среднем и длинном инфракрасном диапазоне от 5 до 27 мкм. Он содержит как камеру среднего инфракрасного диапазона, формирования изображений так и спектрометр . MIRI был разработан в результате сотрудничества НАСА и консорциума европейских стран под руководством Джорджа Рика (Университет Аризоны) и Джиллиан Райт ( Центр астрономических технологий Великобритании , Эдинбург , Шотландия). Температура MIRI не должна превышать 6 К (-267 ° C; -449 ° F): это охлаждение обеспечивает механический охладитель газообразного гелия, расположенный на теплой стороне защитного экрана.
• FGS/NIRISS (датчик точного наведения, формирователь изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и безщелевой спектрограф), возглавляемый Канадским космическим агентством (CSA) под руководством ученого проекта Джона Хатчингса ( Исследовательский центр астрономии и астрофизики Герцберга ), используется для стабилизации прямой видимости обсерватория во время научных наблюдений. Измерения FGS используются как для контроля общей ориентации космического корабля, так и для управления точным рулевым зеркалом для стабилизации изображения. CSA также предоставило модуль формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и безщелевого спектрографа (NIRISS) для астрономических изображений и спектроскопии в диапазоне длин волн от 0,8 до 5 мкм под руководством главного исследователя Рене Дойона. в Университете Монреаля . Хотя их часто называют одним целым, NIRISS и FGS служат совершенно разным целям: один из них является научным инструментом, а другой — частью вспомогательной инфраструктуры обсерватории.

, блокирующими звездный свет, NIRCam и MIRI оснащены коронографами для наблюдения за слабыми целями, такими как внесолнечные планеты и околозвездные диски, очень близкие к ярким звездам.

Автобус космического корабля

Основная статья: Автобус космического корабля (Космический телескоп Джеймса Уэбба)

Схема автобуса космического корабля . Солнечная панель зеленого цвета, а светло-фиолетовые панели — это радиаторы.

Шина космического корабля является основным вспомогательным компонентом JWST, в котором размещено множество вычислительных, коммуникационных, электроэнергетических, двигательных и структурных частей. Вместе с солнцезащитным козырьком он образует космический элемент космического телескопа . Шина космического корабля находится на «теплой» стороне солнцезащитного экрана, обращенной к Солнцу, и работает при температуре около 300 К (27 ° C; 80 ° F).

Конструкция автобуса космического корабля имеет массу 350 кг (770 фунтов) и должна выдерживать космический телескоп массой 6200 кг (13700 фунтов). Он изготовлен в основном из графитового композитного материала. Сборка была завершена в Калифорнии в 2015 году. Он был интегрирован с остальной частью космического телескопа, что привело к его запуску в 2021 году. Шина космического корабля может вращать телескоп с точностью наведения в одну угловую секунду и изолировать вибрацию до двух угловых миллисекунд.

У Уэбба есть две пары ракетных двигателей (одна пара для резервирования) для корректировки курса на пути к L ₂ и для удержания станции – поддержания правильного положения на гало-орбите. Восемь двигателей меньшего размера используются для управления ориентацией – правильного наведения космического корабля. В двигателях используется гидразиновое топливо (159 литров или 42 галлона США при запуске) и тетраоксид динитрогена в качестве окислителя (79,5 литров или 21,0 галлона США при запуске).

Обслуживание

Уэбб не предназначен для обслуживания в космосе. Миссия с экипажем по ремонту или модернизации обсерватории, как это было сделано для Хаббла, была бы невозможна. и, по словам заместителя администратора НАСА Томаса Зурбухена , несмотря на все усилия, удаленная миссия без экипажа оказалась за пределами доступных технологий на момент проектирования Уэбба. Во время длительного периода испытаний Уэбба представители НАСА высказывали идею об обслуживании миссии, но никаких планов не было объявлено. После успешного запуска НАСА заявило, что, тем не менее, было сделано ограниченное количество приспособлений для облегчения будущих миссий по обслуживанию. Эти приспособления включали в себя точные указатели наведения в виде крестов на поверхности Уэбба для использования миссиями дистанционного обслуживания, а также многоразовые топливные баки, съемные теплозащитные устройства и доступные точки крепления.

Программное обеспечение

Илана Дашевский и Вики Бальзано пишут, что Уэбб использует для своих операций модифицированную версию JavaScript , называемую Nombas ScriptEase 5.00e; он соответствует стандарту ECMAScript и «обеспечивает модульный процесс проектирования, при котором встроенные сценарии вызывают сценарии более низкого уровня, которые определены как функции». «Научные операции JWST будут управляться встроенными сценариями ASCII (вместо бинарных командных блоков), написанными на специальной версии JavaScript. Интерпретатор сценариев запускается летным программным обеспечением, написанным на языке программирования C++ . Программное обеспечение полета управляет космическим кораблем и научными приборами».

Сравнение с другими телескопами

Сравнение с космического телескопа Хаббл. главным зеркалом

Сравнение размеров первичного зеркала Уэбба и Хаббла

Желание создать большой инфракрасный космический телескоп насчитывает десятилетия. В Соединенных Штатах создание космического инфракрасного телескопа (позже названного космическим телескопом «Спитцер» ) планировалось еще во время разработки космического корабля «Шаттл», и в то время был признан потенциал инфракрасной астрономии. В отличие от наземных телескопов, космические обсерватории свободны от атмосферного поглощения инфракрасного света. Космические обсерватории открыли астрономам «новое небо».

Однако при проектировании инфракрасных телескопов существует проблема: они должны оставаться чрезвычайно холодными, и чем длиннее длина волны инфракрасного излучения, тем холоднее они должны быть. В противном случае фоновое тепло самого устройства подавляет детекторы, делая его фактически слепым. Эту проблему можно преодолеть путем тщательного проектирования. Один из методов — поместить ключевые инструменты в дьюар с чрезвычайно холодным веществом, например жидким гелием . Охлаждающая жидкость будет медленно испаряться, что ограничивает срок службы прибора от нескольких месяцев до нескольких лет.

Также возможно поддерживать низкую температуру, спроектировав космический корабль так, чтобы он позволял вести наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне без подачи охлаждающей жидкости, как это было в случае с расширенными миссиями космического телескопа Спитцер и широкоугольного инфракрасного исследовательского аппарата , который работал на пониженной мощности после истощение охлаждающей жидкости. Другим примером является прибор Хаббла « Камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр » (NICMOS), который начинался с использования блока азотного льда , который исчерпался через пару лет, но затем был заменен во время STS-109 миссии обслуживания криоохладителем , который работал непрерывно. Космический телескоп Уэбб спроектирован так, чтобы охлаждаться без дьюара с использованием комбинации солнцезащитных экранов и радиаторов, а прибор среднего инфракрасного диапазона использует дополнительный криоохладитель.

Избранные космические телескопы и инструменты

Имя	Год запуска	Длина волны (мкм)	Диафрагма (м)	Охлаждение
Инфракрасный телескоп Spacelab (IRT)	1985	1.7–118	0.15	Гелий
Инфракрасная космическая обсерватория (ИСО)	1995	2.5–240	0.60	Гелий
Хаббл Спектрограф изображений космического телескопа (STIS)	1997	0.115–1.03	2.4	Пассивный
Камера ближнего инфракрасного диапазона Хаббла и многообъектный спектрометр (NICMOS)	1997	0.8–2.4	2.4	Азот, позже криокулер
Космический телескоп Спитцер	2003	3–180	0.85	Гелий
Хаббла Широкоугольная камера 3 (WFC3)	2009	0.2–1.7	2.4	Пассивный и термоэлектрический
Космическая обсерватория Гершеля	2009	55–672	3.5	Гелий
Космический телескоп Джеймса Уэбба	2021	0.6–28.5	6.5	Пассивный и криогенный охладитель (МИРИ)

Задержки и рост затрат Уэбба сравнивают с задержками и увеличением затрат его предшественника, космического телескопа Хаббл . Когда «Хаббл» официально стартовал в 1972 году, его ориентировочная стоимость разработки составляла 300 миллионов долларов США (что эквивалентно 2 185 203 000 долларов США в 2023 году), но к моменту его отправки на орбиту в 1990 году стоимость была примерно в четыре раза выше. Кроме того, новые инструменты и миссии по обслуживанию увеличили стоимость как минимум до 9 миллиардов долларов США к 2006 году. (эквивалент 13 602 509 000 долларов США в 2023 году).

История развития

Хронологическое руководство см. в разделе «Хронология космического телескопа Джеймса Уэбба» .

Предыстория (развитие до 2003 г.)

Основные вехи

Год	Веха
1996	Впервые предложен проект космического телескопа следующего поколения (размер зеркала: 8 м)
2001	Космический телескоп NEXUS, предшественник космического телескопа следующего поколения, отменен
2002	Предлагаемый проект переименован в Космический телескоп Джеймса Уэбба (размер зеркала уменьшен до 6 м).
2003	Northrop Grumman заключила контракт на постройку телескопа
2007	Меморандум о взаимопонимании подписан между НАСА и ЕКА
2010	Обзор критически важного проекта (MCDR) пройден
2011	Предлагаемая отмена
2016	Окончательная сборка завершена
25 декабря 2021 г.	Запуск

Обсуждения продолжения проекта «Хаббл» начались в 1980-х годах, но серьезное планирование началось в начале 1990-х годов. Концепция телескопа Hi-Z разрабатывалась в период с 1989 по 1994 год: полностью сбитый с толку Инфракрасный телескоп с апертурой 4 м (13 футов), который будет возвращаться на орбиту в 3 астрономических единицах (а.е.). Эта далекая орбита выиграла бы от снижения светового шума от зодиакальной пыли . Другие ранние планы предусматривали запуск миссии телескопа-предшественника NEXUS.

Исправление дефектной оптики космического телескопа Хаббл (HST) в первые годы его существования сыграло значительную роль в рождении Уэбба. В 1993 году НАСА провело STS-61 , миссию космического корабля «Шаттл» , которая заменила камеру HST и установила модификацию спектрографа для формирования изображений, чтобы компенсировать сферическую аберрацию в его главном зеркале .

Комитет HST & Beyond был сформирован в 1994 году «для изучения возможных миссий и программ оптико-ультрафиолетовой астрономии в космосе на первые десятилетия 21 века». Воодушевленный успехом HST, в его отчете 1996 года исследовалась концепция более крупного и гораздо более холодного, чувствительного к инфракрасному излучению телескопа, который мог бы вернуться в космическое время к моменту рождения первых галактик. Эта высокоприоритетная научная цель находилась за пределами возможностей HST, поскольку, будучи теплым телескопом, он ослеплен инфракрасным излучением собственной оптической системы. Помимо рекомендаций о продлении миссии HST до 2005 года и разработке технологий поиска планет вокруг других звезд, НАСА приняло главную рекомендацию HST & Beyond. для большого холодного космического телескопа (с радиационным охлаждением намного ниже 0 ° C) и начал процесс планирования будущего телескопа Уэбба.

Подготовка к Десятилетнему обзору астрономии и астрофизики 2000 года (обзор литературы, подготовленный Национальным исследовательским советом США , который включает в себя определение приоритетов исследований и выработку рекомендаций на предстоящее десятилетие) включала дальнейшую разработку научной программы того, что стало известно как «Космос следующего поколения». Телескоп, и достижения НАСА в соответствующих технологиях. По мере того, как она развивалась, изучение рождения галактик в молодой Вселенной и поиск планет вокруг других звезд - основные цели, объединенные в «Происхождение» от HST & Beyond, стали заметными.

Как и ожидалось, NGST получил самый высокий рейтинг в Десятилетнем обзоре 2000 года.

Администратор НАСА придумал Дэн Голдин фразу « быстрее, лучше, дешевле » и выбрал следующий большой сдвиг парадигмы астрономии, а именно преодоление барьера одного зеркала. Это означало переход от «устранения движущихся частей» к «научению жить с движущимися частями» (т.е. сегментированной оптикой). С целью снизить массовую плотность в десять раз карбид кремния сначала рассматривался бериллий . с очень тонким слоем стекла сверху, но в конце был выбран

Эпоха «быстрее, лучше, дешевле» середины 1990-х годов привела к появлению концепции NGST с апертурой 8 м (26 футов) для полета к L ₂ , стоимость которой примерно оценивается в 500 миллионов долларов США. В 1997 году НАСА работало с Центром космических полетов Годдарда. Болл Аэрокосмическая промышленность и технологии , и TRW для проведения исследований технических требований и стоимости трех различных концепций и в 1999 году выбрал Lockheed Martin. и TRW для предварительных концептуальных исследований. Запуск на тот момент планировался на 2007 год, но дата запуска много раз переносилась (см. таблицу ниже ).

В 2002 году проект был переименован в честь второго администратора НАСА (1961–1968) Джеймса Э. Уэбба (1906–1992). Уэбб возглавлял агентство во время программы «Аполлон» и сделал научные исследования основным направлением деятельности НАСА.

В 2003 году НАСА заключило с TRW генеральный контракт на Уэбба на сумму 824,8 миллиона долларов США. В проекте предусматривалось главное зеркало диаметром 6,1 м (20 футов) с уменьшенной областью обзора и дата запуска в 2010 году. Позже в том же году TRW была приобретена Northrop Grumman в результате враждебной сделки и стала называться Northrop Grumman Space Technology.

Раннее развитие и перепланировка (2003–2007 гг.)

Ранняя полномасштабная модель на выставке в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА (2005 г.)

Разработкой руководил Центр космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, с Джоном К. Мэзером в качестве научного сотрудника проекта. Основным подрядчиком была компания Northrop Grumman Aerospace Systems, ответственная за разработку и строительство элемента космического корабля, который включал в себя спутниковую шину , солнцезащитный козырек, развертываемую башню в сборе (DTA), которая соединяет элемент оптического телескопа с шиной космического корабля, и узел средней стрелы (MBA). ), который помогает развернуть на орбите большие солнечные щиты, в то время как Ball Aerospace & Technologies получила субподряд на разработку и создание самого OTE и Интегрированного модуля научных приборов (ISIM).

Рост затрат, обнаруженный весной 2005 года, привел к перепланированию в августе 2005 года. Основными техническими результатами перепланирования стали значительные изменения в планах интеграции и испытаний, 22-месячная задержка запуска (с 2011 по 2013 год) и отказ от системного тестирования режимов обсерватории на длинах волн короче 1,7 мкм. Другие основные особенности обсерватории остались неизменными. После перепланировки проект прошел независимую экспертизу в апреле 2006 года.

В перепланировке 2005 года стоимость жизненного цикла проекта оценивалась в 4,5 миллиарда долларов США. Это составило примерно 3,5 миллиарда долларов США на проектирование, разработку, запуск и ввод в эксплуатацию и примерно 1,0 миллиарда долларов США на десять лет эксплуатации. В 2004 году ЕКА согласилось внести около 300 миллионов евро, включая запуск. CSA пообещало выделить 39 миллионов канадских долларов в 2007 году. а в 2012 году внес свой вклад в оборудование для наведения телескопа и обнаружения атмосферных условий на далеких планетах.

Рабочее проектирование и строительство (2007–2021 гг.)

Зеркальный сегмент JWST, 2010 г.

Сегменты зеркал проходят криогенные испытания в рентгеновской и криогенной установке Центра космических полетов Маршалла.

Собранный телескоп после экологических испытаний.

В январе 2007 года девять из десяти пунктов проекта по развитию технологий успешно прошли неадвокатскую проверку. Эти технологии были сочтены достаточно зрелыми, чтобы устранить значительные риски в проекте. Оставшийся элемент разработки технологии ( криокулер MIRI ) завершил этап технологического развития в апреле 2007 года. Этот технологический обзор представляет собой начальный шаг в процессе, который в конечном итоге перевел проект на этап детального проектирования (Фаза C). К маю 2007 года затраты все еще были на уровне цели. В марте 2008 года проект успешно завершил предварительную проверку проекта (PDR). В апреле 2008 года проект прошел неадвокатскую проверку. Другие прошедшие проверки включают проверку модуля интегрированного научного инструмента в марте 2009 года, проверку элемента оптического телескопа, завершенную в октябре 2009 года, и проверку Sunshield, завершенную в январе 2010 года.

В апреле 2010 года телескоп прошел техническую часть обзора критически важного проекта (MCDR). Прохождение MCDR означало, что интегрированная обсерватория может удовлетворить все научные и инженерные требования для своей миссии. MCDR включал в себя все предыдущие обзоры проектов. График проекта подвергался пересмотру в течение нескольких месяцев после MCDR в рамках процесса, называемого Независимой комплексной обзорной комиссией, который привел к изменению плана миссии с целью ее запуска в 2015 году, но уже в 2018 году. К 2010 году стоимость была завышена. запуски влияли на другие проекты, хотя сам Уэбб придерживался графика.

К 2011 году проект Уэбба находился на завершающей стадии проектирования и изготовления (Фаза C).

Сборка шестиугольных сегментов главного зеркала, выполненная с помощью роботизированной руки, началась в ноябре 2015 года и завершилась 3 февраля 2016 года. Вторичное зеркало было установлено 3 марта 2016 года. Окончательное строительство телескопа Уэбба было завершено в ноябре 2016 года, после чего начались обширные процедуры испытаний.

В марте 2018 года НАСА отложило запуск Уэбба еще на два года, до мая 2020 года, после того, как солнцезащитный козырек телескопа порвался во время тренировочного развертывания, а тросы солнцезащитного козырька не были достаточно затянуты. В июне 2018 года НАСА отложило запуск еще на 10 месяцев до марта 2021 года на основании оценки независимой наблюдательной комиссии, созванной после неудачного испытательного развертывания в марте 2018 года. Обзор показал, что при запуске и развертывании Уэбба было 344 потенциальных единичных отказа — задачи, у которых не было альтернативы или средств восстановления в случае неудачи, и, следовательно, они должны были быть успешными, чтобы телескоп работал. В августе 2019 года была завершена механическая интеграция телескопа, которую планировалось сделать 12 лет назад, в 2007 году.

После завершения строительства «Уэбб» прошел окончательные испытания в историческом космическом парке Northrop Grumman в Редондо-Бич, Калифорния. Корабль с телескопом покинул Калифорнию 26 сентября 2021 года, прошел через Панамский канал и прибыл во Французскую Гвиану 12 октября 2021 года.

Проблемы со стоимостью и графиком

Стоимость проекта НАСА в течение всего срока службы составляет Ожидается, что сумма составит 9,7 миллиарда долларов США, из которых 8,8 миллиарда долларов США будут потрачены на проектирование и разработку космического корабля, а 861 миллион долларов США запланирован на поддержку пятилетней эксплуатации миссии. Представители ESA и CSA заявили, что их вклад в проект составляет примерно 700 миллионов евро и 200 миллионов канадских долларов соответственно.

По оценкам исследования, проведенного в 1984 году Советом по космической науке, строительство инфракрасной обсерватории следующего поколения на орбите обойдется в 4 миллиарда долларов США (7 миллиардов долларов США в долларах 2006 года или 10 миллиардов долларов в долларах 2020 года). Хотя это было близко к окончательной стоимости Уэбба, первый проект НАСА, рассмотренный в конце 1990-х годов, был более скромным: его цена составляла 1 миллиард долларов за 10 лет строительства. Со временем этот проект расширился, добавилось финансирование на случай непредвиденных обстоятельств и возникли задержки в планировании.

Ход смет по графику и стоимости, а также основные этапы

Год	Планируется запуск	Бюджетный план (млрд долларов США)
1998	2007	1
2000	2009	1.8
2002	2010	2.5
2003	2011	2.5
2005	2013	3
2006	2014	4.5
2008: Предварительный обзор проекта
2008	2014	5.1
2010: Критический обзор дизайна
2010	2015–2016 годы	6.5
2011	2018	8.7
2017	2019	8.8
2018	2020	≥8.8
2019	март 2021 г.	9.66
2021	декабрь 2021 г.	9.70

К 2008 году, когда проект прошел предварительную экспертизу проекта и был официально подтвержден к строительству, на разработку телескопа уже было потрачено более 1 миллиарда долларов США, а общий бюджет оценивался в 5 миллиардов долларов США (что эквивалентно 7,8 миллиардам долларов США в 2023 году). Летом 2010 года миссия прошла критическую проверку проекта (CDR) с отличными оценками по всем техническим вопросам, но отставание в графике и стоимости побудили сенатора США от Мэриленда Барбару Микульски призвать к внешней проверке проекта. Независимая комплексная экспертная группа (ICRP) под председательством Дж. Казани (JPL) установила, что самая ранняя возможная дата запуска приходится на конец 2015 года, что требует дополнительных затрат в размере 1,5 миллиарда долларов США (на общую сумму 6,5 миллиарда долларов США). Они также отметили, что это потребовало бы дополнительного финансирования в 2011 и 2012 финансовых годах и что любая более поздняя дата запуска приведет к более высоким общим затратам.

6 июля 2011 года комитет Палаты представителей США по ассигнованиям на торговлю, правосудие и науку принял решение отменить проект Джеймса Уэбба, предложив бюджет на 2012 финансовый год, который исключил 1,9 миллиарда долларов США из общего бюджета НАСА, из которых примерно четверть была предназначена для Уэбб. Было потрачено 3 миллиарда долларов США, и 75% оборудования находилось в производстве. Это бюджетное предложение было одобрено голосованием подкомитета на следующий день. Комитет заявил, что проект «на миллиарды долларов превышает бюджет и страдает от плохого управления». В ответ Американское астрономическое общество выступило с заявлением в поддержку Уэбба: как и сенатор Микульский. В 2011 году в международной прессе также появился ряд редакционных статей в поддержку Уэбба. В ноябре 2011 года Конгресс отменил планы отмены Уэбба и вместо этого ограничил дополнительное финансирование для завершения проекта на уровне 8 миллиардов долларов США.

Хотя аналогичные проблемы затронули и другие крупные проекты НАСА, такие как телескоп Хаббл, некоторые ученые выразили обеспокоенность по поводу растущих затрат и задержек в графике строительства телескопа Уэбба, опасаясь, что его бюджет может конкурировать с бюджетом других программ космической науки. 2010 года В статье Nature Уэбб описывается как «телескоп, который съел астрономию». НАСА продолжало защищать бюджет и сроки программы перед Конгрессом.

В 2018 году Грегори Л. Робинсон был назначен новым директором программы Уэбба. Робинсону приписывают повышение эффективности графика программы (сколько мероприятий было выполнено вовремя) с 50% до 95%. За его роль в повышении эффективности программы Уэбба руководитель Робинсона Томас Зурбухен назвал его «самым эффективным руководителем миссии, которого я когда-либо видел в истории НАСА». В июле 2022 года, после того как процесс ввода в эксплуатацию Уэбба был завершен и он начал передавать свои первые данные, Робинсон ушел на пенсию после 33-летней карьеры в НАСА.

27 марта 2018 года НАСА перенесло запуск на май 2020 года или позже. окончательная смета расходов будет получена после того, как с ЕКА будет определено новое окно запуска. В 2019 году предельная стоимость миссии была увеличена на 800 миллионов долларов США. После того, как в 2020 году окна запуска были приостановлены из-за пандемии COVID-19 , Webb был запущен в конце 2021 года, его общая стоимость составила чуть менее 10 миллиардов долларов США.

Ни одна из областей не привела к увеличению затрат. Для будущих больших телескопов есть пять основных областей, имеющих решающее значение для контроля общих затрат:

• Сложность системы
• Критический путь и накладные расходы
• Проблемы с проверкой
• Программные ограничения
• Вопросы ранней интеграции и тестирования

Партнерство

НАСА, ЕКА и ККА сотрудничают над телескопом с 1996 года. Участие ЕКА в строительстве и запуске было одобрено его членами в 2003 году, а в 2007 году было подписано соглашение между ЕКА и НАСА. В обмен на полное партнерство, представительство и доступ к обсерватории ЕКА предоставляет своим астрономам инструмент NIRSpec, сборку оптической скамьи инструмента MIRI, ракету-носитель Ariane 5 ECA и рабочую силу для поддержки операций. CSA предоставило датчик точного наведения и безщелевой спектрограф для формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне, а также рабочую силу для поддержки операций.

Несколько тысяч ученых, инженеров и технических специалистов из 15 стран внесли свой вклад в создание, тестирование и интеграцию Webb. Всего в предстартовом проекте приняли участие 258 компаний, государственных учреждений и академических учреждений; 142 из США, 104 из 12 европейских стран (в том числе 21 из Великобритании, 16 из Франции, 12 из Германии и 7 международных), и 12 из Канады. Другие страны как партнеры НАСА, такие как Австралия, участвовали в операции после запуска.

Страны-участницы:

• Австрия
• Бельгия
• Канада
• Чешская Республика
• Дания
• Финляндия
• Франция
• Германия
• Греция
• Ирландия
• Италия
• Люксембург
• Нидерланды
• Норвегия
• Португалия
• Испания
• Швеция
• Швейцария
• Великобритания
• Соединенные Штаты

Проблемы с именованием

См. Также: Джеймс Э. Уэбб § НАСА и Джеймс Э. Уэбб § Наследие.

В 2002 году администратор НАСА (2001–2004) Шон О’Киф принял решение назвать телескоп в честь Джеймса Э. Уэбба , администратора НАСА с 1961 по 1968 год во время программ «Меркурий» , «Близнецы» и большей части программ «Аполлон» .

В 2015 году были высказаны опасения по поводу возможной роли Уэбба в « лавандовой панике» — преследовании со стороны правительства США середины 20-го века, направленном против гомосексуалистов, работающих на федеральном уровне . В 2022 году НАСА опубликовало отчет о расследовании. на основе экспертизы более 50 000 документов. В отчете обнаружено, что «нет доступных доказательств, напрямую связывающих Уэбба с какими-либо действиями или последующими действиями, связанными с увольнением людей за их сексуальную ориентацию», ни во время его работы в Госдепартаменте, ни в НАСА.

Цели миссии

Космический телескоп Джеймса Уэбба преследует четыре ключевые цели:

• для поиска света первых звезд и галактик, образовавшихся во Вселенной после Большого взрыва
• изучать формирование и эволюцию галактик
• понять звездообразование и формирование планет
• изучать планетные системы и происхождение жизни

Этих целей можно достичь более эффективно, наблюдая в ближнем инфракрасном диапазоне, а не в видимой части спектра. По этой причине инструменты Уэбба не будут измерять видимый или ультрафиолетовый свет, как телескоп Хаббл, но будут иметь гораздо большие возможности для выполнения инфракрасной астрономии . Уэбб будет чувствителен к диапазону длин волн от 0,6 до 28 мкм (что соответствует соответственно оранжевому свету и глубокому инфракрасному излучению при температуре около 100 К или -173 ° C).

Уэбба можно использовать для сбора информации о тусклом свете звезды KIC 8462852 , которая была открыта в 2015 году и имеет некоторые аномальные свойства кривой блеска.

Кроме того, он сможет определить, есть ли в атмосфере экзопланеты метан, что позволит астрономам определить, является ли метан биосигнатурой .

Дизайн орбиты

Уэбб не находится точно в точке L2 _, а вращается вокруг нее по гало-орбите .

Альтернативные туманности Киля, сделанные космическим телескопом Хаббла виды , сравнивающие ультрафиолетовую, видимую (вверху) и инфракрасную (внизу) астрономические наблюдения. В последнем видно гораздо больше звезд.

Уэбб вращается вокруг Солнца вблизи второй точки Лагранжа (L ₂ ) системы Солнце-Земля, которая на 1 500 000 км (930 000 миль) дальше от Солнца, чем орбита Земли, и примерно в четыре раза дальше, чем орбита Луны. Обычно объекту, обращающемуся вокруг Солнца дальше Земли, требуется больше года, чтобы завершить свою орбиту. Но вблизи точки L ₂ объединенное гравитационное притяжение Земли и Солнца позволяет космическому кораблю вращаться вокруг Солнца за то же время, что и Земля. Пребывание рядом с Землей позволяет повысить скорость передачи данных при заданном размере антенны.

Телескоп вращается вокруг точки L ₂ Солнце-Земля по гало-орбите , которая наклонена относительно эклиптики , имеет радиус, варьирующийся от примерно 250 000 км (160 000 миль) до 832 000 км (517 000 миль), и занимает около половины год для завершения. Поскольку L ₂ — это всего лишь точка равновесия без гравитационного притяжения, гало-орбита не является орбитой в обычном смысле: космический корабль фактически находится на орбите вокруг Солнца, а гало-орбиту можно рассматривать как контролируемое дрейфование с целью оставаться в небе. окрестности точки L ₂ . Это требует некоторой стабилизации : около 2,5 м/с в год. из общего ∆v бюджета 93 м/с . Два комплекта двигателей составляют двигательную установку обсерватории. Поскольку двигатели расположены исключительно на стороне обсерватории, обращенной к Солнцу, все операции по поддержанию положения рассчитаны на небольшое отклонение от необходимой величины тяги, чтобы избежать выталкивания Уэбба за пределы полустабильной точки L ₂ , ситуации, которая могла бы быть безвозвратным. Рэнди Кимбл, научный сотрудник проекта по интеграции и тестированию JWST, сравнил точное удержание позиции Уэбба с « Сизифом [...], катящим этот камень вверх по пологому склону возле вершины холма - мы никогда не хотим, чтобы он перевернулся». гребень и уйти от него».

Анимация траектории космического телескопа Джеймса Уэбба

Вид сверху

Вид сбоку

Вид сбоку от Солнца

  Космический телескоп Джеймса Уэбба   ·   Земля   ·   точка L2

Инфракрасная астрономия

Инфракрасные наблюдения позволяют увидеть объекты, скрытые в видимом свете, такие как показанный здесь HUDF-JD2 .

Атмосферные окна в инфракрасном диапазоне: большая часть этого типа света блокируется, если смотреть с поверхности Земли. Это все равно, что смотреть на радугу, но видеть только один цвет.

Уэбб является формальным преемником космического телескопа Хаббл (HST), и, поскольку его основной упор делается на инфракрасную астрономию , он также является преемником космического телескопа Спитцер . Уэбб намного превзойдет оба этих телескопа, поскольку сможет увидеть гораздо больше и гораздо более старых звезд и галактик. Наблюдения в инфракрасном спектре являются ключевым методом достижения этой цели из-за космологического красного смещения и потому, что они лучше проникают через заслоняющую пыль и газ. Это позволяет наблюдать более тусклые и холодные объекты. Поскольку водяной пар и углекислый газ в атмосфере Земли сильно поглощают большую часть инфракрасного излучения, наземная инфракрасная астрономия ограничена узкими диапазонами длин волн, где атмосфера поглощает менее сильно. Кроме того, сама атмосфера излучает инфракрасный спектр, часто подавляя свет наблюдаемого объекта. Это делает космический телескоп предпочтительным для инфракрасных наблюдений.

Чем дальше находится объект, тем моложе он кажется; его свету потребовалось больше времени, чтобы достичь людей-наблюдателей. Поскольку Вселенная расширяется , по мере распространения света он смещается в красную область, поэтому объекты на больших расстояниях легче увидеть, если рассматривать их в инфракрасном диапазоне. Ожидается, что инфракрасные возможности Уэбба позволят ему увидеть первые галактики, образовавшиеся всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

Инфракрасное излучение может более свободно проходить через области космической пыли , рассеивающие видимый свет. Наблюдения в инфракрасном диапазоне позволяют изучать объекты и области космоса, которые были бы затемнены газом и пылью в видимом спектре . такие как молекулярные облака , в которых рождаются звезды, околозвездные диски , дающие начало планетам, и ядра активных галактик .

Относительно холодные объекты (с температурой менее нескольких тысяч градусов) излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне, как это описано законом Планка . В результате большинство объектов, которые холоднее звезд, лучше изучаются в инфракрасном диапазоне. Сюда входят облака межзвездной среды , коричневые карлики , планеты как в нашей, так и в других солнечных системах, кометы и объекты пояса Койпера , которые будут наблюдаться с помощью инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI).

Некоторыми из миссий в области инфракрасной астрономии, которые повлияли на развитие Уэбба, были «Спитцер» и зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP). Спитцер продемонстрировал важность среднего инфракрасного диапазона, который полезен для таких задач, как наблюдение пылевых дисков вокруг звезд. Кроме того, зонд WMAP показал, что Вселенная «освещена» при красном смещении 17, что еще раз подчеркивает важность среднего инфракрасного диапазона. Обе эти миссии были запущены в начале 2000-х годов, чтобы повлиять на развитие Уэбба.

Наземная поддержка и операции

Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд , на территории кампуса Хоумвуд Университета Джона Хопкинса , был выбран в 2003 году в качестве Научно-операционного центра (S&OC) для Уэбба с первоначальным бюджетом в 162,2 миллиона долларов США, предназначенным для поддержки операций. в течение первого года после запуска. В этом качестве STScI должен был отвечать за научную эксплуатацию телескопа и доставку данных астрономическому сообществу. Данные должны были передаваться с Уэбба на Землю через сеть дальнего космоса НАСА , обрабатываться и калиброваться в STScI, а затем распространяться онлайн среди астрономов по всему миру. Подобно тому, как работает Хаббл, любому человеку в любой точке мира будет разрешено подавать предложения о наблюдениях. Каждый год несколько комитетов астрономов будут рассматривать представленные предложения, чтобы выбрать проекты для наблюдения в следующем году. Авторы выбранных предложений, как правило, имеют один год частного доступа к новым наблюдениям, после чего данные станут общедоступными для скачивания любым желающим из онлайн-архива STScI.

Пропускная способность и цифровая пропускная способность спутника рассчитаны на передачу 458 гигабит данных в день на протяжении всей миссии (что эквивалентно постоянной скорости 5,42 Мбит/с ). Большую часть обработки данных на телескопе выполняют обычные одноплатные компьютеры. Оцифровка аналоговых данных с приборов выполняется специальной интегральной схемой SIDECAR ASIC (система оцифровки изображений, улучшения, управления и поиска для конкретных приложений ). НАСА заявило, что ASIC SIDECAR будет включать в себя все функции приборного ящика массой 9,1 кг (20 фунтов) в корпусе размером 3 см (1,2 дюйма) и потреблять всего 11 милливатт энергии. Поскольку это преобразование должно выполняться вблизи детекторов, на холодной стороне телескопа, низкое рассеивание мощности имеет решающее значение для поддержания низкой температуры, необходимой для оптимальной работы Уэбба.

Телескоп оснащен твердотельным накопителем (SSD) емкостью 68 ГБ, который используется в качестве временного хранилища данных, собранных с его научных инструментов. Ожидается, что к концу 10-летней миссии полезная емкость накопителя уменьшится до 60 ГБ из-за воздействия радиации и операций чтения/записи.

Удар микрометеороида

С3 В период с 23 по 25 мая сегмент зеркала пострадал от удара микрометеороида крупной частицы размером с пылинку, пятого и крупнейшего удара с момента запуска, как сообщалось 8 июня 2022 года, что потребовало от инженеров компенсации удара с помощью привода зеркала . Несмотря на удар, в отчете НАСА о характеристиках говорится, что «все режимы наблюдения JWST были проверены и подтверждены как готовые к использованию в научных целях» по состоянию на 10 июля 2022 года.

От запуска до ввода в эксплуатацию

Основная статья: Запуск и ввод в эксплуатацию космического телескопа Джеймса Уэбба

Запуск

Основная статья: Рейс VA256 Ariane

Запуск (обозначенный рейсом Ariane VA256 ) состоялся, как и планировалось, в 12:20 UTC 25 декабря 2021 года на ракете Ariane 5 , стартовавшей из Гвианского космического центра во Французской Гвиане . Было подтверждено, что телескоп получает электроэнергию, и начался двухнедельный этап развертывания его частей. и направляется к месту назначения. Телескоп был выпущен с верхней ступени через 27 минут 7 секунд после запуска, что положило начало 30-дневной настройке для вывода телескопа на орбиту Лиссажу. вокруг L2 точки Лагранжа .

Телескоп был запущен с немного меньшей скоростью, чем необходимо для достижения его конечной орбиты, и замедлялся по мере удаления от Земли, чтобы достичь L ₂ только со скоростью, необходимой для выхода на его орбиту. Телескоп достиг L ₂ 24 января 2022 года. Полет включал три запланированные корректировки курса для корректировки его скорости и направления. Это связано с тем, что обсерватория могла оправиться от недостаточной тяги (движение слишком медленно), но не могла оправиться от тяги (движение слишком быстро) – для защиты высокочувствительных к температуре инструментов солнечный экран должен оставаться между телескопом и Солнцем, чтобы космический корабль не мог развернуться. вокруг или используйте его двигатели для замедления.

Орбита L2 _{) ,} нестабильна чтобы , поэтому JWST необходимо использовать топливо для поддержания своей гало-орбиты вокруг L2 (известной как удержание станции предотвратить отклонение телескопа от своей орбитальной позиции. Он был спроектирован так, чтобы иметь достаточно топлива на 10 лет. но точность запуска Ariane 5 и первая коррекция среднего курса позволили сэкономить достаточно бортового топлива, поэтому JWST вместо этого сможет сохранять свою орбиту около 20 лет. Space.com назвал запуск «безупречным».

• 
  Схема Уэбба внутри Ариана-5
• 
  Ариана-5 и Уэбб на ELA-3 стартовой площадке
• 
  Ariane 5 с космическим телескопом Джеймса Уэбба взлетает со стартовой площадки
• 
  Ариана-5 с Уэббом через несколько мгновений после старта
• 
  Вид на Уэбба с верхней ступени криотехники ESC-D вскоре после отделения, примерно через 29 минут после запуска. часть Земли с Аденским заливом . На заднем плане изображения видна

Транзитное и структурное развертывание

График структурного развертывания

Уэбба выпустили из разгонного блока ракеты через 27 минут после безупречного запуска. Через 31 минуту после запуска и в течение примерно 13 дней Уэбб начал процесс развертывания солнечной батареи, антенны, солнцезащитного экрана и зеркал. Почти всеми действиями по развертыванию управляет Научный институт космического телескопа в Балтиморе , штат Мэриленд, за исключением двух первых автоматических этапов: развертывания солнечной панели и развертывания антенны связи. Миссия была разработана, чтобы дать наземным диспетчерам возможность изменить или модифицировать последовательность развертывания в случае возникновения проблем.

Последовательность структурного развертывания

В 19:50   . 25 декабря 2021 года по восточному стандартному времени, примерно через 12 часов после запуска, пара основных ракет телескопа начала стрельбу в течение 65 минут, чтобы совершить первую из трех запланированных коррекций на середине курса. На второй день антенна связи с высоким коэффициентом усиления развернулась автоматически.

27 декабря 2021 года, через 60 часов после запуска, ракеты Уэбба запускались девять минут и 27 секунд, чтобы совершить вторую из трех коррекций на полпути, чтобы телескоп прибыл в пункт назначения L ₂ . 28 декабря 2021 года, через три дня после запуска, диспетчеры миссии начали многодневное развертывание важнейшего солнцезащитного экрана Уэбба. 30 декабря 2021 года диспетчеры успешно завершили еще два этапа распаковки обсерватории. Во-первых, командование развернуло кормовую «заслонку по импульсу», устройство, которое обеспечивает баланс солнечного давления на солнцезащитный козырек, экономя топливо за счет уменьшения необходимости включения двигателя для поддержания ориентации Уэбба.

31 декабря 2021 года наземная группа выдвинула две телескопические «средние стрелы» с левой и правой сторон обсерватории. Левая сторона была развернута за 3 часа 19 минут; правая сторона заняла 3 часа 42 минуты. Команды на отделение и натяжение мембран последовали в период с 3 по 4 января и были успешными. 5 января 2022 года центр управления полетом успешно развернул вторичное зеркало телескопа, которое зафиксировалось на месте с допуском около полутора миллиметров.

Последним шагом структурного развертывания было раскрытие крыльев главного зеркала. Каждая панель состоит из трех сегментов главного зеркала, и ее пришлось сложить, чтобы можно было установить космический телескоп в обтекатель ракеты «Ариан» для запуска телескопа. 7 января 2022 года НАСА развернуло и зафиксировало левое крыло. а 8 января - зеркальное крыло правого борта. На этом успешно завершилось структурное развертывание обсерватории.

24 января 2022 года в 14:00   . Восточное поясное время, почти через месяц после запуска произошла третья и последняя коррекция курса, в результате которой Уэбб вышел на запланированную гало-орбиту Солнце-Земля _{вокруг точки L 2} .

Прибор MIRI имеет четыре режима наблюдения: визуализация, спектроскопия низкого разрешения, спектроскопия среднего разрешения и коронографическая визуализация. «24 августа механизм, поддерживающий спектроскопию среднего разрешения (MRS), продемонстрировал, по-видимому, повышенное трение во время подготовки к научным наблюдениям. Этот механизм представляет собой решетчатое колесо, которое позволяет ученым выбирать между короткими, средними и длинными длин волн при проведении наблюдений в режиме MRS», — говорится в заявлении НАСА для прессы.

Анимация гало-орбиты Уэбба

Ввод в эксплуатацию и испытания

12 января 2022 года, еще в пути, началось выравнивание зеркал. Сегменты главного зеркала и вторичное зеркало были убраны со своих защитных стартовых позиций. Это заняло около 10 дней, потому что 132 Приводные двигатели предназначены для точной настройки положения зеркала с микроскопической точностью (с шагом 10 нанометров ), и каждый из них должен перемещаться на 1,2 миллиона шагов (12,5 мм) во время первоначального выравнивания.

Для выравнивания зеркала необходимо, чтобы каждый из 18 сегментов зеркала и вторичное зеркало были расположены с точностью до 50 нанометров . НАСА сравнивает требуемую точность по аналогии: «Если бы главное зеркало Уэбба было размером с Соединенные Штаты, каждый сегмент [зеркала] был бы размером с Техас, и команде пришлось бы выровнять высоту этих сегментов размером с Техас. друг с другом с точностью около 1,5 дюйма».

• Анимация выравнивания зеркал космического телескопа Джеймса Уэбба
• 
  Идентификация сегментного изображения. 18 зеркальных сегментов перемещаются, чтобы определить, какой сегмент создает изображение какого сегмента. После сопоставления сегментов зеркала с соответствующими изображениями зеркала наклоняются, чтобы свести все изображения к общей точке для дальнейшего анализа.
• 
  Выравнивание сегментов начинается с расфокусировки изображений сегментов путем небольшого перемещения вторичного зеркала. Математический анализ, называемый фазовым поиском, применяется к расфокусированным изображениям для определения точных ошибок позиционирования сегментов. В результате регулировки сегментов получаются 18 хорошо скорректированных «телескопов». Однако сегменты по-прежнему не работают вместе как единое зеркало.
• 
  Укладка изображений. Чтобы разместить весь свет в одном месте, изображения каждого сегмента должны быть наложены друг на друга. На этапе совмещения изображений отдельные изображения сегментов перемещаются так, чтобы они попадали точно в центр поля, образуя одно единое изображение. Этот процесс подготавливает телескоп к грубой фазировке.
• 
  Выравнивание телескопа по полю зрения инструмента. После точной фазировки телескоп четко выровнен в одном месте в поле зрения NIRCam. Затем согласование необходимо распространить на остальные инструменты.

Юстировка зеркала представляла собой сложную операцию, разделенную на семь этапов, которая неоднократно репетировалась с использованием модели телескопа в масштабе 1:6. Как только зеркала достигли температуры 120 К (-153 ° C; -244 ° F), NIRCam нацелилась на звезду 6-й величины HD 84406 в созвездии Большой Медведицы . Для этого NIRCam сделала 1560 изображений неба и использовала эти изображения широкого диапазона, чтобы определить, куда в небе первоначально указывал каждый сегмент главного зеркала. Сначала отдельные сегменты главного зеркала были сильно смещены, поэтому изображение содержало 18 отдельных размытых изображений звездного поля, каждое из которых содержало изображение целевой звезды. 18 изображений HD 84406 сопоставляются с соответствующими сегментами зеркала, а 18 сегментов приблизительно выравниваются по центру звезды («Идентификация сегментного изображения»). Затем в каждом сегменте были индивидуально исправлены основные ошибки фокусировки с использованием метода, называемого фазовым поиском , в результате чего были получены 18 отдельных изображений хорошего качества из 18 сегментов зеркала («Выравнивание сегментов»). Затем 18 изображений из каждого сегмента были перемещены так, чтобы они точно перекрывались, образуя одно изображение («Стекирование изображений»).

Поскольку зеркала были расположены для почти правильного изображения, их пришлось точно настроить на рабочую точность 50 нанометров, что меньше одной длины волны света, который будет обнаружен. Для сравнения изображений, полученных от 20 пар зеркал, использовалась методика, называемая распознаванием рассеянных полос , что позволило исправить большую часть ошибок («грубая фазировка»), а затем ввела расфокусировку света в изображение каждого сегмента, что позволило обнаружить и исправить почти все оставшиеся ошибки. ошибки («Точная фазировка»). Эти два процесса повторялись трижды, а точная фазировка будет регулярно проверяться на протяжении всей работы телескопа. После трех циклов грубой и точной фазировки телескоп был четко выровнен в одном месте в поле зрения NIRCam. Измерения будут проводиться в различных точках захваченного изображения для всех инструментов, а поправки рассчитываются на основе обнаруженных изменений интенсивности, что дает хорошо согласованный результат для всех инструментов («Выравнивание телескопа по полю зрения инструмента»). Наконец, был выполнен последний раунд точной фазировки и проверки качества изображения на всех инструментах, чтобы гарантировать, что любые небольшие остаточные ошибки, оставшиеся от предыдущих шагов, были исправлены («Итерация выравнивания для окончательной коррекции»). Затем сегменты зеркала телескопа были выровнены и смогли получать точные сфокусированные изображения.

телескопа Готовясь к выравниванию, НАСА объявило в 19:28 UTC 3 февраля 2022 года, что NIRCam обнаружила первые фотоны (хотя еще не полные изображения). 11 февраля 2022 года НАСА объявило, что телескоп почти завершил фазу 1 выравнивания: каждый сегмент его главного зеркала обнаружил и получил изображение целевой звезды HD 84406, а все сегменты были приведены в приблизительное выравнивание. Согласование этапа 1 было завершено 18 февраля 2022 г. а неделю спустя были завершены также этапы 2 и 3. Это означало, что 18 сегментов работали в унисон, однако, пока все 7 фаз не были завершены, сегменты по-прежнему действовали как 18 меньших телескопов, а не как один больший. Одновременно с вводом в эксплуатацию главного зеркала выполнялись сотни других задач по вводу в эксплуатацию и калибровке приборов.

• 
  Промежуточное изображение фазы 1, помеченное соответствующими сегментами зеркала, с которых было снято каждое изображение.
• 
  Аннотированное изображение завершения этапа 1 HD 84406
• 
  Завершение фазы 2, показывающее эффекты выравнивания сегментов «до и после».
• 
  Завершение фазы 3: 18 сегментов «сложены» в одно изображение HD 84406.
• 
  Звезда 2MASS J17554042+6551277 снято инструментом NIRCam
• 
  «Селфи», сделанное NIRCam во время процесса выравнивания.
• 
  Сравнение изображений «старого» Спитцера и нового Уэбба
• 
  Настройка датчиков космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/ККА
• 
  Датчик точного наведения Уэбба (FGS)

Распределение времени наблюдения

Время наблюдений Уэбба распределяется через программу общих наблюдателей (GO), программу гарантированного времени наблюдения (GTO) и программу директора по дискреционному раннему выпуску (DD-ERS). Программа ГТО предоставляет гарантированное время наблюдений ученым, разработавшим аппаратные и программные компоненты для обсерватории. Программа GO предоставляет всем астрономам возможность подать заявку на время наблюдений и будет занимать большую часть времени наблюдений. Программы GO отбираются путем экспертной оценки Комитетом по распределению времени (TAC), аналогично процессу рассмотрения предложений, используемому для космического телескопа Хаббл.

Научная программа раннего выпуска

В ноябре 2017 года Научный институт космического телескопа объявил об отборе 13 директорских программ раннего выпуска по усмотрению директора (DD-ERS), выбранных в ходе конкурсного процесса подачи предложений. Наблюдения по этим программам – Early Release Observations (ERO) – должны были быть получены в течение первых пяти месяцев научной деятельности Уэбба после окончания периода ввода в эксплуатацию. В общей сложности 460 часов наблюдения было отведено этим 13 программам, которые охватывают научные темы, включая Солнечную систему , экзопланеты , звезды и звездообразование , ближайшие и далекие галактики , гравитационные линзы и квазары . Эти 13 программ ERS должны были использовать в общей сложности 242,8 часа времени наблюдения на телескопе (не включая накладные расходы Уэбба и время нарастания ).

Научные программы раннего выпуска

Имя	Главный следователь	Категория	Время наблюдения (часы)
Радиационная обратная связь от массивных звезд, зафиксированная с помощью многоканальных изображений и спектроскопических мозаик	Оливье Берне	Звездная физика	8.3
IceAge: химическая эволюция льдов во время формирования звезд	Мелисса МакКлюр	Звездная физика	13.4
Зазеркалье: исследование JWST формирования и эволюции галактик от космического рассвета до наших дней	Томмазо Треу	Галактики и IGM	24.3
Исследование JWST связи звездообразования-AGN при слиянии LIRG	Ли Армус	Галактики и IGM	8.7
Научная программа раннего выпуска разрешенных звездных популяций	Дэниел Вайс	Звездное население	20.3
Q-3D: Спектроскопия изображений хостов квазаров с анализом JWST с помощью нового мощного пакета разложения PSF и спектрального анализа	Доминика Вилезалек	Массивные черные дыры и их галактики	17.4
Исследование ранней науки о космической эволюции (CEERS)	Стивен Финкельштейн	Галактики и IGM	36.6
Установление экстремального динамического диапазона с помощью JWST: декодирование дымовых сигналов в ярком свете двойной системы Вольфа-Райе	Райан Лау	Звездная физика	6.5
ШАБЛОНЫ: Нацеливание на чрезвычайно увеличенные панхроматические линзовые дуги и их расширенное звездообразование	Джейн Ригби	Галактики и IGM	26.0
Ядерная динамика близлежащего сейферта с помощью интегральной полевой спектроскопии NIRSpec	Мисти Бенц	Массивные черные дыры и их галактики	1.5
Научная программа раннего выпуска сообщества Transiting Exoplanet	Натали Баталья	Планеты и формирование планет	52.1
Наблюдения системы Юпитера с помощью ERS как демонстрация возможностей JWST в науке о Солнечной системе	Имке де Патер	Солнечная система	9.3
Высококонтрастное изображение экзопланет и экзопланетных систем с помощью JWST	Саша Хинкли	Планеты и формирование планет	18.4

Программа генеральных наблюдателей

Для цикла GO 1 можно было выделить 6 000 часов времени наблюдения, и было подано 1 173 заявки с запросом в общей сложности 24 500 часов времени наблюдения. Выбор программ GO цикла 1 был объявлен 30 марта 2021 года, было одобрено 266 программ. В их число вошли 13 крупных программ и казначейских программ, производящих данные для публичного доступа. Программа Cycle 2 GO была анонсирована 10 мая 2023 года. Научные наблюдения Уэбба номинально планируются с интервалом в неделю. План наблюдений на каждую неделю публикуется по понедельникам Научным институтом космического телескопа.

Научные результаты

JWST завершил ввод в эксплуатацию и был готов начать полноценную научную работу 11 июля 2022 года. За некоторыми исключениями, большая часть экспериментальных данных хранится в течение одного года исключительно для использования учеными, проводящими этот конкретный эксперимент, а затем необработанные данные будут опубликованы.

Хаббл (2017 г.) по сравнению с Уэббом (2022 г.)

Глубокое поле – скопление галактик
СМАКС J0723.3-7327

Наблюдения JWST существенно продвинули понимание экзопланет, первого миллиарда лет существования Вселенной. и многие другие астрофизические и космологические явления.

Первые полноцветные изображения

Первые полноцветные изображения и спектроскопические данные были опубликованы 12 июля 2022 года, что также ознаменовало официальное начало общенаучной деятельности Уэбба. Президент США Джо Байден представил первое изображение « Первое глубокое поле Уэбба » 11 июля 2022 года. Дополнительные выпуски примерно в это время включают:

• Туманность Киля - молодая область звездообразования под названием NGC 3324 , расположенная примерно в 8500 световых годах от Земли, описанная НАСА как «Космические скалы».
• WASP-96b – включая анализ атмосферы со свидетельствами наличия воды вокруг гигантской газовой планеты, вращающейся вокруг далекой звезды в 1120 световых годах от Земли.
• Туманность Южное Кольцо – облака газа и пыли, выброшенные умирающей звездой на расстоянии 2500 световых лет от Земли.
• Квинтет Стефана – визуальное отображение пяти галактик со сталкивающимися облаками газа и пыли, создающими новые звезды; четыре центральные галактики находятся на расстоянии 290 миллионов световых лет от Земли.
• SMACS J0723.3-7327 - скопление галактик с красным смещением 0,39 с далекими фоновыми галактиками, изображения которых искажены и увеличены из-за гравитационного линзирования скопления. Это изображение было названо « Первое глубокое поле Уэбба» . Позже выяснилось, что на этом снимке JWST также обнаружил три древние галактики, существовавшие вскоре после Большого взрыва. Его изображения этих далеких галактик — это виды Вселенной 13,1 миллиарда лет назад.

14 июля 2022 года НАСА представило изображения Юпитера и связанных с ним областей, полученные с помощью JWST, включая инфракрасные изображения.

В препринте, выпущенном примерно в то же время, ученые НАСА, ЕКА и ККА заявили, что «почти по всем направлениям научные результаты JWST лучше, чем ожидалось». В документе описывается серия наблюдений во время ввода в эксплуатацию, когда инструменты фиксировали спектры транзитных экзопланет с точностью лучше 1000 ppm на точку данных и отслеживали движущиеся объекты со скоростью до 67 миллисекунд дуги в секунду, что более чем в два раза быстрее, чем у космических аппаратов. требование. Он также получил спектры сотен звезд одновременно в плотном поле по направлению к Млечного Пути галактическому центру . Другие цели включали:

• Движущиеся цели: кольца и спутники Юпитера (особенно Европа , Фива и Метида ), астероиды 2516 Роман , 118 Пейто , 6481 Тенцинг , 1773 Румпельстильц , 216 Клеопатра , 2035 Стернс , 4015 Уилсон-Харрингтон и 2004 JX 20.
• NIRCam гризмы Временные ряды , режим NIRISS SOSS и NIRSpec BOTS: планета размером с Юпитер HAT-P-14b
• (AMI) NIRISS Интерферометрия с маскированием апертуры : четкое обнаружение очень маломассивной звезды-компаньона AB Doradus C, расстояние до которой составляло всего 0,3 угловых секунды от главной звезды . Это наблюдение стало первой демонстрацией ОИМ в космосе.
• Спектроскопия низкого разрешения (LRS) MIRI: горячая -суперземля планета L 168-9 b (TOI-134) вокруг яркой звезды М-карлика ( красного карлика )

Яркие ранние галактики

В течение двух недель после первых изображений Уэбба в нескольких препринтах был описан широкий спектр галактик с высоким красным смещением и очень ярких (предположительно больших) галактик, которые, как полагают, возникли от 235 миллионов лет (z = 16,7) до 280 миллионов лет после Большого взрыва, намного раньше. чем было известно ранее. 17 августа 2022 года НАСА опубликовало большое мозаичное изображение множества очень ранних галактик, состоящее из 690 отдельных кадров, полученных камерой NIRCam на Уэббе. Некоторые ранние галактики, наблюдаемые Уэббом, такие как CEERS-93316 , имеющее примерное красное смещение примерно z=16,7, что соответствует 235,8 миллионам лет после Большого взрыва, являются кандидатами на галактики с высоким красным смещением. В сентябре 2022 года первичными черными дырами . было предложено объяснить появление этих неожиданно больших и ранних галактик В мае 2024 года JWST определил самую далекую из известных галактик JADES-GS-z14-0. наблюдалась всего через 290 миллионов лет после Большого взрыва, что соответствует красному смещению 14,32. Это открытие, являющееся частью расширенного глубокого внегалактического исследования JWST (JADES), выявило галактику, значительно более яркую и массивную, чем ожидалось для такого раннего периода. Детальный анализ с использованием инструментов JWST NIRSpec и MIRI выявил замечательные свойства этой галактики, в том числе ее значительный размер и содержание пыли, что бросает вызов современным моделям формирования ранних галактик.

Последующие заслуживающие внимания наблюдения и интерпретации

В июне 2023 года было объявлено об обнаружении органических молекул на расстоянии 12 миллиардов световых лет в галактике SPT0418-47 с помощью телескопа Уэбба.

12 июля 2023 года НАСА отпраздновало первый год своей деятельности, опубликовав сделанное Уэббом изображение небольшой области звездообразования в облачном комплексе Ро Змееносца , находящемся на расстоянии 390 световых лет от нас.

В сентябре 2023 года два астрофизика поставили под сомнение принятую Стандартную модель космологии , основанную на последних исследованиях JWST.

В декабре 2023 года НАСА опубликовало JWST изображения, связанные с рождественскими праздниками, включая скопление галактик «Рождественская елка» и другие.

В мае 2024 года JWST обнаружил самое дальнее из известных слияний черных дыр. Это открытие, произошедшее в системе галактик ZS7 спустя 740 миллионов лет после Большого взрыва, предполагает быстрый рост черных дыр за счет слияний, даже в молодой Вселенной.

Галерея

• Первые изображения космического телескопа Джеймса Уэбба – опубликованы 12 июля 2022 г.
• 
  Космические скалы туманности Киля ( NGC 3324 ) (NIRCam)
• 
  Туманность Киля ( NGC 3324 ) (МИРИ)
• 
  Туманность Южное Кольцо ( NGC 3132 ; слева: NIRCam; справа: MIRI)
• 
  Первое глубокое поле Уэбба ( SMACS 0723 ; слева: MIRI ; справа: NIRCam )
• 
  Квинтет Стефана (композит NIRCam/MIRI)
• 
  Спектр WASP-96b

СМИ, связанные с изображениями космического телескопа Джеймса Уэбба , на Викискладе?

См. также

• Collier Trophy — JWST в 2023 году.
• Хронология космического телескопа Джеймса Уэбба
• Орбита точки либрации - квазипериодическая орбита вокруг точки Лагранжа.
• Список глубоких полей
• Список крупнейших инфракрасных телескопов
• Список крупнейших оптических телескопов-рефлекторов
• Список космических телескопов
• Римский космический телескоп Нэнси Грейс – запуск запланирован не позднее мая 2027 года.
• Миссия новых миров - предлагаемый оккультизм для JWST
• Физическая космология - раздел космологии, изучающий математические модели Вселенной.
• Спутниковая шина - основной корпус и структурный компонент спутника.
• Солнечные панели на космических кораблях - Фотоэлектрические солнечные панели на космических кораблях, работающих во внутренней части Солнечной системы.
• Конструкция космического корабля
• Управление ориентацией космического корабля - Процесс управления ориентацией аэрокосмического аппарата.
• Тепловой контроль космического корабля - процесс поддержания всех частей космического корабля в допустимых диапазонах температур.
• Неизвестно: Космическая машина времени

Дальнейшее чтение

• Гарднер, Джонатан П.; и др. (ноябрь 2006 г.). «Космический телескоп Джеймса Уэбба». Обзоры космической науки . 123 (4): 484–606. arXiv : astro-ph/0606175 . Бибкод : 2006ССРв..123..485Г . дои : 10.1007/s11214-006-8315-7 . S2CID   118865272 . Официальное обоснование науки JWST, представленное в 2006 году.
• Калирай, Джейсон (апрель 2018 г.). «Научное открытие с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба». Современная физика . 59 (3): 259–290. arXiv : 1805.06941 . Бибкод : 2018ConPh..59..251K . дои : 10.1080/00107514.2018.1467648 . S2CID   85539627 . Обзор возможностей JWST и научных возможностей.
• Ригби, Джейн; Перрин, Маршалл; МакЭлвейн, Майкл; Кимбл, Рэнди; Фридман, Скотт; и др. (2023). «Научная эффективность JWST, характеризуемая при вводе в эксплуатацию». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 135 (1046): 048001.arXiv : 2207.05632 . Бибкод : 2023PASP..135d8001R . дои : 10.1088/1538-3873/acb293 . S2CID   253735464 .

Внешние ссылки

• Официальный сайт НАСА / STScI / ЕКА / французский сайт
• JWST NASA – Страница отслеживания – От запуска до финальных калибровок (и многое другое)
• JWST NASA — страница «О программе» — подробная информация о временной шкале / орбита Уэбба / L2 / общение
• Хронологический список открытий телескопа Джеймса Уэбба
• Текст JWST – Наиболее важные события – Запуск и развертывание (2021 г.)
• Видео JWST (031:22): Основные моменты — Детали технического проектирования (2021 г.)
• Видео JWST (012:02): 1-й месяц – запуск и развертывание (анимация; 2017 г.)
• Видео JWST (008:06): 1-й месяц — запуск и развертывание (обновление; 2021 г.)
• Видео JWST (003:00): 2-й месяц — подробности выравнивания зеркала (11 февраля 2022 г.)
• Видео JWST (Mission Control Live) — События развертывания — теперь успешно завершены (2022 г.):
  • ЗАПУСК (005:07; 25 декабря 2021 г.) ⇒ ОТДЕЛЕНИЕ (003:14; 25 декабря 2021 г.) ( зеркало ) ⇒ Космический телескоп Джеймса Уэбба: развертывание Sunshield – Управление полетом в прямом эфире SUNSHIELD (152:45; 4 января 2022 г.) ⇒
  • Космический телескоп Джеймса Уэбба: развертывание вторичного зеркала — управление полетом в реальном времени ВТОРИЧНОЕ ЗЕРКАЛО (087:15; 5 января 2022 г.) ⇒ Космический телескоп Джеймса Уэбба: развертывание первичного зеркала — управление полетом в реальном времени ПЕРВИЧНОЕ ЗЕРКАЛО (242:29; 8 января 2022 г.) ⇒ Обновление новостей о полном развертывании космического телескопа Джеймса Уэбба ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ РАЗВЕРТЫВАНИЕ (085:15; 8 января 2022 г.) ⇒
  • Брифинг для СМИ: Что будет дальше с космическим телескопом Джеймса Уэбба ПРИБЫТИЕ НА L ₂ (077:14; 24 января 2022 г.) ⇒ ТЕЛЕСКОП ДЖЕЙМСА УЭББ Первые фотографии, данные и объяснение калибровок ИСПЫТАНИЯ И КАЛИБРОВКИ ⇒ Первое, что увидит Джеймс Уэбб В ПЕРВОМ СВЕТЕ
• Неизвестно: Космическая машина времени , Netflix; 2023 г. – документальный фильм о разработке и внедрении космического телескопа Джеймса Уэбба.