Технологиите и иновациите зад телескопа Джеймс Уеб

Невероятните изображения от дълбочините на Космоса и времето, които бяха показани за първо път от новия телескоп Джеймс Уеб (JWST), впечатлиха не само учените, но и обикновените хора. Те показват красотата на природата и необятността на Вселената. Също така демонстрират еволюцията на технологичния прогрес за последните 30 години. Защото на 24 април се навършиха 32 години от изстрелването на неговия предшественик – телескопът Хъбъл. Благодарение на него имаме първите изображения от дълбокия Космос и който задвижи редица открития в астрономията.

Какво е различното на JWST и защо той превъзхожда толкова Хъбъл? Отговорите са малко по-сложни, най-малкото защото новия телескоп няма за задача да замести напълно стария. Да, той е негов наследник, но част от възможностите на Хъбъл ще бъдат запазени и той ще продължи да се използва още известно време. При това, въпреки факта, че JWST е по-модерен и натъпкан с най-новите иновации на деня. Причината се крие в начина по който двата телескопа изследват Космоса. Първо ще се спрем на иновациите и защо JWST е „последен писък“ на технологиите.

Иновациите

Най-голямата разлика между двата телескопа е в техните огледала. Хъбъл разполага с единично такова с диаметър от 2.4 метра и площ от около 4.5 м2. В същия момент, JWST има цяла система от огледала със златна повърхност – общо 18, които формират площ от 25 м2. Само с разделянето на сегменти може да се постигне достатъчно голяма отразяваща площ без да се създадат проблеми за целостта на системата. Астрономите и инженерите имат опит със създаването на подобни телескопи, като най-големите наземни такива са построени по тази технология.

Друг ключов елемент в JWST е неговото разположение. Той е изнесен на 1.5 млн. км от Земята отвъд нейната орбита, както и от тази на Луната. Позицията е известна на астрономите като L2. Хъбъл същевременно спазва плътна орбита на 570 км от повърхността на нашата планета. Идеята е по този начин да се блокира светлината, която идва от Слънцето и отразената такава от Земята и Луната. Заради това, долната част на JWST е формирана от многопластов „щит“, който да предпазва огледалата от подобни смущения. Той наподобява няколко бели платна сдвоени близо едно до друго, като са с дължина от 12 метра и широчина от 22 метра. Размерът е сходен на един тенис корт.

Отдалечеността обаче създава една особеност, която може да бъде нож с две остриета. JWST не може да бъде обслужван – било то за ремонти или подобрения. Това е голяма разлика спрямо Хъбъл, който е поправян в орбита, при това още няколко седмици след извеждането му, заради проблем с огледалото. Отделно са осъществени още пет големи мисии за модернизацията му. Инструментите и основните компоненти на Хъбъл са модулни и лесно могат да бъдат заменяни с нови.

При JWST това не е така. Той е проектиран по подобие на космическите сонди, които се изпращат в дебрите на Слънчевата система, без опция за обслужване. Все пак някои елементи са разработени по начин, по който да бъде работено по тях с автоматизирани мисии. Това включва маркери за основните компоненти по външната обвивка на телескопа, панели за достъп, зареждащи се отвън горивни резервоари и сменяеми предпазни топлинни щитове.

Инфрачервеното „око“

Най-голямата разлика спрямо Хъбъл е в самата технология за наблюдение. JWST разчита почти изцяло на инфрачервения спектър за изследване на Космоса. Хъбъл използва оптичния (видим за човешкото око) и ултравиолетовия. Старият телескоп има известни, но доста ограничени възможности за формиране на изображения в инфрачервения, но не и в степента и резолюцията, която JWST доставя. Над 6 пъти по-голямата площ на огледалата дават на Джеймс Уеб значително предимство при формирането на по-детайлни снимки.

Инфрачервеният спектър обаче е ключов за астрономите поради възможността да надниква „зад“ различните мъглявини и звездни купове. Това, в комбинация с огромната огледална система и в техники като използването на "гравитационна леща", разширява значително дълбочината с която JWST може да наблюдава космическите участъци. Поради факта, че светлината, дори в инфрачервения спектър пътува милиони години, заради необятните разстояния във Вселената, това ни позволява не само да гледаме надалеч в пространството, но и във времето. На теория, JWST може да даде изображения от формирането на първите галактики, което се е сллучило преди повече от 10 млрд. години. Поради всичко това, NASA планира да използва двата телескопа едновременно поне още известно време. Хъбъл ще снима във видимия и ултравиолетов спектър, а JWST - в инфрачервения.

За обикновения човек

Остава един любопитен въпрос – след като JWST снима в инфрачервения спектър, който не е видим за човешкото око, как тогава се формират красивите изображения от него? Американската космическа агенция (NASA) обработва снимките, но не с Photoshop, както някои фенове на конспиративните теории биха предположили. Човешкото око вижда три основни цвята – червен, зелен и син (т.нар. RGB). JWST прави три едновременни кадъра в различни ленти от инфрачервения спектър. Като всяка от тях отговаря на основния цвят във видимия спектър. След което NASA композира трите кадъра, за да може всеки един от нас да види това, което JWST вижда през своето инфрачервено „око“.