Запущен космический телескоп нового поколения «Джеймс Уэбб»
Опубликовано Sol в вс, 26/12/2021 - 00:23
25 декабря 2021 года с космодрома Куру при помощи ракеты «Ариан-5» был успешно запущен космический телескоп нового поколения «Джеймс Уэбб».
Этот телескоп, в первую очередь, будет изучать Вселенную в инфракрасном диапазоне волн, тогда как действующий сейчас космический телескоп «Хаббл» изучает её, в основном, в оптической и ультрафиолетовой части спектра.
«Джеймс Уэбб» обладает составным зеркалом 6,5 метра в диаметре с площадью собирающей поверхности 25 квадратных метров, что в 6 раз больше, чем у «Хаббла» и при этом легче почти на треть - 625 килограммов против почти одной тонны. Это потому, что в качестве основного материала для зеркал используется не стекло, а бериллий - очень лёгкий и прочный материал, с более низким коэффициентом теплового расширения, чем стекло.
Приборы «Джеймса Уэбба» значительно чувствительнее, чем у «Хаббла».
Всё это позволит снизить тепловые помехи в наблюдениях до исторического минимума.
«Джеймс Уэбб» сможет увидеть в сотни раз более тусклые объекты, чем способен «Хаббл»: от первых во Вселенной звёзд и галактик до небольших экзопланет.
Каждое из зеркал «Джеймса Уэбба» покрыто тонким слоем золота: толщина золотого покрытия составляет 100 нанометров, а всего на обсерваторию ушло 48,25 граммов чистого золота. Поверх золотого покрытия нанесен тонкий слой аморфного диоксида кремния для защиты от царапин.
Рабочий диапазон длин волн, на которых будут вестись наблюдения - от 0,6 до 28 микрометров: таким образом, телескоп охватит промежуток от длинноволновой части оптического диапазона до среднего инфракрасного диапазона. Угловое разрешение «Джеймса Уэбба» будет около 0,1 угловой секунды на длине волны 2 микрометра. Это означает, что он способен детально разглядеть футбольный мяч с расстояния 550 километров.
Теплозащитный экран космического телескопа «Джеймс Уэбб» состоит из 5 слоев каптона, на каждый из которых нанесено покрытие из алюминия, и имеет размер 21,1 на 14,6 метров. Кроме того, первые два слоя, обращенные к Солнцу, обладают ещё и покрытием из легированного кремния. Экран нужен для защиты основного зеркала и научных приборов обсерватории от потоков тепла и космического излучения, излучения Солнца, Земли и Луны.
«Джеймс Уэбб» должен (примерно через месяц) попасть в точку Лагранжа L2, занимающую особое положение в системе Солнце - Земля. Это - стабильное место, где прибор находится постоянно (там уже работает российский телескоп «Спектр-РГ»), и большие исправления его орбиты не нужны. До Земли - полтора миллиона километров, так что, наблюдениям она - не помеха.
Научные задачи телескопа:
- найти первые галактики и звёзды, образовавшиеся после Большого взрыва,
- определить - как галактики эволюционировали с момента их образования до настоящего времени,
- исследовать формирование звёзд и планетных систем вокруг них,
- изучить физические и химические свойства экзопланет и их атмосфер, в том числе - с точки зрения потенциальной обитаемости.
Первые научные исследования начнутся летом 2022 года. Срок работы телескопа составит не менее 5-ти лет; запаса хладагента хватит примерно на 10 лет работы.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
- 3154 просмотра
Интересно сравнить стоимость наиболее дорогих современных научных проектов:
"Хаббл" - 4,5 млрд.долларов,
БАК - 6 млрд.долларов,
"Уэбб" - 10-11 млрд.долларов,
Будущий коллайдер - 23 млрд.долларов,
МКС - 150 млрд.долларов.
Масштаб затрат впечатляет. Особенно при колоссальной разности масс космических и земных проектов между собой. Вот ведь где , действительно, каждый грамм веса космического проекта на вес даже не золота, а алмаза!
Предположу, что "Паркер" один из самых недорогих среди всех вышеприведенных проектов из-за отсутствия большого телескопа на нём.
Georgi, 31.12.2021. За 6 часов до наступления Нового Года.
Уважаемый Sol, нашёл в интернете (https://kiri2ll.livejournal.com/1872723.html) ещё один неплохой рисунок этого телескопа, на котором видна солнечная панель для получения электроэнергии (расположена слева от центрального блока управления телескопом). Для ещё лучшей теплоизлоляции от солнечной энергии надо было бы добавить вторую такую же солнечную панель с противоположной стороны (справа от центрального блока телескопа), что позволио бы повысить как надёжность электроснабжения, так и дополнительно улучшить теплоизоляцию телескопа от инфракрасного переизлучения защитного экрана. Однако массовые и коструктивные ограничения, видимо, не позволили этого сделать.
Кстати, максимальный срок работы в точке Лагранжа этого телескопа в 10 лет ограничен прежде всего величиной запаса топлива (горючего с окислителем) для двигателя, возвращающего (с периодом в несколько месяцев) телескоп в равновесную область точки Лагранжа с её НЕУСТОЙЧИВЫМ равновесием (подобным равновесию небольшого шарика на выпуклой гладкой поверхности другого шара). А также и соответствущим этому сроку запасом массы хладоагента, расходуемым при охлаждении чувствительного приёмника телескопа до нескольких градусов Кельвина с целью поддержания его высокой чувствительности за счёт снижения до минимума тепловых шумов приёмника.
После израсходования всего запаса топлива для коррекций орбиты телескоп может выйти либо на орбиту спутника Земли, либо станет самостоятельным спутником Солнца, обзаведясь собственной солнечной орбитой. Всё зависит от желания разработчиков телескопа при последней завершащей коррекции окончательного положения телескопа относительно Земли. Можно расположить телескоп чуть ближе к Земле относительно точки Лагранжа (с последующим неуправляемым выходом телескопа на орбиту вращения вокруг Земли, но очень вытянутую эллипсную, похожую по форме на траекторию "Паркера" вокруг Солнца), либо переместить телескоп чуть далее от точки Лагранжа относительно Земли (с последующим уходом телескопа от Земли на самостоятельную орбиту вокруг Солнца, похожую на круговую земную орбиту). Первый вариант предпочтительней для поддержания устойчивой связи с телескопом за счёт относительно небольшого расстояния до Земли, не превышающего 1,5 млн.км. А если при этом ещё и останется немного хладоагента для поддержания высокой чувствительности приёмника сигнала телескопа, то он ещё и поработает, продолжая уже вращаться вокруг Земли по эллипсной орбите, наблюдая в области перигея своей орбиты великолепные восходы и закаты Земли и Луны на фоне звёздного неба.
Georgi, 16.01.2022 12ч 35м Время Моск.
Последняя цитата: "Срок работы телескопа составит не менее 5-ти лет; запаса хладагента хватит примерно на 10 лет работы."
Дожили... Теперь надо брать с собой в "ледяной космос" с температурой абсолютного нуля (не считая 4 градусов Кельвина от реликтового излучения) всё: от керосина, кислорода, сухарей и памперсов на себе (привет героическим американским первопроходцам Луны) до хладагента. От жары Солнца не спрятаться за теплозащитными экранами, переизлучающими тепло в инфракрасном диапазоне.
А как там, наш бедный Йорик, извините, "Паркер", не температурит ли у Солнца до 40 градусов (уже по Цельсию) .Вот кто действительно настоящий герой, полностью успевающий остудить свой лобик (теплозащитный экран)) под крылышком у Венеры, что бы снова рвануть с удвоенной скоростью к костерку и погреться в фотосфере нашего светила от ледяного холода космоса. Не растрескался бы от температурных перепадов.
Выходит так, что теперь проще захватить с собой баллон с жидким хладагентом под давлением, используя разомкнутую систему охлаждения, и прямо испарять хладагент на приёмном чувствительном датчике сигнала из космоса, засоряя при этом наш чистый космос. Куда только смотрит Гретта Тумберг, где вопли "зелёных" по защите космоса от засорения? Не допустим!
Начинаю срочно собирать подписи в защиту чистоты в космосе. Кстати, не возбраняются и посильные пожертвования автору инициативы. Все на борьбу за чистоту космоса! Сбор протестующих во 2-ой точке Лагранжа недалеко от Земли, всего-то в 1,5 млн.км. Не перепутайте с 3-ей точкой Лагранжа, а то замёрзнете по дороге и незабудьте одеть шубы и помазаться кремом от загара, чтобы не обгореть и не перегреться в космосе. Пропуск только по Q-R кодам. Для прочих "неграждан" просьба не беспокоиться. Берегите себя для Ковида.
Georgi, 26.12.2012 16ч 50м Время Абслютное Космическое от Последнего взрыва во Вселенной.
Хладоагент на "Уэббе" - это жидкий гелий, который ещё и адиабатически дросселируется, чтобы поддерживать температуру в 7К, необходимую для работы матрицы высокочувствительной ИК-камеры.
Уважаемый Sol, естественно, что не жидкий азот. Куда ему до гелия. Удивляет другое. Неужели, при применении замкнутой системы охлаждения по принципу холодильников невозможно охладить небольшой чёрный радиатор за счёт инфракрасного излучения в тени такого великолепного многослойного экрана от солнечных лучей. Радиатор можно было бы снабдить собственным миниэкраном и установить в тени от основного экрана с великолепным видом на бездонный космос и реликтовое излучение. А запаса хладоагента потребовалось бы в разы меньше. Видимо, оказалось проще испарять в вакууме. Не помешал бы испаряющийся газ приёмному датчику. Не обледенел бы. А вообще-то уже 2:0, если не гораздо больше, в пользу "загнивающих".
Что-то маловато 5-ти лет для такого затратного проекта. Пусть берут пример с "Паркера", работающего буквально на износ в адском пламени Солнца. Не зря запас хладоагента рассчитан на 10 лет. Видимо есть надежда на такой срок нормальной работы телескопа. А как будет потом мучительно больно и обидно, лет так через 10, когда закончится запас какого-то дешёвенького хладоагента и чувствительность телескопа резко упадёт.
P.S. Между прочим, в высококачественных акустических системах (АС) диффузоры динамиков также изготавливают из фольги бериллия из-за сочетания его уникальных свойств, особенно его жёсткости. Так для самой высококачественной АС, ещё во времена СССР, тонкий бериллиевый диффузор вытачивали из целой болванки на станке, поскольку бериллий плохо поддаётся прокатке до толщины фольги из-за быстого упрочнения при деформации. Правда, звучание этой АС оставляло желать лучшего. Не учли другие неуловимые факторы. Даже современные и последние цифровые достижения науки звуковоспроизведения, введённые на последнем этапе доработки этих АС, не только не помогли улучшить звучание, а окончательно его испортили. В итоге этих уникальных по сложности доработок АС зазвучала как уличный громкоговоритель и с позором проиграла явно дребезжащему предшественнику, но звучащему, несмотря на это, гораздо лучше. Правда, проигрыш был вызван не наличием бериллиевых диффузоров, а другими причинами, ещё до конца не известными науке о звуковоспроизведении. (См. в самом конце 2-ой части статьи, «В поисках качественного звучания акустических систем», https://www.radiochipi.ru/analiziruem-vyisokokachestvennoe-zvukovosproizvedenie-as/).
С уважением, Georgi, 27.12.2021. 11ч.30м Время Моск.
Уважаемый Георгий, я не смог найти - какова рабочая температура для приборов "Паркера"? Но, подозреваю, что и комнатной температуры (300К) им сойдёт.
Для приборов "Уэбба" же нужно 7К, а это - совершенно другие требования.
И вот ещё - поверхность обратной стороны Луны во время лунной ночи, когда она экранирована от Солнца и Земли целой Луной, и общается только с бездонным Космосом и реликтовым излучением - не опускается ниже 83К. Почему это так?
Уважаемый Sol, спасибо за интересную информацию о температуре обратной стороны Луны.
А тут ничего удивительного и нет. Не надо забывать о теплоёмкости поверхностного слоя Луны. Могло быть и больше. Разве обратная сторона Луны не освещается и не накаляется Солнцем, как тот же самый тепловой экран на телескопе, в течение такого продолжительного лунного дня (~15 земных суток подряд), а с учётом теплоёмкости верхнего слоя (не только пыльного, но и каменистого) последний начинает постепенно остывать, как камни в бане, за счёт инфракрасного излучения в течение лунной ночи в такие же ~15 земных суток. Кстати, по этим перепадам температур можно неплохо оценить и среднюю теплопроводность лунной поверхности, зная изменение температуры её наружной поверхности по времени и плотность потока тепла от Солнца (за вычетом довольно значительной части солнечной энергии, отражаемой поверхностью).
Вполне очевидно, что температура эта средняя, как и "средняя температура по больнице", т.е. не одинаковая по всей обратной стороне. Например, там, где наблюдается лунный закат Солнца, она самая высокая, т.е. чуть меньше дневной, а с другой стороны, где начинается восход Солнца она самая низкая и даже гораздо ниже этих 83К, если предположить, что это значение было измерено по центральной тёмной части обратной стороны Луны.
Не надо также и отбрасывать предположение о том, что Луна, как и Земля, может иметь и внутренний источник тепла. Признаки, похожие на вулканическую деятельность (выделение газов и световые явления), неоднократно отмечались наблюдателями. Если, конечно, это не шалости НЛО. Да и искусственное происхождение Луны ещё пока никто достоверно не доказал, несмотря на подозрительно долгое "гудение" её поверхности после падения на её поверхность тяжёлых предметов, косвенно указывающее на наличие пустоты в внутри Луны.
Так что Луна это ещё пока "терра инкогнита" для учёных (её происхождение и строение) несмотря на фейковое "покорение Луны" доблестными американскими астронавтами, кувыркающихся на Луне в многоразовых памперсах в надежде на их хорошую амортизацию при падении. Одни предположения и обман с фальсификацией и ретушированием фотоматериалов. Пример тому, хотя бы вопрос о настоящем цвете лунной поверхности (чёрно-белая или коричневая?) и необычных отражающих свойствах реголита (лунной пыли), напоминающих свойства лазерных уголковых отражателей (отражать падающий свет в том же направлении, откуда он пришёл)
Кстати, о лазерных уголках. Вся якобы высочайшая точность измерения расстояния до Луны с точностью в сантиметры за счёт уголковых отражателей такой же типичный обман, как и всё остальное. Сигнал от такого мизерного по площади отражателя в сотые доли квадратного метра, несмотря на его хорошие отражающие свойства, на фоне мощного засвечивающего отражения от окружающей уголок лунной поверхности в сотни квадратных метров, практически невозможно выделить (см. в интернете) с учётом заметного рассеивания подсвечивающего лазерного луча, направленного с Земли. Да попробуйте ещё и попасть этим узким лучом в сам уголок при отсутствии обратной связи, т.к. неизвестно попали ли Вы своим лучом в уголок в данный текущий момент или нет, пора ли производить определение расстояния, поскольку практически нет заметного увеличения уровня отраженного сигнала по вышеизложенной причине даже в момент реального попадания луча в уголок . В общем, как в поговорке, пытаемся "попасть пальцем в небо (уголок)".
Однако довольно. Не буду дальше разрушать иллюзии у подрастающего поколения. Но призываю молодёжь критически относится ко всем новомодным веяниям, не принимать всё на веру и отсеивать "лапшу" из поступающей "достоверной" информации, бурным потоком изливающейся на их молодые головы. Интернет Вам в помощь. "Ищите и обрящете".
Georgi, 28.12.2021 А время по Лунному календарю, к сожалению, не знаю.
Уважаемый Георгий, можно предположить, что и на "Уэббе" есть внутренние источники тепла. Питание приборов, включая приёмо-передающие устройства - это энергия, которая, как известно, превращается, в конечном итоге, в тепло.
Я, кстати, не нашёл информации об энергетической системе "Уэбба". То ли, традиционный РИТЭГ, то ли на теплозащитном экране стоят солнечные батареи?
Уважаемый Sol, Вы совершенно правильно упомянули о солнечных панелях. Об этом даже и не подумал. А ведь их и надо использовать, в первую очередь, не только для получения электроэнергии, но и, попутно, в качестве первого теплозащитного слоя экрана для ещё лучшего экранирования от солнечной энергии и хотя бы частичного перевода "вредной" энергии инфракрасного излучения не в тепло, а в электрическую энергию. А для этого нужны панели из особого материала, хорошо преобразующего именно инфракрасную тепловую часть соленечного излучения. Хотя, конечно, КПД поглощения инфракрасного излучения далеко не 100% и нагрев солнечной панели будет иметь место, но, возможно, на меньшую величину, чем если бы не было панели солнечной батареи.
C наступающим Новым Годом! Желаю всем отменного здоровья и успехов в делах.
Georgi, 31.12.2021
С Новым годом!
С новым оборотом Земли!
Дорогой Sol!
Ваше поздравление стало дорогим знаком внимания.
Плюс обмен интересными остроумными комментариями Георгий - Sol оживил сайт.