Теперь, когда космическая обсерватория отправилась в свой новый дом, ей предстоит пройти сотни инженерных этапов, чтобы начать работать и заглянуть в начало времён.
Телескоп «Джеймс Уэбб» — самая большая авантюра человечества в его стремлении познать Вселенную. Он отправился в космос 25 декабря, став кульминацией десятилетий работы астрономов по всему миру. Многие учёные надеются, что телескоп откроет новую эру в астрономии. Но для этого необходимо, чтобы в ближайшие дни и недели без сучка и задоринки прошли сотни запланированных инженерных этапов.
«Теперь началось самое сложное», — сказал Джон Грансфельд, астрофизик, бывший астронавт и глава научного отдела НАСА.
«Джеймс Уэбб» стоимостью $10 млрд — самая сложная и дорогая космическая обсерватория в истории. Телескоп призван стать преемником телескопа НАСА «Хаббл», который изучает Вселенную с 1990 года. После запуска «Джеймс Уэбб» приступает к самой рискованной части миссии — развёртыванию элементов, необходимых для того, чтобы его огромное зеркало могло заглянуть вглубь космоса к началу времён.
Скорее всего, астрономы смогут расслабиться только в июле следующего года, после того как заработает всё оборудование и будут проведены первые научные наблюдения. Как указал Хайди Хаммел, междисциплинарный специалист в команде «Джеймса Уэбб» и вице-президент по науке в Ассоциации университетов по исследованию в области астрономии (Вашингтон, округ Колумбия, США), до этого работа с телескопом «будет довольно нервозной».
Построенный НАСА «Джеймс Уэбб» стартовал в 9:20 утра по местному времени с космодрома Куру (Французская Гвиана) на ракете-носителе «Ариан-5», предоставленной Европейским космическим агентством (ЕКА). Третьим международным партнёром проекта телескопа стало Канадское космическое агентства (ККА).
«Какой волнующий день! — Сказал глава научного отдела НАСА Томас Цурбухен на веб-трансляции с места запуска. — Это начало одной из самых захватывающих миссий, которые когда-либо задумывались человеком».
«Я ощущаю целую бурю эмоций, видя, что всё, чего мы так должно ждали, наконец произошло, — добавил Джейхан Карталтепе, астроном из Рочестерского технологического института в Нью Йорке, которому предоставили возможность наблюдать за запуском телескопа. — Я очень благодарен всем, кто тяжело работал для достижения успеха».
Установка курса
«Ариан-5» доставил «Джеймс Уэбб» в космос по, казалось бы, безупречной траектории, позволяющей сэкономить топливо в телескопе для будущих космических исследований. Через 27 минут после запуска телескоп отделился от ракеты-носителя и развернул солнечные батареи — это стало решающим шагом, позволившим начать подачу электроэнергии. Как рассказал Грансфельд, эти «полчаса он провёл на грани». Спустя часы телескоп должен был зажечь двигатель и взять курс на конечную точку назначения — координату в космосе, обозначённую как вторая точка Лагранжа или L2, находящуюся в 1,5 млн километров от Земли. Здесь телескоп навсегда займёт место на противоположной от Солнца стороны планеты и начнёт вглядываться в тёмные просторы космоса с помощью своей чувствительной оптики, защищённой от солнечного света.
Путешествие к L2 займёт 29 дней с более чем 300 так называемыми «точками отказа», при достижении которых что-то может пойти не так. Как говорит научный директор ЕКА Гюнтер Хазингер, весь процесс похож на бабочку, выходящую из своей куколки — с очень дорогой и очень сложной бабочкой высотой в три этажа.
Первое и самое важное — установка солнцезащитного щита «Джеймса Уэбба» в форме воздушного змея, схожего по размерам с теннисным кортом. Задача щита состоит в защите телескопа от радиации и охлаждении окружающей среды до температуры 110 °C на стороне, обращённой к Солнцу, и до –235 ºC на тёмной стороне. «Джеймсу Уэббу» требуются низкие температуры, чтобы его оптика могла улавливать отблески далёких галактик и других космических объектов в инфракрасном диапазоне.
«Уникальность «Джеймса Уэбба» состоит в том, что это холодный телескоп», — сказал Хазингер. Если солнцезащитный щит не развернётся должным образом, возможности обсерватории будут существенно снижены.
Через три дня после запуска планируется разворачивание двух прямоугольных поддонов по обе стороны обсерватории. В течение ещё четырёх дней они раскроются, показав пять мембраноподобных слоёв солнцезащитного щита, а затем растянут их и закрепят на месте, как натягивают простыню на матрас.
Выравнивание зеркал
Через десять дней после запуска, если всё пройдёт хорошо, «Джеймс Уэбб» развернёт маленькое вторичное зеркало лицом к гигантскому основному зеркалу, которое на тот момент ещё будет сложено. Спустя ещё два дня основное зеркало начнёт поворачивать две шарнирные секции в нужное положение, чтобы создать полное зеркало шириной 6,5 метра. В этот момент 18 шестиугольных сегментов зеркала, изготовленных из бериллия и покрытых золотом, будут напоминать пчелиные соты и, как выразился Хаммел, «Джеймс Уэбб» станет настоящим телескопом, поскольку сможет улавливать свет.
Ещё примерно через две недели телескоп должен достичь точки назначения — L2. Она находится слишком далеко от Земли, чтобы астронавты могли прилететь и вручную починить обсерваторию, если что-то пойдёт не так. Подобный случай был после запуска «Хаббла» с дефектной оптикой. Астронавты, в том числе сам Грансфельд, в общей сложности летали к нему пять раз, чтобы модернизировать научные приборы и сохранить за «Хабблом» статус телескопа мирового класса. Если солнцезащитный щит и зеркала установятся правильно, худшее для «Джеймса Уэбба» будет позади. С этого момента останется только выровнять зеркала и откалибровать приборы. Это сложные шаги, но специалисты уже выполняли их в операциях не зеркалах наземных телескопов.
Одна из причин, по которой для начала работы «Джеймсу Уэббу» потребуется полгода, заключается в том, что телескопу необходимо остыть до рабочей температуры. Только спустя четыре месяца после запуска сегменты первичного зеркала будут достаточно охлаждены и выровнены, чтобы принять верную форму. После инженеры миссии займутся калибровкой приборов.
Одному из четырёх инструментов телескопа, который будет работать в средней инфракрасной области спектра, потребуется отдельный охладитель, чтобы достичь температуры -266 ºC — всего на 7 ºC выше абсолютного нуля. Как только он достигнет этой температуры, «Джеймс Уэбб» станет в сотню раз чувствительнее, чем «Хаббл».
«Инфракрасные глаза»
Инфракрасное зрение «Джеймса Уэбба» позволит ему заглянуть более чем на 13,5 млрд лет назад, к далёким звёздам и галактикам, чей свет был расширен до инфракрасных длин волн в результате расширения Вселенной. Телескоп также сможет проникать в запылённые области, такие как места рождения звёзд, и исследовать атмосферы планет за пределами Солнечной системы. «Он разработан для того, чтобы получить ответы на нерешённые вопросы во всех областях астрофизики», — рассказала астроном Антонелла Нота, научный сотрудник ЕКА в проекте «Джеймса Уэбба».
Если всё пойдёт по плану в эти шесть месяцев, учёные миссии окажутся под сильным давлением — от них будут требовать поскорее опубликовать столь ожидаемые изображения и данные, полученные телескопом. Небольшой комитет Научного института космического телескопа в Балтиморе (США, штат Мэриленд), управляющий «Джеймсом Уэббом», составил тайный список объектов, за которыми следует наблюдать в первую очередь. Первый набор результатов, вероятно, будет включать впечатляющие изображения и данные о планетах, звёздах и галактиках, демонстрирующие возможности телескопа. После этого учёные займутся серьёзной работой над проектами астрономов, стоящих в очереди за возможностями «Джеймса Уэбба».
На текущий момент учёные могут только ждать и наблюдать за тем, всё ли будет идти по плану и работать так, как задумали разработчики. «Я уверен, что мы сделали всё, что могли», — сказал Хаммел.
