Страница 1 от 1

Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ – какво предстои през сле

МнениеПубликувано на: Пет Дек 31, 2021 10:28 am
от valio_98
Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ – какво предстои през следващите дни

На 25.12.2021 от космодурма Куру във Френска Гвиана, с ракета-носител „Ариана“ беше изстрелян космическият телескоп „Джеймс Уеб“. Той често е наричан наследник на „Хъбъл“, но много по-добър – диаметърът на главното му огледало е 6.5 метра, а за сравнение огледалото на „Хубъл“ има диаметър малко над 2 м. „Уеб“ ще работи в оптичния и инфрачервения диапазон. За разлика от „Хъбъл“, обаче, „Уеб“ ще достига до средното инфрачервено – около 30 микрона – което е по-скоро продължение на мисията на 60-см космически телескоп „Спитцер“. От друга страна, „Уеб“ няма инструменти в ултравиолета, каквито „Хъбъл“ имаше.
Силата на космическите телескопи е в наблюденията в области от спектъра, които се поглъщат почти напълно от земната атмосфера. Слабостта им е, че те винаги са по-скъпи (за сравнение „Уеб“ струва десетина милиарда долара, а един 30-40м наземен телескоп – около милиард) и по-малки и от наземните телескопи.
Повече за „Джеймс Уеб“ може да се прочете тук:
https://jwst.nasa.gov/content/about/orbit.html
https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope
В момента телескопът пътува към мястото на постоянната си работа – точката на Лагранж Л2 – тя се намира на около 1.5 млн км от земята, върху продължението на линията, която съединява земята и Слънцето, по от „външната“ страна на Земята, т.е. по посока противоположна на посоката към слънцето. Движението на телескопа може да се прослeди тук.
Телескопът беше изстрелян в „сгънато“ състояние и сега като една по-една „разтваря“ системите си. Процесът може да се проследи тук.
Последната операция, която се случи вчера, на петия ден след изстрелването, беше да се отворят капаците слънцезащитните екрани, коото по същество са многослойни сенници, предназначени да пазят телескопа от нагряване. Самите екрани все още не са разпънати, това ще става през следващите няколко дни и планът е да завърши на 2 януари. След това предстои разтваряне на главното и на вторичното огледала, настройка на отделните елементи на главното огледало – все критични са успеха на мисията стъпки, които ще продължат поне до 7 януари. Пътуването до токата Л2 ще отнеме около месец, след което ще започне половингодишна фаза на калибриране, изпитания и настройки на телескопа. Основната мисия на телескопа, когато ще се правят научни наблюдения, има продължителност 5 г. (телескопът носи гориво за евентуалното ѝ продължение с още 5 г.).
„Джеймс Уеб“ е изключително сложно инженерно съоръжение, което ще бъде прекалено далече от Земята за да бъде обслужвано или ремонтирано (поне за сегашното състояние на пилотираната космонавтика). Техническите рискове не са малки, но от друга страна са правени доста наземни изпитания, а и технологията, която се използва в този телескоп, не веднъж е била реално използвана в космоса (както твърдят градските легенди за шпионските спътници).
Телескопът е кръстен на един от ръководителите на НАСА от времето на Луната надпревара. За съжаление това е нова традиция, астрономическите спътници да се кръщават на името на политици и администратори (строящият се в момента космически телескоп Роман е друг пример), сякаш великите астрономи на миналото са се свършили.
Нека да пожелаем успех на „Джеймс Уеб“ и особено на астрономите, които ще го използват!

Какво прави космическият телескоп “Джеймс Уеб” в момента?

МнениеПубликувано на: Сря Яну 19, 2022 2:27 pm
от valio_98
Пътува към точката на постоянната си дислокация и се настройва.
До къде е стигнал може да се види на страницата на НАСА и до днес е изминал повече от 9/10 от разстоянието до точката Л2.
Любителите-астрономи са направили филмче, на което се вижда как телескопът се движи на фона на далечните звезди: https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/QHMQdP7WSFXPqBssdgcHEV-970-80.gif (повече информация как са направени тези снимки може да се намери тук).
Настройката в момента се заключва в наместване на фрагментите на главното огледало. По-малките телескопи имат монолитни огледала, направени от едно парче стъкло (а по-съвременните телескопи – не от стъкло, а от от специални леки материали с малко температурно разширение, например зеродур). От известно време обаче големите (т.е. с диаметър над 6-8 метра) огледала за телескопи обикновено се правят от сегменти:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Comparison_optical_telescope_primary_mirrors.svg
На тази картинка главното огледало на „Джеймс Уеб“ е показано в долния ляв ъгъл.
При изстрелването главното огледало на „Джеймс Уеб“ беше сгънато и впоследствие беше отворено (вижте самото отваряне на 1м 22сек до 1м 32сек): https://www.youtube.com/watch?v=RzGLKQ7_KZQ
Фрагментите са поставени на подвижни монтировки и могат да се местят, така че всички фрагмент да отразява светлината от обекта, който се наблюдава, на едно и също място във фокуса на телескопа. Самият процес може да се види тук: https://www.youtube.com/watch?v=2dh41uouutU
или с малко повече подробности: https://www.youtube.com/watch?v=aICaAEXDJQQ
През подобен процес преминават всички телескопи със сегменти. Спомням си като аспирант преди много години как същото ставаше на MMT, преди да сменят шестте му малки (1.8-метрови) огледала с едно голямо, 6.5-метрово. За ММТ това се правеше в началото на всяка нощ. Любопитно е да се знае, че малките огледала бяха остатък от канцелирана програма за шпионски спътници с кодово име KH-10.

Re: Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ – какво предстои през сле

МнениеПубликувано на: Вто Яну 25, 2022 12:26 pm
от valio_98
Точно един месец след изстрелването си на 25.12.2021 година, най-новият и за сега най-голям космически телескоп „Джеймс Уеб“ достигна точката на Лагранж Л2, от където предстои да прави наблюдения.
Всъщност телескопът няма да стои точно в Л2, а ще обикаля около нея: https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/NsBgcWZosTWhgBdhKswLSH.jpeg
https://media.nature.com/lw800/magazine-assets/d41586-022-00128-0/d41586-022-00128-0_20062404.png

Тук може да се види анимация, която показва орбитата на телескопа.

Точката Л2 не е избрана случайно – за разлика от предшественика си „Хъбъл“, който се движеше по околоземна орбита и по тази причина не можеше да наблюдава дълго едни и същи обекти (освен ако не са в малки зони около „полюсите“ на неговата орбита), новият телескоп ще може да може да наблюдава в течение на много часове обекти почти навсякъде по небесната сфера, стига да не са от другата страна на Слънцето, разбира се. Новият телескоп е ориентиран така, че винаги да е в сянката на огромния си защитен екран, за да не не нагрява. Това означава, че телескопът наблюдава само настрани от Слънцето.

При „Хъбъл“ този проблем беше особено явен, когато трябваше да се наблюдават пасажи на планети около други звезди – повечето пасажи продължават 2-3 часа и наблюденията бяха разделени на серииот по 40 минути същински наблюдения и 40 минути пауза, през която Земята се намира между телескопа и обекта. Един пример може да се види тук.

На кого е кръстен „Джеймс Уеб“? – Изненадващо, телескопът не носи името на астроном, а на политика Джеймс Уеб (1906-1992), който е втори ръководител на НАСА през периода 1961-1968 г. Това е нова „мода“ – космическият телескоп „Роман“ също носи името на политик, но поне преди да премине към административна работа Нанси Грейс Роман (1925-2018) има успешна астрономическа кариера. А Уеб е юрист по образование и политик от кариерата. Името му би подхождало много повече на някой от компонентите на новата американска лунна програма – например на окололунната станция, а телескопът, на чийто прогрес се радваме сега би могъл да носи името на Джордж Елъри Хейл (1868-1938) или на Клайд Томбо (1906-1997). Хейл революционизира строителството на големи телескопи в началото на двадесети век (на него се дължи построяването на 5-м телескоп в обсерваторията Паломар, който дълго време е най-големият в севта и продължава, разбира се след много усъвършенствания, да работи успешно и днес), а Томбо открива Плутон и независимо дали това е планета или транснептунов обект, е забележително постижение. Тук съзнателно игнорирам не-американските астрономи, все пак това е мисия на НАСА.

През следващите два-три месеца предстоят още настройки, най-вече свързани с главното огледало. Първите технически изображения сигурно ще бъдат получени скоро, а за първото научно изображение навярно ще трябва да почакаме до март или април.

Новини от „Джеймс Уеб“: започна настройката на главното огле

МнениеПубликувано на: Пет Фев 04, 2022 2:10 pm
от valio_98
Космически телескоп „Джеймс Уеб“ вече пристигна в точката на Лагранж Л2, от където предстои да прави наблюдения (за това писах преди: https://valio98.blog.bg/technology/2022 ... ta.1799251 и https://valio98.blog.bg/technology/2022 ... ci.1800228) и инженерите на земята запчнаха да настройват главното му огледало. То се сустои от осемнадесет сегмента, всеки от които е монтиран на подвижна рамка. За да представят по разбирам начин какво се случва, хората от отдела за връзки с обществеността в НАСА използваха следното сравнение: ако цялото главно огледало се сравни в площта на САЩ, отделните му компонентно имат приблизително площта на щата Тексас, а точността, с която трябва да съвпаднат повърхностите им е по-малко от 4 сантиметра. Процедурата по настройката ще отнеме месеци, преди телескопът да е в състояние да започне научни наблюдения.

Защото тогава е избрана тази – на пръв поглед излишно сложна – конструкция? Тя е сложна само на пръв поглед и всъщност опростява значително строежа на телескопите, намалява масата им, прави ги по-независими от температурните промени и не на последно място по важност – снижава цената им. По тези причини най-големите телескопи – и в космоса, и на земята – днес се строят с огледала, съставени от отделни сегменти.

Връзката между маса и топлина е важна заради температурните промени: през нощта, когато куполът на един телескоп е отворен и се правят наблюдения, в подкуполното пространство влиза студен въздух. Ако огледалото се е загряло през деня, то отдава топлина и загрява въздуха, вследствие на което топлият въздух започва да се движи нагоре и на негово място от вън навлиза друг, по-студен въздух. И така, докато температурата на огледалото се изравни с тази на околния въздух. А движенията на въздуха имат негативен ефект върху качеството на изображението – също когато дори са невъоръжено (т.е. без бинокъл или далекоглед) око виждаме как звездите близо до хоризонта трепкат... Колкото по-масивно е огледалото, толкова по-бавно се охлажда то. Повечето модерни телескопи имат системи за охлаждане през деня, които ги поддържат до температури, близки до нищните, а куполите им се боядисват с бои с висок коефициент на отражение за да се намали нагряването от слънцето.

В космоса разбира се няма въздух, но масата на главното огледало трябва да се изведе с ракета-носител до същия този космос, а от това зависи цената на изстрелването – използването на по-мощна ракета струва повече.

Не на последно място, сегментите внасят елемент на серийност в производството на телескопа – едно голямо огледало е уникален продукт, за чието производство се строят също толкова уникални уреди. А сегментите се „щамповат като салами“, ако трябва да използваме леко модифициран цитат на един политик от ерата на Елвис Пресли. Тук разбира се, опростявам картината, но наистина сегментите, които са на едно и също разстояние от центъра на оптичната ос на телескопа, са еднакви. Впрочем, оптичните компании и астрономите опитват същия подход и с големите монолитни огледала и даже с цели телескопи – например VLT е комплекс от четири идентични телескопа (но съоръжени с различни уреди за да се решават най-разнообразни задачи) с 8-метрови огледала, телескопите „Джемини“ са два идентични – един на Хаваите за наблюдения на Северното небе, и втори в Чили за наблюдения на Южното небе. Подобна двойка близнаци са телескопите SALT в Южна Африка и HET в Щатите.

Да се върнем към „Джеймс Уеб“. Той в момента получава първите технически изображения. За настройката се използва звездата HD84406 – не особено забележима звездичка, с маса и спектър подобни на слъчевите, на около 260 светлинни години (80 парсека) от нас. Тя е съвсем малко по-слаба от най-слабите звезди, които могат да се видят с невъоръжено око, но е лесно достъпна с бинокъл или малък телескоп.
https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/dfh7cvUpZMy5FoYufRVwfF-1024-80.png.webp

Според плана, първите научни изображения ще бъдат получени през март или април. Тук:
https://www.stsci.edu/jwst/science-execution/approved-programs
може да се видят одобрените наблюдателни програми, но за тях – друг път...