Webb Telescope Dove finalmente se lanzó después de 14 años.
Catorce años después, finalmente se lanzó el Telescopio Webb Dove. El Telescopio James Webb tiene dos misiones principales, una es observar el borde del universo y la otra es encontrar planetas que orbitan estrellas. El Telescopio Webb Dove finalmente se lanzó después de 14 años.
Después de 14 años, el Telescopio Webb finalmente lanzó 1. Hace poco se lanzó el telescopio espacial James Webb (JWST). El cohete Ariane 5, conocido como uno de los vehículos de lanzamiento de carga pesada más fiables del mundo, se elevó lentamente y aprovechó la alta velocidad de rotación aportada por la baja latitud del Centro Espacial Kourou en la Guayana Francesa para llevar el JWST a su propio destino. espacio. .
Con el auge de JWST, innumerables astrónomos y entusiastas de la astronomía están entusiasmados. La fecha de lanzamiento de JWST se ha retrasado desde 2007 hasta ahora, y el costo de casi 10 mil millones de dólares supera con creces los 500 millones de dólares esperados en ese momento. Para muchos lectores, el nombre "James Webb" parece haber aparecido en la memoria hace mucho tiempo. De hecho, la construcción de JWST ha sido un largo viaje.
El Telescopio Espacial Hubble (HST) fue lanzado en 1990, pero en el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), las discusiones sobre el sucesor del Hubble comenzaron en 1989. En 1996 se creyó que la próxima generación de telescopios deberían ser telescopios infrarrojos con un diámetro de espejo primario de más de 4 metros. El equipo científico fue seleccionado en 2002, la construcción comenzó en 2004, el lugar de lanzamiento se seleccionó en 2005, el espejo principal se fabricó en 20118, el parasol se fabricó en 2013, los componentes ópticos se ensamblaron en 2015 y se llevaron a cabo pruebas. en 2017. Pero para aquellos que han estado esperando, todo valdrá la pena, y los parámetros exagerados del JWST son suficientes para hacerlo digno del título de sucesor del Hubble.
El sucesor del Hubble
El espejo principal JWST tiene un diámetro de 6,5 my está compuesto por 18 lentes de berilio. Cada lente de berilio tiene un diámetro de 1,32 my pesa sólo 20 kg. Se eligió el metal berilio como material principal del espejo debido a su peso ligero, alta resistencia y capacidad para mantener su forma a bajas temperaturas. Un espejo general debería poder restaurar completamente el color original de un objeto, pero la lente de JWST es obviamente amarilla porque está recubierta con 700 átomos de oro en la superficie del espejo, lo que puede mejorar la capacidad de la lente para reflejar los rayos infrarrojos. JWST observa principalmente luz infrarroja. Estrictamente hablando, el rango de longitud de onda de las observaciones del JWST se extiende desde 600 nanómetros en naranja hasta 28,5 micrones en el infrarrojo lejano.
Comparación de bandas de observación entre JWST y Hubble y Spitzer (Fuente de la imagen: Webb Space Telescope Media Kit/NASA)
La observación de rayos infrarrojos es más problemática debido a la radiación del cuerpo negro, los objetos Alrededor de 300 Kelvin emiten rayos infrarrojos. Por tanto, es necesario enfriar el telescopio. En el sistema solar, la mayor fuente de calor es el sol, por lo que el espejo primario debe estar aislado del sol. Entonces, los científicos diseñaron cinco capas de parasoles para el JWST, cada capa mide aproximadamente 21 mx 14 m, pero solo unas pocas docenas de micrones de espesor: la capa más externa tiene 50 micrones y las otras cuatro capas tienen 25 micrones. En el lado que da al sol, la visera puede alcanzar temperaturas de hasta 125°C, mientras que el espejo principal puede alcanzar temperaturas de hasta -235°C. Según los estándares de los productos de protección solar habituales, el parasol de cinco capas tiene un coeficiente SPF de hasta 654,38 millones, lo que puede reducir el impacto de la radiación solar a una millonésima parte del valor original.
La razón por la que tenemos que superar tantas dificultades a la hora de observar en la banda infrarroja es porque la luz emitida por el universo primitivo ya se ha convertido en infrarroja después de miles de millones de años de corrimiento al rojo. A la misma longitud de onda, cuanto mayor sea la apertura del telescopio, mayor será la resolución espacial. En la banda óptica, JWST tiene una resolución de hasta 0,1 segundos de arco. La apertura de 6,5 metros también aporta una sensibilidad sin precedentes. En teoría, podría detectar la luz infrarroja emitida por los abejorros tan lejos de la Tierra y la Luna. Además de las cámaras tradicionales, JWST está equipado con un espectrómetro y un coronómetro, que le permiten obtener datos científicos adicionales. Para llegar a las proximidades del punto de Lagrange L2, evitar interferencias de la luz de la Tierra y la Luna y obtener el mejor entorno de observación, el peso de todo el telescopio se limita a 6,2 toneladas, lo que equivale a un minibús.
Telescopio plegable
Por supuesto, si quieres lanzar un telescopio al cielo, no basta con reducir el peso. Ningún cohete puede albergar una estructura tan grande y el JWST debe ser plegable, lo que presenta dificultades adicionales. El espejo primario, el espejo secundario, el parasol de 5 capas y los paneles solares de plomo de JWST son todos plegables.
Diagrama esquemático del JWST plegado y colocado en el carenado del Ariane 5 (Fuente de la foto: Webb Space Telescope Media Kit/NASA)
Desde el estado del embalaje hasta el despliegue completo es un proceso complejo. Poco después del lanzamiento, JWST encenderá sus paneles solares para recolectar energía. Después de eso, JWST hará muchas correcciones orbitales, porque Ariane 5 no puede enviarlo directamente a una órbita cerca del punto L2, lo que expondrá los componentes ópticos del telescopio al sol y causará daños. Dos días y medio después del lanzamiento, JWST desplegó sus dos soportes para parasoles y luego desplegó el conjunto de torre desplegable del telescopio, que separó la parte óptica del JWST del resto del espacio para proporcionar espacio para cinco capas de parasoles. Las cinco capas de visores se desplegarán una semana después del lanzamiento. En la segunda semana se despliegan el espejo secundario y el espejo primario. 29 días después del lanzamiento, JWST realizará su maniobra final y entrará en la órbita del punto L2 a unos 15.000 kilómetros de la Tierra. JWST orbitará alrededor del sol con la ayuda de la gravedad de la Tierra.
Después de eso, JWST aún no puede comenzar a funcionar y comenzará a enfriarse durante un tiempo prolongado. El lado oscuro del visor se enfriará a aproximadamente 40 Kelvin durante las próximas tres semanas, y el equipo MIRI de JWST requerirá refrigerante adicional para enfriarse a 7 Kelvin. Luego, el telescopio corregirá los errores causados durante el proceso de deformación. El espejo primario y el espejo secundario serán depurados cuatro meses después del lanzamiento, el error en su disposición de posición será menor que la longitud de onda de observación, sólo unos pocos nanómetros. Después de varios meses de depuración y pruebas, JWST comenzará observaciones científicas formales aproximadamente medio año después del lanzamiento, revelando los secretos del universo primitivo.
Objetivos científicos
JWST puede ayudar a las personas a encontrar la primera galaxia del universo y revelar los secretos de la era de la reionización después de la era oscura del universo. Debido al corrimiento al rojo, seleccionar diferentes longitudes de onda de luz en el universo para observarlas es como sentarse en una máquina del tiempo. Al acortar la longitud de onda de observación, JWST puede observar diferentes etapas del universo y estudiar cómo han evolucionado las galaxias y las estrellas a lo largo de la historia del universo durante miles de millones de años. También podría ayudarnos a analizar la composición atmosférica de exoplanetas y tomar fotografías más claras de otros miembros del sistema solar.
Estos objetivos científicos suenan como el trabajo del Hubble, que es una de las razones por las que JWST es llamado el sucesor del Hubble. El Telescopio Espacial Hubble ha cambiado por completo la comprensión que la humanidad tiene del universo y nos ha traído innumerables fotografías impactantes. JWST puede ver más profundamente en el universo, penetrar en el tiempo y el espacio ilimitados y descubrir todos los secretos escondidos en el polvo del universo. Al igual que Hubble, Kepler y TESS, los datos de JWST se almacenarán en el Archivo Mikulski para Telescopios Espaciales (MAST) y se pondrán a disposición de toda la humanidad.
La compleja estructura de JWST ha traído dificultades técnicas sin precedentes. Miles de científicos, ingenieros y técnicos en 14 países de América del Norte y Europa han estado ocupados con JWST durante más de 40 millones de horas. Han logrado innumerables avances tecnológicos en JWST: interruptores térmicos, lentes criogénicas livianas, tecnología de refrigeración, sensores de infrarrojos. .la cantidad de sudor que se condensa detrás de cualquier componente es incontable.
Sin embargo, la estructura compleja conlleva una probabilidad de error muy alta. Durante las pruebas, se encontraron defectuosos 344 puntos del JWST. Después del lanzamiento, la órbita del JWST estaba más allá de la órbita lunar y no había posibilidad de reparación humana. Por eso todo el mundo es cauteloso al enfrentarse a JWST. En los últimos meses, el lanzamiento de JWST se ha ido retrasando lentamente desde principios de febrero hasta Navidad. Esta es una coincidencia romántica, porque para los amantes de las estrellas, JWST es el mejor regalo de Navidad.
Telescopio Espacial Hubble Fuente: NASA
"Dove" 14 años.
El Telescopio Espacial James Webb lleva el nombre de James E. Webb, uno de los primeros administradores de la NASA que supervisó el programa Apolo en la década de 1960. En 2002, hace casi 20 años, el nombre de Webb se utilizó por primera vez para un "telescopio espacial de próxima generación". El presupuesto inicial para este proyecto era de 500 millones de dólares y debía iniciarse en 2007. Sin embargo, por diversos motivos, el montaje no se completó hasta el 28 de agosto de 2019, y la fecha de lanzamiento se ha "encasillado" a hoy, 14 años después, lo que supone una vida más larga que la prevista para este telescopio espacial infrarrojo. El costo presupuestario original de "Weber" era de 500 millones de dólares, pero ahora ha gastado 9,66 mil millones de dólares, o 100 mil millones de yuanes. El proyecto ha excedido seriamente su presupuesto y se le puede llamar "la paloma as".
1 Según el plan original, el telescopio Webb debía lanzarse en 2014, pero se retrasó por cuestiones presupuestarias.
2. En septiembre de 2017, la NASA declaró que la ventana de lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb se pospondría de junio de 2018 a marzo de 2019. El comunicado explica que el tamaño y la complejidad del telescopio Webb y su obturador superan a los de la mayoría de los detectores. Por ejemplo, si se instala un dispositivo de cable de persiana con una clasificación de 65.438.000 o más, la prueba de vibración tardará más. Por ello, el lanzamiento del telescopio Webb desde el Centro Espacial Kourou en la Guayana Francesa se ha pospuesto hasta 2065, 438 en la primavera de 2009, lanzado por el cohete europeo Ariane 5.
3.2065 438 El 28 de marzo de 2008, la NASA anunció nuevamente que Webb no sería lanzado antes de 2020.
4. El 6 de mayo de 2018, debido a una serie de problemas técnicos, la última fecha de lanzamiento de JWST se pospuso hasta 2020.
5. El 29 de junio de 2018, según informes de medios extranjeros, el lanzamiento del Telescopio James Webb, el sucesor del Telescopio Hubble, se pospondrá hasta el 30 de marzo de 2021 como muy pronto.
6.2021 10 El 12 de octubre, el telescopio espacial James Webb llegó con éxito a la Guayana Francesa, América del Sur. Su lanzamiento está previsto para el 18 de febrero de 2008 con el cohete Ariane 5 de la Agencia Espacial Europea.
7.2021 165438 El 22 de octubre, la NASA anunció una vez más que el lanzamiento del telescopio espacial James Webb se pospondría del 65438 18 al 22 de febrero.
8.2021 12 15 Debido a la necesidad de solucionar el problema de comunicación entre el telescopio Webb y el cohete Ariane 5, el lanzamiento se retrasa no antes de las 12 24 (parece que hay dos viajes de ida y vuelta) .
9.2021 65438 El 22 de febrero, el telescopio espacial James Webb JWST pasó la revisión de preparación del lanzamiento, pero debido a razones climáticas, el lanzamiento se pospuso hasta el 65438 25 de febrero.
Después de 14 años, el Telescopio Webb finalmente lanzó 22021. A las 7:20 pm del 25 de febrero de 2012, el Telescopio James Webb fue lanzado por un cohete Ariane desde el Centro Espacial Kourou en la Guayana Francesa.
El Telescopio Webb finalmente despegó después de retrasar su lanzamiento n veces.
Este telescopio es realmente difícil de fabricar. El desarrollo y montaje son complejos y el mantenimiento de la vía es difícil.
Los dos indicadores más importantes de un telescopio son ver con claridad y ver de lejos.
Sin embargo, medir la distancia requiere una triangulación en dos puntos. Un punto del telescopio no puede determinar la distancia de un objeto y sólo puede ver un ángulo de visión.
Por ejemplo, la distancia del Sol a la Tierra es de 65.438 millones de kilómetros, pero la Luna está a sólo 380.000 kilómetros de la Tierra. Ambos se ven iguales porque tienen la misma perspectiva.
La resolución del telescopio expresada en ángulo de visión también se denomina resolución angular.
El Telescopio Hubble tiene una resolución angular de 50 segundos.
La resolución angular del telescopio.
El ángulo del telescopio está determinado principalmente por el diámetro del telescopio.
En medición científica, la división de ángulos es la siguiente: un círculo tiene 360 ángulos, 1 ángulo equivale a 60 minutos de arco, 1 minuto de arco equivale a 60 segundos de arco y 1 segundo de arco equivale a a 1000 milisegundos de arco.
La fórmula del límite de Dawes utilizada por los astrónomos para calcular la resolución de un telescopio es r = 11,6/d.
11,6 es un valor relacionado con la longitud de onda de la luz de observación, r es la resolución angular en segundos de arco; d es el diámetro de la lente del telescopio en centímetros.
El diámetro de apertura del espejo primario del Telescopio Webb es de 6,5 metros. Según esta fórmula, es tres veces mayor que el diámetro de apertura del Telescopio Hubble.
Sin embargo, de hecho, la forma en que se enfoca la luz del telescopio también afectará la claridad del telescopio.
¿Por qué el telescopio James Webb tiene un aspecto extraño, como un gran paraguas?
Sabemos que hay dos formas de enfocar la luz, una es la refracción a través de la lente y la otra es la reflexión a través de la lente.
Así los telescopios se dividen en telescopios refractores y telescopios reflectores.
En los telescopios refractores, la lente tiene un cierto grosor y atenúa en cierta medida la luz, por lo que afecta a la claridad.
Los telescopios reflectores no provocan atenuación de la luz y son mejores telescopios que los telescopios refractores.
El Telescopio James Webb es un telescopio reflector. Cuando está abierto, parece un paraguas y el paraguas es su espejo.
¿A qué se debe los repetidos retrasos en el lanzamiento?
El Telescopio James Webb fue desarrollado en 1996 y su lanzamiento original estaba previsto para 2007.
Debido a que todo el proceso de desarrollo es demasiado complicado y hay muchos problemas en el medio, se ha pospuesto hasta ahora.
El presupuesto original del plan de desarrollo era de 500 millones de dólares. Posteriormente, la inversión aumentó una y otra vez y el coste final de finalización fue de 9.600 millones de dólares estadounidenses.
Para reducir el peso del cuerpo del telescopio, su espejo primario está fabricado de berilio.
Para reflejar perfectamente la luz, la precisión del pulido debe alcanzar los 10 nm. Y para controlar la distorsión del espejo principal cuando está funcionando, hay siete instrumentos electrónicos detrás del espejo principal para medir y controlar la curvatura del espejo grupal.
El berilio es muy caro y muy tóxico, por lo que hay que protegerlo y manipularlo con mucho cuidado durante el proceso de fabricación.
Pero el berilio tiene muy buenas propiedades físicas, con una densidad de sólo 1,85 y la resistencia específica más alta entre todos los materiales metálicos. En términos de resistencia, el berilio ocupa el primer lugar, seguido del titanio, el aluminio y el acero.
Para colocar este espejo en el carenado del satélite, se diseñó en una forma plegable de 18 piezas que luego se puede abrir en el espacio.
Pero una vez en el suelo, se probaron 18 piezas individualmente. Como era imposible simular completamente las condiciones en el espacio, esta prueba también llevó mucho tiempo.
Originalmente estaba previsto que estuviera online en junio y octubre de este año, pero se pospuso varias veces.
La razón es que este lanzamiento debe ser cauteloso y exitoso a la primera. Si algo vuelve a salir mal, no hay forma de solucionarlo.
La posición fija del Telescopio James Webb es en dos puntos de Lagrange entre la Tierra y el Sol, a 6,5438 0,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra.
Algo anda mal con el Telescopio Hubble. Cuando se lanzó por primera vez al espacio, las estrellas se veían borrosas y se volvían miopes.
El transbordador espacial fue enviado varias veces a reparación antes de ser reparado, pero el telescopio Hubble estaba a sólo 570 kilómetros de la Tierra.
Actualmente no hay forma de que una nave espacial tripulada vuele a una distancia de 6.543.805 kilómetros de la Tierra.
¿Por qué está tan lejos de la tierra?
El Telescopio James Webb tiene dos misiones principales, una es observar el borde del universo y la otra es encontrar planetas orbitando estrellas.
Ambas misiones de observación buscan luz oscura, es decir, en la banda infrarroja, para poder recoger más luz infrarroja se recubre una capa de oro sobre el componente reflectante, por lo que parece dorado.
Sabemos que en el borde del universo, debido a la rápida expansión del universo, galaxias a 65.438 0.38 mil millones de años luz de distancia se están alejando de la tierra a una velocidad cercana a la de la luz. Debido al corrimiento al rojo, la luz de la estrella se vuelve muy tenue.
En el borde del universo, se esconde la verdadera cara del universo reciente de BIGBANG.
¿BIGBANG es real? ¿O es sólo imaginación humana? Esta es una de las cosas que los humanos más quieren saber.
El Telescopio James Webb tiene la misión de descubrir este secreto.
Los instrumentos que reciben luz tenue deben ser extremadamente sensibles y estar enfriados casi hasta el cero absoluto.
Así que el Telescopio James Webb debe estar lejos de la Tierra como fuente de calor, y al mismo tiempo debe bloquear el calor del sol, por lo que el cuerpo principal del telescopio debe estar oculto detrás de un enorme sombrilla.
La banda de observación del Telescopio James Webb se encuentra principalmente en la banda de frecuencia de 0,6-28,3 micras. Después de tomar una serie de medidas avanzadas, su precisión de observación puede alcanzar 10 veces la del Telescopio Hubble.
El telescopio está fijo en Lagrange 2, orbita el Sol exactamente en sincronización con la Tierra y puede mantener una distancia de comunicación constante con la Tierra.
Las órbitas alrededor de los dos puntos lagrangianos también son muy especiales.
Los dos puntos de Lagrangian son un punto de equilibrio inestable, y el telescopio sólo puede moverse en círculo alrededor de los dos puntos de Lagrangian. Esta órbita se llama órbita de halo.
El Chang'e-4 lanzado por mi país aterrizó en la parte posterior de la luna y se basó en el satélite de retransmisión Queqiao que opera en los dos puntos Lagrange de la Tierra y la Luna para las comunicaciones de retransmisión.
El satélite de retransmisión Queqiao también se encuentra en la misma órbita.
Esta órbita es una superficie tridimensional muy compleja que debe mantenerse de forma continua.
Todos los telescopios lanzados anteriormente no requirieron un mantenimiento orbital tan complejo.
Por lo tanto, una vez que se paguen 10 mil millones de dólares estadounidenses, será 100% exitoso o nada, así que tenga cuidado.
En términos de poker, es Stud, y todo depende de eso.
Catorce años después, el Telescopio Webb finalmente se lanzó el 25 de diciembre de 2021. Este está destinado a ser un momento histórico en la historia de los vuelos espaciales tripulados. 14 años después, James Webber, conocido como el "Rey Paloma", finalmente despegó a bordo del cohete Ariane 5-ECA de la ESA y comenzó su viaje 6500.
Se lanza el Telescopio Webb (Fuente: NASA)
¿Qué tan caro es el telescopio más caro del mundo hasta el momento?
Veinticinco años de inversión de 20 países y la cooperación de decenas de miles de científicos han creado la nave espacial más cara de la historia.
¿Qué tan caro es?
En la actualidad, se estima que el gasto total del Telescopio Espacial James Webb (en adelante, James Webb) ha superado los 654,38 billones de dólares estadounidenses, incluidos los gastos de operación posterior e investigación científica.
Teniendo en cuenta que su masa es de sólo 6,5 toneladas, esto significa que su precio unitario supera los 10.000 RMB por gramo, ¡más de 20 veces el del oro!
James Webb parece un acorazado espacial (Fuente: NASA)
¿Qué tipo de misión especial tiene James Webb que puede atraer la atención de tantos países? y recursos financieros? ¿Qué puede aportar a la humanidad?
La razón por la que es caro es que la capacidad de observación de Weber supera con creces la de sus predecesores
El universo es un mundo ruidoso lleno de diversas ondas electromagnéticas y partículas de alta energía. esconde una historia lejana, pero también muestra el futuro de la humanidad e incluso del sistema solar.
Para los telescopios, la banda visible al infrarrojo es el foco de observación, especialmente el rayo infrarrojo tras rastrear a BIGBANG, que se ha estado propagando en el universo durante 654.38038 millones de años y contiene los misterios originales del universo.
Sin embargo, la atmósfera terrestre, el campo magnético, las actividades humanas y otros factores hacen de la Tierra un típico "capullo de información". Entre las vastas bandas de ondas electromagnéticas, sólo una parte muy pequeña puede alcanzar con éxito la superficie terrestre y ser observada con telescopios, mientras que el resto está casi bloqueada.
La transparencia de la ventana del espectro para observar ondas electromagnéticas en la superficie terrestre, la ventana para una observación verdaderamente efectiva, es extremadamente pequeña (fuente de la imagen: Wikipedia).
Solo hay una forma de solucionar este problema: sacar el telescopio de la tierra.
Diferentes telescopios tienen diferentes tareas. Las bandas de observación de James Webb enviadas a la Tierra esta vez se concentran principalmente en las bandas de color naranja a infrarrojo con longitudes de onda de 0,6 a 28,3 micrones.
Su mayor apertura y una serie de nuevas tecnologías hacen que sus capacidades de observación estén muy por delante de los famosos telescopios espaciales como Hubble, Spitz y Herschel.
Por ejemplo, puede ver objetos más débiles y más antiguos e incluso rastrear la formación de las primeras galaxias del universo. Una vez que se ponga en funcionamiento, mejorará enormemente la investigación humana relacionada con la astronomía infrarroja.
El costo sin precedentes y la importancia que hace época también hacen que este telescopio sea un "honor" de llevar el nombre de James Webb, el segundo director de la NASA. James Webber asumió el cargo de 1961 a 1968 y dirigió la NASA durante su período más glorioso. Durante este período, la NASA recibió un apoyo financiero sin precedentes, no sólo promoviendo una serie de proyectos de gran escala como el Proyecto Mercury, Gemini, Apollo, Pioneer, Mariner/Voyager, etc., sino que también sentó las bases para el desarrollo tecnológico de los Estados Unidos. superioridad en el campo aeroespacial. Una base sólida.
El coste es de 654,38 billones de dólares. ¿A dónde se fue todo el dinero?
Aunque 654,38 billones de dólares parece mucho, de hecho, para el desarrollo de un telescopio de primer nivel como James Webb, no se puede decir que sea muy generoso, al menos no como imaginas que puedes gastarlo como quieras. quiero flor. No hay manera, la investigación científica de vanguardia es tan "quema dinero".
Para obtener mejores capacidades de observación, James Webb ha actualizado y actualizado en todos los aspectos. Se puede decir que cada dinero se gasta en la hoja.
1. Lente de mayor apertura
El núcleo de los telescopios ópticos e infrarrojos es la lente. El diámetro de la lente es proporcional a la capacidad de observación, pero también requiere un mayor costo. En comparación con el telescopio Hubble más grande anterior, la apertura de la lente del James Webb ha aumentado de 2,4 metros a 6,5 metros, y el área de recogida de luz también ha aumentado de 4,5 metros a 25,4 metros.
Cabe señalar que la apertura La dificultad general y el aumento de costos provocado por el aumento no es lineal. Esto por sí solo determina directamente que el presupuesto de James Webb es mucho mayor que el del Hubble.
Comparación de los tamaños de los humanos, el espejo primario del Telescopio Hubble y el espejo primario de James Webb (fuente de la imagen: NASA)
La lente es demasiado grande para fabricarla en su totalidad. Lo que no sólo resulta en El alto riesgo de falla y el alto costo del material conducirán inevitablemente a un aumento en la masa y el volumen total, superando incluso con creces las capacidades de lanzamiento de los cohetes humanos existentes. Por lo tanto, el diseño del espejo de James Webb eligió un esquema de empalme, que consta de 18 hexágonos idénticos, que se plegaron durante el lanzamiento y se unieron después de entrar al espacio.
2. El material del espejo "milagroso"
James Webb tuvo que enfrentarse a ambientes de temperatura completamente diferentes durante los procesos de fabricación, lanzamiento y trabajo. En particular, la temperatura de funcionamiento de sus dispositivos centrales es muy cercana al cero absoluto y los requisitos para los materiales de los espejos son extremadamente altos: deben tener alta rigidez a la flexión, buena estabilidad térmica, alta conductividad térmica, alta reflexión, baja densidad y tamaño pequeño. deformación por temperatura e inactividad.
En términos de requisitos de precisión, la precisión de fabricación final del moldeado de lentes debe alcanzar los 10 nanómetros. El error permitido para este requisito equivale a una diezmilésima parte del grosor de una hoja de papel A4. Además, después de ingresar al espacio, la precisión de la costura general y el control de actitud de la lente deben alcanzar el mismo nivel.
Según los requisitos anteriores, el material principal de la lente de James Webb es el metal alcalinotérreo berilio de 10 nm, que es casi el ancho de docenas de átomos de berilio colocados uno al lado del otro, que está cerca del ". nivel "sueño" requerido por el proceso de fabricación.
3. "Parasol" para bloquear el calor.
Estar lejos de la tierra no significa que podamos escapar completamente de la interferencia de la tierra. James Webb también tuvo que lidiar con la interferencia de la luz solar y la luz reflejada/radiación térmica de la Tierra. Para ello, necesita llevar una gran "sombrilla" para bloquear el calor y utilizar un sistema de refrigeración activo para mantener un entorno de trabajo cercano al cero absoluto para los componentes centrales.
La visera suele tener cinco capas y debe abrirse con precisión (Fuente de la imagen: NASA).
Según los requisitos de diseño, este paraguas debe proporcionar un efecto de protección contra temperaturas de más de 300 grados Celsius. Esto equivale a freír a altas temperaturas estando cubiertos de hielo y nieve. Cada capa de material está compuesta principalmente de poliimida, película de silicona y película de aluminio.
La capa más gruesa tiene sólo 50 micras, más pequeña que el diámetro de un cabello humano, mientras que la capa intermedia tiene sólo 25 micras.
La mayor dificultad aún está por llegar: ¿cómo desplegar este "paraguas solar" sin problemas?
Cada planta del "Sun Umbrella" tiene una superficie de unos 300 metros cuadrados. Se introducirá en el cohete y se agitará violentamente durante el lanzamiento. Después de ingresar al espacio, más de 100 pequeños remolques se desplegarán capa por capa bajo la guía de láseres. La dificultad se puede imaginar. Esta es sin duda la visera más poderosa de la historia de la humanidad.
En general, lo que James Webber necesita es la ciencia y la tecnología más avanzadas, y todo tipo de investigación y desarrollo son "productos huérfanos". No tiene respaldo ni producción en masa, y debe garantizar una tasa de éxito del 100%. Además, debe someterse a una serie de pruebas y mantenimiento extremadamente costosos. Combinados, estos factores elevaron rápidamente el presupuesto a un nivel de 654,38 billones de dólares.
Póster oficial de James Webb (fuente: NASA)
Lo que parece "cuco" es en realidad el coraje para triunfar.
Como todos sabemos, aunque el Telescopio Hubble está muy lejos en el espacio, está a sólo unos 575 kilómetros de la superficie de la tierra. Se puede decir que está muy "cerca" de la Tierra. Entonces, ¿por qué James Webb no puede trabajar más cerca de la Tierra como el Hubble?
Esto se debe a que la Tierra, como todos los objetos, es una fuente de calor, refleja constantemente la luz solar e irradia rayos infrarrojos, de lo contrario seguirá calentándose. Por lo tanto, también en el espacio es inevitable que se escapen moléculas de aire y polvo interestelar cerca de la Tierra, lo que todavía tiene un cierto impacto en los telescopios espaciales. Estos efectos fueron especialmente evidentes para el más experimentado James Webb. Por lo tanto, debe hacer todo lo posible por mantenerse alejado de su lugar de nacimiento: la Tierra.
Sin embargo, después de "escapar" de la tierra, no todo fue bien. Al entrar en el complejo mundo de la gravedad, la nave espacial se verá afectada por la atracción gravitacional del Sol, la Tierra, la Luna e incluso todo lo que hay en el universo, lo que dificultará la estabilización de su órbita. Para un telescopio con una gran masa y volumen, mantener la órbita mediante operaciones frecuentes del motor no sólo resultará en el transporte de una gran cantidad de propulsor durante el lanzamiento, sino que también afectará en gran medida la calidad de las observaciones.
Por tanto, debemos buscar un equilibrio entre los requisitos anteriores. Después de sopesar los pros y los contras, los científicos eligieron Lagrange 2 como lugar de trabajo de James Webb. Está a 15.000 kilómetros de la Tierra (la distancia entre la Luna y la Tierra es de sólo 380.000 kilómetros), lejos de la interferencia de las fuentes de calor y polvo de la Tierra, y tiene una temperatura inferior a -220 grados Celsius, que puede cumplir con los temperatura general de trabajo y requisitos ambientales del telescopio. Además, cerca del "punto Lagrangiano 2 Sol-Tierra" donde coinciden las dos fuentes gravitacionales del Sol y la Tierra, y cerca del "punto Lagrangiano 2 Sol-Tierra", * * * y la nave espacial orbitará alrededor del sol de manera estable, y la nave espacial Los costos de mantenimiento de la pista requeridos son mínimos.
Sin embargo, esto supuso otro gran desafío para James Webb: a una distancia tan larga, una vez que algo sale mal, es imposible para los humanos repararlo. Esto también significa que se ha convertido en una "transacción única", que requiere un éxito único y sin errores.
Esto contrasta marcadamente con el Telescopio Hubble. Una serie de problemas surgieron después del lanzamiento del Hubble, por lo que entre 1993 y 2009, los humanos continuaron manteniendo y mejorando el Hubble a lo largo de cinco misiones del transbordador espacial extremadamente costosas, lo que le permitió alcanzar los impresionantes logros de hoy.
Hoy en día, el transbordador espacial ha sido completamente retirado y los humanos han perdido la capacidad de mantener grandes naves espaciales en el espacio. Sin embargo, incluso si el transbordador espacial vuelve a abandonar la montaña, no será posible llegar al "Punto Sol-Tierra Lagrange 2". Después de todo, el lugar de trabajo del Hubble está a sólo unos cientos de kilómetros de la Tierra, lo que es completamente diferente de los 15.000 kilómetros de distancia de James Webb.
Hasta cierto punto, esta es también una razón importante para que James Webb vuelva a convertirse en paloma: una vez lanzado, no puede permitirse el lujo de cometer un error.
Por el telescopio espacial Hubble, la NASA ha llevado a cabo seis misiones de transbordadores espaciales y ha pagado un precio enorme (fuente: propio autor).
Por lo tanto, para la Agencia Espacial Europea, responsable de los lanzamientos de cohetes, este éxito es sin duda emocionante. Los nervios del equipo de lanzamiento, que han estado tensos durante varios años, finalmente pueden relajarse.
Después de todo, se trata de un "acuerdo único" valorado en más de 654,38 billones de dólares estadounidenses, con décadas de arduo trabajo de innumerables personas detrás.
Se ha dado un nuevo paso en el camino de la exploración del universo.
La larga historia de investigación y desarrollo de James Webb es la cristalización de la sabiduría más importante de la humanidad. Ahora finalmente despega y se dirige a un lugar de trabajo distante. Mucha gente puede prestar atención a su financiación y pensar que la investigación científica de vanguardia es "una pérdida de dinero". Sin embargo, debemos darnos cuenta de que en realidad estamos pagando por la determinación y los sueños humanos. Desde este punto de vista, no se puede decir que el precio sea caro.
¿Qué aportará James Webb a la humanidad en el futuro? Es previsible que facilitará la exploración de los límites y los misterios originales del universo; es impredecible qué descubrimientos sorprendentes harán los científicos a partir de sus datos. Es otra extensión de los sueños humanos hacia las profundidades del universo, un portador de la curiosidad humana y el espíritu de exploración, y un nuevo paso en el camino hacia la exploración del mundo. ¡Le deseamos un buen viaje y esperamos con ansias sus nuevos descubrimientos y revelaciones!