For hver ekstra centimeter blænde,med hvert ekstra sekund af observationstid og hvert ekstra atmosfærisk støjatom fjernet fra teleskopets synsfelt, kan universet ses bedre, dybere og klarere.
Da Hubble-teleskopet begyndte at fungere1990 åbnede han en ny æra inden for astronomi - rummet. Der var ingen grund til at bekæmpe atmosfæren længere, bekymre sig om skyer eller elektromagnetisk flimren. Det eneste, der krævedes, var at vende satellitten til målet, stabilisere det og indsamle fotoner. På 25 år er rumteleskoper begyndt at dække hele det elektromagnetiske spektrum, hvilket gør det muligt for første gang at se universet ved enhver lysbølgelængde.
Men efterhånden som vores viden er steget, er vokset ogvores forståelse af det ukendte. Jo længere vi ser ind i universet, jo dybere ser vi fortiden: en begrænset mængde tid siden Big Bang, kombineret med lysets begrænsede hastighed, giver en grænse for, hvad vi kan observere. Hvad mere er, selve rummets udvidelse virker imod os og strækker lysets bølgelængde fra stjerner, mens det rejser gennem universet mod vores øjne. Selv Hubble-rumteleskopet, som giver os den dybeste, mest betagende udsigt over universet, vi nogensinde har opdaget, er begrænset i denne henseende.
Hubble er et fantastisk teleskop, men det har en række grundlæggende begrænsninger:
Disse galakser er smukke, fjerne og eksisterede, da universet kun var omkring 4% af sin nuværende alder. Men det er kendt, at stjerner og galakser eksisterede endnu tidligere.
For at se dette skal teleskopet have merehøj følsomhed. Det betyder en overgang til længere bølger og lavere temperaturer end Hubble. Det er derfor, James Webb Space Telescope bliver skabt.
James Webb Space Telescope (JWST) er designetfor at overvinde netop disse begrænsninger: med en diameter på 6,5 m kan teleskopet opsamle 7 gange mere lys end Hubble. Det åbner op for muligheden for højopløsnings-ultraspektroskopi fra 600 nm til 6 mikron (4 gange den bølgelængde, som Hubble kan se), hvilket gør observationer i det mellem-infrarøde område af spektret med højere følsomhed end nogensinde før. JWST bruger passiv afkøling til temperaturen på Plutos overflade og er i stand til aktivt at køle enheder i det mellem-infrarøde område ned til 7 K. James Webb-teleskopet vil give mulighed for at lave videnskab på en måde, som ingen andre har gjort før.
Det vil tillade:
JWST-niveauet for videnskabelig forskning er ulig noget tidligere, og derfor blev teleskopet valgt som NASAs flagskibsmission i 2010'erne.
Teknisk set det nye teleskopJames Webb er et sandt kunstværk. Projektet er nået langt: Der har været budgetoverskridelser, forsinkelser i tidsplanen og fare for projektaflysning. Efter den nye ledelses indgriben ændrede alt sig. Projektet begyndte pludselig at fungere som smurt, midler blev tildelt, fejl, fejl og problemer blev taget i betragtning, og JWST-teamet begyndte at passe ind i alle deadlines, tidsplaner og budgetmæssige grænser. Lanceringen af enheden er planlagt til oktober 2018 på Ariane-5-raketten. Holdet følger ikke kun tidsplanen, de har ni måneder i reserve til at håndtere alle beredskaberne, så alt er samlet og klar til den dato.
James Webb-teleskopet har 4 hoveddele.
Indeholder alle spejle, heraf de flesteatten primære segmenterede forgyldte spejle er effektive. De vil blive brugt til at indsamle fjernt stjernelys og fokusere det på analyseinstrumenter. Alle disse spejle er i øjeblikket klar og fejlfri, lavet lige efter tidsplanen. Når de er samlet, vil de blive foldet sammen til en kompakt struktur, der skal opsendes mere end 1 million km fra Jorden til L2 Lagrange-punktet, og derefter foldes de automatisk ud for at danne en bikagestruktur, der vil opsamle lys med ultralang rækkevidde i mange år. Dette er en virkelig smuk ting og et vellykket resultat af den titaniske indsats fra mange specialister.
"Webb" er udstyret med fire videnskabeligeværktøjer, der allerede er 100% klar. Teleskopets hovedkamera er et nær-infrarødt kamera: fra synligt orange lys til dybt infrarødt lys. Det vil give hidtil usete billeder af de tidligste stjerner, de yngste galakser, der stadig er under dannelse, de unge stjerner fra Mælkevejen og nærliggende galakser, hundredvis af nye objekter i Kuiperbæltet. Den er optimeret til direkte billeddannelse af planeter omkring andre stjerner. Dette vil være det primære kamera, der bruges af de fleste observatører.
Dette instrument opdeler ikke kun lyset iseparate bølgelængder, men i stand til at gøre det for over 100 separate objekter på samme tid! Dette instrument vil være en alsidig Webb-spektrograf, der kan fungere i 3 forskellige spektroskopitilstande. Det blev bygget af European Space Agency, men mange af komponenterne, inklusive detektorer og et multi-shutter batteri, blev leveret af Space Flight Center. Goddard (NASA). Denne enhed er blevet testet og er klar til installation.
Enheden vil blive brugt til bredbåndvisualisering, det vil sige med dens hjælp vil de mest imponerende billeder fra alle Webb-værktøjer blive opnået. Videnskabeligt vil det være mest nyttigt til måling af protoplanetariske skiver omkring unge stjerner, måling og billeddannelse med hidtil uset præcision Kuiperbælteobjekter og støv opvarmet af stjernelys. Det vil være det eneste instrument med kryogen afkøling ned til 7 K. Sammenlignet med Spitzer-rumteleskopet vil dette forbedre resultaterne med en faktor 100.
Enheden vil gøre det muligt at producere:
Dette instrument blev skabt af den canadiske rumfartsorganisation. Efter at have bestået en kryogen test vil den også være klar til integration i teleskopets instrumentrum.
Rumteleskoper er endnu ikke blevet udstyret med dem.Et af de mest skræmmende aspekter ved hver lancering er brugen af et helt nyt materiale. I stedet for aktivt at afkøle hele rumfartøjet med et engangskølemiddel, der kan forbruges, bruger James Webb Telescope en helt ny teknologi - en 5-lags solcreme, der vil blive udsat for at reflektere solstråling fra teleskopet. Fem 25-meter ark vil blive forbundet med titanium stænger og installeret, efter at teleskopet er indsat. Beskyttelsen blev testet i 2008 og 2009. De fuldskalamodeller, der deltog i laboratorietests, gjorde alt, hvad de skulle her på Jorden. Dette er en smuk innovation.
Derudover er det også et utroligt koncept:ikke bare blokerer lyset fra solen og placerer teleskopet i skyggerne, men gør det på en sådan måde, at al varmen udstråles i den modsatte retning af teleskopets orientering. Hvert af de fem lag i rummets vakuum vil blive kolde med afstand fra det ydre, som vil være lidt varmere end temperaturen på Jordens overflade - omkring 350-360 K. Temperaturen i det sidste lag bør falde til 37- 40 K, hvilket er koldere end om natten på overfladen Pluto.
Derudover er der truffet væsentlige tiltagforholdsregler til beskyttelse mod det barske miljø i det dybe rum. En af de ting, man skal bekymre sig om her, er små småsten på størrelse med småsten, sandkorn, støvpletter og endnu mindre, der flyver gennem det interplanetariske rum med titusindvis eller endda hundredtusindvis af km/t. Disse mikrometeoritter er i stand til at lave små, mikroskopiske huller i alt, hvad de møder: rumfartøjer, astronautdragter, teleskopspejle og mere. Hvis spejlene kun får buler eller huller, hvilket reducerer mængden af "godt lys" til rådighed en smule, så kan solskærmen rives fra kant til kant, hvilket gør hele laget ubrugeligt. En genial idé blev brugt til at bekæmpe dette fænomen.
Hele solskærmen var opdelt i sektioner på en sådan mådeså hvis der er et lille brud i en, to eller endda tre af dem, vil laget ikke knække yderligere, som en revne i forruden på en bil. Opdeling vil holde hele strukturen intakt, hvilket er vigtigt for at forhindre nedbrydning.
Dette er den mest almindelige komponent, da alle harrumteleskoper og videnskabelige missioner. JWST har det unikt, men også helt klar. Det eneste, der mangler at blive gjort for hovedentreprenøren af Northrop Grumman-projektet, er at færdiggøre skjoldet, samle teleskopet og teste det. Enheden vil være klar til lancering om 2 år.
Hvis alt går rigtigt, vil menneskeheden finde sig selvpå randen af store videnskabelige opdagelser. Tæppet af neutral gas, der hidtil har sløret udsynet til de tidligste stjerner og galakser, vil blive fjernet af Webbs infrarøde evner og enorme lysstyrke. Det vil være det største, mest følsomme teleskop med et enormt bølgelængdeområde på 0,6 til 28 mikron (det menneskelige øje ser 0,4 til 0,7 mikron) nogensinde bygget. Det forventes at give et årti med observationer.
Ifølge NASA vil varigheden af Webb-missionen være fra5,5 til 10 år. Det er begrænset af mængden af brændstof, der er nødvendig for at opretholde en bane og levetiden for elektronik og udstyr under de barske forhold i rummet. James Webb Orbiting Telescope vil bære en brændstofforsyning i hele 10-års perioden, og 6 måneder efter opsendelsen vil der blive udført flystøttetest, hvilket garanterer 5 års videnskabeligt arbejde.
Den vigtigste begrænsende faktor ermængden af brændstof om bord. Når den slutter, vil satellitten drive væk fra L2 Lagrange-punktet og gå ind i en kaotisk bane i umiddelbar nærhed af Jorden.
Coma af dette, andre problemer kan opstå:
Den sværeste test, der venter James Webb-teleskopet, er opsendelse og placering i en given bane. Disse situationer blev testet og bestået med succes.
Hvis James Webb-teleskopet virker indnormal drift, vil der være nok brændstof til at sikre dens drift fra 2018 til 2028. Derudover er der potentialet for tankning, der kan forlænge teleskopets levetid med endnu et årti. Ligesom Hubble har været i drift i 25 år, kunne JWST levere en generation af revolutionær videnskab. I oktober 2018 sender løfteraketten Ariane 5 astronomiens fremtid i kredsløb, som efter mere end 10 års hårdt arbejde er klar til at begynde at bære frugt. Fremtiden for rumteleskoper er næsten her.
