Com cada centímetro adicional de abertura,com cada segundo adicional de tempo de observação e cada átomo de ruído atmosférico adicional removido do campo de visão do telescópio, o Universo pode ser visto melhor, mais profundamente e com mais clareza.
Quando o telescópio Hubble começou a funcionar em1990, ele abriu uma nova era na astronomia - o espaço. Não havia mais necessidade de lutar contra a atmosfera, preocupar-se com nuvens ou oscilações eletromagnéticas. Tudo o que era necessário era virar o satélite para o alvo, estabilizá-lo e coletar fótons. Em 25 anos, os telescópios espaciais começaram a cobrir todo o espectro eletromagnético, permitindo pela primeira vez ver o universo em todos os comprimentos de onda de luz.
Mas conforme nosso conhecimento aumentou, cresceu enossa compreensão do desconhecido. Quanto mais olhamos para o universo, mais profundo é o passado que vemos: uma quantidade finita de tempo desde o Big Bang, combinada com a velocidade finita da luz, fornece um limite para o que podemos observar. Além disso, a expansão do próprio espaço trabalha contra nós, esticando o comprimento de onda da luz das estrelas enquanto viaja pelo universo em direção aos nossos olhos. Até mesmo o Telescópio Espacial Hubble, que nos dá a visão mais profunda e deslumbrante do universo que já descobrimos, é limitado a esse respeito.
O Hubble é um telescópio incrível, mas tem uma série de limitações fundamentais:
Essas galáxias são lindas, distantes e existiam quando o universo tinha apenas 4% de sua idade atual. Mas sabe-se que estrelas e galáxias existiram ainda antes.
Para ver isso, o telescópio deve ter maisalta sensibilidade. Isso significa uma mudança para comprimentos de onda mais longos e temperaturas mais baixas do que o Hubble. É por isso que o Telescópio Espacial James Webb está sendo criado.
James Webb Space Telescope (JWST) é projetadopara superar precisamente essas limitações: com um diâmetro de 6,5 m, o telescópio pode coletar 7 vezes mais luz do que o Hubble. Ele abre a possibilidade de ultra-espectroscopia de alta resolução de 600 nm a 6 mícrons (4 vezes o comprimento de onda que o Hubble pode ver), fazendo observações na região do infravermelho médio do espectro com maior sensibilidade do que nunca. O JWST usa resfriamento passivo para a temperatura da superfície de Plutão e é capaz de resfriar ativamente dispositivos de infravermelho médio até 7 K. O Telescópio James Webb fornecerá uma oportunidade de fazer ciência de uma forma que ninguém fez antes.
Isso permitirá:
O nível de pesquisa científica do JWST é diferente de tudo no passado e, portanto, o telescópio foi escolhido como a missão principal da NASA nos anos 2010.
Tecnicamente falando, o novo telescópioJames Webb é uma verdadeira obra de arte. O projeto já percorreu um longo caminho com estouros de orçamento, atrasos no cronograma e o perigo de cancelamento do projeto. Após a intervenção da nova liderança, tudo mudou. De repente, o projeto começou a funcionar como um relógio, fundos foram alocados, erros, falhas e problemas foram levados em consideração, e a equipe da JWST começou a se adequar a todos os prazos, cronogramas e limites orçamentários. O lançamento do aparelho está previsto para outubro de 2018 no foguete Ariane-5. A equipe além de seguir o cronograma, tem nove meses de reserva para dar conta de todas as contingências, para que tudo esteja montado e pronto para aquela data.
O telescópio James Webb tem 4 partes principais.
Inclui todos os espelhos, dos quais a maioriadezoito espelhos dourados segmentados primários são eficazes. Eles serão usados para coletar a luz das estrelas distantes e focalizá-la em instrumentos de análise. Todos esses espelhos estão atualmente prontos e sem falhas, feitos na hora certa. Depois de montados, eles serão dobrados em uma estrutura compacta a ser lançada a mais de 1 milhão de km da Terra até o ponto L2 Lagrange e, em seguida, se desdobrarão automaticamente para formar uma estrutura em favo de mel que coletará luz de alcance ultralongo por muitos anos. Isso é algo verdadeiramente belo e um resultado bem-sucedido dos esforços titânicos de muitos especialistas.
"Webb" está equipado com quatroferramentas que já estão 100% prontas. A câmera principal do telescópio é uma câmera infravermelha: da luz laranja visível ao infravermelho profundo. Ele fornecerá imagens sem precedentes das primeiras estrelas, das galáxias mais jovens ainda em processo de formação, das estrelas jovens da Via Láctea e das galáxias próximas, centenas de novos objetos no cinturão de Kuiper. Ele é otimizado para imagens diretas de planetas ao redor de outras estrelas. Esta será a câmera primária usada pela maioria dos observadores.
Este instrumento não só divide a luz emcomprimentos de onda separados, mas capaz de fazer isso para mais de 100 objetos separados ao mesmo tempo! Este dispositivo será um espectrógrafo Webb versátil, capaz de operar em 3 modos de espectroscopia diferentes. Foi construído pela Agência Espacial Europeia, mas muitos dos componentes, incluindo detectores e uma bateria de múltiplas persianas, foram fornecidos pelo Centro de Voo Espacial. Goddard (NASA). Este dispositivo foi testado e está pronto para ser instalado.
O dispositivo será usado para banda largavisualização, ou seja, com sua ajuda, serão obtidas as imagens mais impressionantes de todas as ferramentas Webb. Cientificamente, será mais útil na medição de discos protoplanetários ao redor de estrelas jovens, medindo e gerando imagens com precisão sem precedentes de objetos do cinturão de Kuiper e poeira aquecida pela luz das estrelas. Será o único instrumento com resfriamento criogênico até 7 K. Em comparação com o telescópio espacial Spitzer, isso melhorará os resultados por um fator de 100.
O dispositivo permitirá produzir:
Este instrumento foi criado pela Agência Espacial Canadense. Depois de passar no teste criogênico, ele também estará pronto para integração no compartimento do instrumento do telescópio.
Os telescópios espaciais ainda não foram equipados com eles.Um dos aspectos mais assustadores de cada lançamento é o uso de um material completamente novo. Em vez de resfriar ativamente a espaçonave inteira com um refrigerante descartável e consumível, o Telescópio James Webb usa uma tecnologia completamente nova - um protetor solar de 5 camadas que será implantado para refletir a radiação solar do telescópio. Cinco placas de 25 metros serão conectadas por hastes de titânio e instaladas após a implantação do telescópio. A proteção foi testada em 2008 e 2009. Os modelos em escala real que participaram dos testes de laboratório fizeram tudo o que tinham que fazer aqui na Terra. Esta é uma bela inovação.
Além disso, é também um conceito incrível:não apenas bloqueando a luz do sol e colocando o telescópio nas sombras, mas fazendo isso de forma que todo o calor seja irradiado na direção oposta à orientação do telescópio. Cada uma das cinco camadas no vácuo do espaço se tornará fria com a distância da externa, que será ligeiramente mais quente do que a temperatura da superfície da Terra - cerca de 350-360 K. A temperatura da última camada deve cair para 37- 40 K, que é mais frio do que à noite na superfície de Plutão.
Além disso, medidas significativas foram tomadasprecauções para proteção contra o ambiente hostil do espaço profundo. Uma das coisas com que se preocupar aqui são seixos minúsculos do tamanho de seixos, grãos de areia, partículas de poeira e ainda menores, voando pelo espaço interplanetário a dezenas ou mesmo centenas de milhares de km / h. Esses micrometeoritos são capazes de fazer buracos minúsculos e microscópicos em tudo que encontram: espaçonaves, trajes de astronautas, espelhos de telescópio e muito mais. Se os espelhos apresentarem apenas amassados ou buracos, o que reduz ligeiramente a quantidade de "boa luz" disponível, o protetor solar pode rasgar de ponta a ponta, tornando toda a camada inútil. Uma ideia brilhante foi usada para combater esse fenômeno.
Todo o escudo solar foi dividido em seções de tal formade forma que se houver uma pequena ruptura em um, dois ou mesmo três deles, a camada não se romperá mais, como uma rachadura no para-brisa de um carro. O particionamento manterá toda a estrutura intacta, o que é importante para evitar a degradação.
Este é o componente mais comum, uma vez que todos têmtelescópios espaciais e missões científicas. JWST tem isso único, mas também completamente pronto. Tudo o que resta ao empreiteiro geral do projeto Northrop Grumman é terminar o escudo, montar o telescópio e testá-lo. O dispositivo estará pronto para lançamento em 2 anos.
Se tudo der certo, a humanidade se encontraráà beira de grandes descobertas científicas. O cobertor de gás neutro que até agora obscureceu a visão das primeiras estrelas e galáxias será removido pelos recursos infravermelhos e pela enorme luminosidade do Webb. Será o maior e mais sensível telescópio, com uma enorme faixa de comprimento de onda de 0,6 a 28 mícrons (o olho humano vê de 0,4 a 0,7 mícron) já construído. Espera-se que forneça uma década de observações.
De acordo com a NASA, a duração da missão Webb será de5,5 a 10 anos. É limitado pela quantidade de combustível necessária para manter uma órbita e a vida útil dos componentes eletrônicos e equipamentos nas duras condições do espaço. O James Webb Orbiting Telescope transportará combustível para todo o período de 10 anos e, 6 meses após o lançamento, serão realizados testes de apoio ao voo, o que garante 5 anos de trabalho científico.
O principal fator limitante éa quantidade de combustível a bordo. Quando terminar, o satélite se afastará do ponto L2 Lagrange, entrando em uma órbita caótica nas imediações da Terra.
Coma disso, outros problemas podem ocorrer:
O teste mais difícil que aguarda o telescópio James Webb é o lançamento e o posicionamento em uma determinada órbita. Essas situações foram testadas e aprovadas com sucesso.
Se o telescópio James Webb funcionar emoperação normal, haverá combustível suficiente para garantir seu funcionamento de 2018 a 2028. Além disso, existe o potencial de reabastecimento que pode estender a vida útil do telescópio por mais uma década. Assim como o Hubble está em operação há 25 anos, o JWST pode fornecer uma geração de ciência revolucionária. Em outubro de 2018, o veículo lançador Ariane 5 colocará em órbita o futuro da astronomia que, após mais de 10 anos de trabalho árduo, está pronto para começar a dar frutos. O futuro dos telescópios espaciais está quase aqui.
