Det ferdig monterte James Webb romteleskopet med solskjermen og "enhetlige pallestrukturer" (som brettes opp rundt teleskopet for utskytning) blir sett delvis ut i en åpen konfigurasjon for å muliggjøre teleskopinstallasjon.
(Bilde: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter er en astrofysiker hos Ohio State University, vert av Spør en Spaceman og Space Radio, og forfatter av "Din plass i universet."Sutter bidro denne artikkelen til Space.coms ekspertstemmer: Op-Ed & Insights.
NASAs James Webb romteleskop er planlagt å lansere i mars 2021, etter år med forsinkelser og milliarder av dollar brukt over budsjettet. Selv om det er lett å argumentere for at all den tiden og pengene har blitt kastet bort, vil dette observatoriet være den fremste og ubestridte mester for infrarøde bølgelengder, og gi oss uovertruffen tilgang til hjørner av universet som for tiden er utilgjengelige.
Hvis vi vil lære nye ting om alt fra de første galaksene til sjansen for livet på andre planeter, omtrent 9,7 milliarder dollar James Webb er vårt eneste håp.
Ingen chill
Mens James Webb-romteleskopet ("JWST" til de som er kjent) er innvarslet som "etterfølgeren" til NASAs store Hubble romteleskop, det slags er det ikke. Hubble er først og fremst et optisk teleskop, som fanger bølgelengder av lys som tilsvarer rekkevidden som det menneskelige øyet gjør, og strekker seg forbi det litt inn i de infrarøde og ultrafiolette (UV) delene av det elektromagnetiske spekteret. I hovedsak er Hubble en gigantisk omkretsende øyeball, som gir fantastiske bilder som du ville sett, hvis synsnervene dine var på samme måte utstyrt.
Men JWST er annerledes. Det vil være å observere helt i det infrarøde, knapt skrape de dypeste mulige røde som et menneske kan se. Med andre ord vil JWST studere et univers som i stor grad er usynlig for menneskelig erfaring.
En av de viktigste grunnene til at JWST er designet for å være et infrarødt omfang, er at infrarød astronomi generelt er virkelig vanskelig å gjøre fra overflaten av jorden. Lett forurensning er astronomenes behov, som trenger himmelene krystallklare og perfekt mørke for å gjøre sine detaljerte observasjoner og målinger.
Og infrarød lysforurensning kommer fra mange forskjellige steder. I utgangspunktet, noe varmt. Som i utgangspunktet er alt. Menneskelige kropper genererer 100 watt infrarød stråling. Jorden i seg selv er ganske varm og gløder sterkt i infrarøde bånd. Selv teleskopet i seg selv, hvis det er i romtemperatur, er flatt i det infrarøde.
Det er ikke det vi ikke kan gjøre infrarød astronomi fra bakken, det er bare det at det er frustrerende vanskelig.
Derfor plass.
Langt hjemmefra
JWST vil operere omtrent 1,5 millioner kilometer fra jorden for å få den trygt langt borte fra vår varme, infrarød-glødende planet. Men selv fremdeles, det er det solen å kjempe med. Har du noen gang sittet ute en fin sommerdag og følt solens varme på huden din? Ja, det er infrarød stråling, pumpet ut av bøtten. Og til og med en million kilometer unna Jorden, er solen fremdeles litt velsmakende.
For å bekjempe dette har designere av infrarøde romteleskoper et par alternativer. Det vanligste valget er å bruke et aktivt kjølesystem, og kjøle ned teleskopet til temperaturene som trengs for å observere infrarøde bølgelengder på riktig måte. Dette er flott, og brukes av tidligere infrarøde romteleskoper, men det begrenser levetiden deres. Ikke mer kjølevæske = ikke mer astronomi.
Så i stedet vil JWST distribuere en gigantisk, kostbar paraply, 22 meter lang og 36 fot (11 m) bred, laget av fem lag ekstremt reflekterende materiale, hvert lag tynnere enn et menneskehår. Denne enorme "solskjerm"vil holde teleskopet i konstant skygge, et sted sør for minus 370 grader Fahrenheit (minus 223 grader celsius), som er ideelt for de infrarøde bølgelengdene det skal studere.
Selv om det bare for moro skyld blir et av instrumentene ombord avkjølt med et aktivt kjølesystem til under minus 433 Fahrenheit (minus 258 C), noe som vil gi den tilgang til noen enda lengre infrarøde bølgelengder.
Se vitenskapen
Alt i alt er JWST massiv. Faktisk er den så stor at den ikke skal kunne få plass på en rakett. I tillegg til den gargantuanske solskjermen, vil det primære speilet være 6,5 meter over tvers, noe som er langt bredere enn noen rakettfeste som for tiden er i bruk. Å tape tapet av speilet til siden av raketten er ikke akkurat en brukbar løsning, så i stedet brøt de smarte NASA-ingeniørene speilet i 18 mindre sekskantede seksjoner, som vil bli tippet og brettet inn i raketten (sammen med den sammenbrettede solskjerm og resten av selve teleskopet).
Hvis alt går riktig, vil bare noen dager etter lansering JWST ta turen til observasjonspunktet, brette ut og begynne å stirre.
Og hva det vil se vil være - og jeg bruker ikke dette ordet lett - bemerkelsesverdig. Et av hovedmålene vil være det tidlige universet, da kosmos vårt bare var noen hundre millioner år gammelt. De første stjernene og galaksene som dukket opp på den kosmiske scenen brente sterkt i det synlige spekteret, men i løpet av de siste 13 milliarder årene universet har utvidet seg, og strekker det lyset ut fra det synlige området og ned i det infrarøde - rett i det søte stedet for JWSTs designparametere.
Siden vi overhodet ikke har bilder fra epoken fra de første stjernene og galaksen (kjent kjent som "kosmisk daggry") Dette vil være vårt første syn på denne viktige tidsalderen i kosmos historie.
Nærmere hjemme vil JWST studere alt som er kult i kosmos, fra protoplanetære disker rundt nyfødte stjerner til molekylære skyer, kometer, Kuiper Belt-objekter og mer.
Og JWST vil bruke en spesialisert enhet for å blokkere lys fra noen fjerne stjerner, slik at observatoriet kan knipse bilder av gjenstander som kretser rundt stjernene - som eksoplaneter. Disse planetene vil gløde i det infrarøde, og lyset fra disse planetene vil bli modifisert av kjemikaliene og elementene i deres atmosfærer, kjemikalier og elementer som kan være tegn på liv.
Fra ET-jeger til Cosmic-dawn-avslører, vil JWST absolutt være verdt ventetiden.
- NASAs James Webb romteleskop: Hubbles kosmiske etterfølger
- Husbruksregning av branner advarsel skutt på James Webb romteleskop
- NASAs James Webb romteleskop ankommer California for sluttforsamling (bilder)
Lær mer ved å lytte til episoden "Er James Webb verdt å vente på?" på Ask A Spaceman-podcasten, tilgjengelig på iTunes og på nettet kl http://www.askaspaceman.com. Takk til @SethDSanders, @hhyech, White I., og Veljo U. for spørsmålene som førte til dette stykket! Still ditt eget spørsmål på Twitter ved å bruke #AskASpaceman eller ved å følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter.
