Con người chúng ta có một sự khao khát vô độ để hiểu vũ trụ. Như Carl Sagan đã nói, Hiểu Hiểu là cực lạc. Nhưng để hiểu vũ trụ, chúng ta cần những cách tốt hơn và tốt hơn để quan sát nó. Và điều đó có nghĩa là một điều: kính thiên văn lớn, to lớn, khổng lồ.
Trong loạt bài này, chúng tôi sẽ xem xét 6 trong số các Kính viễn vọng Siêu thế giới:
- Kính thiên văn Magellan khổng lồ
- Kính thiên văn lớn áp đảo
- Kính thiên văn 30 mét
- Kính thiên văn cực lớn châu Âu
- Kính thiên văn khảo sát khái quát lớn
- Kính thiên văn vũ trụ James Webb
- Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại trường rộng
Kính viễn vọng không gian James Webb> Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST, hoặc Webb) có thể là kính viễn vọng siêu háo hức nhất. Có lẽ bởi vì nó đã chịu đựng một con đường bị tra tấn trên con đường được xây dựng. Hoặc có lẽ bởi vì nó khác với Super kính thiên văn khác, những gì với nó là 1,5 triệu km (1 triệu dặm) từ Trái đất một lần nó hoạt động.
Nếu bạn đã theo dõi bộ phim đằng sau Webb, bạn sẽ biết rằng chi phí vượt quá gần như khiến nó bị hủy bỏ. Đó sẽ là một sự xấu hổ thực sự.
JWST đã được sản xuất từ năm 1996, nhưng đã phải chịu một số va chạm dọc đường. Con đường đó và những khúc quanh của nó đã được thảo luận ở nơi khác, vì vậy những gì sau đây là một tóm tắt ngắn gọn.
Ước tính ban đầu cho JWST là một mức giá 1,6 tỷ đô la và ngày ra mắt năm 2011. Nhưng chi phí tăng vọt, và có những vấn đề khác. Điều này khiến Hạ viện ở Mỹ phải chuyển sang hủy dự án vào năm 2011. Tuy nhiên, cuối năm đó, Quốc hội Hoa Kỳ đã đảo ngược việc hủy bỏ. Cuối cùng, chi phí cuối cùng của Webb lên tới 8,8 tỷ USD, với ngày ra mắt được ấn định vào tháng 10 năm 2018. Điều đó có nghĩa là ánh sáng đầu tiên của JWST tựa sẽ sớm hơn nhiều so với các Kính viễn vọng khác.
Webb được hình dung là người kế thừa của Kính thiên văn vũ trụ Hubble, hoạt động từ năm 1990. Nhưng Hubble nằm trong quỹ đạo Trái đất thấp và có gương chính là 2,4 mét. JWST sẽ được đặt trên quỹ đạo tại điểm LaGrange 2 và gương chính của nó sẽ là 6,5 mét. Hubble quan sát trong quang phổ cực tím, nhìn thấy và gần hồng ngoại, trong khi Webb sẽ quan sát dưới ánh sáng nhìn thấy bước sóng dài (đỏ cam), thông qua hồng ngoại gần đến hồng ngoại giữa. Điều này có một số ý nghĩa quan trọng đối với khoa học do Webb mang lại.
James Webb được xây dựng xung quanh bốn công cụ:
- Camera cận hồng ngoại (NIRCam)
- Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec)
- Thiết bị hồng ngoại giữa (MIRI)
- Bộ cảm biến hướng dẫn tốt / Máy chụp ảnh quang phổ gần và máy quang phổ Slitless (FGS / NIRISS)
NIRCam là hình ảnh chính của Webbiên. Nó sẽ quan sát sự hình thành của các ngôi sao và thiên hà sớm nhất, quần thể các ngôi sao trong các thiên hà gần đó, Vật thể Vành đai Kuiper và các ngôi sao trẻ trong Dải Ngân hà. NIRCam được trang bị các vành, giúp chặn ánh sáng từ các vật sáng để quan sát các vật mờ hơn gần đó.
NIRSpec sẽ hoạt động trong phạm vi từ 0 đến 5 micron. Máy quang phổ của nó sẽ phân chia ánh sáng thành một phổ. Phổ kết quả cho chúng ta biết về một vật thể, nhiệt độ, khối lượng và thành phần hóa học. NIRSpec sẽ quan sát 100 đối tượng cùng một lúc.
MIRI là một máy ảnh và máy quang phổ. Nó sẽ nhìn thấy ánh sáng đỏ của các thiên hà xa xôi, những ngôi sao mới hình thành, các vật thể trong Vành đai Kuiper và sao chổi mờ nhạt. Máy ảnh MIRIiên sẽ cung cấp hình ảnh băng rộng, trường rộng sẽ xếp hạng ở đó với những hình ảnh đáng kinh ngạc mà Hubble đã cho chúng ta một chế độ ăn kiêng ổn định. Máy quang phổ sẽ cung cấp các chi tiết vật lý của các vật thể ở xa mà nó sẽ quan sát.
Phần cảm biến hướng dẫn chính của FGS / NIRISS sẽ cung cấp cho Webb độ chính xác cần thiết để mang lại hình ảnh chất lượng cao. NIRISS là một công cụ chuyên dụng hoạt động trong ba chế độ. Nó sẽ điều tra phát hiện ánh sáng đầu tiên, phát hiện và mô tả ngoại hành tinh và quang phổ chuyển tiếp ngoại hành tinh.
Mục tiêu vượt trội của JWST, cùng với nhiều kính thiên văn khác, là tìm hiểu Vũ trụ và nguồn gốc của chúng ta. Webb sẽ điều tra bốn chủ đề rộng lớn:
- Ánh sáng đầu tiên và tái ion hóa: Trong giai đoạn đầu của Vũ trụ, không có ánh sáng. Vũ trụ mờ đục. Cuối cùng, khi nó nguội đi, các photon có thể đi lại tự do hơn. Sau đó, có lẽ hàng trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn, các nguồn sáng đầu tiên hình thành: các ngôi sao. Nhưng chúng tôi không biết khi nào, hoặc loại sao nào.
- Các thiên hà lắp ráp như thế nào: Chúng tôi đã quen với việc nhìn thấy những hình ảnh tuyệt đẹp của các thiên hà xoắn ốc lớn tồn tại trên Tạp chí Vũ trụ. Nhưng thiên hà weren luôn như thế. Các thiên hà ban đầu thường nhỏ và vón cục. Làm thế nào mà họ hình thành thành các hình dạng chúng ta thấy ngày nay?
- Sự ra đời của các ngôi sao và hệ thống tiền điện tử: Con mắt sắc sảo của Webb sẽ nhìn thẳng qua những đám mây bụi mà phạm vi như Hubble có thể nhìn xuyên qua. Những đám mây bụi đó là nơi các ngôi sao đang hình thành và hệ thống hành tinh của chúng. Những gì chúng ta thấy ở đó sẽ cho chúng ta biết rất nhiều về sự hình thành của Hệ Mặt trời của chúng ta, cũng như làm sáng tỏ nhiều câu hỏi khác.
- Các hành tinh và nguồn gốc của sự sống: Bây giờ chúng ta biết rằng ngoại hành tinh là phổ biến. Chúng tôi đã tìm thấy hàng ngàn trong số chúng quay quanh tất cả các loại sao. Nhưng chúng ta vẫn biết rất ít về chúng, như khí quyển phổ biến như thế nào, và nếu các khối xây dựng của cuộc sống là phổ biến.
Đây là tất cả các chủ đề rõ ràng hấp dẫn. Nhưng trong thời đại hiện tại của chúng ta, một trong số họ nổi bật trong số những người khác: Các hành tinh và Nguồn gốc của Sự sống.
Phát hiện gần đây, hệ thống TRAPPIST 1 khiến mọi người hào hứng về việc có thể khám phá sự sống trong một hệ mặt trời khác. TRAPPIST 1 có 7 hành tinh trên mặt đất và 3 trong số chúng nằm trong vùng có thể ở được. Đó là một tin tức lớn vào tháng 2 năm 2017. Tin đồn vẫn có thể sờ thấy và mọi người đang háo hức chờ đợi thêm tin tức về hệ thống. Đó là nơi mà JWST đến.
Một câu hỏi lớn xung quanh hệ thống TRAPPIST là hành tinh Các hành tinh có khí quyển không? Webb có thể giúp chúng tôi trả lời điều này.
Công cụ NIRSpec trên JWST sẽ có thể phát hiện bất kỳ bầu khí quyển nào xung quanh các hành tinh. Có lẽ quan trọng hơn, nó sẽ có thể điều tra bầu khí quyển, và cho chúng tôi biết về thành phần của chúng. Chúng ta sẽ biết nếu bầu khí quyển, nếu chúng tồn tại, có chứa khí nhà kính. Webb cũng có thể phát hiện các hóa chất như ozone và metan, đó là sinh học và có thể cho chúng ta biết nếu sự sống có thể có trên các hành tinh đó.
Bạn có thể nói rằng nếu James Webb có thể phát hiện khí quyển trên các hành tinh TRAPPIST 1 và xác nhận sự tồn tại của hóa chất sinh học ở đó, thì nó đã hoàn thành công việc của mình. Ngay cả khi nó ngừng hoạt động sau đó. Điều đó có lẽ rất xa vời. Nhưng vẫn có khả năng là có.
Khoa học mà JWST sẽ cung cấp cực kỳ hấp dẫn. Nhưng chúng tôi không có ở đó. Vẫn còn vấn đề khởi động JWST, và triển khai khó khăn.
Gương chính của JWSTANH lớn hơn nhiều so với Hubble. Nó có đường kính 6,5 mét, so với 2,4 mét đối với Hubble. Hubble không gặp vấn đề gì khi ra mắt, mặc dù lớn như một chiếc xe buýt trường học. Nó được đặt bên trong một tàu con thoi vũ trụ và được Canadarm triển khai trên quỹ đạo trái đất thấp. Điều đó đã giành được công việc của Keith cho James Webb.
Webb phải được phóng lên một tên lửa để được gửi đến L2, nó là ngôi nhà cuối cùng. Và để được phóng lên tên lửa của mình, nó phải vừa với một không gian chở hàng trong mũi tên lửa. Điều đó có nghĩa là nó phải được gấp lại.
Chiếc gương, được tạo thành từ 18 phân đoạn, được xếp thành ba bên trong tên lửa và mở ra trên đường đến L2. Các râu và pin mặt trời cũng cần phải mở ra.
Không giống như Hubble, Webb cần được giữ cực kỳ mát mẻ để thực hiện công việc của mình. Nó có một bộ làm mát lạnh để giúp với điều đó, nhưng nó cũng có một tấm che nắng khổng lồ. Tấm che nắng này có năm lớp, và rất lớn.
Chúng tôi cần tất cả các thành phần này để triển khai cho Webb để thực hiện công việc của mình. Và không có gì như thế này đã được thử trước đây.
Việc khởi chạy Webb chỉ còn 7 tháng nữa. Điều đó thực sự rất gần, xem xét dự án gần như đã bị hủy bỏ. Có một giác quan khoa học được thực hiện một khi nó hoạt động.
Nhưng chúng tôi chưa có ở đó, và chúng tôi sẽ phải trải qua quá trình khởi động và triển khai tấn công thần kinh trước khi chúng tôi thực sự có thể phấn khích.
