Наверняка, вы видели изображения гигантских золотых сот зеркала, готовящегося к запуску телескопа Джеймса Уэбба. Это культовое зеркало позволит космическому телескопу изучать невиданные ранее уголки космоса.
Космический телескоп Джеймса Уэбба проектировался НАСА, Европейским космическим агентством и Канадским космическим агентством. В чём секрет его впечатляющей наблюдательной способности? Огромное золотое зеркало. Зеркало состоит из 18 зеркал меньшего размера, которые вместе позволят использовать телескоп для улавливания света от очень далёких галактик, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет от нас.
“Что нам действительно нужно, так это чтобы все эти 18 зеркал работали так, как будто они представляют собой единый монолит”, – сказал в мае этого года Ли Файнберг.
Уэбб будет запущен в космос 24 декабря из Космического центра Гвианы, или европейского космодрома, в Короу, Французская Гвиана.
Главное зеркало Уэбба имеет ширину 6,5 метров и состоит из 18 шестиугольных сегментов, зеркал диаметром 1,32 метра. У Уэбба также есть небольшое вторичное зеркало размером всего 0,74 м в поперечнике.
Это делает главное зеркало Уэбба значительно больше, чем у космического телескопа “Хаббла”, зеркало которого имеет диаметр 2,4 метра.
Фокусировка гигантского шестиугольника
Космический телескоп Джеймса Уэбба будет находиться в космосе во второй точке Лагранжа, точке прямо за Землёй с точки зрения Солнца. Там инструмент будет проводить наблюдения за далёкими небесными телами, а его инфракрасное зрение поможет телескопу проникать сквозь межзвёздную пыль.
Согласно заявлению НАСА, сегменты сотового зеркала космического телескопа имеют такую форму для того, чтобы основное зеркало, состоящее из всех частей, имело примерно круглую форму.
“Если бы сегменты были круглыми, то между ними были бы зазоры”, – говорится в заявлении, – “желательна примерно круглая общая форма зеркала, потому что она позволит фокусировать свет в наиболее компактную область на детекторах”.
В дополнение к своей форме, которая помогает ему улавливать свет от очень далёких объектов, зеркало Уэбба работает с помощью так называемых исполнительных механизмов. Актуаторы – это крошечные механические моторы, которые помогают зеркалу фокусироваться на удалённых объектах.
На задней стороне каждой части зеркала есть шесть приводов, которые могут очень медленно перемещать каждую часть зеркала, что позволяет команде миссии точно настроить космический телескоп.
“Эти приводы на самом деле представляют собой довольно удивительную конструкцию в том смысле, что они могут перемещаться как на небольшие так и на значительные углы”, – сказал Файнберг.
Почему оно золотое?
Помимо шестиугольной формы и огромных размеров, самой отличительной чертой Уэбба является блестящий, ярко-золотой цвет его зеркала.
Итак, почему золото? Во-первых, оно очень хорошо отражает свет (что хорошо видно по его блестящему внешнему виду). У него потрясающая отражательная способность. Золото на самом деле имеет самую высокую отражательную способность в очень широком диапазоне длин волн.
“Причина, по которой вы создаёте такой большой телескоп, – это возможность улавливать каждый отдельный фотон”, – добавил Файнберг. “Таким образом, вы также хотите, чтобы отражательная способность каждого из этих покрытий была чрезвычайно высокой, чтобы мы не теряли фотоны по пути”.
Говорят, что зеркала Уэбба отражают примерно 98% падающих на них фотонов. К тому же зеркало имеет специальное покрытие и это очень прочное покрытие.
Хотя сегменты зеркал Уэбба покрыты золотом, они не сделаны из чистого золота. На самом деле они сделаны из бериллия, прочного, но лёгкого металла. Каждое зеркало на Земле весит около 20 килограмм. Согласно заявлению НАСА, помимо того, что бериллий чрезвычайно прочный и сравнительно лёгкий, он также может сохранять свою форму при экстремально низких температурах, при которых Уэббу придётся работать в космосе.
Начало разработки телескопа было положено в 1996 году. Чтобы разработать, построить и протестировать зеркала Уэбба, потребовалась команда по обеспечению целостности продукта, состоящая из экспертов по оптике со всего мира.
Оборудование тестировалось в Космическом центре Джонсона (НАСА) в камере, которая была построена ещё в эпоху “Аполлонов” и была модифицирована, чтобы стать самой большой криогенной камерой в мире.
“В этой криогенной камере, которая создаёт чрезвычайно холодную среду, мы смогли развернуть весь телескоп”, – сказал Билл Окс.
Чтобы заглянуть в самые далёкие уголки Вселенной и увидеть её звёзды и галактики, Уэбб наблюдает в инфракрасном диапазоне. Однако, поскольку инфракрасный свет – это, по сути, тепло и если бы Уэбб был слишком тёплым, то он не смог бы обнаружить инфракрасный свет за пределами свечения собственного зеркала.
Фактически, зеркала Уэбба должны иметь температуру около минус 220 градусов по Цельсию), чтобы работать по назначению. Чтобы сохранить такой холод, телескоп будет отправлен в глубокий космос, где он развернёт солнцезащитные козырьки, чтобы затенять свои зеркала и другие инструменты от любого остаточного тепла от Солнца.
Таким образом, с помощью этого тестирования команда смогла убедиться, что драгоценные части зеркала Уэбба могут работать в таких экстремальных и холодных условиях.
