Dünyanın ən böyük teleskopları. Rusiya nüvə mərkəzində astrofizika rəsədxanası üçün rentgen teleskopu istehsal edildi.
Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ekzoplanetlərin əlamətlərini axtarmaq üçün təxminən 200.000 ulduzu tədqiq edəcək NASA-nın qarşıdan gələn missiyasıdır.
Bir qeyddə! Ekzoplanetlər və ya Günəşdənkənar planetlər günəş sistemindən kənarda yerləşən planetlərdir. Bu göy cisimlərinin tədqiqi uzun müddətdir ki, tədqiqatçılar üçün əlçatmaz olub - ulduzlardan fərqli olaraq, onlar çox kiçik və tutqun olurlar.
NASA bütün proqramı Yerə bənzər şəraitə malik ekzoplanetlərin axtarışına həsr edib. Üç mərhələdən ibarətdir. Baş müstəntiq, Astrofizika və Kosmik Tədqiqatlar İnstitutundan Corc Riker. Kavli layihəni “əsrin missiyası” adlandırıb.
Peyk missiya kimi 2006-cı ildə təklif edilmişdi. Startapın sponsoru Kavli Fondu, Google kimi tanınmış şirkətlər və Massaçusets Texnologiya İnstitutu da təşəbbüsü dəstəkləyib.
2013-cü ildə TESS NASA-nın Explorer proqramına daxil edildi. TESS 2 il müddətində etibarlıdır. Kosmik gəminin birinci ildə Cənub yarımkürəsini, ikinci ildə isə Şimal yarımkürəsini tədqiq edəcəyi gözlənilir.
Missiyaya rəhbərlik edən Massaçusets Texnologiya İnstitutunun (MIT) bəyanatında deyilir ki, “TESS bütün ölçülərdə minlərlə ekzoplanetin, o cümlədən ölçüləri Yerlə müqayisə oluna bilənlərin kəşfini gözləyir”.
Teleskopun məqsəd və vəzifələri
Peyk NASA-nın Keppler Kosmik Teleskopunun 2009-cu ildə buraxılmış uğurlu missiyasının davamıdır.
Kepler kimi, TESS də ulduzların parlaqlığının dəyişməsi əsasında axtarış aparacaq. Ekzoplanet bir ulduzun qarşısından keçdikdə (tranzit adlanır), ulduzun yaydığı işığı qismən gizlədir.
Parlaqlıqdakı bu azalmalar bir və ya bir neçə planetin ulduzun ətrafında fırlandığını göstərə bilər.
Bununla belə, Kepplerdən fərqli olaraq, yeni missiya 100 dəfə daha parlaq ulduzlara diqqət yetirəcək, ətraflı araşdırma üçün ən uyğun olanları seçəcək və gələcək missiyalar üçün hədəfləri müəyyən edəcək.
TESS 24 ilə 96 dərəcə sahəsi olan 26 sektora bölünmüş səmanı skan edəcək. Kosmik gəmidəki güclü kameralar hər sektorda ulduzların işığında ən kiçik dəyişiklikləri qeydə alacaq.
Layihə rəhbəri Riker qeyd edib ki, komanda missiya zamanı bir neçə min planet kəşf etməyi gözləyir. “Bu vəzifə daha genişdir, ekzoplanetlərin aşkarlanmasından kənara çıxır. TESS-dən alınan görüntülər astrofizikada bir sıra kəşflər etməyə imkan verəcək”, o əlavə edib.
Xüsusiyyətlər və Spesifikasiyalar
TESS teleskopu sələfi Kepplerdən daha təkmildir. Onların məqsədi eynidir, hər ikisi “tranzit” axtarış texnikasından istifadə edir, lakin imkanlar fərqlidir.
İki mindən çox ekzoplaneti tanıyan Keppler əsas missiyasını səmanın dar bir hissəsini müşahidə etməklə keçirdi. TESS daha çox səma cisimlərini aşkarlamağa imkan verən təxminən 20 dəfə böyük baxış sahəsinə malikdir.
Ceyms Uebb Kosmik Teleskopu ekzoplanetlərin tədqiqində növbəti estafeti götürəcək.
Webb TESS tərəfindən müəyyən edilmiş obyektləri daha ətraflı - su buxarı, metan və digər atmosfer qazlarının mövcudluğu üçün skan edəcək. Onun 2019-cu ildə orbitə çıxarılması planlaşdırılır. Bu missiya son missiya olmalıdır.
Avadanlıq
NASA-nın məlumatına görə, günəş enerjisi ilə işləyən kosmik gəmidə dörd geniş bucaqlı optik refrakter teleskop var. Dörd cihazın hər birində 600-dən 1000 nanometrə qədər spektral diapazonda işləməyə qadir olan 67,2 meqapiksel ayırdetmə qabiliyyətinə malik daxili yarımkeçirici kameralar var.
Müasir avadanlıq bütün səmanın geniş görünüşünü təmin etməlidir. Teleskoplar 27 ilə 351 gün arasında müəyyən bir yeri müşahidə edəcək və sonra iki il ərzində ardıcıl olaraq hər iki yarımkürəni keçərək növbəti yerə keçəcək.
Monitorinq məlumatları üç ay ərzində peykin bortunda emal olunacaq və saxlanılacaq. Qurğu Yerə yalnız elmi maraq doğura biləcək məlumatları ötürəcək.
Orbit və buraxılış
Komanda üçün ən çətin vəzifələrdən biri kosmik gəmi üçün unikal orbitin hesablanması idi.
Qurğu Yer ətrafında yüksək elliptik orbitə çıxarılacaq - o, Ayın dövrəsini tamamlaması üçün Yer ətrafında iki dəfə dövrə vuracaq. Bu növ orbit ən sabitdir. Peyki sıradan çıxara biləcək heç bir kosmik dağıntı və ya güclü radiasiya yoxdur. Cihaz yerüstü xidmətlərlə asanlıqla məlumat mübadiləsi aparacaq.
Başlama tarixləri
Bununla belə, bir mənfi cəhət də var - belə trayektoriya buraxılış vaxtını məhdudlaşdırır: o, Ayın orbiti ilə sinxronlaşdırılmalıdır. Gəminin kiçik bir "pəncərəsi" qalıb - martdan iyun ayına qədər - bu müddəti qaçırarsa, missiya planlaşdırılan tapşırıqları yerinə yetirə bilməyəcək.
- NASA-nın dərc olunmuş büdcəsinə görə, 2018-ci ildə ekzoplanet teleskopunun saxlanması agentliyə təxminən 27,5 milyon dollara başa gələcək, layihənin ümumi dəyəri isə 321 milyon dollar təşkil edəcək.
- Kosmik gəmi əvvəllər heç vaxt istifadə olunmayan orbitdə olacaq. P/2 adlanan elliptik orbit Ayın orbital dövrünün tam yarısıdır. Bu o deməkdir ki, TESS hər 13,7 gündən bir Yer ətrafında dövr edəcək.
- İlon Maskın aerokosmik korporasiyası peyk buraxmaq hüququ uğrunda Boeng ilə ciddi rəqabətə tab gətirdi. Statistika və NASA tərəfdə idi
- Alətlərin inkişafı - bort teleskoplarından tutmuş optik qəbuledicilərə qədər - Google tərəfindən maliyyələşdirilib.
TESS-in minlərlə ekzoplanet namizədini kəşf edəcəyi gözlənilir. Bu, astronomlara planet sistemlərinin quruluşunu daha yaxşı başa düşməyə kömək edəcək və günəş sistemimizin necə formalaşdığını başa düşməyə kömək edəcək.
Teleskoplar necə yaranıb?
İlk teleskop 17-ci əsrin əvvəllərində meydana çıxdı: bir neçə ixtiraçı eyni vaxtda teleskopları icad etdilər. Bu borular qabarıq lensin xüsusiyyətlərinə əsaslanırdı (yaxud da deyildiyi kimi konkav güzgü), boruda linza kimi fəaliyyət göstərir: linza işıq şüalarını diqqət mərkəzinə gətirir və borunun o biri ucunda yerləşən göz qapağı vasitəsilə baxıla bilən böyüdülmüş bir şəkil əldə edilir. Teleskoplar üçün mühüm tarix 7 yanvar 1610-cu ildir; sonra italyan Galileo Galilei əvvəlcə teleskopunu göyə yönəltdi - və beləcə onu teleskopa çevirdi. Galileo teleskopu çox kiçik idi, uzunluğu bir metrdən bir qədər çox idi və linzanın diametri 53 mm idi. O vaxtdan bəri, teleskoplar daim ölçüdə böyüdü. Rəsədxanalarda yerləşən həqiqətən böyük teleskoplar 20-ci əsrdə tikilməyə başladı. Bu gün ən böyük optik teleskop, obyektivinin diametri 10 m-ə qədər olan Kanar adalarındakı rəsədxanada yerləşən Böyük Kanar Teleskopudur.
Bütün teleskoplar eynidirmi?
Yox. Teleskopların əsas növü optikdir, onlar ya linza, konkav güzgü və ya bir sıra güzgülər, ya da güzgü və obyektivdən birlikdə istifadə edirlər. Bütün bu teleskoplar görünən işıqla işləyir, yəni planetlərə, ulduzlara və qalaktikalara çox kəskin insan gözünün baxdığı kimi baxırlar. Dünyadakı bütün obyektlərdə radiasiya var və görünən işıq bu şüalanmaların spektrinin yalnız kiçik bir hissəsini təşkil edir. Kosmosa yalnız onun vasitəsilə baxmaq ətrafdakı dünyanı ağ-qara rəngdə görməkdən də pisdir; Bu yolla biz çoxlu məlumat itiririk. Buna görə də müxtəlif prinsiplərlə işləyən teleskoplar var: məsələn, radiodalğaları tutan radioteleskoplar və ya qamma şüalarını tutan teleskoplar - kosmosda ən isti obyektləri müşahidə etmək üçün istifadə olunur. Ultrabənövşəyi və infraqırmızı teleskoplar da var, onlar Günəş sistemindən kənarda yeni planetlərin kəşfi üçün çox əlverişlidir: parlaq ulduzların görünən işığında onların ətrafında fırlanan kiçik planetləri görmək mümkün deyil, lakin ultrabənövşəyi və infraqırmızı işıqda bu, daha asandır.
Niyə ümumiyyətlə teleskoplara ehtiyacımız var?
Yaxşı sual! Bunu gərək əvvəldən soruşmalıydım. Biz kosmosa və hətta başqa planetlərə cihazlar göndəririk, onlar haqqında məlumat toplayırıq, lakin əksər hallarda astronomiya unikal bir elmdir, çünki birbaşa çıxışı olmayan obyektləri öyrənir. Teleskop kosmos haqqında məlumat almaq üçün ən yaxşı vasitədir. O, insan gözü üçün əlçatmaz olan dalğaları, ən xırda detalları görür, həmçinin öz müşahidələrini qeyd edir - sonra bu qeydlərin köməyi ilə səmada dəyişiklikləri müşahidə etmək olar.
Müasir teleskoplar sayəsində biz ulduzları, planetləri və qalaktikaları yaxşı başa düşürük və hətta əvvəllər elmə məlum olmayan hipotetik hissəcikləri və dalğaları aşkar edə bilirik: məsələn, qaranlıq maddə (bunlar Kainatın 73%-ni təşkil edən sirli hissəciklərdir) və ya qravitasiya dalğaları (bir-birindən 3000 km məsafədə yerləşən iki rəsədxanadan ibarət LIGO rəsədxanasından istifadə edərək onları aşkar etməyə çalışırlar). Bu məqsədlər üçün teleskopları bütün digər cihazlar kimi müalicə etmək daha yaxşıdır - onları kosmosa göndərin.
Niyə teleskopları kosmosa göndərirlər?
Yerin səthi kosmosu müşahidə etmək üçün ən yaxşı yer deyil. Planetimiz çoxlu müdaxilə yaradır. Birincisi, planetin atmosferindəki hava obyektiv kimi fəaliyyət göstərir: o, səma cisimlərindən gələn işığı təsadüfi, gözlənilməz şəkildə bükür və bizim onları görmə tərzimizi təhrif edir. Bundan əlavə, atmosfer bir çox növ radiasiyanı udur: məsələn, infraqırmızı və ultrabənövşəyi dalğaları. Bu müdaxiləni aradan qaldırmaq üçün kosmosa teleskoplar göndərilir. Düzdür, bu, çox bahadır, ona görə də bu, nadir hallarda edilir: tarix boyu biz kosmosa 100-ə yaxın müxtəlif ölçülü teleskop göndərmişik – əslində bu, kifayət deyil, hətta Yerdəki iri optik teleskoplar da bir neçə dəfə böyükdür. Ən məşhur kosmik teleskopu Hubble-dır və 2018-ci ildə istifadəyə veriləcək James Webb Teleskopu onun varisi olacaq.
Nə qədər bahadır?
Güclü kosmik teleskop çox bahalıdır. Keçən həftə ən məşhur kosmik teleskop olan Hubble-ın orbitə buraxılmasının 25 illiyi qeyd olundu. Bütün dövr ərzində buna 10 milyard dollara yaxın vəsait ayrılıb; bu pulun bir hissəsi təmir üçün nəzərdə tutulub, çünki Hubble müntəzəm olaraq təmir edilməli idi (bu, 2009-cu ildə dayandırıldı, lakin teleskop hələ də işləyir). Teleskop işə salındıqdan qısa müddət sonra axmaq bir şey baş verdi: onun çəkdiyi ilk şəkillər gözləniləndən çox pis keyfiyyətə malik idi. Məlum oldu ki, hesablamalardakı kiçik səhvə görə Hubble güzgüsü kifayət qədər səviyyəli deyil və onu düzəltmək üçün bütöv bir astronavt komandası göndərilməli idi. Təxminən 8 milyon dollara başa gəldi James Webb teleskopunun qiyməti dəyişə bilər və ehtimal ki, buraxılmağa yaxın artacaq, lakin indiyə qədər bu, təxminən 8 milyard dollardır - və hər qəpiyə dəyər.
Xüsusi nədir
James Webb Teleskopunda?
Bu, bəşər tarixində ən təsirli teleskop olacaq. Layihə 90-cı illərin ortalarında düşünülmüşdü və indi nəhayət son mərhələsinə yaxınlaşır. Teleskop Yerdən 1,5 milyon km məsafədə uçaraq Günəş ətrafında orbitə, daha doğrusu Günəş və Yerdən ikinci Laqranj nöqtəsinə daxil olacaq - bu, iki cismin cazibə qüvvələrinin balanslaşdırıldığı yerdir və buna görə də üçüncü obyektdir. (bu halda teleskop) hərəkətsiz qala bilər. James Webb teleskopu bir raketə sığmayacaq qədər böyükdür, ona görə də o, qatlanmış halda uçacaq və çevrilən çiçək kimi kosmosda açılacaq; buna bax video bunun necə olacağını anlamaq üçün.
Bundan sonra o, tarixdəki bütün teleskoplardan uzağa baxa biləcək: Yerdən 13 milyard işıq ili. İşıq, təxmin etdiyiniz kimi, işıq sürəti ilə hərəkət etdiyi üçün gördüyümüz cisimlər keçmişdə qalıb. Kobud desək, bir ulduza teleskopla baxanda onu onlarca, yüzlərlə, minlərlə və s. il əvvəl göründüyü kimi görürsən. Buna görə də James Webb Teleskopu ilk ulduzları və qalaktikaları Böyük Partlayışdan sonra olduğu kimi görəcək. Bu çox vacibdir: qalaktikaların necə yarandığını, ulduzların və planet sistemlərinin necə meydana gəldiyini daha yaxşı anlayacağıq və həyatın mənşəyini daha yaxşı anlaya biləcəyik. Ola bilsin ki, James Webb Teleskopu bizə yerdən kənar həyatı kəşf etməyə kömək edəcək. Bir şey var: missiya zamanı çox şey səhv ola bilər və teleskop Yerdən çox uzaqda olacağından, Hubble-da olduğu kimi onu düzəltmək üçün göndərmək mümkün olmayacaq.
Bütün bunların praktiki mənası nədir?
Bu, astronomiya ilə bağlı tez-tez verilən sualdır, xüsusən də ona nə qədər pul xərcləndiyini nəzərə alsaq. Bunun iki cavabı var: birincisi, hər şeyin, xüsusən də elmin aydın praktik mənası olmamalıdır. Astronomiya və teleskoplar bəşəriyyətin Kainatdakı yerini və ümumiyyətlə dünyanın quruluşunu daha yaxşı anlamağa kömək edir. İkincisi, astronomiyanın hələ də praktik faydaları var. Astronomiya bilavasitə fizika ilə bağlıdır: astronomiyanı dərk etməklə biz fizikanı daha yaxşı başa düşürük, çünki Yerdə müşahidə oluna bilməyən fiziki hadisələr var. Məsələn, astronomlar qaranlıq maddənin varlığını sübut etsələr, bu, fizikaya çox təsir edəcək. Bundan əlavə, kosmos və astronomiya üçün icad edilmiş bir çox texnologiyalar gündəlik həyatda istifadə olunur: peykləri nəzərdən keçirək, indi televizordan GPS naviqasiyasına qədər hər şey üçün istifadə olunur. Nəhayət, astronomiya gələcəkdə çox vacib olacaq: yaşamaq üçün bəşəriyyət Günəşdən enerji və asteroidlərdən minerallar çıxarmalı, başqa planetlərdə məskunlaşmalı və ola bilsin ki, yadplanetli sivilizasiyalarla əlaqə saxlamalı olacaq – əgər biz bunu etməsək, bütün bunlar mümkün olmayacaq. indi astronomiya və teleskoplar inkişaf etdirin.
Ulduzları harada görmək olar?
Tamamilə əsaslı bir sual: niyə teleskopları kosmosda yerləşdirirsiniz? Hər şey çox sadədir - siz Kosmosdan daha yaxşı görə bilərsiniz. Bu gün Kainatı öyrənmək üçün bizə Yerdə əldə etmək mümkün olmayan rezolyusiyaya malik teleskoplar lazımdır. Buna görə teleskoplar kosmosa buraxılır.
Fərqli görmə növləri
Bütün bu cihazların fərqli "görmə" var. Bəzi teleskop növləri kosmik obyektləri infraqırmızı və ultrabənövşəyi diapazonda, digərləri isə rentgen diapazonunda öyrənir. Kainatın dərindən öyrənilməsi üçün getdikcə daha təkmil kosmik sistemlərin yaradılmasının səbəbi budur.
Hubble Kosmik Teleskopu
Hubble Kosmik Teleskopu (HST)
Hubble teleskopu Yerin aşağı orbitindəki bütöv bir kosmik rəsədxanadır. Onun yaradılması üzərində NASA və Avropa Kosmik Agentliyi çalışıb. Teleskop 1990-cı ildə orbitə buraxılıb və hazırda yaxın infraqırmızı və ultrabənövşəyi diapazonda müşahidə aparan ən böyük optik cihazdır.
Orbitdə işlədiyi müddətdə Hubble Yerə 22 min müxtəlif səma cismi - planetlər, ulduzlar, qalaktikalar, dumanlıqların 700 mindən çox şəklini göndərdi. Minlərlə astronom ondan Kainatda baş verən prosesləri müşahidə etmək üçün istifadə edirdi. Beləliklə, Hubble-ın köməyi ilə ulduzların ətrafında bir çox protoplanetar birləşmələr kəşf edildi, Yupiter, Saturn və digər planetlərdə auroralar kimi hadisələrin unikal fotoşəkilləri və bir çox digər əvəzolunmaz məlumatlar əldə edildi.
Chandra X-ray Rəsədxanası
Chandra X-ray Rəsədxanası
Chandra Kosmik Teleskopu 23 iyul 1999-cu ildə kosmosa buraxılıb. Onun əsas vəzifəsi kosmosun çox yüksək enerjili bölgələrindən yayılan rentgen şüalarını müşahidə etməkdir. Bu cür tədqiqatlar Kainatın təkamülünü anlamaq, eləcə də müasir elmin ən böyük sirlərindən biri olan qaranlıq enerjinin təbiətini öyrənmək üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bu günə qədər kosmosa rentgen diapazonunda tədqiqat aparan onlarla cihaz buraxılıb, lakin buna baxmayaraq, Çandra bu sahədə ən güclü və effektiv olaraq qalır.
Spitzer Spitzer Kosmik Teleskopu NASA tərəfindən 25 avqust 2003-cü ildə buraxılmışdır. Onun vəzifəsi kosmosu infraqırmızı diapazonda müşahidə etməkdir, orada soyuyan ulduzları və nəhəng molekulyar buludları görə bilərsiniz. Yer atmosferi infraqırmızı şüaları udur və belə kosmik obyektləri Yerdən müşahidə etmək demək olar ki, qeyri-mümkün edir.
Kepler Kepler teleskopu NASA tərəfindən 6 mart 2009-cu ildə buraxılıb. Onun xüsusi məqsədi ekzoplanetləri axtarmaqdır. Teleskopun vəzifəsi 3,5 il ərzində 100 mindən çox ulduzun parlaqlığını izləməkdir və bu müddət ərzində o, günəşlərindən həyatın yaranması üçün əlverişli məsafədə yerləşən Yerə bənzər planetlərin sayını müəyyən etməlidir. Bu planetlərin və onların orbitlərinin formalarının ətraflı təsvirini tərtib edin, planet sistemləri olan ulduzların xüsusiyyətlərini öyrənin və s. Bu günə qədər Kepler artıq beş ulduz sistemi və yüzlərlə yeni planet müəyyən edib ki, onlardan 140-ı Yerə oxşar xüsusiyyətlərə malikdir.
James Webb Kosmik Teleskopu
James Webb Kosmik Teleskopu (JWST)
Ehtimal edilir ki, Hubble ömrünün sonuna çatdıqda onun yerini JWST kosmik teleskop alacaq. O, diametri 6,5 m olan nəhəng güzgü ilə təchiz olunacaq. Onun məqsədi Böyük Partlayış nəticəsində yaranan ilk ulduzları və qalaktikaları aşkar etməkdir.
Onun Kosmosda nə görəcəyini və bunun həyatımıza necə təsir edəcəyini təsəvvür etmək belə çətindir.
Teleskopun 2009-cu ildə sonuncu texniki xidməti zamanı çəkilmiş kanonik fotoşəkili.
25 il əvvəl, 1990-cı il aprelin 24-də "Discovery" kosmik gəmisi Kanaveral burnundan onuncu uçuşu ilə yola çıxdı və nəqliyyat bölməsində NASA-ya şöhrət gətirəcək və astronomiyanın bir çox sahələrinin inkişafı üçün katalizator olacaq qeyri-adi yük daşıdı. . Beləliklə, dünyanın bəlkə də ən məşhur astronomik aləti olan Hubble Kosmik Teleskopunun 25 illik missiyası başladı.
Ertəsi gün, 1990-cı il aprelin 25-də yük lyukunun qapıları açıldı və xüsusi manipulyator teleskopu kupedən qaldırdı. Hubble səyahətinə Yerdən 612 km yüksəklikdən başlayıb. Cihazın işə salınması prosesi bir neçə IMAX kamerasında lentə alınıb və sonrakı təmir missiyalarından biri ilə birlikdə “Kosmosda tale” (1994) filminə daxil edilib. Teleskop daha bir neçə dəfə IMAX kinorejissorlarının diqqətini çəkərək Hubble: Kosmosda və Zamanda qalaktikalar (2004) və Hubble 3D (2010) filmlərinin qəhrəmanına çevrildi. Bununla belə, populyar elmi kino xoşdur, lakin yenə də orbital rəsədxananın işinin əlavə məhsuludur.
Kosmik teleskoplar niyə lazımdır?
Optik astronomiyanın əsas problemi Yer atmosferinin yaratdığı müdaxilədir. Böyük şəhərlərdən və sənaye mərkəzlərindən uzaqda, dağlarda çoxdan böyük teleskoplar tikilib. Uzaqlıq həm real, həm də işıqlı duman problemini qismən həll edir (gecə səmasının süni işıq mənbələri ilə işıqlandırılması). Yüksək hündürlükdə yerləşmə teleskopların ayırdetmə qabiliyyətini məhdudlaşdıran atmosfer turbulentliyinin təsirini azaltmağa və müşahidə üçün əlverişli gecələrin sayını artırmağa imkan verir.
Artıq qeyd olunan narahatlıqlara əlavə olaraq, ultrabənövşəyi, rentgen və qamma diapazonlarında yer atmosferinin şəffaflığı çox arzuolunmazdır. Oxşar problemlər infraqırmızı spektrdə müşahidə olunur. Yerdəki müşahidəçilərin qarşısındakı başqa bir maneə, səmanın mavi rəngini izah edən eyni şey Reyleigh səpilməsidir. Bu fenomenə görə müşahidə olunan obyektlərin spektri təhrif olunur, qırmızıya keçir.
Hubble Discovery servisinin yük anbarında. IMAX kameralarından birindən görüntü.
Ancaq yenə də əsas problem yer atmosferinin heterojenliyi, orada müxtəlif sıxlığı olan ərazilərin olması, hava sürəti və s. Məhz bu hadisələr adi gözlə görünən ulduzların məlum parıldamasına səbəb olur. Böyük teleskopların multimetrli optikası ilə problem daha da pisləşir. Nəticədə, güzgünün ölçüsündən və teleskop aperturasından asılı olmayaraq yerüstü optik cihazların ayırdetmə qabiliyyəti təxminən 1 qövs saniyə ilə məhdudlaşır.
Teleskopun kosmosa çıxarılması bütün bu problemlərdən qaçmağa və ayırdetmə qabiliyyətini böyüklük sırası ilə artırmağa imkan verir. Məsələn, güzgü diametri 2,4 m olan Hubble teleskopunun nəzəri ayırdetmə qabiliyyəti 0,05 qövs saniyəsi, həqiqisi 0,1 saniyədir.
Hubble Layihəsi. Başlamaq
Astronomiya alətlərinin Yer atmosferindən kənara köçürülməsinin müsbət təsiri barədə ilk dəfə olaraq alimlər kosmik əsrin yaranmasından çox əvvəl, hələ ötən əsrin 30-cu illərində danışmağa başlayıblar. Yerdən kənar rəsədxanaların yaradılması həvəskarlarından biri astrofizik Lyman Spitzer idi. Belə ki, o, 1946-cı ildə yazdığı məqalədə kosmik teleskopların əsas üstünlüklərini əsaslandırıb və 1962-ci ildə ABŞ Milli Elmlər Akademiyasına belə bir cihazın hazırlanmasını kosmik proqrama daxil etməyi tövsiyə edən hesabat dərc edib. Çox gözlənilən idi ki, 1965-ci ildə Spitzer belə böyük kosmik teleskop üçün elmi tapşırıqların diapazonunu təyin edən komitənin rəhbəri oldu. Daha sonra 2003-cü ildə orbitə buraxılan, 85 santimetrlik əsas güzgülü olan Spitzer Kosmik Teleskopu (SIRTF) infraqırmızı kosmik teleskopu alimin adını daşıyır.
Spitzer infraqırmızı teleskopu.
İlk yerdən kənar rəsədxana 1962-ci ildə, kosmik əsrin başlanmasından cəmi 5 il sonra günəşi öyrənmək üçün buraxılmış Orbiting Solar Observatory 1 (OSO 1) idi. Ümumilikdə, 1962-ci ildən 1975-ci ilə qədər OSO proqramı çərçivəsində. 8 cihaz yaradılmışdır. Və 1966-cı ildə, buna paralel olaraq, başqa bir proqram - 1966-1972-ci illərdə Orbiting Astronomiya Rəsədxanası (OAO) işə salındı. Orbitə çıxan dörd ultrabənövşəyi və rentgen teleskopu buraxıldı. Məhz OAO missiyalarının uğuru, əvvəlcə sadəcə Böyük Orbit Teleskopu və ya Böyük Kosmik Teleskopu adlandırılan böyük kosmik teleskopun yaradılması üçün başlanğıc nöqtəsi oldu. Cihaz Amerika astronomu və kosmoloqu Edvin Hablın şərəfinə yalnız 1983-cü ildə Hubble adını aldı.
İlkin olaraq, 3 metrlik əsas güzgülü teleskopun qurulması və artıq 1979-cu ildə orbitə çıxarılması planlaşdırılırdı. Üstəlik, teleskopun birbaşa kosmosda xidmət göstərə bilməsi üçün rəsədxana dərhal inkişaf etdirildi və burada Space Shuttle proqramı, paralel olaraq inkişaf edən, çox lazımlı gəldi, ilk uçuşu 12 aprel 1981-ci ildə baş tutdu, gəlin etiraf edək ki, modul dizaynı parlaq bir həll idi - servislər teleskopa beş dəfə avadanlığı təmir etmək və təkmilləşdirmək üçün uçdu.
Və sonra pul axtarışı başladı. Konqres ya maliyyələşdirmədən imtina etdi, ya da yenidən vəsait ayırdı. NASA və elmi ictimaiyyət Böyük Kosmos Teleskopu layihəsi üçün misli görünməmiş ümummilli lobbi proqramı başlatdı, bu proqrama qanunvericilərə kütləvi məktublar (o zaman kağız) göndərilməsi, alimlərin konqresmenlər və senatorlarla şəxsi görüşləri və s. daxildir. Nəhayət, 1978-ci ildə Konqres ilk 36 milyon dollar ayırdı, üstəlik Avropa Kosmik Birliyi (ESA) xərclərin bir hissəsini öz üzərinə götürməyə razı oldu. Rəsədxananın layihələndirilməsinə başlandı və yeni buraxılış tarixi 1983-cü il oldu.
Qəhrəman üçün güzgü
Optik teleskopun ən vacib hissəsi güzgüdür. Kosmik teleskopun güzgüsü yerdəki analoqlarından daha yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə görə xüsusi tələblərə malik idi. 2,4 m diametrli əsas Hubble güzgüsü üzərində iş 1979-cu ildə başladı və podratçı kimi Perkin-Elmer seçildi. Sonrakı hadisələr göstərdi ki, bu, ölümcül bir səhv idi.
Preform olaraq Corning-dən olan termal genişləndirici şüşənin ultra aşağı əmsalı istifadə edilmişdir. Bəli, smartfonlarınızın ekranlarını qoruyan Gorilla Glass şüşəsindən bildiyiniz eyni. Yeni açılmış CNC maşınlarının ilk dəfə istifadə edildiyi cilalama dəqiqliyi qırmızı işığın dalğa uzunluğunun 1/65-i və ya 10 nm olmalıdır. Sonra güzgü 65 nm qalınlığında alüminium təbəqəsi və 25 nm qalınlığında maqnezium ftorid qoruyucu təbəqəsi ilə örtülməli idi. Perkin-Elmerin səriştəsinə şübhə edən və yeni texnologiyanın istifadəsi ilə bağlı problemlərdən qorxan NASA eyni vaxtda Kodak-a ənənəvi üsulla hazırlanmış ehtiyat güzgü sifariş etdi.
Perkin-Elmer zavodunda Hubble əsas güzgüsünün cilalanması, 1979.
NASA-nın qorxularının əsassız olduğu ortaya çıxdı. Əsas güzgünün cilalanması 1981-ci ilin sonuna qədər davam etdi, buna görə də buraxılış əvvəlcə 1984-cü ilə, sonra optik sistemin digər komponentlərinin istehsalında gecikmələr səbəbindən 1985-ci ilin aprelinə təxirə salındı. Perkin-Elmerdə gecikmələr fəlakətli ölçülərə çatdı. Başlanğıc 1986-cı ilin martına, sonra isə sentyabr ayına kimi daha iki dəfə təxirə salındı. Eyni zamanda, o vaxta qədər layihənin ümumi büdcəsi artıq 1,175 milyard dollar idi.
Fəlakət və gözlənti
28 yanvar 1986-cı ildə Canaverel burnu üzərində uçuşundan 73 saniyə sonra göyərtəsində yeddi astronavt olan Challenger kosmik gəmisi partladı. İki il yarım ərzində ABŞ insanlı uçuşları dayandırdı və Hubble-ın buraxılışı qeyri-müəyyən müddətə təxirə salındı.
Space Shuttle uçuşları 1988-ci ildə bərpa edildi və avtomobilin buraxılması indi orijinal tarixdən 11 il sonra, 1990-cı ilə planlaşdırıldı. Dörd il ərzində bort sistemləri qismən işə salınmış teleskop süni atmosferi olan xüsusi otaqda saxlanılıb. Təkcə unikal cihazın saxlanmasının dəyəri ayda təxminən 6 milyon dollar təşkil etdi! Kosmik laboratoriyanın yaradılmasının ümumi dəyəri planlaşdırılan 400 milyon dollar əvəzinə 2,5 milyard dollar qiymətləndirilirdi. Bu gün inflyasiya nəzərə alınmaqla, bu, 10 milyard dollardan çoxdur!
Bu məcburi gecikmənin müsbət tərəfləri də var idi - tərtibatçılar peyki yekunlaşdırmaq üçün əlavə vaxt aldılar. Beləliklə, günəş panelləri daha səmərəli olanları ilə əvəz olundu (bu, gələcəkdə daha iki dəfə ediləcək, lakin bu dəfə kosmosda), bort kompüteri modernləşdirildi və yerüstü proqram təminatı təkmilləşdirildi, bu da Məlum olub ki, 1986-cı ilə qədər tamamilə hazırlıqsız idi. Əgər teleskop birdən-birə vaxtında kosmosa çıxarılsa, yerüstü xidmətlər onunla sadəcə işləyə bilməzdi. Sərbəstlik və xərclərin aşılması hətta NASA-da da baş verir.
Və nəhayət, 24 aprel 1990-cı ildə Discovery Hubble-ı kosmosa göndərdi. Astronomik müşahidələr tarixində yeni mərhələ başladı.
Uğursuz Şanslı Teleskopu
Əgər bunun Hubble-ın uğursuz macərasının sonu olduğunu düşünürsənsə, dərindən yanılırsan. Problemlər buraxılış zamanı başladı - günəş panellərindən biri açılmaqdan imtina etdi. Kosmonavtlar artıq skafandrlarını geyinir, problemi həll etmək üçün kosmosa çıxmağa hazırlaşırdılar ki, panel boşaldı və lazımi yerini aldı. Bununla belə, bu, yalnız başlanğıc idi.
Canadarm manipulyatoru Hubble-ı sərbəst uçuşa buraxır.
Sözün əsl mənasında teleskopla işləməyin ilk günlərində elm adamları Hubble-ın kəskin görüntü yarada bilmədiyini və onun ayırdetmə qabiliyyətinin yerdəki teleskoplardan çox da üstün olmadığını kəşf etdilər. Çoxmilyardlıq layihənin axmaq olduğu ortaya çıxdı. Tez aydın oldu ki, Perkin-Elmer teleskopun optik sisteminin istehsalını nəinki nalayiq şəkildə gecikdirdi, həm də əsas güzgünün cilalanması və quraşdırılması zamanı ciddi səhvə yol verdi. Güzgünün kənarlarında göstərilən formadan sapma 2 mikron təşkil etdi ki, bu da güclü sferik aberasiyanın meydana gəlməsinə və nəzərdə tutulan 0,1 yerinə 1 qövs saniyəsinə qədər azalmaya səbəb oldu.
Səhvin səbəbi Perkin-Elmer üçün sadəcə biabırçı idi və şirkətin mövcudluğuna son qoymalı idi. Əsas null korrektoru, böyük asferik güzgüləri yoxlamaq üçün xüsusi optik cihaz səhv quraşdırılmışdır - linzası düzgün mövqedən 1,3 mm sürüşdürülmüşdür. Cihazı yığan texnik lazer sayğacla işləyərkən sadəcə olaraq səhvə yol verib və linza ilə onun dayaq strukturu arasında gözlənilməz boşluq aşkar edəndə adi metal yuyucu vasitəsi ilə onu kompensasiya edib.
Bununla belə, Perkin-Elmer ciddi keyfiyyətə nəzarət qaydalarını pozaraq, sferik aberasiyanın mövcudluğunu göstərən əlavə sıfır düzəldicilərin oxunuşlarına məhəl qoymasaydı, problemin qarşısını almaq olardı. Belə ki, bir nəfərin səhvi və Perkin-Elmer menecerlərinin diqqətsizliyi ucbatından çox milyardlıq layihə balansda qalıb.
NASA-da Kodak tərəfindən hazırlanmış ehtiyat güzgüsü olsa da və teleskop orbitdə xidmət üçün nəzərdə tutulsa da, əsas komponentin kosmosda dəyişdirilməsi mümkün olmayıb. Nəticədə, optik təhriflərin dəqiq miqyası müəyyən edildikdən sonra, onları kompensasiya etmək üçün xüsusi cihaz - Korreksiyaedici Optik Kosmik Teleskop Eksenli Dəyişdirmə (COSTAR) hazırlanmışdır. Sadəcə olaraq, bu, optik sistem üçün mexaniki yamaqdır. Onu quraşdırmaq üçün Hubble-da elmi cihazlardan biri sökülməli idi; Məsləhətləşdikdən sonra alimlər yüksək sürətli fotometri qurban verməyə qərar verdilər.
Astronavtlar Hubble-ı ilk təmir missiyası zamanı saxlayırlar.
Endeavour servis gəmisindəki təmir missiyası 2 dekabr 1993-cü ilə qədər işə salınmadı. Bütün bu müddət ərzində Hubble sferik aberasiyanın miqyasından asılı olmayaraq ölçmələr və tədqiqatlar apardı, bundan əlavə, astronomlar bəzi təhrifləri kompensasiya edən kifayət qədər effektiv post-emal alqoritmi hazırlamağa müvəffəq oldular. Bir cihazı sökmək və COSTAR-ı quraşdırmaq üçün 5 gün iş və 5 kosmosda gəzinti tələb olundu, ümumi müddəti 35 saat! Və missiyadan əvvəl astronavtlar Hubble-a xidmət etmək üçün yaradılmış yüzə yaxın unikal alətdən istifadə etməyi öyrəndilər. COSTAR-ın quraşdırılması ilə yanaşı, teleskopun əsas kamerası dəyişdirilib. Həm düzəliş cihazının, həm də yeni kameranın müvafiq kütləsi olan böyük bir soyuducunun ölçüsündə cihazlar olduğunu başa düşməyə dəyər. 800x800 piksel təsvir ölçüsündə 4 Texas Instruments CCD sensoru olan Wide Field/Planetary Camera əvəzinə NASA Jet Propulsion Laboratory tərəfindən hazırlanmış yeni sensorlarla Geniş Sahə və Planet Kamerası 2 quraşdırılıb. Dörd matrisin həlli əvvəlkinə bənzəsə də, onların xüsusi yerləşdirilməsi sayəsində daha kiçik baxış bucağında daha böyük ayırdetmə əldə edildi. Eyni zamanda, Hubble günəş panelləri və onları idarə edən elektronika, münasibətə nəzarət sistemi üçün dörd giroskop, bir neçə əlavə modul və s. ilə əvəz olundu. Artıq 13 yanvar 1994-cü ildə NASA ictimaiyyətə kosmik obyektlərin daha aydın görüntülərini göstərdi.
M100 qalaktikasının COSTAR quraşdırılmasından əvvəl və sonrakı görüntüsü.
Məsələ bir təmir missiyası ilə məhdudlaşmırdı; servislər Hubble-a beş dəfə uçdu (!), bu, rəsədxananı ISS və Sovet orbital stansiyalarından başqa ən çox ziyarət edilən süni yerüstü obyektə çevirir.
Bir sıra elmi cihazların və bort sistemlərinin dəyişdirildiyi ikinci xidmət missiyası 1997-ci ilin fevralında baş tutdu. Astronavtlar yenidən beş dəfə kosmosa çıxdılar və gəmidə cəmi 33 saat keçirdilər.
Üçüncü təmir missiyası iki hissəyə bölündü, birincisi qrafikdən gec tamamlanmalı idi. Fakt budur ki, Hubble-ın altı münasibətə nəzarət sistemi giroskopundan üçü uğursuz oldu və bu, teleskopu hədəfə yönəltməyi çətinləşdirdi. Dördüncü giroskop təmir qrupunun başlamasına bir həftə qalmış “öldü” və kosmik rəsədxananı idarəolunmaz hala gətirdi. Ekspedisiya teleskopu xilas etmək üçün 1999-cu il dekabrın 19-da havaya qalxdı. Astronavtlar altı giroskopun hamısını əvəz etdilər və bort kompüterini təkmilləşdirdilər.
Hubble-ın ilk bort kompüteri DF-224 idi.
1990-cı ildə Hubble 80-ci illərdə NASA tərəfindən geniş istifadə edilən DF-224 bort kompüteri ilə buraxıldı (unutmayın ki, rəsədxananın dizaynı hələ 70-ci illərdə yaradılmışdı). Rockwell Autonetics tərəfindən istehsal olunan, çəkisi 50 kq və ölçüləri 45x45x30 sm olan bu sistem 1,25 MHz tezliyə malik üç prosessorla təchiz edilmiş, onlardan ikisi ehtiyat hesab edilmiş və əsas və birinci ehtiyat nüsxələrinin nasazlığı halında növbə ilə işə salınmışdır. CPU-lar. Sistem 48K kiloword (bir söz 32 bayta bərabərdir) yaddaş tutumu ilə təchiz edilmişdi və bir dəfəyə cəmi 32 kiloword mövcud idi.
Təbii ki, 90-cı illərin ortalarında belə bir arxitektura artıq ümidsizcə köhnəlmişdi, buna görə də xidmət missiyası zamanı DF-224 25 MHz takt tezliyi olan xüsusi, radiasiyadan qorunan Intel i486 çipinə əsaslanan sistemlə əvəz olundu. Yeni kompüter DF-224-dən 20 dəfə sürətli idi və 6 dəfə çox operativ yaddaşa malik idi ki, bu da bir çox tapşırıqların işlənməsini sürətləndirməyə və müasir proqramlaşdırma dillərindən istifadə etməyə imkan verirdi. Yeri gəlmişkən, daxili sistemlər üçün, o cümlədən kosmik texnologiyada istifadə üçün Intel i486 çipləri 2007-ci ilin sentyabr ayına qədər istehsal edilmişdir!
Astronavt Yerə qayıtmaq üçün Hubble-dan lent sürücüsünü çıxarır.
Bortda olan məlumatların saxlanması sistemi də dəyişdirilib. Hubble-ın orijinal dizaynında o, 1.2 GB məlumatı arxa-arxaya saxlamağa qadir olan 70-ci illərdən çarxdan çarxa ötürücü idi. İkinci təmir missiyası zamanı bu “makaradan çarxa” maqnitofonlardan biri SSD sürücüsü ilə əvəz olundu. Üçüncü missiya zamanı ikinci "bobin" də dəyişdirildi. SSD 10 dəfə daha çox məlumat saxlamağa imkan verir - 12 GB. Bununla belə, onu laptopunuzdakı SSD ilə müqayisə etməməlisiniz. Hubble-ın əsas sürücüsünün ölçüləri 30 x 23 x 18 sm, çəkisi isə 11,3 kq!
Rəsmi olaraq 3B adlanan dördüncü missiya 2002-ci ilin martında rəsədxanaya yola düşdü. Əsas vəzifə Sorğular üçün yeni Qabaqcıl Kamera quraşdırmaqdır. Bu cihazın quraşdırılması 1993-cü ildən fəaliyyət göstərən korreksiya qurğusunun istifadəsindən imtina etməyə imkan verdi. Yeni kamerada 2048 × 4096 piksel ölçülü iki doklu CCD detektoru var idi ki, bu da 2,5 meqapikselə qarşı ümumi 16 meqapiksel ayırdetmə qabiliyyətinə malikdir. əvvəlki kamera üçün. Bəzi elmi alətlər dəyişdirildi ki, 1991-ci ildə kosmosa gedən orijinal dəstdən heç biri Hubble-ın göyərtəsində qalmadı. Bundan əlavə, astronavtlar ikinci dəfə peykin günəş panellərini daha səmərəli olanları ilə əvəz edərək, 30% daha çox enerji istehsal ediblər.
Servisə yüklənməmişdən əvvəl təmiz otaqda sorğular üçün qabaqcıl kamera.
Hubble-a beşinci uçuş altı il əvvəl, 2009-cu ildə, Space Shuttle proqramının sonunda baş verdi. Çünki Məlum idi ki, bu, son təmir missiyası idi və teleskop əsaslı təmirdən keçdi. Yenə də münasibətə nəzarət sisteminin bütün altı giroskopu, dəqiq istiqamətləndirici sensorlardan biri dəyişdirilib, orbitdə 18 il işləmiş köhnələrinin yerinə yeni nikel-hidrogen batareyaları quraşdırılıb, zədələnmiş korpus təmir edilib və s.
Astronavt Yer kürəsində Hubble batareyalarını dəyişdirmək üçün məşq edir. Batareya paketinin çəkisi - 181 kq.
Ümumilikdə, beş xidmət missiyası ərzində astronavtlar teleskopu təmir etmək üçün 23 gün sərf edərək, havasız kosmosda 164 saat sərf etdilər! Unikal nailiyyət.
Teleskop üçün Instagram
Hər həftə Hubble Yerə təxminən 140 GB məlumat göndərir ki, bu da bütün orbital teleskopları idarə etmək üçün xüsusi olaraq yaradılmış Kosmik Teleskop Elm İnstitutunda toplanır. Bu gün arxivin həcmi təxminən 60 TB məlumatdır (1,5 milyon qeyd), bunlara giriş teleskopun özü kimi hamı üçün açıqdır. Hər kəs Hubble-dan istifadə etmək üçün müraciət edə bilər, sual onun veriləcəyidir. Ancaq astronomiya üzrə dərəcəniz yoxdursa, cəhd etməyin, çox güman ki, şəkil haqqında məlumat əldə etmək üçün ərizə formasından belə keçə bilməyəcəksiniz.
Yeri gəlmişkən, Hubble tərəfindən Yerə ötürülən bütün fotoşəkillər monoxromdur. Rəngli fotoşəkillərin həqiqi və ya süni rənglərdə yığılması artıq Yer kürəsində müxtəlif filtrlərlə çəkilmiş bir sıra monoxrom fotoşəkilləri üst-üstə qoymaqla baş verir.
"Yaradılış Sütunları" Hubble-ın 2015-ci ilin ən təsirli fotoşəkillərindən biridir. Qartal Dumanlığı, məsafə 4000 işıq ili.
Hubble ilə çəkilmiş, artıq işlənmiş ən təsirli fotoşəkilləri NASA-nın və ya ESA-nın rəsmi alt saytı olan HubbleSite-də, teleskopun 25-ci ildönümünə həsr olunmuş saytda tapmaq olar.
Təbii ki, Hubble-ın öz Twitter hesabı var, hətta iki -
- Tərcümə
Elektromaqnit spektri boyunca dalğa uzunluqlarında işləyən teleskopların nümunələri (2013-cü ilin fevral ayından fəaliyyət göstərir). Rəsədxanalar spektrin adətən müşahidə etdikləri hissəsinin yuxarısında və ya altında yerləşir.
1990-cı ildə Hubble Kosmik Teleskopu işə salındıqda, biz ondan bütün vaqon ölçmələr aparmaq üçün istifadə edəcəkdik. Biz uzaq qalaktikalarda əvvəllər görmədiyimiz ayrı-ayrı ulduzları görəcəkdik; dərin Kainatı əvvəllər heç vaxt mümkün olmayan bir şəkildə ölçün; ulduz əmələgəlmə bölgələrinə nəzər salın və görünməmiş dəqiqliklə dumanlıqlara baxın; Yupiter və Saturnun peyklərindəki püskürmələri əvvəllər heç vaxt mümkün olmayan təfərrüatlarla ələ keçirin. Lakin ən böyük kəşflər - qaranlıq enerji, superkütləvi qara dəliklər, ekzoplanetlər, protoplanetar disklər - gözlənilməz oldu. Bu tendensiya James Webb və WFIRST teleskopları ilə davam edəcəkmi? Oxucumuz soruşur:
Bəzi radikal yeni fizika haqqında xəyal qurmadan, Webb və WFIRST-in hansı nəticələri sizi ən çox təəccübləndirə bilər?
Belə bir proqnoz vermək üçün bu teleskopların hansı ölçmələrə qadir olduğunu bilməliyik.
Bir rəssamın James Webb teleskopunun tamamlanmış və buraxılmış təəssüratları. Teleskopun günəş istiliyindən beş qatlı qorunmasına diqqət yetirin
James Webb 2018-ci ilin oktyabrında buraxılacaq yeni nəsil kosmik teleskopdur [Orijinal məqalə yazıldıqdan sonra buraxılış tarixi 2019-cu ilin mart-iyun ayına köçürüldü – təqribən. tərcümə]. Tam işə salındıqdan və soyuduqdan sonra o, bəşər tarixində ən güclü rəsədxanaya çevriləcək. Onun diametri 6,5 m, aperturası Hubble-ı 7 dəfə, ayırdetmə qabiliyyəti isə demək olar ki, üç dəfə çox olacaq. O, görünən işıqdan infraqırmızıya qədər 550-dən 30.000 nm-ə qədər dalğa uzunluqlarını əhatə edəcək. Aldığı demək olar ki, hər bir fotonun faydasını maksimuma çatdıraraq, bütün müşahidə olunan obyektlərin rənglərini və spektrlərini ölçə biləcək. Onun kosmosda yerləşməsi bizə atmosferin qismən şəffaf olduğu dalğaları deyil, onun qəbul etdiyi spektr daxilində hər şeyi görməyə imkan verəcək.
2024-cü ildə buraxılması planlaşdırılan WFIRST peyki üçün konsepsiya. O, bizə qaranlıq enerjinin ən dəqiq ölçülərini və digər inanılmaz kosmik kəşfləri təqdim etməlidir.
WFIRST NASA-nın 2020-ci illər üçün qabaqcıl missiyasıdır və hazırda 2024-cü ildə işə salınması planlaşdırılır. Teleskop böyük olmayacaq, infraqırmızı olmayacaq, Hubble-ın edə bilməyəcəyindən başqa heç nəyi əhatə etməyəcək. O, bunu daha yaxşı və daha sürətli edəcək. Nə qədər yaxşıdır? Göyün müəyyən bir sahəsini öyrənən Hubble, bütün baxış sahəsindən işıq toplayır və dumanlıqları, planet sistemlərini, qalaktikaları, qalaktika qruplarını sadəcə olaraq çoxlu təsvirlər toplayaraq və onları bir-birinə yapışdırmaqla fotoşəkil çəkə bilir. WFIRST eyni şeyi edəcək, lakin baxış sahəsi 100 dəfə böyükdür. Başqa sözlə, Hubble-ın edə biləcəyi hər şeyi WFIRST 100 dəfə daha sürətli edə bilər. Hubble eXtreme Deep Field təcrübəsi zamanı, Hubble 23 gün ərzində eyni səma parçasını müşahidə edən və orada 5500 qalaktika tapdığı zaman müşahidə edilən müşahidələri götürsək, WFIRST həmin müddətdə yarım milyondan çox qalaktika tapmış olardı.
Hubble eXtreme Deep Field eksperimentindən görüntü, kainatı bu günə qədər ən dərin müşahidəmiz
Ancaq bizi ən çox bu iki gözəl rəsədxananın köməyi ilə kəşf edəcəyimizi bildiyimiz şeylər deyil, hələ heç nə bilmədiyimiz şeylər maraqlandırır! Bu kəşfləri qabaqcadan görməyimiz lazım olan əsas şey yaxşı bir təxəyyül, hələ də tapa biləcəyimiz şeylər haqqında bir fikir və bu teleskopların texniki həssaslığını başa düşməkdir. Kainatın təfəkkürümüzdə inqilab etməsi üçün kəşf etdiyimiz məlumatların bildiklərimizdən köklü şəkildə fərqli olması heç də vacib deyil. James Webb və WFIRST-in kəşf edə biləcəkləri üçün yeddi namizəd var!
Tutqun qırmızı ulduz TRAPPIST-1 ətrafında fırlanan yeni kəşf edilmiş planetlərin ölçülərinin Yupiterin Qaliley peykləri və daxili Günəş sisteminin müqayisəsi. TRAPPIST-1 ətrafında tapılan bütün planetlər ölçülərinə görə Yerə bənzəyir, lakin ulduz yalnız Yupiterə yaxındır.
1) Potensial yaşayış üçün Yer ölçüsündə dünyada oksigenlə zəngin atmosfer. Bir il əvvəl Günəşəbənzər ulduzların yaşayış zonalarında Yer ölçüsündə dünyaların axtarışı ən yüksək həddə çatmışdı. Lakin Proxima b-nin kəşfi və TRAPPIST-1 ətrafında Yer ölçüsündə yeddi dünya, kiçik qırmızı cırtdanların orbitində fırlanan Yer ölçülü dünyalar, sıx mübahisələr fırtınası yaratdı. Əgər bu dünyalar yaşayış üçün yararlıdırsa və atmosferləri varsa, o zaman Yerin ulduzlarının ölçüsü ilə müqayisədə nisbətən böyük olması onu deməyə əsas verir ki, biz onların atmosferlərinin məzmununu tranzit zamanı ölçə biləcəyik! Molekulların - karbon qazı, metan və oksigenin uducu təsiri həyatın ilk dolayı sübutunu təmin edə bilər. James Webb bunu görə biləcək və nəticələr dünyanı şoka sala bilər!
Zamanla qaranlıq enerjinin gücündə artım aşkar etsək, Big Rip ssenarisi baş verəcək
2) Qaranlıq enerjinin qeyri-sabitliyi və Big Rip-in mümkün başlanğıcının sübutu. WFIRST-in əsas elmi məqsədlərindən biri Tip Ia fövqəlnovalarının axtarışında ulduzları çox böyük məsafələrdə müşahidə etməkdir. Eyni hadisələr bizə qaranlıq enerjini kəşf etməyə imkan verdi, lakin onlarla və ya yüzlərlə deyil, böyük məsafələrdə yerləşən minlərlə hadisə haqqında məlumat toplayacaq. Və bu, bizə nəinki Kainatın genişlənmə sürətini, həm də bu sürətin zamanla dəyişməsini indikindən on dəfə böyük dəqiqliklə ölçməyə imkan verəcək. Əgər qaranlıq enerji kosmoloji sabitdən ən azı 1% fərqlənirsə, biz onu tapacağıq. Və əgər bu, kosmoloji sabitin mənfi təzyiqindən yalnız 1% böyükdürsə, Kainatımız Böyük Yırtılma ilə başa çatacaq. Bu, şübhəsiz ki, sürpriz olacaq, amma bizim yalnız bir Kainatımız var və onun özü haqqında danışmağa hazır olduğunu dinləməyimizi tələb edir.
Habbl tərəfindən spektroskopiya vasitəsilə təsdiqlənən bu gün məlum olan ən uzaq qalaktika, Kainatın cəmi 407 milyon il olduğu zamanlar kimi bizim üçün görünür.
3) Nəzəriyyələrimizin təxmin etdiyindən daha əvvəlki dövrlərə aid ulduzlar və qalaktikalar. Ceyms Uebb infraqırmızı gözləri ilə Kainatın 200-275 milyon il yaşı olan keçmişə baxa biləcək - indiki yaşının cəmi 2%-i. Bu, ilk qalaktikaların əksəriyyətini və ilk ulduzların gec əmələ gəlməsini əhatə etməlidir, lakin biz ulduzların və qalaktikaların əvvəlki nəsillərinin daha əvvəl mövcud olmasına dair dəlillər də tapa bilərik. Əgər bu belə çıxsa, bu, kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının meydana çıxdığı vaxtdan (380.000 il) ilk ulduzların meydana gəlməsinə qədər qravitasiya artımının səhv getdiyini ifadə edəcəkdir. Bu, şübhəsiz ki, maraqlı bir problem olacaq!
NGC 4261 qalaktikasının nüvəsi, çoxlu sayda qalaktikaların nüvələri kimi, həm infraqırmızı, həm də rentgen diapazonunda superkütləvi qara dəliyin mövcudluğunun əlamətlərini göstərir.
4) İlk qalaktikalardan əvvəl meydana çıxan superkütləvi qara dəliklər. Ölçə bildiyimiz qədər, kainatın təxminən bir milyard il olduğu dövrə qədər qalaktikalarda superkütləli qara dəliklər var idi. Standart nəzəriyyə bu qara dəliklərin birləşərək çoxluqların mərkəzinə düşən ulduzların ilk nəsillərindən yarandığını, sonra isə maddəni toplayıb superkütləli qara dəliklərə çevrildiyini irəli sürür. Standart ümid, böyümənin erkən mərhələlərində bu nümunənin təsdiqini və qara dəlikləri tapmaqdır, lakin bu çox erkən qalaktikalarda onların artıq tam formalaşdığını tapsaq, sürpriz olacaq. James Webb və WFIRST bu obyektləri işıqlandıra biləcək və onları istənilən formada tapmaq böyük elmi irəliləyiş olacaq!
Kepler tərəfindən kəşf edilən planetlər, 2016-cı ilin may ayında yeni ekzoplanetlərin ən böyük nümunəsini buraxdıqları zaman ölçülərinə görə sıralanıb. Ən çox yayılmış dünyalar Yerdən bir qədər böyükdür və Neptundan bir qədər kiçikdir, lakin aşağı kütləli dünyalar Kepler üçün sadəcə görünməyə bilər.
5) Yerin yalnız 10%-ni təşkil edən aşağı kütləli ekzoplanetlər ən çox yayılmış ola bilər. Bu, WFIRST-in ixtisasıdır: səmanın geniş ərazilərində mikrolinzaların axtarışı. Ulduz başqa bir ulduzun qarşısından keçəndə, bizim nöqteyi-nəzərimizdən, kosmosun əyriliyi proqnozlaşdırıla bilən artım və parlaqlığın sonradan azalması ilə böyüdücü effekt yaradır. Ön plan sistemində planetlərin olması işıq siqnalını dəyişdirəcək və bizə onları daha yüksək dəqiqliklə tanımağa imkan verəcək, hər hansı digər metodun edə biləcəyindən daha kiçik kütlələri tanıyacaq. WFIRST ilə biz Yer kütləsinin 10%-nə qədər olan bütün planetləri - Marsın ölçüsündə olan planetləri araşdıracağıq. Marsa bənzər dünyalar Yerə bənzər dünyalardan daha çox yayılmışdır? WFIRST bizə bunu tapmaqda kömək edə bilər!
CR7-nin təsviri, Kainatın ilk ulduzları olan Population III ulduzlarını ehtiva edən kəşf edilən ilk qalaktika. James Webb bu və digər oxşar qalaktikaların həqiqi fotoşəkilini çəkə bilir
6) İlk ulduzlar indi mövcud olanlardan daha böyük ola bilər. İlk ulduzları tədqiq etməklə biz artıq bilirik ki, onlar indikilərdən çox fərqlidirlər: onlar başqa elementlər olmadan demək olar ki, 100% saf hidrogen və heliumdan ibarət idi. Lakin digər elementlər ilkin mərhələdə ulduzların soyudulmasında, şüalanmasında və çox böyük olmasının qarşısının alınmasında mühüm rol oynayır. Bu gün məlum olan ən böyük ulduz Tarantula dumanlığında yerləşir və Günəşdən 260 dəfə böyükdür. Ancaq erkən Kainatda Günəşdən 300, 500 və hətta 1000 dəfə ağır ulduzlar ola bilərdi! James Webb bizə öyrənmək şansı verməlidir və bizə Kainatdakı ən erkən ulduzlar haqqında təəccüblü bir şey deyə bilər.
Cırtdan qalaktikalarda qazın çıxması aktiv ulduz əmələ gəlməsi zamanı baş verir, buna görə adi maddə uçur, qaranlıq maddə isə qalır.
7) Qaranlıq maddə indiki qalaktikalardakı kimi ilk qalaktikalarda dominant olmaya bilər. Nəhayət, Kainatın uzaq hissələrində qalaktikaları ölçə və adi maddənin qaranlıq maddəyə nisbətinin dəyişib-dəyişmədiyini müəyyən edə bilərik. Yeni ulduzların intensiv əmələ gəlməsi ilə qalaktika çox böyük olmasa, normal maddə qalaktikadan çıxır - bu o deməkdir ki, erkən, tutqun qalaktikalarda qaranlıq maddəyə nisbətən daha çox normal maddə olmalıdır, nəinki ondan çox uzaqda yerləşən tutqun qalaktikalar. bizə. Belə bir müşahidə qaranlıq maddə haqqında mövcud anlayışı təsdiqləyəcək və dəyişdirilmiş cazibə nəzəriyyələrinə meydan oxuyacaq; əks müşahidə qaranlıq maddə nəzəriyyəsini təkzib edə bilər. James Webb bunun öhdəsindən gələ biləcək, lakin WFIRST müşahidələrinin yığılmış statistikası həqiqətən hər şeyi aydınlaşdıracaq.
Kainatın ilk ulduzlar meydana gəldiyi zaman necə görünə biləcəyi barədə rəssamın fikri
Bunların hamısı sadəcə imkanlardır və burada sadalamaq üçün onların çoxu var. Müşahidə etmənin, məlumatların toplanmasının və elmi araşdırmaların aparılmasının bütün mahiyyəti ondan ibarətdir ki, biz bunu tapmaqda bizə kömək etmək üçün düzgün suallar verənə qədər kainatın necə işlədiyini bilmirik. James Webb dörd əsas mövzuya diqqət yetirəcək: ilk işıq və reionlaşma, qalaktikaların yığılması və böyüməsi, ulduzların doğulması və planetlərin yaranması, planetlərin axtarışı və həyatın mənşəyi. WFIRST 2MASS və WISE kimi əvvəlki rəsədxanaların imkanlarından çox-çox kənarda qaranlıq enerjiyə, fövqəlnovalara, barion akustik rəqslərə, ekzoplanetlərə (həm mikrolinza, həm də birbaşa müşahidələrə) və səmanın böyük hissələrinin yaxın infraqırmızı müşahidələrinə diqqət yetirəcək.
WISE kosmik gəmisi tərəfindən əldə edilən bütün səmanın infraqırmızı xəritəsi. WFIRST, WISE ilə mövcud olan məkan ayırdetmə qabiliyyətini və sahə dərinliyini xeyli aşaraq, bizə daha dərindən və daha dərindən baxmağa imkan verəcəkdir.
Bugünkü Kainat haqqında heyrətamiz bir anlayışımız var, lakin James Webb və WFIRST-in cavablandıracaqları suallar artıq öyrəndiklərimizə əsaslanaraq yalnız bu gün soruşulur. Belə çıxa bilər ki, bütün bu cəbhələrdə sürprizlər olmayacaq, amma daha çox ehtimal olunan odur ki, nəinki sürprizlər tapacağıq, həm də onların təbiəti ilə bağlı təxminlərimiz tamamilə yanlış olacaq. Elmin əyləncəsinin bir hissəsi odur ki, Kainatın sizi nə vaxt və necə yeni bir şeylə təəccübləndirəcəyini heç vaxt bilmirsiniz. Və bunu edəndə bütün qabaqcıl bəşəriyyətin ən böyük fürsəti yaranır: bu, bizə tamamilə yeni bir şey öyrənməyə imkan verir və fiziki reallığımızı anlama tərzimizi dəyişir.