Космический телескоп James Webb — масштабный международный проект NASA, Европейского и Канадского космических агентств. JWST представляет собой орбитальную обсерваторию, которая будет исследовать космос в инфракрасном диапазоне. Срок службы аппарата оценивают в 5-10 лет, и учёные ожидают, что за время работы он станет основным космическим телескопом, заменив собой Hubble.
JWST создавали более 20 лет, запуск откладывали с 2007 года несколько раз, а стоимость производства увеличилась с 500 миллионов долларов до рекордных 10 миллиардов. Это связано с непрерывными и долгими процессами доработки аппарата, тестирования и исправления недостатков. В итоге учёные создали самый большой, сложный и мощный космический телескоп.
Он объединил передовые технологии и инженерные разработки, такие как гигантский пятислойный солнцезащитный экран и главное зеркало диаметром 6,5 метров, разделённое на 18 шестиугольных сегментов из бериллия, которые расположены в виде сот и покрыты тонким слоем золота. Телескоп также оснастили четырьмя научными инструментами, работающими в ближнем и среднем диапазонах инфракрасного спектра. Почти в три раза превосходя размером Hubble, JWST в два раза легче. Кроме того, главное зеркало и «козырёк» имеют сложную складную конструкцию. Это необходимо, чтобы космический аппарат смог поместиться под головной обтекатель ракеты-носителя, которая выведет JWST на переходную околоземную орбиту.
В конце августа 2021 года телескоп успешно завершил длительный комплекс предполётных испытаний. Чуть ранее специалисты проверили техническую совместимость космического аппарата и ракеты-носителя Ariane 5, а проблемы, возникшие во время предыдущих пусков ракеты, были решены.
Недавно NASA объявило новую, уже финальную дату запуска JWST — 18 декабря 2021 года. Теперь основная задача специалистов — доставить все необходимые компоненты к месту старта. Пуск ракеты-носителя Ariane 5 будет произведён со стартовой площадки ELA-3 космодрома Куру во Французской Гвиане — территории, находящейся под контролем Франции, на северо-восточном побережье Южной Америки. 3 сентября по морю из Европы туда уже благополучно прибыли основные элементы Ariane 5: первая ступень ракеты, разгонный блок и головной обтекатель, которые вскоре проверят и подготовят к сборке и интеграции с космическим аппаратом.
Если с доставкой ракеты-носителя проблем не возникло, то с телескопом всё обстоит не так просто. Сейчас JWST в конфигурации для складского хранения находится на базе Northrop Grumman в Редондо-Бич, Калифорния, где он проходил заключительные испытания.
Но прежде чем отправиться в космическое путешествие, телескоп должен совершить полный трудностей и рисков путь на Земле до места старта. Первоначально специалисты планировали отправить аппарат на борту грузового военно-транспортного самолёта Lockheed C5-Galaxy, куда он легко бы поместился. Ближайший к стартовой площадке аэропорт — Рошамбо в административном центре Французской Гвианы Кайенне. Однако оттуда доставить телескоп до места назначения невозможно. Транспортный путь до Куру протяжённостью 90 километров проходит по дорогам, проложенным по песчаной почве, и мосты по маршруту не смогут выдержать тяжёлый груз: общий вес конструкции для перевозки вместе с телескопом составит приблизительно 80 тонн. От этой идеи пришлось отказаться.
Оставшийся вариант — морское путешествие. Телескоп погрузят на судно в порту Лонг-Бич в Калифорнии. Однако такой сложный, чувствительный и тонко настроенный космический аппарат нельзя обычным способом закрепить на палубе. Специально для транспортировки JWST инженеры построили контейнер для воздушных, наземных и морских перевозок (STTARS). В нём есть всё необходимое оборудование для обеспечения сохранности телескопа от механических воздействий (например, толчков морских волн), а также для контроля температуры, влажности и поддержания сухости научных инструментов. STTARS уже несколько раз использовали для перелётов JWST между структурными подразделениями NASA.
Влажность и волны — не единственная опасность, которая будет подстерегать телескоп на морском пути. Такой ценный и дорогой груз может привлечь потенциальных злоумышленников и пиратов. Именно поэтому NASA не раскрывает точную дату отправки и подробности маршрута, а путешествие, скорее всего, будет проходить с военно-морским сопровождением.
Помимо передвижения по открытому морю, JWST предстоит пересечь Панамский канал, соединяющий Тихий и Атлантический океаны. Путешествие по 80-метровому каналу займёт ориентировочно более 11 часов. На завершающем этапе морского пути судно с телескопом на борту поднимется вверх по реке Куру во Французской Гвиане и доставит ценный груз в место, находящееся в часе езды от космодрома.
Транспортировку крупногабаритного груза по суше тоже тщательно планируют, для чего в NASA создали отдельную команду, отвечающую за это. Она анализирует каждую улицу, перекрёсток и мост, по которым будет проходить путь. По результатам дают рекомендации по улучшению маршрута: обрезать деревья, засыпать ямы или убрать светофоры. Кроме того, для непредвиденных обстоятельств разрабатывают альтернативный маршрут и «островки безопасности» для контейнера и сопровождающего персонала. Также передвижение будет ограничено «окном путешествия» с полуночи до 6 часов утра.
По прибытию в пункт назначения космический аппарат проверят на предмет повреждений во время транспортировки. На тестирование всех систем потратят около двух месяцев. Затем в течение двух недель телескоп будут переводить в полётную конфигурацию и заправлять топливные баки космического аппарата гидразином и азотным тетраоксидом. Оставшееся время уйдёт на интеграцию JWST с ракетой-носителем.
После старта космическому аппарату потребуется около полугода, прежде чем он приступит к научной работе. До этого ему предстоит столкнуться с новыми трудностями, теперь уже в космосе. Ariane 5 за 26 минут выведет телескоп на переходную околоземную орбиту, после чего сразу же развернётся солнечная батарея. JWST начнёт путь к своему рабочему посту вокруг второй точки Лагранжа, расположенной в 1,5 миллионах километров от Земли (в четыре раза дальше, чем Луна), что исключает возможность его ремонта.
Путешествие займёт приблизительно месяц. В первые дни после запуска начнёт разворачиваться солнцезащитный экран, с помощью которого научные инструменты телескопа получат тень от Солнца и будут постепенно остывать. В последующие недели развёрнётся и главное зеркало, инструменты включатся, а запуск двигателя выведет обсерваторию в заданную точку.
Когда JWST прибудет к месту назначения и стабилизирует рабочую температуру, учёные на протяжении нескольких месяцев будут настраивать оптику и проводить калибровку научных инструментов.
Автор: Алина Нестерова
Источники: www.inverse.com, www.planetary.org, www.nasa.gov, www.nasa.gov