25 декабря 2021 года с космодрома Куру во Французской Гвиане наконец был запущен на орбиту самый известный долгострой NASA — космический телескоп имени Джеймса Уэбба. Этого события астрономы ждали 25 лет.
Проектирование «космического телескопа нового поколения» началось в 1996 году. За это время его проектная стоимость возросла от первоначальных 500 миллионов долларов до почти 10 миллиардов. Имя Джеймса Уэбба в честь руководителя NASA 1960-х годов проект получил в 2002 году, до этого он так и назывался — Next Generation Space Telescope (NGST). А в 2005-м году к проекту присоединились ESA и космическое агентство Канады; тогда же были серьёзно пересмотрены цели проекта и смета возросла сразу в несколько раз. Запуск телескопа планировался ещё в 2007 году. Как видно, задержка получилась весьма солидной. После завершения испытаний его рабочих узлов предполагалось, что запуск наконец состоится в 2021 году (см. об этом материал по ссылке), но и в течение 2021 года запуск переносили несколько раз.
В начале декабря космический телескоп наконец был заправлен топливными компонентами — 159 литров горючего (гидразина) и 79,5 литров окислителя (тетраоксида азота). Эта комбинация весьма токсична, но пока она — практически единственный вариант для космических программ, рассчитанных на длительный период, в которых необходимо многократное включение двигателей. Процедура заправки продолжалась 10 дней и завершилась 3 декабря.
Научные инструменты «Джеймса Уэбба» в основном объединены в интегральный модуль Integrated Science Instrument Module (ISIM) — «сердце» телескопа. Его четыре основных инструмента — это
- Камера ближнего инфракрасного диапазона NIRCam — разработка университета Аризоны;
- Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec Европейского космического агентства ESA. Эти инструменты работают в диапазоне длин волн от 0,6 до 5 микрон, то есть сразу за длинами волн видимого света в инфракрасную область;
- Комбинированный инструмент (спектрограф и камера) среднего инфракрасного диапазона — Mid-Infrared Instrument MIRI — разработка консорциума ESA и лаборатории реактивного движения NASA. Его диапазон — излучение с длиной волны от 5 до 28 микрон.
- Датчик точного наведения и бесщелевой спектрограф ближнего ИК-диапазона FGS/NIRISS (Fine Guidance Sensor/ Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) космического агентства Канады с рабочим диапазоном от 0,8 до 5 микрон.
Хотя «Джеймс Уэбб» и называют преемником «Хаббла», несложно заметить их существенное отличие — новый телескоп преимущественно настроен на инфракрасный диапазон излучения, тогда как основной массив данных Hubble — это видимый и ближний ультрафиолетовый спектр. Так, знаменитые фотографии объектов глубокого космоса «Хаббла» получены практически в естественных цветах — комбинацией трёх каналов видимого диапазона, хотя они не совсем совпадают с цветами RGB.
JWST — самый большой из всех до этого созданных космических телескопов. Стартовая масса ракеты с полезной нагрузкой, выведшей его на орбиту — 6,5 тонн, размер его основного зеркала — 6,5 метров. Основные две задачи «Джеймса Уэбба» — изучение экзопланет возле звёзд в ближних окрестностях (до 15 световых лет) и исследование ранней эволюции Вселенной.
Телескоп разместится на гало-орбите, охватывающей точку Лагранжа L2 системы Земля — Солнце, то есть на противоположной от Солнца стороне по отношению к Земле на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. На орбитах вокруг этой точки находится ещё несколько аппаратов, в частности — российско-германский рентгеновский телескоп «Спектр-РГ». Такой выбор естественен для аппаратов, изучающих звёзды и объекты глубокого космоса — корабль насколько возможно спрятан от Солнца. Заметим, что «Хаббл» использует другую орбиту, вращаясь вокруг Земли на расстоянии около 540 километров. До точки назначения «Джеймс Уэбб» будет лететь 29 суток, сначала сделав несколько витков вокруг Земли по вытянутой орбите и гравитационный манёвр с облётом Луны. А первые научные результаты телескопа следует ждать не раньше, чем через полгода. Поскольку он работает в инфракрасном диапазоне, для его приведения в рабочее состояние требуется сильное охлаждение его рабочих инструментов, чтобы избежать влияния теплового излучения самого аппарата.
По этой же причине проектный срок службы телескопа весьма скромный — всего десять лет, в отличие от «долгожителя» Хаббла. Это особенность всех космических инфракрасных телескопов, где ограничивающим фактором, как правило, является запас хладагента. Такая же ситуация была и с недавно завершившим работу инфракрасным телескопом Spitzer. У «Джеймса Уэбба» ограничение также — запас топлива на борту. В отличие от «Хаббла», который пережил несколько сеансов сервисного обслуживания на орбите, доставлять сменные компоненты во вторую точку Лагранжа за полтора миллиона километров проблематично, поэтому пока ни обслуживание, ни дозаправка JWST во время полёта не предусмотрены. После окончания срока службы, возможно, он будет переведён на орбиту вокруг Солнца. Но не исключено, что за десять лет технический прогресс позволит придумать какое-либо решение, чтобы увеличить его время эксплуатации и научную отдачу.
