როგორ იმუშავებს კოსმოსური ტელესკოპი ”ჯეიმს ვები”?

 ექსკურსია

 ვები, რომბისმაგვარ ტივს ჰგავს, რომელიც სქელი, გადაღუნული ანძითა და იალქნით არის აღჭურვილი, თითქოს, ბერილიუმის მჭამელმა გიგანტურმა ფუტკრებმა ააშენესო. მზისკენ ქვედა ნაწილით მიმართული ”ტივი” ფარს წარმოადგენს – სიცარიელეებით გამოყოფილ კაპტონის ფენებს. ეფექტური გაცივებისთვის ყოველი ფენა ვაკუუმური ღიობებით არის განცალკევებული, რითაც მთავარი ამრეკლისა და ინსტრუმენტების დაცვაა უზრუნველყოფილი.

 კაპტონი არის კომპანია DuPont-ის წარმოებული ძალიან თხელი (ადამიანის თმის სისქის) პოლიმერული აპკი, რომელსაც მექანიკური თვისებების სტაბილურად შენარჩუნება ექსტრემალურ პირობებშიც (ტემპერატურა, ვიბრაცია) შეუძლია. ფარის ერთ მხარეზე წყლის ადუღება შეგვიძლია, მეორე მხარეს კი აზოტის თხევად მდგომარეობაში შენარჩუნება. ძალიან კარგად იკეცება, რაც უმნიშვნელოვანესია რაკეტა-მატარებელში მოთავსებისას.

 ხომალდის დამჭერი შედგება სტრუქტურისგან, რომელიც მზიურ ფარს იცავს, მასზევეა აპარატურის მკვებავი მზის ბატარეები. ცენტრში მდებარეობს ყუთი, რომელიც ტელესკოპს მართავს, ელექტროენერგის, ორიენტაციის, კავშირის, მონაცემთა დაგროვება-შენახვის აპარატურის ჩათვლით. ყუთის გარე ნაწილზე ანტენაა მიმაგრებული, რომელიც საჭირო მიმართულებით ორენტაციას უზრუნველყოფს. სითბური ფარის ერთ-ერთ ბოლოზე, მის პერპენდიკულარულად, დამონტაჟებულია მოწყობილობა, რომელიც ფოტონების მხრიდან აპარატზე მოქმედ წნევას აკომპენსირებს.

 ფარის კოსმოსურ მხარეზე ”იალქანი” მდებარეობს, ვების გიგანტური სარკე, ოპტიკური აღჭურვილობის ნაწილი და ყუთი აპარატურით მასში. ბერილიუმის 18 ექვსკუთხიანი სექციები ორბიტაზე გასვლის მერე გაიშლება, რათა ერთ დიდ სარკედ გადაიქცეს, დიამეტრით 6,5 მეტრი (“ჯეიმს უების” სარკეები).

 სარკის მოპირდაპირედ, სამ საყრდენზე, მეორე სარკეა მოთავსებული, რომელიც მთავარი სარკიდან არეკლილ სინათლეს აფოკუსირებს და ინსტრუმენტებისკენ მიმართავს.

 ექსპლოატაციაში შესვლის 6 თვიანი პერიოდის მერე, ის, 5-10 წელი იმუშავებს, შეიძლება მეტი ხანიც, რაც საწვავის დანახარჯზე იქნება დამოკიდებული. ტელესკოპის შეკეთება დედამიწიდან შორს მდებარეობის გამო, შეუძლებელი იქნება, ”ჰაბლი”-სა და საერთაშორისო კოსმოსური სადგურისგან განსხვავებით, რომლებიც ლამის ატმოსფეროს შიგნით მოძრაობს.

 ინსტრუმენტები

 ხილულ დიაპაზონშიც ხედავს (წითელი და ოქროსფერი სიანათლე), მაგრამ ვები მაინც ინფრაწითელი დიაპაზონის დიდ ტელესკოპს წარმოადგენს.

 მისი ძირითადი თბოვიზორი, ახლო ინფრაწითელი დიაპაზონის კამერა NIRCam-ი, 0,6-5,0 მიკრონის ტალღებს ხედავს. ის ყველაზე პირველი ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების დაბადებისას გამოსხივებულ სინათლეს დაინახავს, გამოიკვლევს ახლო გალაქტიკებს, კოიპერის სარტყელთან მდებარე ყინულოვან ობიექტებს, პლუტონისა და სხვა ჯუჯების ჩათვლით.

 NIRCam-ი კორონოგრაფითაც არის აღჭურვილი, რომელიც ელვარე ვარსკვლავების შემომფარგლავ ჰალოსაც გამოავლენს, ვარსკვლავების დამაბრმავებელი სინათლის ბლოკირებით – ნამდვილად საჭირო ინსტრუმენტია ეგზოპლანეტების გამოსავლენად (როგორ ეძებდნენ ეკზოპლანეტებს; “კეპლერის” მესამე გიროსკოპი მზე იქნება).

 ახლო ინფრაწითელი დიაპაზონისვე კამერა NIRSpec-ი, ვარსკვლავების მსგავს ობიექტებს გამოიკვლევს, მათ მიერ გამოსხივებული სინათლის სპექტრების შესწავლით.

 NIRSpec-ი ათსობით უძველეს გალაქტიკას შეისწავლის, ისეთი სუსტი გამოსიხვებით, რომ სპექტროგრფს დაკვირვბათა ასეულობით საათი დასჭირდება. ამ ურთულესი ამოცანის გასამარტივებლად, სპექტროგრაფი სპეციალური ინსტრუმენტით აღიჭურვა: 62 000 ცალკეული 100-200 მიკრონის ზომის ჟალუზებით. ნებისმიერი მათგანის გახსნაა შესაძლებელი, უფრო ელვარე ვარსკვლავების სინათლის ბლოკირებისთვის. ამ მასივის ხარჯზე NIRSpec-ი პირველი კოსმოსური სპექტროგრაფი იქნება, რომელიც ასეულობით ცალკეულ ობიექტს ერთდოულად გამოიკვლევს.

 Fine Guidance Sensor და სპექტროგრაფი ჭრილების გარეშე (FGS-NIRISS), ერთად შეფუთული ორი გადამწოდია (“სენსორი”). NIRISS-ს ოთხი რეჟიმი აქვს, დაკავშირებული ტალღის სხვადასხვა სიგრძეებთან. სპექტროსკოპიით ჭრილების გარეშე, რომელიც სპექტრს პრიზმითა და სპეციალური მესერით, ე.წ. ”გრიზმით” იღებს, მთლიანობაში ინტენფერენციული სურათი იქმნება, ეგზოპლანეტური შუქით მასში, ვარსკვლავის ფონზე.

 FGS – მგრძნობიარე კამერა, რომელიც სანავიგაციო ფოტოებს იღებს და ორიენტაციის სისტემებს გადასცემს, რომლებიც სწორი მიმართულებით მიმართავენ ტელესკოპს.

 MIRI – ფართო დიაპაზონიანი ინსტრუმენტი – 5-28 მიკრონი. მისი ფართოზოლიანი კამერა მაღალი ხარისხის ფოტოებს გადაიღებს. გამოიკვლევს წითელი წანაცვლების მქონე ობიექტებს, ასევე პლანეტებს, კომეტებს, ასტეროიდებს, მზით გაცხელებულ მტვერსა და პროტოპლანეტურ დისკოებს.

 ინფრაწითელ დიაპაზონში ჩატარებული დაკვირვებები უმნშვნელოვანესია სამყაროს უკეთ გაგების საქმეში. მტვერი და გაზი ხილულ სინათლეს ბლოკავს, ინფრაწიეთელს კი ვერა. უფრო მეტიც, სამყაროს გაფართოებასა და გალაქტიკების ურთიერთდაშორებასთან ერთად, მათი სინათლე წითელ წანაცვლებას განიცდის (დოპლერის ეფექტი; როგორ ადგენენ წითელ წანაცვლებას), გადადის რა უფრო გრძელი ტალღის მქონე დიაპაზონში. რაც უფრო შორსაა გალაქტიკა, მით უფრო სწრაფად გვშორდება ის და მეტ წითელ წანაცვლებას იძენს, აი რაშია ვების მაღალი შემეცნებითი ფასეულობა.

 ინფრაწითლი სპექტრი, აგრეთვე, ეგზოპლანეტების ატმოსფეროების შესწავლის საშუალებას მოგვცემს, მათში სიცოცხლესთან დაკავშირებული მოლეკულების აღმოჩენის საშუალებას. წყლის ორთქლს, მეთანსა და ნახშირორჟანგს, როემლთაც ”სათბურის გაზებს” ვუწოდებთ, ისინი სითბოს მშთანთქმელებია და რადგან ეს ტენდენცია ყველგან ერთნაირია, მეცნიერები ამ ნივთიერებების სხვა პლანეტებზე აღმოჩენას სწორედ ვების საშაულებით შეეცდებიან, ნივთიერებათა მშთანთქმელ თვისებებზე სპექტროგრაფებით დაკვირვებით (”ჯეიმს უები” მზადაა; ჯეიმს უები ჰაბლს შეცვლის).