Состояние Джеймса Уэбба после (почти) года в космосе

25 декабря будет отмечаться первая годовщина запуска космического телескопа Джеймс Уэбб, самого амбициозного космического телескопа, когда-либо спроектированного, построенного и запущенного человечеством. Сложенный и упакованный на борту ракеты Ariane 5, телескоп отправился в космос, где путешествовал в течение нескольких месяцев, пока не достиг точки Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, вокруг которой он вращается в данный момент. Как сейчас обстоят дела с телескопом? Каков его текущий статус? Как прошли первые месяцы работы?

В этой статье мы собрали самые важные новости о ходе работы «Уэбба», в частности, о его энергоснабжении, попадании в него микрометеороидов и неисправности одного из научных инструментов. Потребовались годы разработки и обширных испытаний перед успешным запуском и развертыванием, затем тщательно контролируемое охлаждение, точное выравнивание зеркал и калибровка приборов. Все это привело к появлению первых цветных снимков, которые были изготовлены и представлены общественности в июле этого года.

Проблема микрометеороидов

За последние несколько месяцев около 14 микрометеороидов размером с пылинку попали в главное зеркало Уэбба — глаз диаметром 6,5 метра, состоящий из 18 шестиугольных сегментов. Визуальные возможности телескопа остаются незатронутыми, но, учитывая последствия, команда миссии решила адаптировать работу телескопа. Это было сделано для того, чтобы избежать прямого столкновения с так называемыми «зонами избегания микрометеороидов».

Проектировщики «Уэбба» знали, что следует ожидать столкновений с микрометеороидами, фактически телескоп был спроектирован таким образом, чтобы выдержать этот тип «столкновений». Однако после того, как столкновение в конце мая нанесло больший ущерб, чем предсказывали модели, сотрудники миссии начали изучать способы уменьшения количества таких событий. Однако «Уэбб» остается очень уязвимым: его первичное зеркало большое и непосредственно открыто космосу, в отличии, например, от зеркала Хаббла, которое меньше и защищено защитной оболочкой.

Группа экспертов, собранная для анализа майского удара, определила, что это событие было удачей, поскольку микрометеороид с необычайно высокой энергией попал в более уязвимую область зеркала. Однако ученые решили, что стоит изменить наблюдения «Уэбба», чтобы еще больше снизить вероятность еще одного такого столкновения с огромной светособирающей поверхностью.

Эффективность солнечных батарей Уэбба

В отличие от «Хаббла», на «Джеймсе Уэббе» нельзя будет проводить непосредственное техническое обслуживание. Для работы телескопа необходимы топливо и электричество. Первое необходимо для обеспечения поддержания орбиты вокруг точки Лагранжа L2, а также для того, чтобы телескоп можно было перемещать для небольшого изменения его ориентации. Топливо состоит из гидразина и закиси азота, используемых вместе, и пока его, похоже, больше, чем планировалось изначально, отчасти благодаря точности запуска Ariane V.

С другой стороны, солнечные батареи, расположенные в массиве, установленном на боковой стороне платформы обсерватории, обеспечивают производство электроэнергии, которая необходима для поддержания всех систем в рабочем состоянии в любое время, а также гарантируют связь с Землей.

В действительности Уэбб потребляет меньше энергии, чем можно подумать. Для питания всего телескопа требуется всего один киловатт, что эквивалентно мощности, используемой для разогрева обеда в микроволновой печи. НАСА заявило, что Уэбб будет оставаться полностью энергоэффективным даже на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, надежно питаясь от солнечной батареи.

Солнечная батарея действует как небольшая электростанция для телескопа, обеспечивая энергией все научные приборы, системы связи и двигательные установки. Масштабирование составляет 2 кВт: оно учитывает деградацию, которая произойдет со временем из-за условий в космосе и износа.

Неожиданность: сбой в работе MIRI

Вскоре после начала научных операций «Уэбба» в июле этого года возникла проблема с режимом работы одного из его инструментов, Mid InfraRed Instrument (MIRI). Это был режим спектроскопии среднего разрешения (MRS), который перестал работать 24 августа.

Проблема была вызвана повышенным трением в аппаратуре, которая изменяет фильтр, используемый в режиме MRS, чтобы позволить ему переключаться между длинами волн во время наблюдений. Команды, проводившие расследование, решили прекратить использование этого режима, пока они не выяснят, в чем проблема. Около месяца назад инженеры нашли способ решить эту проблему, и режим MRS был восстановлен и теперь может использоваться безопасно. Этот режим будет использоваться для изучения полюсов Сатурна, которые видны «Уэббу» только в течение короткого времени.

Будущие наблюдения с использованием режима MRS будут ограничены, чтобы гарантировать, что проблемная часть оборудования будет оставаться здоровой и сбалансированной. Если она и дальше будет работать хорошо, подобные проблемы не должны повториться в будущем.

То, что делает Уэбб, просто поразительно. Никто, даже инженеры, ученые, техники и исследователи, которые работали над ним в течение многих лет, не ожидали такого результата. То, что нам удается наблюдать в инфракрасном диапазоне Вселенной, не поддается воображению: перед нами разворачивается космос, более красивый, богатый и величественный, чем все наши фантазии.

В то же время чувствительность приборов «Уэбба» настолько высока, что это ошеломило исследователей. Целые группы работают над новыми конвейерами анализа данных, чтобы полностью понять результаты работы Уэбба, которые слишком точны для возможностей нашего программного обеспечения для управления и анализа.

То, что собирает телескоп, час за часом, день за днем заполняет целые онлайн-каталоги. И когда ученые публикуют некоторые из самых красивых снимков, сделанных NIRCam в ближнем инфракрасном диапазоне или MIRI в среднем инфракрасном диапазоне, все поражаются деталям, которые удается получить с помощью Уэбба.

Нас ждет еще много сюрпризов, и пока телескоп будет в добром здравии, а специалисты будут грамотно и последовательно решать проблемы, стоящие на его пути, «Уэбб» будет продолжать путешествовать, готовый дарить нам истории и чудеса из далекого космоса.