Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) - КОСМОГОН

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST)

Содержание скрыть

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) — это крупная международная астрофизическая обсерватория NASA, ESA и CSA, предназначенная для исследования Вселенной в инфракрасном диапазоне. Запущенный в 2021 году и размещённый в точке Лагранжа L2 системы «Солнце–Земля», он стал преемником телескопа «Хаббл» в части глубоких космических наблюдений и значительно расширил возможности изучения удалённых объектов.

Благодаря крупному сегментированному зеркалу и высокочувствительным инструментам телескоп позволяет исследовать ранние этапы эволюции Вселенной, характеристики экзопланетных атмосфер, процессы формирования звёзд и галактик. Уже первые годы работы «Джеймса Уэбба» принесли значимые научные результаты, укрепив его статус ключевой обсерватории современной астрономии.

Паспорт миссии: James Webb Space Telescope (JWST)

Миссия James Webb Space Telescope — крупнейший, самый дорогой и самый технологически сложный космический телескоп в истории. Он стал преемником Hubble и Spitzer, заняв уникальную нишу: наблюдения в инфракрасном диапазоне с беспрецедентной чувствительностью. Этот паспорт миссии служит базовой структурой для всей дальнейшей статьи и может использоваться как основа для карточки характеристик.

Название миссии

  • Полное название: James Webb Space Telescope
  • Сокращённое название: JWST или Webb
  • Назван в честь: Джеймса Эдвина Уэбба — администратора NASA (1961–1968), руководившего программами «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».

Первоначально телескоп назывался Next Generation Space Telescope (NGST). В 2002 году получил официальное имя JWST.

Статус миссии

  • Статус: Активен
  • Официальный этап: Science Operations (эксплуатация и научные наблюдения).
  • JWST успешно функционирует, выполняет научные программы астрономов по всему миру и проходит регулярные циклы наблюдений (Cycle 1, Cycle 2, Cycle 3…).

Агентства и партнёры

JWST — международный проект, созданный и эксплуатируемый тремя крупными космическими агентствами.

Главное агентство

  • NASA — отвечает за разработку, управление миссией и эксплуатацию телескопа.

Ключевые партнёры

  • ESA (Европейское космическое агентство)
    • предоставило ракету-носитель Ariane 5,
    • участвует в разработке приборов,
    • обеспечивает долю научных наблюдений для европейских команд.
  • CSA (Канадское космическое агентство)
    • разработало два ключевых прибора: FGS (Fine Guidance Sensor) и NIRISS,
    • участвует в проекте на правах полноценного научного партнёра.

Поддержка миссии

  • NASA’s Goddard Space Flight Center — управление проектом.
  • Space Telescope Science Institute (STScI) — управление данными, планирование наблюдений.

Даты миссии

Запуск

  • Дата старта: 25 декабря 2021 года
  • Ракета-носитель: Ariane 5 ECA
  • Космодром: Гвианский космический центр (Французская Гвиана)

Запуск прошёл идеально, отклонения параметров выведения были минимальными, что позволило значительно сэкономить топливо и продлить срок службы миссии.

Выход на орбиту / прибытие

  • Пункт назначения: точка Лагранжа L2 системы Солнце–Земля
  • Прибытие на рабочую орбиту: 24 января 2022 года
  • Расстояние от Земли: ~1,5 млн км

JWST находится на гало-орбите вокруг L2, совершая колебательное движение, обеспечивающее стабильную термическую среду и постоянную ориентацию солнечного щита к Солнцу.

Развёртывание (ключевой этап после запуска)

Хотя не относится строго к «датам», развёртывание — критическая часть миссии:

  • раскрытие 5-слойного солнечного щита размером с теннисный корт;
  • развертывание сегментов главного зеркала;
  • настройка оптики и калибровка приборов.

Полное развёртывание заняло почти 30 дней, что сделало JWST самым сложным механизмом, когда-либо развёрнутым в космосе.

Планируемый конец миссии

  • Оценочный срок службы: минимум 20 лет благодаря экономии топлива при запуске.
  • Официальной даты завершения нет — миссия будет работать до полного исчерпания корректирующего ресурса.

Стоимость миссии

JWST — самый дорогой космический телескоп в истории.

Общая стоимость

  • ≈ 10 млрд долларов США (включая строительство, тестирование, запуск и первые годы эксплуатации).

Структура бюджета

  • разработка и сборка: ~8,8 млрд долл.;
  • запуск + поддержка: ~1,2 млрд долл.;
  • международные агентства также внесли вклад (приборы, ракета).

Для сравнения: стоимость JWST сопоставима с суммарным бюджетом нескольких крупных астрофизических миссий NASA.

Параметры орбиты

Для космического телескопа орбитальные параметры являются критически важной характеристикой.

Тип орбиты

  • Гало-орбита вокруг точки Лагранжа L2
  • Период орбиты: примерно 6 месяцев
  • Амплитуда: ~250 000 – 830 000 км
  • Орбита обеспечивает:
    • стабильную температуру приборов (около 40 К, то есть примерно −233 °C),
    • отсутствие тени Земли (телескоп всегда освещён Солнцем),
    • постоянную ориентацию солнечного щита.

Почему L2?

  • минимальный тепловой шум;
  • непрерывная связь с Землёй через Deep Space Network;
  • возможность длительных экспозиций без изменения положения Солнца относительно телескопа.
Развертывание Webb с широким обзором. Источник: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Цели и задачи миссии James Webb Space Telescope (JWST)

James Webb Space Telescope — это крупнейший инфракрасный космический телескоп в истории и инструмент, созданный для решения фундаментальных задач космологии, астрофизики, экзопланетологии и звёздной эволюции. Его запуск стал ответом на вопросы, которые невозможно было решить телескопами Hubble и Spitzer из-за ограничений их чувствительности и спектральных диапазонов.

Главная научная цель

Изучение ранней Вселенной и формирования первых структур

Ключевая миссия JWST — заглянуть настолько далеко, чтобы увидеть эпоху, когда появились первые звёзды и первые галактики (через 200–300 млн лет после Большого взрыва). Для этого телескоп использует инфракрасный диапазон, позволяющий наблюдать сильно красносмещённые объекты, недоступные другим обсерваториям.

JWST должен ответить на вопросы:

  • Когда родились первые звёзды?
  • Как выглядели первые галактики?
  • Как быстро шло их формирование?
  • Как эволюционировала Вселенная в первые миллиарды лет?

Это — фундаментальная причина, ради которой телескоп был построен.

Конкретные задачи миссии

Поиск и изучение экзопланет

JWST стал одним из главных инструментов в эпоху высокоточной экзопланетологии. Его задачи включают:

  • спектроскопию атмосфер экзопланет;
  • определение состава (вода, CO₂, CH₄, O₃, H₂O);
  • выявление облачности, температуры и давления;
  • изучение потенциально обитаемых суперземель и мини-нептунов;
  • анализ планет в зонах обитаемости красных карликов.

Телескоп способен определять даже биомаркеры, которые могут стать косвенными признаками жизни.

Изучение образования звёзд и планетных систем

Задачи:

  • наблюдение газово-пылевых облаков, скрытых от видимого света;
  • изучение протозвёзд и ранних стадий звёздной эволюции;
  • исследование протопланетных дисков, в которых формируются планеты;
  • определение химического состава «строительного материала» планет.

Благодаря инфракрасному спектру JWST может заглянуть сквозь плотные облака пыли, где формируются новые звёзды — то, что невозможно с Hubble.

Исследование галактик на разных этапах эволюции

Задачи:

  • анализ структуры галактик в ранней Вселенной;
  • наблюдение столкновений и слияний галактик;
  • изучение роста сверхмассивных чёрных дыр;
  • определение металличности звёздных популяций.

JWST позволяет отслеживать «рост» галактик с момента их рождения до зрелого состояния.

Поиск воды, органики и сложной химии

Телескоп изучает:

  • воду в протопланетных дисках;
  • ледяные оболочки комет и малых тел;
  • органические молекулы (углеводороды, сложные цепочки);
  • химические связи в межзвёздных облаках.

Это помогает изучить условия, в которых могла возникнуть жизнь.

Исследование атмосферы звёзд и эволюции звёздных популяций

Задачи:

  • наблюдение красных гигантов, белых карликов и звезд-угасших остатков;
  • изучение выбросов вещества и формирования туманностей;
  • анализ энергии и излучения звёзд в широком ИК-диапазоне.

Эти данные дают ключ к пониманию жизненных циклов звёзд и химической эволюции галактики.

Уточнение космологических параметров

JWST участвует в исследованиях:

  • постоянной Хаббла (H₀);
  • свойств тёмной материи через гравитационное линзирование;
  • распределения галактик в ранней Вселенной;
  • формирования крупномасштабных структур.

Инфракрасная чувствительность позволяет наблюдать удалённые галактики с невероятной точностью.

Спектральный диапазон JWST

JWST — телескоп строгой инфракрасной специализации. Его спектральный диапазон подобран так, чтобы охватить ключевые процессы формирования космических структур.

Общий диапазон работы

0,6–28 микрон (от красного края оптики до среднего инфракрасного диапазона)

Разделение по инструментам

  • NIRCam: 0,6–5 мкм (ближний ИК, высокочувствительная камера)
  • NIRSpec: 0,6–5 мкм (многообъектный спектрометр, до 100 объектов одновременно)
  • NIRISS / FGS: 0,8–5 мкм (спектроскопия экзопланет, астрофизические исследования, наведение)
  • MIRI: 5–28 мкм (средний ИК — ключевой диапазон для пыли, органики, дальних галактик и холодных объектов)

Почему инфракрасный диапазон критичен

  • позволяет видеть объекты, скрытые пылью;
  • позволяет фиксировать красное смещение ранних галактик;
  • подходит для спектроскопии атмосфер экзопланет;
  • даёт доступ к холодным областям: молекулярным облакам, тёмным туманностям, дискам формирования планет.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба
Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА после завершения интеграции, в чистых помещениях компании Northrop Grumman в Редондо-Бич, Калифорния. Источник: NASA/Chris Gunn

Конструкция и «Железо» телескопа James Webb

JWST — самый сложный космический телескоп, когда-либо созданный человечеством. Его конструкция сочетает масштаб, хрупкость и уникальные инженерные решения, которые позволяют работать в инфракрасном диапазоне при температурах около 40 K (примерно −233 °C). Телескоп состоит из нескольких ключевых узлов: оптической системы, солнечного щита, научных приборов, платформы обслуживания и коммуникационных систем.

Платформа (Bus)

Габариты

В полностью развернутом виде телескоп огромен:

  • Длина: ~20 м
  • Ширина: ~14 м
  • Высота: ~8 м
  • Площадь солнечного щита: 158 м² (размер теннисного корта)

В сложенном состоянии аппарат умещается в обтекатель ракеты Ariane 5.

Масса

  • Полная масса при запуске: ~6 350 кг

Большая часть массы приходится на солнечный щит, зеркало и приборы в криогенном модуле.

Источники питания

JWST использует солнечную энергию:

  • солнечная панель мощностью ~2 кВт,
  • выработка при L2 — ~2000 Вт,
  • рабочий запас энергопотребления приборов — ~300–500 Вт.

Бортовые аккумуляторы обеспечивают работу во время переключений и коррекций.

Системы ориентации и двигатели

  • 6 маховиков для точного наведения,
  • 12 малых гидразиновых двигателей для коррекций и орбитальных манёвров,
  • запас топлива обеспечивает 20+ лет работы.

Главное зеркало и оптическая система

Главное зеркало (Primary Mirror)

  • Диаметр: 6,5 метра
  • Количество сегментов: 18 шестиугольных секций
  • Материал: бериллий, покрытый тончайшим слоем золота (100 нм)

Сегменты имеют собственные микроприводы для юстировки:

  • 7 степеней свободы на каждый сегмент,
  • точность выравнивания ~10–20 нанометров.

Зеркало работает при температуре ~40 K, поэтому материал подобран специально для стабильности при охлаждении.

Вторичное зеркало

  • Диаметр: 0,74 м
  • Установлено на трёхскладной ферме, разворачиваемой в космосе.
    Направляет свет с главного зеркала к научным приборам.

Солнечный щит

Ключевой элемент конструкции:

  • 5 слоёв каптона, покрытого алюминием и кремнием;
  • толщина слоёв — 25–50 мкм;
  • длина щита — 21,2 м; ширина — 14,1 м.

Функции:

  • снижает температуру приборов с +110°C (солнечная сторона) до −233°C (теневая сторона),
  • полностью блокирует нагрев от Солнца, Земли и Луны.

Без него JWST не смог бы работать в инфракрасном диапазоне.

Научные инструменты (Приборы)

Основной блок — ISIM (Integrated Science Instrument Module), расположенный за зеркалом, в самой холодной части телескопа.

Ниже — подробности каждого инструмента.

A. Камеры

NIRCam (Near-Infrared Camera)
  • Диапазон: 0,6–5 мкм
  • Основная камера телескопа и ключевой инструмент для поиска дальних галактик.
  • Содержит систему масок для коронографии, позволяющую изучать экзопланеты и слабые объекты около ярких звёзд.
  • Используется для юстировки главного зеркала.

B. Спектрометры

NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph)
  • Диапазон: 0,6–5 мкм
  • Может наблюдать до 100 объектов одновременно благодаря микрозатворной матрице MEMS (250 000 мини-затворов).
  • Позволяет изучать химический состав далеких галактик, звёзд и экзопланет.
MIRI (Mid-Infrared Instrument)
  • Диапазон: 5–28 мкм
  • Работает при температуре 7 K (охлаждается отдельным криоохладителем).
  • Совмещает камеру и спектрометр среднего ИК-диапазона.
  • Идеален для:
    • исследования пыли,
    • протопланетных дисков,
    • холодных объектов,
    • ранних галактик.

C. Датчики наведения и вспомогательные приборы

FGS (Fine Guidance Sensor)
  • обеспечивает сверхточное наведение телескопа — стабильность лучше 10 миллисекунд дуги;
  • задействован практически в каждом наблюдении.

Работает совместно с гироскопами и звёздными датчиками.

NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)
  • диапазон: 0,8–5 мкм
  • выполняет специализированные задачи:
    • спектроскопию транзитов экзопланет,
    • исследования тесных звездных групп,
    • поиск объектов с экстремальным красным смещением.

Прибор разработан Канадским космическим агентством.

Момент запуска телескопа Уэбба
Момент запуска телескопа Уэбба 25 декабря 2021 г. Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center and ESA

Хронология полёта телескопа James Webb

Хронология миссии JWST — одна из самых драматичных и насыщенных в истории астрономии. Это путь от идеи 1990-х годов до успешного развертывания телескопа в точке L2 в 2022 году. Проект прошёл через десятки переносов, переработок, перерасчётов бюджета и беспрецедентных инженерных испытаний. Ни одна космическая обсерватория не сталкивалась с такой сложной последовательностью этапов.

Подготовка миссии (1996–2021)

1996–2002: Рождение концепции

  • Проект начинает называться Next Generation Space Telescope (NGST).
  • Изначально предполагалось запускать телескоп в 2007 году с бюджетом около 0,5 млрд долларов (позднее бюджет вырос более чем в 20 раз).

2002: Переименование

  • NASA официально называет телескоп James Webb Space Telescope в честь администратора NASA, руководившего программами «Аполлон».

2005–2010: Рост сложности и бюджетных рисков

  • Начинаются ключевые проблемы: переработка конструкции солнечного щита, механизмов развертывания зеркала, приборов и программного обеспечения.
  • Запуск несколько раз откладывается: 2011 → 2014 → 2018.

2011: Проект на грани закрытия

  • Конгресс США рассматривает вопрос о полной отмене миссии из-за огромного перерасхода.
  • После общественной кампании и технического пересмотра JWST получает новый бюджет и срок.

2013–2019: Строительство и интеграция

  • Завершение сборки зеркала, тестирование сегментов при температурах 40 K.
  • Создание 5-слойного солнечного щита.
  • Интеграция научных приборов в модуль ISIM.
  • Испытания в гигантских криокамерах NASA, включая знаменитую Chamber A.

2020–2021: Финальные задержки

  • Пандемия COVID-19 вносит очередные переносы сроков.
  • Появляются проблемы с кабелями, креплением обтекателя и вибрационными тестами.

Итог подготовки

Общий срок разработки: 25 лет
Количество переносов: более 10
Общая стоимость: ≈10 млрд долларов

Запуск (25 декабря 2021)

Ракета-носитель и космодром

  • Ariane 5 ECA, Гвианский космический центр (Куру).
  • ESA предоставила ракету как вклад в международное партнёрство.

Старт

  • Запуск прошёл идеально.
  • Отклонение параметров выведения было настолько небольшим, что JWST сэкономил значительное количество топлива — это продлило срок службы минимум на 10 лет.

Выведение на траекторию к L2

  • Через 30 минут после запуска телескоп отделился от ступени ракеты.
  • Панель солнечных батарей развернулась автоматически.
  • Началась серия орбитальных манёвров для выхода на гало-орбиту вокруг точки Лагранжа L2.

Развёртывание (декабрь 2021 — январь 2022)

JWST имеет сотни потенциально критических точек отказа — механизмов, которые должны были раскрыться без единой ошибки. Именно поэтому развёртывание называют «самой рискованной космической операцией в истории».

Ключевые этапы

  1. Раскрытие солнечной панели
    – выполнено сразу после отделения.
  2. Манёвры коррекции курса MCC-1a и MCC-1b
    – точная подстройка траектории.
  3. Раскрытие переднего и заднего защитных экранов
  4. Развёртывание 5-слойного солнечного щита
    – каждый слой должен быть натянут в правильной последовательности.
    – это заняло почти 4 дня.
  5. Опускание башни (DTA) и разделение телескопа и служебного модуля
    – для обеспечения охлаждения оптики.
  6. Развёртывание вторичного зеркала (трёхсекционная ферма)
    – механически сложнейший элемент конструкции.
  7. Развёртывание боковых «крыльев» главного зеркала
    – доведение диаметра до 6,5 метров.
  8. Оптическая юстировка зеркальных сегментов
    – 18 сегментов выравниваются лазерными датчиками.
    – общая точность выравнивания: 10–20 нанометров.
    – процесс занял несколько недель.

Ход миссии (2022 — настоящее время)

2022 — Начало научной эксплуатации

  • 24 января 2022: JWST прибывает в точку L2.
  • Июль 2022: публикуются первые полноценных научные изображения.

В первый год JWST наблюдает галактики с красным смещением z>10, атмосферы экзопланет, протопланетные диски и туманности.

2023 — Прорывы в ранней космологии

  • Обнаружение галактик, существовавших менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва.
  • Наблюдение сложных молекул в протопланетных дисках.
  • Спектры атмосферы экзопланеты WASP-39b с обнаружением CO₂.

2024 — Расширение научных программ

  • Подтверждение первых кандидатов на «самые ранние галактики».
  • Наблюдения массивных чёрных дыр в молодой Вселенной.
  • Новые коронографические снимки экзопланет.

Надёжность, поломки и обслуживание

У JWST нет возможности сервисного ремонта (в отличие от Hubble), поэтому:

  • все проблемы решаются удалённо;
  • в 2023–2024 фиксировались сбои в колесе фильтров прибора MIRI,
  • обнаружена деградация детекторов NIRISS и NIRCam на отдельных участках — инженеры компенсируют это калибровкой.

Ни одна из проблем не оказала критического влияния на работу миссии.

Продление сроков

Благодаря экономии топлива срок работы JWST оценивается минимум в 20–25 лет, возможно — дольше.

Видео отделения телескопа Уэбба от ракеты-носителя Ariane 5 25 декабря 2021 года. Отделение космического аппарата было зафиксировано независимым комплектом видеотелеметрии (VIKI). Источник: NASA's Goddard Space Flight Center and ESA

Главные открытия телескопа Джеймса Уэбба

С момента начала научной эксплуатации в июле 2022 года космический телескоп Джеймса Уэбба стал главным инструментом фундаментальной астрономии. Его инфракрасные приборы позволили заглянуть в эпоху формирования первых галактик, изучить химический состав экзопланетных атмосфер и увидеть структуры космических объектов, недоступные ни одной другой обсерватории. Ниже представлен систематизированный обзор ключевых научных результатов, который будет расширяться по мере развития миссии.

Научные прорывы

JWST принес десятки фундаментальных открытий, способных изменить наше понимание космологии, эволюции галактик и образования планетных систем.

Обнаружение кандидатов в самые ранние галактики

Телескоп обнаружил десятки галактик с красным смещением z ~ 10–13, существовавших менее чем через 300 млн лет после Большого взрыва. Некоторые из них показали неожиданно высокую яркость и массу, что ставит под вопрос параметры ранней космологии и модели формирования структур.

Химический анализ атмосферы экзопланет

JWST впервые надёжно обнаружил:

  • углекислый газ (CO₂) в атмосфере WASP-39b (первое уверенное спектральное обнаружение CO₂ на экзопланете),
  • следы сернистого газа (SO₂) — доказательство фотохимии в чужой атмосфере,
  • водяной пар, натрий, калий и сложные молекулы в нескольких системах.

Эти данные заложили основу для поиска биосигнатур в будущем.

Структура протопланетных дисков

Приборы MIRI и NIRCam обнаружили сложные молекулы (в том числе углеродсодержащие) в дисках молодых звёзд, например в системе PDS 70. Это помогает реконструировать процесс планетообразования и миграции планет.

Исследование сверхмассивных чёрных дыр

JWST наблюдал активные ядра галактик на ранних этапах эволюции и подтвердил существование сверхмассивных чёрных дыр с массой >10⁶–10⁸ масс Солнца менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Это ставит перед теорией формирования чёрных дыр новые вызовы.

Структуры тёмных облаков и звёздных колыбелей

Изображения областей формирования звёзд, таких как туманность Ориона и RCW 120, раскрыли десятки ранее неизвестных протозвёзд, струй и фронтов ионизации. JWST позволил заглянуть сквозь пыль туда, где видимый свет полностью блокируется.

Вклад миссии в науку

Участие JWST в научном процессе можно оценить количественно—и эти цифры стремительно растут.

Объём научных данных

За первые два года работы JWST передал сотни терабайт калиброванных наблюдений, доступных международному сообществу через архив MAST.

Публикации

На основе данных JWST уже опубликованы:

  • тысячи предварительных статей (preprints) на arXiv,
  • сотни рецензируемых статей в журналах Nature, Science, ApJ, A&A.

JWST стал самым быстрорастущим источником научной литературы среди всех космических телескопов.

Формирование новых направлений исследований

Данные JWST уже привели к появлению новых областей:

  • исследования сверхранней космической структуры,
  • инфракрасная спектроскопия экзопланет с высоким разрешением,
  • анализ молекулярного состава протопланетных дисков,
  • уточнение моделей химии межзвёздной среды.
Технические специалисты и инженеры тщательно проверяют вторичное зеркало
Поскольку вторичное зеркало является одним из важнейших компонентов телескопа NASA Webb, после успешного прохождения испытаний технические специалисты и инженеры тщательно проверяют его опорную конструкцию, удерживающую на месте. Источник: NASA/Chris Gunn

Интересные факты и галерея

Миссия космического телескопа Джеймса Уэбба — одна из самых технологически насыщенных и обсуждаемых в истории современной астрофизики. Помимо научных данных, JWST обрёл статус культурного феномена благодаря инженерным рекордам, визуальным эффектам и колоссальному вниманию общества. Ниже — подборка достоверных фактов и описаний самых знаковых изображений, которые помогают вниманию читателя удержаться даже после глубоких технических разделов.

Интересные факты

Солнечный щит размером с теннисный корт

Пятислойный солнцезащитный экран JWST (Sunshield) в разложенном виде имеет размеры около 21 × 14 метров, то есть практически повторяет площадь стандартного теннисного корта. Щит снижает температуру приборов с +85 °C на солнечной стороне до –233 °C на теневой, создавая перепад более чем в 300 градусов.

Главное зеркало состоит из 18 золотых сегментов

Каждый сегмент сделан из бериллия и покрыт 100-нанометровым слоем золота, поскольку золото отлично отражает инфракрасное излучение. Вся система весит всего 705 кг, но в развёрнутом виде достигает 6,5 метра в диаметре.

JWST не может быть отремонтирован

В отличие от «Хаббла», JWST находится в точке Лагранжа L2 на расстоянии 1,5 млн км от Земли — слишком далеко для сервисных миссий.
Это означает, что инженеры NASA должны были обеспечить почти идеальную надёжность всех механизмов развёртывания, включая сотни двигателей, тросов, роликов и 344 критических «точки отказа».

Телескоп всегда скрыт от Солнца

JWST никогда не «смотрит» в сторону Земли, Луны или Солнца — его ориентация строго фиксирована для поддержания сверхнизкой температуры. Даже выбор целей для наблюдения зависит от того, сможет ли щит оставаться направленным на светило.

JWST видит объекты старше большинства звёзд нашей Галактики

Благодаря длинноволновой чувствительности телескоп наблюдает галактики, существовавшие через 200–300 млн лет после Большого взрыва. Это эпоха, недоступная для оптических телескопов, включая «Хаббл».

Телескоп работает в диапазонах, недоступных наземным обсерваториям

Инфракрасный свет сильно поглощается атмосферой Земли, поэтому JWST раскрывает области космоса, которые ранее были фактически невидимы — туманности, пылевые облака, отдалённые галактики.

JWST может отслеживать объекты Солнечной системы

Несмотря на ориентационные ограничения, телескоп способен наблюдать планеты-гиганты, их спутники, кометы и астероиды, если те находятся в допустимой зоне обзора.

Галерея

JWST уже создал новую визуальную эпоху астрономии. Ниже — 10 наиболее знаковых изображений с краткими описаниями научной ценности каждого.

SMACS 0723 — Первое глубокое поле Уэбба

Снимок, опубликованный в июле 2022 года, показал тысячи галактик, включая объекты ранней Вселенной. Гравитационное линзирование позволило увидеть структуры с рекордным красным смещением.

Изображение скопления галактик SMACS 0723
Тысячи галактик наводняют это ближнее инфракрасное изображение скопления галактик SMACS 0723. Изображение с высоким разрешением космического телескопа Джеймса Уэбба в сочетании с естественным эффектом, известным как гравитационное линзирование, сделало это тонко детализированное изображение возможным. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI

Туманность Киля (NGC 3324) — «Космические Скалы»

Видны молодые звёзды, формирующиеся в плотных облаках водорода. NIRCam позволяет «просветить» газ и пыль, показывая новые звёздные колыбели.

Туманность Киля
То, что очень похоже на скалистые горы в лунный вечер, на самом деле является краем близлежащего, молодого, звездообразующего региона NGC 3324 в туманности Киля. Запечатленное в инфракрасном свете ближней инфракрасной камерой (NIRCam) на космическом телескопе Джеймса Уэбба НАСА, это изображение показывает ранее затемненные области рождения звезд. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI

Туманность «Южное Кольцо» (NGC 3132)

MIRI и NIRCam раскрыли сложную слоистую структуру выбросов от умирающей звезды и выявили наличие тесной двойной системы.

Это изображение туманности Южного кольца
Это изображение туманности Южного кольца (NGC 3132), снятое ближней инфракрасной камерой Уэбба (NIRCam) и Mid-Infrared Instrument (MIRI). Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, Orsola De Marco (Macquarie University); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

Стефановский квинтет

Спектрометр MIRI показал столкновение галактик и гигантский ударный фронт длиной свыше 40 000 световых лет. Изображение сочетает сотни отдельных наблюдений.

Визуальная группировка из пяти галактик
Благодаря своему мощному инфракрасному видению Mid-Infrared Instrument (MIRI) показывает никогда ранее не виданные детали квинтета Стефана, визуальной группировки из пяти галактик. MIRI пронзает окутанные пылью области, чтобы выявить огромные ударные волны и приливные хвосты, газ и звезды, лишенные внешних областей галактик взаимодействиями. Источники: NASA, ESA, CSA, STScI

Туманность Кольцо (M57)

JWST впервые снял внутренние структуры этой туманности с разрешением, способным разглядеть отдельные «узлы» газа и динамику выбросов.

James Webb обнаружил знаменитую туманность Кольца
Космический телескоп Джеймса Уэбба (James Webb) обнаружил знаменитую туманность Кольца с беспрецедентными деталями. Образованная звездой, сбрасывающей свои внешние слои, когда у нее заканчивается топливо, Кольцевая туманность представляет собой архетипическую планетарную туманность. Также известный как M57 и NGC 6720, он находится относительно близко к Земле на расстоянии примерно 2,500 световых лет. Источник: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow (UCL), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Cardiff University)

Юпитер в инфракрасном диапазоне

Впечатляющие снимки штормов, полярных сияний, слабых колец и деталей атмосферы. Это лучшие на сегодняшний день инфракрасные фотографии гиганта.

Изображение Юпитера
Это изображение Юпитера, полученное с помощью ближнеинфракрасной камеры (NIRCam) космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, демонстрирует потрясающие детали величественной планеты в инфракрасном свете. Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

Туманность Ориона

Инфракрасные снимки выявили десятки протозвёзд, струй и фронтов ионизации. JWST показал процессы звездообразования в деталях, недоступных наземным телескопам.

Внутренняя область туманности Ориона
Внутренняя область туманности Ориона, как её наблюдал инструмент NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба. Источник: NASA, ESA, CSA

Протопланетный диск PDS 70

JWST увидел структуры в диске, где формируются две гигантские экзопланеты, а также обнаружил молекулы углерода, воды и серы.

PDS 70 и её внутренний протопланетный диск
На этом концептуальном изображении показана звезда PDS 70 и её внутренний протопланетный диск . Новые измерения, проведённые космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА, обнаружили водяной пар на расстояниях менее 100 миллионов миль от звезды — в области, где, возможно, формируются каменистые планеты земной группы. Источники: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Ультрадалёкие галактики (например, JADES-GS-z13-0)

Снимки и спектры позволили подтвердить галактики с рекордным красным смещением z>13 — самые древние структуры, которые человечество когда-либо наблюдало.

Невероятно далекая галактика JADES-GS-z13-1
Невероятно далекая галактика JADES-GS-z13-1, наблюдаемая всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва, была первоначально обнаружена с глубокими изображениями с помощью NIRCam (Near-Infrared Camera) космического телескопа НАСА Джеймса Уэбба. Источник: NASA, ESA, CSA, JADES Collaboration, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA), Joris Witstok (Cambridge, University of Copenhagen), P. Jakobsen (University of Copenhagen), Alyssa Pagan (STScI), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Туманность Карина — область NGC 346

JWST обнаружил микроскопические структуры, трубы из пыли и тонкие газовые «реки», по которым вещество течёт в молодые звёздные ядра.

NGC 346
NGC 346, показанное на этом снимке, полученном с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) космического телескопа «Джеймс Уэбб», представляет собой динамическое звёздное скопление, расположенное внутри туманности в 200 000 световых лет от нас. Источник: NASA, ESA, CSA, Olivia Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI), Nolan Habel (USRA), Laura Lenkić (USRA), Laurie Chu (NASA Ames)