# Эмбер Строун о миссии James Webb: как NASA заглянет в прошлое на 13,5 миллиардов лет

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=S4td1hZLP8w
Канал: Perimeter Institute
Опубликовано: 02.03.2017

---

Астрофизик NASA Эмбер Строун (Amber Straughn) представила в Периметре (Perimeter Institute) подробный обзор миссии James Webb Space Telescope. Лекция охватывает технологические вызовы, научные цели и то, как новый инструмент изменит наше понимание космоса, заглянув в эпоху «первого света» Вселенной.

## 🌌 Наследие Hubble и границы познания
[[JUMP:04:58]]

На протяжении почти 27 лет космический телескоп Hubble радикально менял наше представление о Вселенной [05:00]. Он позволил детально изучить объекты от «космического заднего двора» Солнечной системы до далеких регионов звездообразования в Млечном Пути. 

Одним из ключевых достижений Эмбер Строун называет изображение Hubble Ultra Deep Field [07:11].

*   **Метод:** Телескоп в течение 11 дней смотрел в одну крошечную точку неба (размером с отверстие для питьевой соломинки).
*   **Результат:** На этом крошечном участке было обнаружено около 10 000 галактик [07:37].
*   **Вывод:** Изучая эти изображения, ученые заметили, что галактики в ранней Вселенной сильно отличаются от современных спиральных и эллиптических структур — они выглядят как маленькие бесформенные «красные точки» [08:57].

Однако, по словам Эмбер Строун, человечество подошло к пределу возможностей Hubble [12:07]. Чтобы увидеть то, что находится за «краем» видимости текущих технологий, и был спроектирован James Webb Space Telescope.

## 🛠 Три фундаментальных отличия James Webb от Hubble
[[JUMP:12:34]]

Эмбер Строун выделяет три ключевых параметра, которые делают James Webb качественным скачком вперед:

1.  **Размер:** Если Hubble по размеру сопоставим со школьным автобусом, то James Webb — с теннисным кортом [12:48]. Его зеркало диаметром 6,5 метров — самое большое из когда-либо отправленных в космос.
2.  **Местоположение:** Hubble вращается вокруг Земли на высоте около 550 км. James Webb будет находиться в 1,5 миллионах километров от Земли в точке Лагранжа L2 [13:56]. Это полустабильная точка, где телескоп будет следовать за орбитой Земли вокруг Солнца.
3.  **Тип света:** Hubble — преимущественно оптический телескоп. James Webb — инфракрасный [14:50]. Это критически важно, так как инфракрасное излучение позволяет «видеть» сквозь облака космической пыли, внутри которых рождаются звезды [15:16].

## 🔭 Четыре научные цели миссии
[[JUMP:16:19]]

NASA ставит перед новым телескопом четыре глобальные задачи, каждая из которых направлена на решение фундаментальных вопросов астрофизики.

### 1. Первый свет и реионизация
Ученые стремятся увидеть самую первую эпоху формирования галактик после Большого взрыва, произошедшую более 13,5 миллиардов лет назад [17:26]. В то время Вселенная была заполнена нейтральным водородом, который поглощал свет. Первые галактики должны были «продуть пузыри» в этом тумане, сделав Вселенную прозрачной — этот процесс называется реионизацией [18:50].

### 2. Сборка галактик
Эмбер Строун, чья научная работа посвящена взаимодействующим галактикам, подчеркивает важность изучения того, как маленькие «красные сгустки» ранней Вселенной превратились в гигантские структуры с черными дырами в центрах [20:23].

*   Исследования проводятся статистически, так как процессы слияния занимают миллиарды лет [22:07].
*   Телескоп поможет понять, как тяжелые элементы распределялись в космосе в ходе этих процессов.

### 3. Рождение звезд и протопланетных систем
Инфракрасное зрение позволит заглянуть внутрь туманностей, таких как «Столпы Творения» или туманность Киля [24:33]. Ученые надеются выяснить:

*   Как именно коллапсируют газовые облака, образуя звезды.
*   Как окружающая среда влияет на формирование звезд и наоборот.
*   Как частицы пыли объединяются, формируя планеты [24:19].

### 4. Экзопланеты и Солнечная система
James Webb сможет проводить транзитную спектроскопию атмосфер далеких планет [29:39]. 

*   **Метод:** Когда планета проходит перед своей звездой, её атмосфера фильтрует звездный свет. 
*   **Цель:** По химическим отпечаткам в спектре определить состав атмосферы, наличие воды и потенциальную обитаемость [29:52].
*   **Пример:** Система TRAPPIST-1, находящаяся в 40 световых годах от нас, имеет 7 планет земного размера, три из которых находятся в зоне обитаемости [31:14]. Эмбер Строун считает эту систему идеальной целью для Webb.

## 🏗 Инженерия: зеркала из бериллия и «золотая пыль»
[[JUMP:35:00]]

Зеркало James Webb состоит из 18 шестиугольных сегментов. 

*   **Материал:** Бериллий — легкий и прочный металл, сохраняющий форму при экстремально низких температурах [35:14].
*   **Покрытие:** Слой золота толщиной всего в несколько сотен атомов для максимального отражения инфракрасного света.
*   **Точность:** По аналогии Эмбер Строун, если растянуть зеркало до размеров США, самая большая неровность на нем была бы высотой всего в пару дюймов (около 5 см) [36:19].

Важнейшим элементом является пятислойный тепловой щит из каптона [40:05]. Он защищает инструменты от тепла Солнца. Разница температур между «горячей» и «холодной» сторонами щита составляет около 300 градусов Цельсия (600 градусов по Фаренгейту) [40:59].

## 🚀 Логистика и «две недели ужаса»
[[JUMP:42:39]]

Строительство и транспортировка телескопа — беспрецедентная логистическая задача. 

*   Для перевозки компонентов использовали военно-транспортный самолет C-5 Galaxy. Чтобы доставить детали в Центр Годдарда, пришлось на время перекрывать шоссе в Вашингтоне [43:19].
*   Телескоп слишком велик для любой существующей ракеты, поэтому он запускается в сложенном состоянии внутри Ariane 5 [48:01].
*   Процесс развертывания в космосе займет 14 дней. Эмбер Строун называет это «двумя неделями ужаса», так как в системе сотни механизмов, которые должны сработать идеально без возможности ремонта человеком [48:39].

## 💰 Экономика и будущее астрономии
[[JUMP:1:07:25]]

Стоимость проекта составляет около 8 миллиардов долларов [1:07:25]. По мнению Строун, хотя это значительная сумма, она оправдана масштабом открытий. 

*   Для сравнения: стоимость Hubble с учетом миссий по обслуживанию в итоге оказалась выше [1:08:17].
*   Согласно опросам, общественность обычно переоценивает бюджет NASA в 20–40 раз, при этом горячо поддерживая подобные миссии [1:09:01].

После James Webb NASA планирует запуск WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope) в середине 2020-х годов [52:09]. Этот телескоп будет обладать полем зрения в 100 раз шире, чем у Hubble, и сфокусируется на изучении темной энергии и поиске экзопланет [52:37].

## ❓ Вопросы и ответы: от микрометеоритов до мультивселенной
[[JUMP:55:08]]

В ходе дискуссии Эмбер Строун ответила на ряд технических и философских вопросов:

*   **Защита от пыли:** Телескоп неизбежно будет сталкиваться с микрометеоритами. NASA ожидает появления крошечных отверстий в щите и щербин на зеркалах, но статистически это не должно повлиять на работу. Однако столкновение с объектом размером с валун станет «плохим днем» [1:04:14].
*   **Имя телескопа:** Джеймс Уэбб был администратором NASA во времена программы «Аполлон». Именно он настоял на том, чтобы агентство занималось не только ракетами, но и фундаментальной наукой [1:12:45].
*   **Что за краем Вселенной?** Как ученый-наблюдатель, Строун утверждает, что мы не можем этого знать, так как не можем это наблюдать [1:13:52]. Она допускает существование Мультивселенной, но отмечает, что это область теоретической физики, а не прямых наблюдений Webb.
*   **Темная энергия:** Эмбер Строун пояснила, что все видимые нами объекты (звезды, галактики) составляют лишь 5% Вселенной [1:01:19]. Остальные 95% приходятся на темную материю и темную энергию, природу которых человечество пока не понимает.