Det fullt monterade James Webb rymdteleskopet med sin solskydd och "enhetliga pallkonstruktioner" (som fälls upp runt teleskopet för lansering) ses delvis distribueras till en öppen konfiguration för att möjliggöra teleskopinstallation.
(Bild: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter är en astrofysiker på Ohio State University, värd av Fråga en Spaceman och Space Radio, och författare till "Din plats i universum."Sutter bidrog med den här artikeln till Space.coms expertröster: Op-Ed & Insights.
NASA: s James Webb rymdteleskop är (för närvarande) planerad att lanseras i mars 2021, efter år av förseningar och miljarder dollar som spenderats över budgeten. Även om det är lätt att hävda att all den tid och pengar har slösat bort, kommer detta observatorium att vara den premiär och obestridda mästaren för infraröda våglängder, vilket ger oss oöverträffad tillgång till universums hörn som för närvarande är otillgängliga.
Om vi vill lära oss nya saker om allt från de första galaxerna till chansen för livet på andra planeter, ungefär 9,7 miljarder dollar James Webb är vårt enda hopp.
Ingen kyla
Medan James Webb rymdteleskopet ("JWST" för de som är känt) utropas som "efterträdaren" till NASA: s storier Hubble rymdteleskop, det är det inte. Hubble är främst ett optiskt teleskop som fångar våglängder för ljus som liknar det mänskliga ögat gör och sträcker sig förbi det lite i de infraröda och ultravioletta (UV) delarna av det elektromagnetiska spektrumet. I huvudsak är Hubble en gigantisk omloppsrika ögonglob, som ger fantastiska bilder som du skulle se om dina optiska nerver var på samma sätt utrustade.
Men JWST är annorlunda. Det kommer att iakttas helt i det infraröda, skrapa knappt de djupaste möjliga röda som en människa kan se. Med andra ord kommer JWST att studera ett universum som till stor del är osynligt för mänsklig erfarenhet.
En av de viktigaste orsakerna till att JWST är utformad för att vara ett infrarött område är att infraröd astronomi i allmänhet är riktigt svårt att göra från jordens yta. Ljusförorening är astronomernas bana som behöver sina himmel kristallklara och helt mörka för att göra sina detaljerade observationer och mätningar.
Och infraröd ljusförorening kommer från många olika platser. I grund och botten, något varmt. Vilket är i princip allt. Mänskliga kroppar genererar 100 watt infraröd strålning. Jorden själv är ganska varm och lyser starkt i infraröda band. Till och med teleskopet självt, om det är i rumstemperatur, är flytande i det infraröda.
Det är inte det vi inte kan göra infraröd astronomi från marken är det bara att det är frustrerande svårt.
Därför utrymme.
Långt hemifrån
JWST kommer att driva cirka 1 miljon mil från jorden för att få den säkert långt borta från vår varma, infraröd-glödande planet. Men det finns det ändå solen att kämpa med. Har du någonsin satt ute på en trevlig sommardag och känt vår solvärme på din hud? Ja, det är infraröd strålning som pumpas ut av skopan. Och till och med en miljon mil från jorden, är solen fortfarande lite smaken.
För att bekämpa detta har designers av infraröda rymdteleskop ett par alternativ. Det vanligaste valet är att använda ett aktivt kylsystem och kyla ner teleskopet till de temperaturer som krävs för att korrekt observera infraröda våglängder. Detta är fantastiskt och används av tidigare infraröda rymdteleskop, men det begränsar deras livslängd. Inget mer kylvätska = inte mer astronomi.
Istället kommer JWST istället att distribuera ett jätte, dyrt rymdparaply, 72 fot (22 meter) långt och 36 fot (11 m) brett, gjord av fem lager av extremt reflekterande material, varje lager tunnare än människohår. Denna massiva "solskydd"kommer att hålla själva teleskopet i konstant skugga, någonstans söder om minus 370 grader Fahrenheit (minus 223 grader Celsius), vilket är idealiskt för de infraröda våglängderna det kommer att studera.
Men bara för skojs skull kommer ett av instrumenten ombord att kylas med ett aktivt kylsystem till under minus 433 Fahrenheit (minus 258 C), vilket gör att det får åtkomst till några ännu längre infraröda våglängder.
Se vetenskapen
Sammantaget är JWST massiv. Faktum är att den är så stor att den inte borde kunna passa på en raket. Förutom den gigantiska solskyddsplanen kommer den primära spegeln att vara 6,5 meter tvärs över, vilket är långt bredare än någon raketkåpa som för närvarande används. Att spela in spegeln på raketens sida är inte exakt en fungerande lösning, så istället bröt de smarta NASA-ingenjörerna spegeln i 18 mindre sexkantiga sektioner, som kommer att vara inställda och fällas in i raketten (tillsammans med den hopvikta solskydd och resten av själva teleskopet).
Om allt går rätt, kommer bara några dagar efter lanseringen att JWST kommer till dess observationspunkt, utvecklas och börjar stirra.
Och vad det kommer att se kommer att vara - och jag använder inte detta ord lätt - anmärkningsvärt. Ett av dess huvudmål är det tidiga universum, då vårt kosmos bara var några hundra miljoner år gammalt. De första stjärnorna och galaxerna som uppträdde på den kosmiska scenen brände ljust i det synliga spektrumet, men under de senaste 13 miljarder åren universum har expanderat och sträcker ut det ljuset från det synliga området och ner i det infraröda - precis i den söta fläcken av JWSTs designparametrar.
Eftersom vi inte har några bilder alls från de första stjärnorna och galaxernas epok (känd i allmänhet som "kosmisk gryning") Detta kommer att vara vår första uppfattning om denna viktiga tidsålder i kosmos historia.
Närmare hemmet kommer JWST att studera allt coolt i kosmos, från protoplanetära skivor runt nyfödda stjärnor till molekylära moln, kometer, Kuiper Belt-föremål och mer.
Och JWST kommer att använda en specialiserad enhet för att blockera ljus från vissa avlägsna stjärnor, vilket gör att observatoriet kan fånga bilder av alla föremål som kretsar kring dessa stjärnor - som exoplaneter. Dessa planeter kommer att glöda i det infraröda, och ljuset från dessa planeter kommer att modifieras av kemikalier och element i deras atmosfärer, kemikalier och element som kan vara tecken på liv.
Från ET-jägare till kosmisk gryningsläsare kommer JWST säkert att vara värt att vänta.
- NASA: s James Webb Space Telescope: Hubbles kosmiska efterföljare
- House Spending Bill Fires Warning Shot på James Webb Space Telescope
- NASA: s James Webb rymdteleskop anländer till Kalifornien för slutförsamling (foton)
Läs mer genom att lyssna på avsnittet "Är James Webb värd att vänta?" på Ask A Spaceman-podcast, tillgänglig på iTunes och på webben kl http://www.askaspaceman.com. Tack till @SethDSanders, @hhyech, White I. och Veljo U. för de frågor som ledde till detta stycke! Ställ din egen fråga på Twitter med #AskASpaceman eller genom att följa Paul @PaulMattSutter och facebook.com/PaulMattSutter.
