Космический телескоп «Джеймс Уэбб» находится на заключительном этапе ввода в эксплуатацию. Из почти 1000 запланированных мероприятий осталось выполнить менее 200. 12 июля НАСА планирует опубликовать первые полноцветные изображения, сделанные «Уэббом». До этого момента агентство раскрывает детали о будущих научных миссиях телескопа и работе его приборов. В этот раз сотрудник проекта, Натали Уэлетт из Монреальского университета в Канаде, рассказала о четырёх режимах работы канадского прибора NIRISS, установленного на «Уэббе».
NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) представляет собой прибор для формирования изображения в ближнем ИК-диапазоне и бесщелевой спектрограф. Он работает в комплексе с FGS (Fine Guidance Sensor) — датчиком точного наведения. NIRISS способен работать в диапазоне от 0,8 мкм до 5,0 мкм. Инженеры разработали для него четыре режима работы, подходящие для разных типов задач.
Первый режим носит название Single Object Slitless Spectroscopy (SOSS). SOSS позволяет «Уэббу» получать высокоточные спектры от одного яркого объекта за раз. Режим приспособлен для наблюдений за быстро меняющимися явлениями и объектами, например, проходящей перед звездой-хозяином экзопланетой. Благодаря использованию транзитной спектроскопии NIRISS собирает данные о спектре атмосферы экзопланеты и выделяет маркеры, по которым можно определить состав, температуру, возможные признаки жизни и другие важные факты.
На иллюстрациях ниже показаны примеры анализа спектра атмосферы экзопланеты. Особенности поглощения и испускания света, обусловленные натрием (Na), калием (K), оксидом титана и H2O, преобразованы в спектре видимого света. Наблюдения телескопа в ИК-диапазоне чувствительны к другим параметрам, благодаря чему можно будет определить наличие в атмосфере экзопланеты, например, углекислого газа или метана.
Следующий режим носит название Wide Field Slitless Spectroscopy (WFSS). WFSS предназначен для одновременного получения спектров тысяч объектов по всему полю обзора детектора FGS — 4,84 угловых минуты (два смежных участка неба по 2,42х2,42 угловых минуты). Объектами могут послужить, например, галактики, спектры которых позволят измерить расстояние до них, возраст и другие параметры.
Ниже представлен смоделированный НАСА пример работы режима. На первом изображении (левое крайнее) показано скопление галактик MACS J0416.1-2403 таким, каким оно могло быть снято NIRISS в WESS с использованием фильтра (F115W) без дисперсии. В середине показано второе изображение того же скопления, сформированное при помощи F115W и гризмы GR150С. Третье изображение (крайнее справа) создано с использованием F115W и ещё одной гризмы телескопа GR150R. Как видно из примера, второе и третье изображение растянуты по горизонтали и вертикали соответственно. Это необходимо для отделения спектров галактик, находящихся слишком близко друг к другу и смешивающихся на снимках из-за своей близости.
Третий режим работы, Aperture Masking Interferometry (AMI), также позволяет изучать объекты, расположенные близко друг к другу. Для этого используется метод интерферометрии, в ходе которого образуется явление интерференции волн. Маска внутри прибора пропускает свет от определённых фрагментов основного зеркала, блокируя большую часть света. Благодаря этому два близкорасположенных объекта на изображении будут выглядеть не как один размытый объект, а как две отдельные яркие точки. AMI будет использоваться для наблюдения за экзопланетами, коричневыми карликами и протопланетными дисками.
Как утверждает Уэлетт, это первый случай, когда такая маска используется в космосе. По её словам, благодаря явлению интерференции разрешение телескопа можно увеличить почти в 2,5 раза. На фотографии ниже представлен прототип маски, установленной на «Уэббе».
Четвёртый режим работы, NIRISS Imaging, разработан в качестве дополнения к NIRCam — камере ближнего ИК-диапазона и главному инструменту формирования изображений на телескопе. NIRISS Imaging задействуют, когда оба инструмента, NIRCam и NIRISS, будут снимать близко расположенные участки неба. Это позволит создать изображения большей площади.
Хронология путешествия «Джеймса Уэбба» от Хабра с ключевыми моментами.
25 декабря телескоп запустили в космос на ракете «Ариан-5», произошло развёртывание солнечных батарей;
26 декабря — первая корректировка курса;
28 декабря — начало развёртывания прямоугольных поддонов солнцезащитного экрана;
29 декабря — НАСА открывает доступ к данным о состоянии телескопа, процесс развёртывания экранов дошёл до этапа подъёма центральной башни «Джеймса Уэбба», был выявлен избыток топлива, который позволит телескопу проработать ориентировочно более 10 лет (при минимально ожидаемых 5 годах);
31 декабря — вытянулись стрелы для солнцезащитного экрана, началось натяжение полотна и разделение слоёв;
3 января — три и пять слоёв солнцезащитного экрана разделены и натянуты, ещё два в процессе;
4 января — завершился процесс раскрытия и натягивания слоёв солнцезащитного экрана;
5 января — выполнено развёртывание и фиксация штатива с элементами вторичного зеркала;
6 января — выполнено развертывание радиатора оптической системы;
7 января — развернулась одна боковая часть основного зеркала;
8 января — основное зеркало полностью раскрылось;
14 января — НАСА начало процесс настройки оптики телескопа;
24 января — телескоп выполняет последнюю корректировку по корректировке курса и достигает орбиты точки Лагранжа L2;
27 января — НАСА выбрало первую цель для «Джеймса Уэбба» — звезда HD 84406, её будут использовать для настройки оптики;
5 февраля — телескоп поймал первые фотоны звёздного неба в ходе настройки оптики телескопа;
11 февраля — опубликованы первые изображения, сделанные «Джеймсом Уэббом» в космосе;
25 февраля — «Джеймс Уэбб» выровнял 18 сегментов главного зеркала и получил одно сфокусированное изображение звезды HD 84406;
16 марта — инженеры протестировали механизм фокусировки оптической системы на одной звезде, но благодаря своей высокой чувствительности телескоп смог увидеть ещё и галактики со звёздами;
23 апреля начался финальный этап настройки научных приборов;
28 апреля НАСА сообщило, что телескоп полностью сфокусирован.
1 июня НАСА объявило, что первые полноцветные изображения, созданные при помощи телескопа, представят общественности 12 июля 2022 года.
Научные проекты, отобранные для «Джеймса Уэбба».
Параметры работы телескопа «Джеймс Уэбб» можно отслеживать на этой странице сайта НАСА. Также телескоп доступен для изучения в браузерном 3D приложении Eyes on the Solar System.
