За мільйон миль від нашої матінки-Землі, в далеких, холодних та пустих просторах космосу, де інколи лишень пролітають повз астероїди, метеорити та можливо комети, знаходиться дивовижне творіння людства, що викликає захват у кожного, хто хоча б раз поглянув вгору та намагавсь осмислити Всесвіт. Це телескоп Джеймса Вебба, більш відомий як JWST (англ.- James Webb Space Telescope). 25 років у розробці, 10 мільярдів доларів вартості, десятки тисяч інженерів та вчених з усього світу, які працювали над цим. Це результат величезної плідної роботи впродовж десятиліть, і сьогодні, на щастя кожного вченого, який працював над пристроєм, телескоп успішно виконує свою роботу на відстані мільйон миль від землі, надсилає нам фото об’єктів космосу з такою деталізацією, про яку раніше можна було тільки мріяти. Діаметр дзеркала телескопа становить 6,5 метрів, це просто небачений розмір для космічного пристрою, і він мав бути побудований саме як квітка, що розгортає свої пелюстки, аби поміститися у космічний корабель.
Для порівняння на малюнку нижче: справа — головне дзеркало Джеймса Вебба , зліва — дзеркало його попередника Хабла ( 6, 5 метрів vs 2,4). Різницю важко не помітити.
Головна ціль цього телескопу – досліджувати глибоке минуле Всесвіту, дати нам краще розуміння формування зірок, а також, не менш важливо, телескоп має робити детальні фото інших планет навколо інших зірок і допомогти вчених таким чином визначити їхню атмосферну структуру і дізнатись, чи є життя за межами Землі. Це одне з найбільших питань, які ми можемо ставити собі взагалі, і цей телескоп має всі шанси допомогти нам врешті-решт визначатись, чи ми самотні, чи існують ще живі істоти там в безмежності Всесвіту (і, певно, деякі з них точно будуть розумнішими за цих людей).
Виявляється, що наш улюблений, чарівний та загадковий Всесвіт має дві ключові особливості, без яких астрономи лишились би безробітними (або ж щасливо працювали в KFC, хтозна, як складеться доля): він не є вічним, тобто світло, що покинуло Всесвіт з перших моментів його зародження, має змогу дістатись до дзеркал наших телескопів. Є момент у часі, який можна визначити як початок цього Всесвіту. І світло має певну скінченну швидкість, так це величезна швидкість, найбільша з усіх можливих, але головне тут, що вона скінченна. Тому в принципі ми можемо отримати зображення з будь-яких епох в історії Всесвіту, коли світло вже мало змогу спокійно подорожувати. Оскільки Всесвіт не є вічним, принаймні наша спостережувана частина, то астрономи мають змогу справді побачити те, яким був наш Всесвіт в перші моменти зародження, перші сотні тисяч років після так званого Великого вибуху (це приблизно 380 тисяч років після Великого Вибуху, найбільш точна цифра сьогодні). Завдання Джеймса Вебба якраз і полягає в тому, шоб зафіксувати моменти зародження най-найперших зірок та галактик Всесвіту, тобто зазирнути в самий початок формування космосу, і дивовижно те, що JWST має всі технічні здібності для цього.
На так давно, ба зовсім нещодавно, кілька місяців тому (пам’ятаємо, час відносний), загальна публіка, яка цікавиться астрономією, мала змогу побачити одне з найдеталізованіших зображень Всесвіту, зроблених людством.
Знімки були оприлюднені космічним телескопом Джеймса Вебба (JWST), і їх з радістю зустрічали астрономи та журналісти. По-перше, тому, що зображення довели всім нам: телескоп працює (попри всі можливі шляхи, коли шось могло піти не так, шось могло вийти з ладу, а через складність конструкції таких шляхів було майже безліч).
По-друге, ці фотографії було набагато приємніше дивитися в українських та західних медіа, ніж чергове розслідування про корупційних політиків.
Перші знімки, в буквальному сенсі, дивовижні. Фахівці-астрономи можуть побачити деталі народження і смерті зірок, а також всі етапи між ними; і стати свідками гравітаційного лінзування, передбаченого Ейнштейном, раніше лише частково зафіксованого попередником JWST – космічним телескопом Хаббл (HST). Вчені продовжують розмірковувати про кількість і різноманітність екзопланет – планет за межами Сонячної системи – які має знайти JWST, і про те, як інструменти на телескопі зможуть виявити і проаналізувати екзопланетні атмосфери.
Перші ознаки життя на планеті за межами Сонячної системи можуть бути зафіксовані JWST.
Ці відкриття є важливими і надзвичайно значущими – для астрономів та астрофізиків. Але наскільки важливий JWST для значно більшої кількості людей, для яких найближчим до вивчення зірок є щоденне читання свого гороскопу?
Це правда, що збільшення суми людських знань — це добре. Це практично завжди йде на благо і на користь людству. І розуміння походження Всесвіту та потенціал життя за межами Землі є питаннями, які спонукають багатьох вчених досліджувати, робити нові відкриття, які врешті-решт, після певного проміжку часу, покращать життя усіх нас.
Так-от робота Айнштайна у галузях відносності та квантової механіки призвела до технологічного прориву та тотальної трансформації сучасного світу. Вся електроніка сьогодні від комп’ютерів до айфонів, від пилотягів до пральних машин, від телевізорів до надпотужних макбуків, базується на розумінні квантової фізики, до відкриття якої долучивсь великим чином сам Айнштайн. Здавалося б, езотерична галузь знань, яку користь може мати вивчення атомів та субатомних частинок для звичайної людини? Тоді складалось враження, що ніякої, але пройде якихось 50 років і всі ті гаджети, без яких не уявляємо свої життя, будуть покладатись на відкриття у квантовій фізиці.
Коли Альберт Айнштайн думав про проблему гравітації і винайшов славнозвісну загальну теорію відносності, він й мріяти не міг, що через 50-70 років ця теорія стане основою для впровадження GPS у наші гаджети, які ми щодня носимо з собою. Безперечно, кожен з нас радий, що має змогу дістатись швидко до свого місця призначення, і завдячувати цьому ми маємо саме езотеричній теорії Айнштайна. Так, все це чудово, і наукові відкриття, які часто починаються просто як дослідження допитливих вчених, що хочуть дізнатись більше, часто мають здатність перетворюватись в практичні технології, засоби зв’язку, пристрої, які вдосконалюють наші життя. Але чи варто витрачати 8,4 мільярда фунтів на будівництво якогось там телескопу(близько 10 мільярдів доларів), який зараз там, невідомо де у космосі? Якою може бути користь для всіх нас, простих людей, від цих відкриттів та зображень, отриманих телескопом JWST.
По-перше, існує цінність прекрасних зображень, які просто не можуть не надихати й не окрилювати. Проста радість від того, що ви оцінюєте їхню красу. Ну невже це не гарно, невже такі фото не змушують зупинитись на хвилинку та просто насолодитися тим фактом, що телескоп за мільйон кілометрів від Землі, побудований завдяки колаборації вчених та інженерів з усього світу, зміг зробити фото далекої галактики чи зірки, і трошки згодом науковці на Землі мали змогу отримати дані з космічного простору, обробити ці зображення та опублікувати цю красу онлайн? Хіба це не грандіозне досягнення людства?
Я вважаю, що так, і це є одним з тих величних досягнень, нарівні з “Фаустом” Гете, на одному рівні із симфоніями Моцарта та роботами Рембрандта, це є людство у всій його красі.
Колір і текстура зображень, які ми бачили, нагадують мені роботи деяких з найкращих художників. Що б намалювали Тернер або Моне, якби вони побачили знімок туманності Каріни, зроблений JWST? Як сучасні митці, в тому числі поети й музиканти, могли б надихнутись JWST, збагативши усіх нас своїми інтерпретаціями?
Проте є і більш практичні переваги, які вже надійшли від телескопа. Справжніми героями в історії JWST є не вчені, які будуть інтерпретувати результати. І навіть не приладобудівники, які спроєктували та побудували обладнання, що буде виявляти планети, зірки та галактики. Герої – це інженери й технологи, які побудували телескоп. Якщо JWST розширює межі того, як далеко в минуле можуть зазирнути космологи, то це стало можливим завдяки інженерам, які розширюють межі технологій. І щоразу, коли технології розвиваються в одній галузі, неминуче з’являються можливості застосувати ці досягнення в інших сферах.
Які досягнення (до цього часу) були визнані завдяки JWST? Є принаймні два, які стали результатом дизайну дзеркала, 6,5-метрового позолоченого масиву шестикутників. Простіше кажучи, телескоп – це “відро” для збору випромінювання: чим більше “відро”, тим більше випромінювання можна зібрати за певний проміжок часу. Першим знімком, отриманим з JWST, було скупчення галактик з назвою SMACS 0723, що не дуже запам’ятовується. На його збір пішло трохи більш як 12 годин — у порівнянні з менш чіткою версією подібного регіону, отриманою за кілька тижнів за допомогою HST шириною 2,4 м. Отже, чим більше ваше відро – або чим ширше ваше дзеркало – тим швидше ви можете отримати зображення.
Дзеркало на JWST виготовлене з берилію – металу, який набагато легший за алюміній або скло. Воно виготовлене у вигляді 18 пластин шестикутної форми, і саме з цих пластин було розпізнано перший технологічний спін-аут (коли певна технологія в одній галузі починає використовуватися в іншій). Пластини повинні бути гладкими. Дійсно, дійсно гладкими, оскільки будь-яке спотворення зруйнує здатність телескопа давати корисні результати. І пам’ятайте: JWST знаходиться на відстані близько мільйона миль від Землі, тому якщо щось піде не так, це не можна виправити фізичними доповненнями до конструкції.
Інженери розробили вдосконалений датчик для вимірювання того, як світло розсіюється від передньої частини дзеркала — по суті, шукаючи горби і нерівності на поверхні, які за розміром були менше ширини людської волосини. Ця технологія тепер впроваджена в секторі охорони здоров’я, для пошуку нерівностей у формі ока, що дозволяє більш швидко діагностувати очні проблеми. Очікується, що датчик знайде і багато інших застосувань – наприклад, виявлення набряків у кровоносних судинах та домішок у напівпровідниках.
По-друге, після того, як JWST прибув на призначену станцію, масив був розгорнутий. Кожен сегмент потрібно було вирівняти, використовуючи крихітні двигуни (актуатори), щоб виштовхнути їх у потрібне положення. Знову ж таки, точність, необхідна для правильного вирівнювання дзеркал, була меншою за ширину людського подиху. Актуатори широко використовуються в багатьох галузях – і конструкція нового покоління ще менших, автоматично керованих двигунів має широкий спектр застосувань, починаючи з точного позиціонування хірургічних інструментів і закінчуючи виявленням життя в небезпечних ситуаціях.
Без сумніву, будуть й інші переваги з часом, інженери — надзвичайно креативні люди й завжди можуть взяти, здавалось б, екзотичні прилади для дослідження того ж космосу, зрозуміти, як використовувати їх в інших галузях і якимось чином помістити ці девайси у наші повсякденні життя так, що кожен буде шалено радіти цьому. Ну і, звичайно ж, краса зображень завжди буде з нами. Поки Джеймс Вебб працює там у космічному просторі й надсилає на землю свої величні зображення, ця краса буде надихати митців, вчених та кожного з нас дивитися вгору, пізнавати незвідані горизонти, творити та досліджувати цей Всесвіт, в якому ми всі так раптово опинились.
Наостанок хотів би прикріпити отаке чудове відео від одного з улюблених україномовних ютуб-каналів “Всесвіт. ua”, відео дуже доступно розповідає все, що взагалі потрібно знати про цей телескоп (було особливо корисно для такого невігласа як я, що має дуже вузьке розуміння такого роду технологій).
