Телескоп «Джеймс Уэбб» оказался одним из самых сложных, дорогих и затянутых проектов NASA. Первоначально инфракрасную космическую обсерваторию собирались отправить к точке размещения еще в 2007-м, но это в итоге удалось сделать лишь 25 декабря 2021-го. Впрочем, запуск — только начало, поэтому ученым очень рано расслабляться. Размещение огромного телескопа в космосе зависит еще и от успешного достижения контрольной точки, а также его дальнейшего развертывания. Более того, вопросы также могут возникнуть во время эксплуатации крайне сложного объекта.
На данный момент главной космической обсерваторией Земли является «Хаббл», который вполне успешно функционирует больше тридцати лет. Тем не менее опыт взаимодействия с ним вряд ли поможет сотрудникам NASA закрыть все потенциальные проблемы, которые могут возникнуть в ходе работы с телескопом «Джеймс Уэбб». Их несколько.
Вопросы на этапе развертывания
Важный вопрос — объем топлива, который нельзя пополнить
«Хаббл» находится на высоте около 600 километров от поверхности Земли. У телескопа «Джеймс Уэбб» абсолютно иная дистанция дислокации. Он должен разместиться на расстоянии около 1,5 миллиона километров от нашей планеты — в четыре раза дальше, чем Луна. Именно на подобном отрезке находится точка Лагранжа L2, с которой идеально проводить космические исследования, но оставаться на постоянной связи с учеными на поверхности Земли. От нашей планеты до точки дислокации носитель с телескопом должен был двигаться на протяжении 29 дней — достаточно времени заняло и дальнейшее развертывание. Пока работа не начнется, про все остальное говорить очень рано. Более того, телескопу нужно сделать это максимально эффективно.
Вопрос начала работы стоит достаточно остро из-за ограниченного количества топлива, которое удалось взять на борт телескопа «Джеймс Уэбб». Ученые NASA, задействованные в проекте, предполагают три возможных сценария, в зависимости от которых меняется длительность дальнейшего использования космической обсерватории.
- Оптимистичный план: если во время развертывания телескопа потребуют минимальные корректировки, остатка топлива хватит на 10 лет работы.
- Реалистичный план: при реализации номинального сценария, в который заложены возможные риски, космическая обсерватория сможет проработать около 5 лет.
- Пессимистичный план: если все пойдет не так, телескоп «Джеймс Уэбб» вообще не сможет начать работу.
После достижения точки дислокации телескоп должен быть развернут по принципу оригами. Если это получится правильно проконтролировать на невероятно большом расстоянии, запуск уже можно будет считать успешным. По крайней мере, если у него останется топливо для дальнейшей работы. В противном случае телескоп превратится в кучу безумно дорогого космического мусора.
Губительное воздействие Солнца
Никто не знает, насколько критичным оно будет для телескопа
Телескоп «Джеймс Уэбб» разрабатывался с тем расчетом, чтобы наблюдать за волнами в 10–15 раз более длинными, чем те, с которыми взаимодействует «Хаббл». В том числе, именно для этого новая космическая обсерватория размещается на настолько большом отдалении от Земли. Чтобы это стало реальным, инженерам пришлось придумать решения для ряда нетипичных проблем, с которыми они до сих пор не сталкивались.
- Системы охлаждения. У телескопа есть как пассивный вариант, так и активный. Оба нужны для того, чтобы понижать температуру во время взаимодействия с длинными волнами.
- Сверхнизкие температуры. Телескоп обладает целой инфраструктурой, которая нужна для работы с глубоким минусом по Цельсию.
- Солнечное излучение. Обсерватория размещается в точке L2, чтобы избавиться от любых излучений, кроме солнечного. С последним неизбежно придется жить, и от него важно защищаться.
Последняя проблема особенно критична. Чтобы справиться с ней, в NASA разработали 5-слойный солнцезащитный экран, который должен всегда находиться между самим объектом, а также Солнцем. Ничего подобного до этого не делали. Если все сложится, это позволит телескопу «Джеймс Уэбб» раскрыть человечеству Вселенную с куда большей точностью, чем когда-либо. Впрочем, если механизм противодействия, в том числе, солнечному излучению не справится со своей задачей, последствия могут быть максимально критичными.
Невозможность модернизации
Она также может привести к небольшому сроку использования
«Хаббл» находится на околоземной орбите — наиболее доступном месте для потенциальной дальнейшей модернизации. Аппарат разрабатывался с тем расчетом, чтобы можно было очень просто менять его модули. За более чем 30 лет эксплуатации специалисты NASA реализовали четыре миссии по модернизации объекта. Судя по всему, именно это позволило эксплуатировать его настолько долго. К примеру, когда обнаружили дефект оптики, его удалось устранить простой заменой модуля. А в рамках последней модернизации был добавлен новый набор гироскопов и других высокоточных приборов.
Очевидно, модернизировать «Джеймс Уэбб» так же просто не получится. Более того, летательные аппараты, которые смогут достичь настолько же далекого расстояния, не планируются ранее 2030 года, и срок полезного использования телескопа без дополнительного топлива может не растянуться на настолько большой отрезок времени.
Отсутствие возможности ремонта
Поломку телескопа будет практически невозможно исправить
Конечно, 1,5 миллиона километров до Земли ставят под сомнение не только модернизацию новой космической обсерватории, но и ее потенциальный ремонт. Сегодня сложно сказать, что именно придется сделать, если что-то сломается, но опыт использования «Хаббла» доказывает, что даже у специалистов NASA могут случиться просчеты, которые превратят «Джеймс Уэбб» в точке L2 в очень дорогой, но бесполезный объект.
Конструктивные просчеты
До запуска телескоп неоднократно отправлялся на доработку
3 мая, 2018 год. Грег Робинсон (Greg Robinson), руководитель проекта телескопа «Джеймс Уэбб», в штаб-квартире NASA отчитался о том, что во время очередных испытаний в Южной Калифорнии объекта от него отвалилось несколько «лишних» деталей. Техники обнаружили их после того, как «Джеймс Уэбб» переместили из одной камеры для акустических испытаний в другую для подготовки к вибрационным тестам. Именно поэтому объект должен отправиться на еще одну доработку, которая займет неизвестное количество времени.
Если задаться целью, подобных сообщений о конструктивных просчетах во время работы над космической обсерваторией можно найти очень немало. Робинсон отметил, что данный инцидент показал важность широкого спектра испытаний, которым подвергается каждый космический объект перед запуском. Впрочем, нужно понимать, что далеко не факт, что до запуска настолько масштабного телескопа, который неоднократно откладывался, были устранены все конструктивные просчеты. Вполне вероятно, что некоторые остались, и они проявят себя лишь во время эксплуатации космической обсерватории — по крайней мере, если она, в конце концов, вообще начнется.
