Космический телескоп «Джеймс Уэ́бб» () — орбитальная инфракрасная обсерватория. Самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом общим диаметром . Однако это сегментированное зеркало, а крупнейшее монолитное зеркало из когда-либо запущенных человечеством остаётся у телескопа Гершель — .
Первоначально назывался «Космический телескоп нового поколения» (). В 2002 году переименован в честь второго руководителя НАСА Джеймса Уэбба (1906—1992), возглавлявшего агентство в 1961—1968 годах, во время реализации программы «Аполлон».
Было решено сделать телескопа не цельным, а из складываемых сегментов, которые будут раскрыты на орбите, так как диаметр первичного зеркала не позволил бы его разместить в ракете-носителе «Ариан-5». Первичное зеркало телескопа «Джеймс Уэбб» является сегментированным и состоит из 18 шестиугольных сегментов, изготовленных из позолоченного бериллия, размер каждого из сегментов составляет от ребра до ребра, которые вместе объединяются в одно зеркало общим диаметром . Это даёт телескопу площадь сбора света примерно в 5,6 раза больше, чем у зеркала телескопа «Хаббл» диаметром в , с площадью собирающей поверхности . В отличие от «Хаббла», который ведёт наблюдения в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном () спектрах, телескоп «Джеймс Уэбб» ведёт наблюдения в более низком диапазоне частот, от длинноволнового видимого света (оранжевый и красный) до среднего инфракрасного (). Это позволяет ему наблюдать наиболее далёкие объекты во Вселенной, объекты с большим красным смещением (первые галактики и звёзды во Вселенной), которые слишком старые, слабые и далёкие для телескопа «Хаббл». Хотя диаметр зеркала телескопа «Джеймс Уэбб» в 2,7 раза больше диаметра зеркала телескопа «Хаббл», он получает сопоставимые по резкости изображения, потому что ведёт наблюдения в более длинноволновом инфракрасном диапазоне изучения, и соответственно является «преемником» не телескопа «Хаббл», а телескопа Спитцер. Чем больше длина волны спектра, тем большей площади требуется необходимая поверхность сбора информации (площадь зеркала в инфракрасном спектре или площадь антенны в миллиметровом и радиодиапазонах) для получения изображения, сопоставимого по четкости с видимым спектром космического телескопа Хаббла. Телескоп защищён 5-слойным тепловым экраном, позволяющим поддерживать температуру зеркала и приборов ниже (), чтобы телескоп мог работать в инфракрасном диапазоне излучения и наблюдать слабые сигналы в инфракрасном диапазоне без помех от любых других источников тепла. Поэтому телескоп размещён на гало-орбите в точке Лагранжа L системы Солнце — Земля, в от Земли, где его 5-слойный тепловой экран, в форме воздушного змея и размером с теннисный корт, защищает его от нагревания Солнцем, Землёй и Луной одновременно. Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь — в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы разрешающая способность телескопа больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
Проект — результат международного сотрудничества , во главе которых стоит НАСА, со значительным вкладом Европейского и Канадского космических агентств.
Ориентировочная стоимость проекта составляет 10 миллиардов долларов (она будет расти по мере эксплуатации телескопа) из которых вклад НАСА оценивается в 8,8 миллиарда долларов, вклад Европейского космического агентства — 850 миллионов долларов, включая запуск, вклад Канадского космического агентства — 165 миллионов долларов.
25 декабря 2021 года телескоп был успешно запущен с космодрома Куру при помощи ракеты «Ариан-5». Первые научные исследования начались летом 2022 года. Время службы телескопа в основном ограничено запасом топлива для маневрирования около точки L. Первоначальный расчёт был . Однако при запуске удалось совершить крайне удачный манёвр и текущий запас топлива ограничен 20 годами, но не все приборы могут проработать столько времени.
9 января 2022 года телескоп успешно развернул все свои системы и перешёл в полностью операционное состояние, а 24 января 2022 года он успешно вышел на гало-орбиту в точке Лагранжа L системы Солнце — Земля, в 1,5 млн км от Земли. Охлаждение до рабочей температуры заняло несколько недель, а затем начались окончательные процедуры калибровки в течение примерно 5 месяцев, возможно, включая получения первого света Вселенной после «тёмных веков», перед началом запланированной исследовательской программы.
Уже в первые несколько месяцев работы были получены неожиданные данные для различных небесных тел от отдалённых галактик до планет Солнечной системы и их спутников, в 2022 году научный журнал Science назвал «Джеймс Уэбб» «Прорывом года» за грядущую революцию в представлениях человека о космосе.
Задачи 15 июня 2017 года НАСА и ЕКА опубликовали список первых целей в работе телескопа, включающие свыше 2100 наблюдений. Ими стали планеты и малые тела Солнечной системы, экзопланеты и протопланетные диски, галактики и скопления галактик, а также квазары.
30 марта 2021 года НАСА объявило финальный список первичных целей для наблюдений, которые стартуют через 6 месяцев после запуска телескопа. В общей сложности было отобрано 286 из более чем одной тысячи заявок по семи основным направлениям астрономии, которые в сумме займут около шести тысяч часов наблюдательного времени телескопа, что составляет около двух третей всего времени, выделенного в рамках первого цикла наблюдений. NASA получит времени телескопа, тогда как EKA — , CSA — .
Астрофизика Первичными задачами JWST являются: обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также «Джеймс Уэбб» сможет рассказать о том, когда и где началась реионизация Вселенной и что её вызвало. «Джеймсу Уэббу» предстоит выяснить, как выглядели галактики во временном периоде начиная с 400 тыс. лет после Большого взрыва до 400 млн лет после Большого взрыва, недоступном для обычных телескопов не по причине недостаточной разрешающей способности, а в силу Красного смещения, за счёт, в том числе, эффекта Доплера, уводящего оптическое излучение этих объектов в инфракрасный диапазон.
Экзопланетология Телескоп способен обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до (что практически равно температуре поверхности Земли), находящиеся дальше от своих звёзд и удалённые от Земли на расстояние до лет. Также «Уэбб» способен наблюдать планеты с массами около 0,3 массы Юпитера на расстояниях выше 100 а. е. от родительской звезды и с массами ниже массы Сатурна на расстояниях выше 10 а. е. от родительской звезды. В зону подробного наблюдения попадут более двух десятков ближайших к Солнцу звёзд. Благодаря JWST ожидается настоящий прорыв в экзопланетологии — телескоп имеет возможность не только находить большие экзопланеты, но и получать их спектральные линии. Это будет являться недостижимым показателем ни для одного наземного телескопа до декабря 2030 года, когда в строй будет введён Чрезвычайно большой телескоп с диаметром зеркала в . Для поиска экзопланет будут также использованы данные, которые получил телескоп «Кеплер» начиная с 2009 года. Однако возможностей телескопа будет недостаточно для получения каких-либо изображений найденных экзопланет. Даже ближайшие к нам гигантские экзопланеты (супер-Юпитеры) будут и в Чрезвычайно большой телескоп, и в возможный большой LUVOIR фиксироваться слабыми точками.
Протопланетные диски В перечень первостепенных объектов для изучения входят 17 ближайших протопланетных дисков из двадцати, изображения которых были получены в 2003 году с помощью космического телескопа «Спитцер» и в 2018 году комплексом радиотелескопов ALMA. «Уэбб» будет измерять спектры протопланетных дисков, что позволит составить представление об их химическом составе, а также дополнить деталями внутреннего строения системы, наблюдаемые ранее комплексом ALMA в рамках проекта DSHARP (от ). Учёные ожидают, что средний инфракрасный диапазон, в котором будет работать телескоп (прибор MIRI), даст возможность выявить во внутренних частях протопланетных дисков активно формирующиеся каменистые планеты, похожие на Землю, по характерным химическим элементам, из которых они состоят. Будет измерено количество воды, окиси углерода, двуокиси углерода, метана и аммиака в каждом диске, а с помощью спектроскопии будет возможно оценить содержание и расположение внутри диска кислорода, углерода и азота (это важно для понимания, находится ли вода в потенциально обитаемой зоне, где прочие условия подходят для возникновения жизни).
Водные миры Солнечной системы Инфракрасные инструменты телескопа будут использованы для изучения водных миров Солнечной системы — спутника Юпитера Европы и спутника Сатурна Энцелада. Инструмент будет использован для поиска биосигнатур (метан, метанол, этан) в гейзерах обоих спутников.
Инструмент NIRCam сможет получить изображения Европы в высоком разрешении, которые будут использованы для изучения её поверхности и поиска регионов с гейзерами и высокой геологической активностью. Состав зафиксированных гейзеров будет проанализирован с помощью инструментов NIRSpec и MIRI. Данные, полученные в ходе этих исследований, будут также использованы при исследовании Европы зондом Europa Clipper.
Для Энцелада, ввиду его удалённости и малых размеров, получить изображения в высоком разрешении не удастся, однако возможности телескопа позволят провести анализ молекулярного состава его гейзеров.
Малые тела Солнечной системы Запланированы наблюдения Цереры, астероидов Паллада, Рюгу, транснептуновых объектов, кентавров и нескольких комет.
История + Изменение планируемой даты запуска и бюджета Год Планируемаядата запуска Планируемыйбюджет(млрд $) 1997 2007 0,5 1998 2007 1 1999 2007—2008 1 2000 2009 1,8 2002 2010 2,5 2003 2011 2,5 2005 2013 3 2006 2014 4,5 2008 2014 5,1 2010 не раньше сентября 2015 ≥6,5 2011 2018 8,7 2013 2018 8,8 2017 весна 2019 8,8 2018 не раньше марта 2020 ≥8,8 2018 30 марта 2021 9,66 2020 31 октября 2021 ≥10Laura Mallonee «Golden Eye» Wired magazine. November 2019, p. 24 2021 18 декабря 2021 ≥10 2021 22 декабря 2021 ≥10 2021 24 декабря 2021 ≥10 2021 25 декабря 2021 ≥10
Проблема выбора названия телескопа
Идея строительства нового мощного космического телескопа возникла в 1996 году, когда американские астрономы выпустили доклад HST and Beyond.