Зеркала Уэбб/НАСА

Главное зеркало космического телескопа Джеймса Уэбба в НАСА Годдард. Вторичное зеркало представляет собой круглое зеркало, расположенное на концах длинных стрел, которые складываются в стартовую конфигурацию. Зеркала Уэбба покрыты микроскопически тонким слоем золота, что оптимизирует их для отражения инфракрасного света, который является основной длиной волны света, которую наблюдает этот телескоп. Фото: НАСА/Крис Ганн

Одна из научных целей космического телескопа Джеймса Уэбба — заглянуть в прошлое, в то время, когда галактики были молодыми. Уэбб делает это, наблюдая за очень далекими галактиками, находящимися на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от нас. Чтобы увидеть такие далекие и слабые объекты, Уэббу нужно большое зеркало. Чувствительность телескопа или то, сколько деталей он может видеть, напрямую связана с размером площади зеркала, которое собирает свет от наблюдаемых объектов. Большая площадь собирает больше света, точно так же, как большое ведро собирает больше воды под дождевым душем, чем маленькое.

Ученые и инженеры телескопа Уэбб определили, что главное зеркало диаметром 6,5 метра (21 фут 4 дюйма) — это то, что необходимо для измерения света от этих далеких галактик. Создать такое большое зеркало было непросто, даже для использования на земле. Зеркало такого размера никогда раньше не запускалось в космос!

Если бы 2,4-метровое зеркало космического телескопа Хаббл было достаточно большим для Уэбба, оно было бы слишком тяжелым для запуска на орбиту. Команде Уэбба пришлось найти новые способы создания зеркала, чтобы оно было достаточно легким (всего одна десятая массы зеркала Хаббла на единицу площади) и при этом очень прочным.

Команда телескопа Уэбб решила сделать сегменты зеркала из бериллия, который одновременно прочный и легкий. Каждый сегмент весит примерно 20 килограммов (46 фунтов).

Команда телескопа Уэбба также решилапостроить зеркало из сегментов на конструкции, которая складывается , как створки откидного стола, чтобы он мог поместиться в ракету. После запуска зеркало развернется. Каждый из 18 сегментов зеркала шестиугольной формы имеет диаметр 1,32 метра (4,3 фута) от плоскости к плоскости. (Вторичное зеркало Уэбба имеет диаметр 0,74 метра.)

Шестиугольная форма позволяет получить примерно круглое сегментированное зеркало с «высоким коэффициентом заполнения и шестикратной симметрией». Высокий коэффициент заполнения означает, что сегменты соединяются друг с другом без зазоров. Если бы сегменты были круглыми, между ними были бы промежутки. Симметрия хороша тем, что для 18 сегментов нужно всего 3 разных оптических рецепта, по 6 каждого (см. диаграмму выше справа). Наконец, желательна общая круглая форма зеркала, поскольку она фокусирует свет в наиболее компактную область детекторов. Например, овальное зеркало будет давать изображения, вытянутые в одном направлении. Квадратное зеркало будет излучать много света из центральной части.

Каждое из зеркал Уэбба имеет индивидуальное обозначение. A, B или C обозначают, каким из трех зеркальных рецептов является сегмент. На фотографиях показан летный вариант каждого зеркала телескопа!

Оказавшись в космосе, заставить эти зеркала правильно сфокусироваться на далеких галактиках — еще одна задача. Актуаторы, или крошечные механические моторы, позволяют достичь идеального фокуса. Сегменты главного и вторичного зеркала перемещаются с помощью шести приводов, прикрепленных к задней части каждой части зеркала. Сегменты главного зеркала также имеют дополнительный привод в центре, который регулирует его кривизну. Третичное зеркало телескопа остается неподвижным.

Ли Фейнберг, менеджер по элементам оптического телескопа Уэбб в НАСА Годдард, объясняет: «Выравнивание сегментов главного зеркала так, как будто они представляют собой одно большое зеркало, означает, что каждое зеркало выровнено на 1/10 000 толщины человеческого волоса. Что еще более удивительно, это то, что инженерам и ученым, работавшим над телескопом Уэбба, буквально пришлось изобретать, как это сделать».

На этих рисунках показана задняя часть зеркал и приводы. Кредит: АГУ/НАСА