Kính viễn vọng không gian James Webb

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), trước đây được biết đến với tên gọi Kính viễn vọng không gian thế hệ mới (NGST), là một kính viễn vọng không gian đã được chế tạo và phóng vào lúc 19 giờ 20 phút (giờ Việt Nam) ngày 25 tháng 12 năm 2021. JWST có khả năng nhạy cảm và phân giải vượt trội, có khả năng thu thập ánh sáng từ bước sóng khả kiến đến hồng ngoại trung, và là thế hệ tiếp theo của kính viễn vọng không gian Hubble và Spitzer. Kính viễn vọng này được trang bị một gương chính ghép mảnh có đường kính 6,5 mét, được tên lửa đưa đến điểm L₂ trong hệ Mặt Trời-Trái Đất. Các tấm chắn Mặt Trời lớn sẽ giữ cho gương và bốn thiết bị khoa học luôn dưới 50 K (−220 °C; −370 °F).

Khả năng của JWST sẽ mở rộng khả năng nghiên cứu trong lĩnh vực thiên văn học và vũ trụ học. Một trong những mục tiêu quan trọng là quan sát các thiên thể xa nhất trong Vũ trụ, vượt qua khả năng của các thiết bị mặt đất và kính viễn vọng không gian hiện tại. Những đối tượng này bao gồm các ngôi sao đầu tiên, kỷ nguyên tái ion hóa, và sự hình thành của các thiên hà đầu tiên. Một mục tiêu khác là tìm hiểu sự hình thành sao và hành tinh. Để đạt được điều đó, JWST sẽ chụp ảnh các đám mây phân tử và các cụm mây hình thành sao, nghiên cứu các đĩa khí bụi quanh các sao trẻ, chụp ảnh trực tiếp các hành tinh, và ghi lại phổ khí quyển của các hành tinh khi chúng đi qua sao mẹ.

Dự án bắt đầu từ năm 1996, là kết quả của sự hợp tác giữa 17 quốc gia, đứng đầu là NASA cùng với sự đóng góp quan trọng từ cơ quan không gian châu Âu và cơ quan không gian Canada. Dự án được đặt theo tên của James E. Webb, người lãnh đạo thứ hai của NASA và đóng vai trò chủ chốt trong chương trình Apollo.

Dự án JWST đã trải qua nhiều lần trì hoãn và đội chi phí. Ngân sách dự kiến ban đầu cho kính viễn vọng này khoảng 1,6 tỷ USD với kế hoạch phóng vào năm 2011. NASA đã phải điều chỉnh thời gian phóng nhiều lần, hiện tại dự kiến vào năm 2021. Năm 2011, Hạ viện Hoa Kỳ đã bỏ phiếu chấm dứt tài trợ cho dự án sau khi đã chi tiêu khoảng 3 tỷ USD và 75% thiết bị phần cứng đã được hoàn thành. Tổng chi phí cho dự án lên tới gần 10 tỷ USD khi hoàn thành.

Đặc điểm

Kính viễn vọng này hoạt động trong dải sóng hồng ngoại, với mục tiêu chính là tìm kiếm các thiên thể tối tăm, nhỏ bé và mờ nhạt, điều mà rất khó thực hiện bằng các phương pháp thông thường. Ngoài ra, nó còn quan sát các vật thể phát ra ánh sáng hồng ngoại hoặc bị che khuất bởi các vụ nổ trong vũ trụ.

Lá chắn nhiệt của kính viễn vọng gồm 5 lớp phim lọc, được làm từ hợp chất nhôm và polymer, giúp chống lại ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời. Trong khi hoạt động, lớp ngoài cùng có thể nóng đến 100 độ C do ánh sáng mặt trời, nhưng các thiết bị khoa học bên trong sẽ được giữ ở nhiệt độ 50K (-223 độ C) và được bảo vệ phần nào khỏi các hạt bụi nhỏ gây hại cho gương chính.

Gương hội tụ của kính James Webb gồm 18 mảnh gương lục giác làm từ beryli, được phủ một lớp vàng dày 100x10^-9 mét. Bên ngoài lớp vàng là một lớp thủy tinh mỏng để bảo vệ vàng. Việc phủ vàng nhằm tối ưu hóa khả năng phản xạ tia hồng ngoại và hấp thụ ánh sáng xanh. Khác với gương chính của Hubble, gương của James Webb không được bảo vệ mà lộ ra ngoài. Đường kính mỗi mảnh gương là 1,3m, và mặt sau của chúng được xử lý bằng axit để loại bỏ kim loại lạ. Gương này có khả năng tập trung ánh sáng mạnh gấp 7-8 lần so với kính viễn vọng Hubble.

Được cấp năng lượng bởi các pin mặt trời với tổng công suất 2000W.

Kính viễn vọng được đặt ở quỹ đạo cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km (điểm L2), nơi mà lực hấp dẫn được cân bằng, và điểm này được từ trường của Trái Đất bảo vệ khỏi bức xạ mặt trời. Tuy nhiên, việc sửa chữa sẽ rất khó khăn vì khoảng cách xa, chi phí cho việc thay pin, sửa chữa hoặc nâng cấp các bộ phận sẽ rất cao.

Vị trí và quỹ đạo

JWST hoạt động theo quỹ đạo quanh một điểm được gọi là điểm Lagrange L ₂ của hệ Mặt trời-Trái đất, cách quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời khoảng 1.500.000 km (930.000 dặm). Vị trí thực tế của nó thay đổi từ 250.000 đến 832.000 km (155.000–517.000 dặm) so với L ₂ khi nó quay quanh quỹ đạo, giúp nó không bị che khuất bởi cả Trái Đất và Mặt Trăng. So với Hubble, vốn quay quanh Trái Đất ở độ cao 550 km (340 dặm) và Mặt Trăng cách Trái Đất khoảng 400.000 km (250.000 dặm), JWST có thể đồng bộ hóa chuyển động quanh Mặt Trời với Trái Đất, duy trì khoảng cách gần như không đổi với sự định hướng liên tục về phía Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng. Điều này cho phép kính viễn vọng đồng thời chặn nhiệt và ánh sáng từ ba thiên thể và tránh những biến động nhiệt độ nhỏ từ Trái Đất và bóng Mặt Trăng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc, đồng thời giữ năng lượng mặt trời và thông tin liên lạc trái đất không bị gián đoạn. Cấu trúc này giữ cho nhiệt độ của tàu vũ trụ ổn định và dưới 50 K (−223 °C; −370 °F) cần thiết cho quan sát hồng ngoại.

Hình ảnh từ James Webb

Liên kết bên ngoài

• Thông tin về James Webb Space Telescope (JWST) tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
• Xem dữ liệu và ảnh chụp đầu tiên từ JWST - Ngày 12/07/2022
• Thông tin về James Webb Space Telescope trên CSA
• Trang chính thức của JWST tại NASA
• Trang chính thức của JWST tại STScI
• Trang chính thức của JWST tại ESA
• Thông tin về James Webb Space Telescope - Lưu trữ ngày 16/05/2011 tại Wayback Machine
• Báo cáo về chi phí vượt ngân sách của JWST - Lưu trữ ngày 15/01/2008 tại Wayback Machine
• AIAA-2004-5986: Kiến trúc và Hiệu suất của Đài quan sát JWST - Lưu trữ ngày 28/05/2009 tại Wayback Machine
• AIAA-2006-5593: Phát triển Hệ thống Đất của JWST bằng Kiến trúc Mở và Linh hoạt - Lưu trữ ngày 29/07/2013 tại Wayback Machine
• Video về James Webb Space Telescope (JWST) trên YouTube

Các thiết bị khoa học trên tàu vũ trụ.

• Trang chính của NIRCam tại Arizona (Lưu trữ ngày 03/11/2021 tại Wayback Machine)
• Trang chính của MIRI tại Arizona (Lưu trữ ngày 19/12/2009 tại Wayback Machine)
• Trang chính của MIRI tại Trung tâm Công nghệ Thiên văn Vương quốc Anh

(Vietnamese)

• Kính thiên văn James Webb sẽ phát hiện thiên hà cổ xưa nhất (Lưu trữ ngày 10/05/2011 tại Wayback Machine)
• Video minh họa hoạt động của kính thiên văn James Webb
• Khả năng nhìn ngược thời gian của kính thiên văn