{"id":914,"title":"\u0427\u0435\u0440\u043d\u0438\u043b\u0430 \u0438\u0437 \u0432\u044b\u0445\u043b\u043e\u043f\u043d\u044b\u0445 \u0433\u0430\u0437\u043e\u0432: \u043c\u0438\u0444 \u0438\u043b\u0438 \u0440\u0435\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0441\u0442\u044c?","url":"\/redirect?component=advertising&id=914&url=https:\/\/vc.ru\/promo\/316632-odezhda-kotoraya-rastet-vmeste-s-rebenkom-biotoplivo-i-bizhuteriya-iz-chaynogo-griba&placeBit=1&hash=62db6b54b15cbe92137293705e0643e364ffe2bd07858e2704539943e99c2eb8","isPaidAndBannersEnabled":false}
Наука
Никита Логинов

Телескоп «Джеймс Уэбб»: как замена «Хабблу» превысила бюджет в 20 раз и превратилась в рекордный долгострой NASA Статьи редакции

Проект выжил из-за уникальной научной значимости — он позволит заглянуть во Вселенную дальше, чем когда-либо раньше.

Иллюстрация инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб» в космосе в рабочем состоянии Изображение NASA

Осенью 2021 года NASA собирается запустить в космос телескоп «Джеймс Уэбб». Представители космического агентства заявили, что аппарат готов к старту — 11 мая он успешно прошёл последний тест. Телескоп, который планировали запустить ещё в 2007 году, наконец-то займёт своё рабочее место в космосе. За это время затраты на проект выросли с 500 миллионов долларов до 10 миллиардов.

Из-за срыва всех сроков и бюджетов «Джеймса Уэбба» называли проектом «за гранью разумного», обвиняли в «пожирании астрономии» и даже собирались полностью отменить в 2011 году. Но учёные защитили «Уэбба» — без него астрономия просто не сможет двигаться дальше.

«Джеймс Уэбб» во время сборки в лаборатории Northrop Grumman Фото NASA

Зачем астрономам нужен «Джеймс Уэбб»

В первую очередь, он должен заменить «Хаббла», который работает на орбите уже 31 год. За это время «Хаббл» передал на Землю более 150 ТБ данных, на основе которых учёные написали около 20 тысяч научных статей и создали сотни фотографий космоса.

В следующем десятилетии «Хаббл» сойдёт с орбиты и, скорее всего, сгорит в земной атмосфере. Продолжение миссии становится бессмысленным — «старичок» слишком плохо «видит», чтобы показать астрономам то, что их занимает больше всего. А занимают их самые далёкие и самые древние звёзды и галактики, которые находятся на краю наблюдаемой Вселенной, и подробный спектр потенциально обитаемых планет.

Дальше, чем на 13 миллиардов лет в прошлое

Чтобы «всмотреться» в глубины космоса, которые в первом приближении выглядят тёмными и пустыми, «Хабблу» приходится копить данные в течение десятков и сотен наблюдений. Это очень сложный и утомительный для инженеров процесс. Зато так учёные увидели, что даже в самых малых участках неба скрываются тысячи галактик. Расстояние до них — около 13 миллиардов световых лет. Такое расстояние «Хабблу» ещё по силам.

Но астрономы хотят заглянуть ещё дальше — в тот период, когда звёзды и галактики только начали появляться. Сейчас это белое пятно для науки, и без него не получится понять, как и почему в космосе начали формироваться скопления вещества в виде планет, звёзд и галактик, которые, предположительно, запустили процесс реионизации водорода.

Полезны будут и данные о том, как выглядели первые звёзды и галактики. Ни одна из них не дожила до наших дней — первые звёзды были в сотни и тысячи раз больше Солнца и потому относительно быстро сгорели, за считанные миллионы лет. Это значит, что поблизости от нас таких звёзд не найти, за их изображениями нужно «лезть» на край Вселенной — как можно дальше в прошлое.

«Хабблу» не под силу увидеть настолько далёкие и тусклые части Вселенной. Его собирающее зеркало недостаточно велико для этого, а датчики недостаточно чувствительны. Грубо говоря, «Хабблу» не хватает разрешения, чтобы получить чёткую картинку с таких расстояний. К тому же телескоп подвержен сильным помехам со стороны Солнца и Земли — это типичные минусы нахождения на низкой околоземной орбите.

Поиски жизни в окрестностях Солнечной системы и внутри неё

«Хаббл» недостаточно чувствителен и для изучения потенциально обитаемых небесных тел. Зато «Джеймс Уэбб» сможет рассмотреть экзопланеты с их спутниками в радиусе 15 световых лет от Земли и подробно проанализировать их спектр. Так учёные смогут наверняка узнать, в каких звёздных системах есть жизнь — пусть даже примитивная, в виде бактерий.

Поиски внеземной жизни опираются на биосигнатуры — сложные химические вещества, которые не могут образоваться без участия живых организмов, или появление которых без участия жизни крайне маловероятно. В числе таких веществ — некоторые жирные кислоты и спирты, липиды, аминокислоты, белки.

Планеты и спутники Солнечной системы телескоп увидит в высоком разрешении и сможет подробно изучить молекулярный состав их атмосферы и поверхности. Особенно интересуют учёных Европа и Энцелад — эти спутники Юпитера и Сатурна могут скрывать жизнь под своей поверхностью. «Уэбб» подскажет учёным, в какие места Европы и Энцелада лучше всего направить будущие спускаемые аппараты.

Возможности «Джеймса Уэбба» в поиске биосигнатур настолько велики, что учёные предсказывают открытие внеземной жизни в течение 5-10 лет после его запуска.

Разумеется, «Уэбб» сможет открыть и огромное множество планет в других звёздных системах, причём таких, которые сейчас не видны ни одному телескопу. Это холодные планеты с температурой поверхности 20-30 °C или даже ниже, а также планеты, которые не проходят между нами и своей звездой при вращении, из-за чего их невозможно засечь по затемнению звезды.

График работы «Джеймса Уэбба» уже расписан на годы вперёд — только на первом этапе учёные из 41 страны проведут более 6000 наблюдений. Такой спрос со стороны учёных вызван технической уникальностью аппарата. Каждый элемент «Уэбба» предназначен для одной цели — увидеть во Вселенной всё, что только можно.

Что уникального в «Джеймсе Уэббе»

Первый минус «Хаббла» — его местонахождение. Низкая (570 километров) околоземная орбита не спасает даже от помех земной атмосферы, не говоря уж о помехах самой Земли, Луны или Солнца. Поэтому «Джеймса Уэбба» направят в точку Лагранжа L2 системы «Земля-Солнце» — область в полутора миллионах километров от Земли. Любое тело в этой области вращается вокруг Солнца синхронно с Землёй.

Точка Лагранжа L2, в которой расположится «Джеймс Уэбб» (масштаб не соблюдён) Изображение NASA

Одно лишь такое размещение защитит «Уэбба» от большей части помех со стороны Солнца — его излучение будет постоянно перекрыто Землёй, как огромной ширмой. Впрочем, не полностью. Точка Лагранжа L2 находится не в тени Земли, а только в полутени. К тому же, немалое излучение исходит и от самой Земли.

Поэтому инженеры предусмотрели для аппарата «ширму» поменьше — солнечный щит. Это мембрана размером 10х22 метра, состоящая из пяти разнесённых в пространстве слоёв, толщина каждого слоя — всего 0,025-0,05 миллиметра. Слои покрыты алюминием, а первые два слоя — ещё и кремнием. В собранном виде солнечный щит свёрнут подобно зонту, а по достижении точки Лагранжа L2 должен развернуться.

Солнечный щит «Уэбба» в развёрнутом виде в лаборатории Фото NASA

Солнечному щиту придётся принимать нижней стороной солнечное излучение мощностью порядка 300 киловатт, при этом на верхнюю сторону он должен пропускать не более 23 милливатт. Это необходимо, чтобы приборы телескопа сохраняли постоянную температуру на уровне −220 °C или даже ниже. Они должны быть холоднее тех объектов, которые будут наблюдать.

Если «Хабблу» доступны наблюдения во всех диапазонах, от инфракрасного до ультрафиолетового, то «Джеймс Уэбб» будет работать преимущественно с инфракрасным излучением. Такое излучение имеет минимальную энергию — его испускают все тела, даже самые холодные.

Самые далёкие звёзды и галактики излучают только в инфракрасном диапазоне вне зависимости от температуры. Всему виной расширение Вселенной, которое растягивает электромагнитные волны далёких объектов, снижая их частоту и смещая в инфракрасную часть спектра. Поэтому чем дальше от Земли звезда или галактика — тем краснее её свет.

Уловить такое слабое инфракрасное излучение можно только очень большим собирающим зеркалом. Оно должно быть диаметром не менее 6,5 метров, по подсчётам учёных. И зеркало «Джеймса Уэбб» имеет именно такой размер, по сравнению с 2,4 метрами зеркала «Хаббла». В ракету такое зеркало не уместилось бы, поэтому оно у «Уэбба» состоит из 18 секций и складывается, как бутон цветка.

Одна секция зеркала «Джеймса Уэбба» Фото NASA

Зеркало изготовлено из бериллия — лёгкого и прочного металла, который не меняется в размерах при низких температурах и позволяет уберечь зеркало от малейших деформаций. Сам по себе бериллий плохо отражает инфракрасное излучение, поэтому его покрывает слой золота толщиной 100 нанометров. У него с отражением инфракрасных лучей всё в порядке.

Зеркало «Джеймса Уэбба» целиком Фото NASA

Проект длиной 25 лет, который превысил бюджет в 20 раз

Над телескопом начали работать ещё в 1996 году. Предполагалось, что диаметр его зеркала составит восемь метров, а стоимость всего аппарата уложится в 500 миллионов долларов. Исполнителем работ NASA выбрало аэрокосмическую корпорацию Lockheed Martin. Телескоп планировали вывести в космос уже в 2007 году.

Но скоро стало понятно, что изначальные планы придётся пересмотреть. В 2003 году NASA выбрало другого подрядчика — компанию TRW, которую чуть позже поглотила компания Northrop Grumman. Тогда сумма контракта уже достигла 825 миллионов долларов, а дата запуска сдвинулась на 2010 год.

К весне 2005 года затраты настолько возросли, что план проекта пришлось основательно переделать. Тогда же специалисты подсчитали, что «Джеймс Уэбб» обойдётся NASA не меньше, чем в 4,5 миллиарда долларов. Считая весь жизненный цикл телескопа длительностью в 10 лет. Хотя первый миллиард долларов потратили уже в следующем, 2006 году.

График расходов на «Джеймса Уэбба» и намеченных сроков запуска Изображение Гранта Трамбле

Через 15 лет после начала проекта «Джеймс Уэбб» находился ещё на финальной стадии проектирования. В том же 2011 году терпение властей стало заканчиваться. Комитет по ассигнованиям при Палате представителей США предложил больше не выделять деньги на телескоп, и Палата поддержала это предложение.

Но бурная реакция учёных и некоторых политиков склонили конгрессменов к решению всё-таки не закрывать проект. Единственное, в чём конгрессмены остались непреклонны — ограничение дополнительного финансирования «Уэбба» на уровне восьми миллиардов долларов.

Впрочем, не все учёные защищали проект. Многие астрономы тоже были недовольны постоянно растущими расходами на «Джеймса Уэбба», из-за которых ослабело или вовсе прекратилось финансирование других программ. В статье для Nature один из учёных назвал проект «пожирателем астрономии» и заявил, что телескоп «закроет для нас намного больше, чем откроет».

«Джеймс Уэбб» во время тестирования в лаборатории Фото NASA

Работы над телескопом всё же продолжились, и к февралю 2016 года инженеры собрали зеркало «Джеймса Уэбба». В ноябре того же года телескоп собрали полностью и приступили к испытаниям. И тут снова начались проблемы. В марте 2018 года солнечный щит порвался при пробном развёртывании, после чего NASA перенесло запуск на май 2020 года, а потом — на март 2021 года.

Тогда же, в 2018 году топ-менеджер Northrop Grumman Уэс Буш заявил, что обеспокоен количеством ошибок и недочётов в проекте. Проверка показала, что механика и электроника «Уэбба» имеет 344 слабых места, ошибка в любом из которых может вывести весь телескоп из строя. Уэс Буш пообещал исправить их за счёт компании.

Аудит Счётной палаты США также выявил массу проблем в управлении проектом и его реализации:

  • подрядчик Northrop Grumman систематически недооценивал сложность и стоимость компонентов телескопа;
  • для промывки корректирующих двигателей использовали неподходящий очиститель, который их повредил;
  • при проверке систем ориентации техник подал ток слишком высокого напряжения и сжёг их;
  • изготовление компонентов телескопа и замены для них постоянно затягивалось и превышало планируемые траты.

После выхода отчёта Счётной палаты случилась очередная неприятность — под частично собранным телескопом нашли кучу болтов с гайками. Они высыпались из конструкции солнечного щита — кто-то забыл их затянуть.

Но всё-таки «Джеймс Уэбб» должен взлететь

По состоянию на момент написания материала, телескоп запустят 31 октября 2021 года, а стоимость программы превысила 10 миллиардов долларов. «Джеймс Уэбб» стал самым большим, самым сложным и самым затратным проектом в истории NASA. Но в выходе за все планируемые рамки «Уэбб» не уникален.

Срывы бюджетов и сроков при выполнении таких задач — скорее норма, чем нет. При создании «Хаббла» бюджеты тоже постоянно превышали, а сроки запуска переносили. Сначала на него планировали потратить 400 миллионов долларов и запустить в 1983 году. В реальности «Хаббл» обошёлся в 6,5 миллиардов долларов и полетел в космос только в 1990 году.

Сложность и стоимость таких проектов невозможно оценить заранее с большой точностью. Техническая новизна «Джеймса Уэбба» настолько высока, что для него просто нет ориентиров. NASA часто берётся за такие беспрецедентные проекты, из-за чего для агентства давно стало нормой затягивать сроки и превышать бюджеты.

Наконец, «Джеймс Уэбб» слишком важен для науки и политики, чтобы перестать тратить на него деньги. Как признал глава независимой контрольной комиссии Том Янг, проект следует продолжать, несмотря на все его проблемы.

Лично я пришёл к выводу, что телескоп «Джеймс Уэбб» несёт в себе слишком много изобретений, слишком много риска и является проектом за гранью разумного… Но он обладает исключительным научным потенциалом и играет решающую роль в поддержании лидерства Соединённых Штатов. Любую другую программу, которая не имеет такого высокого научного значения, давно бы отменили.

Том Янг
Руководитель контрольной комиссии при Национальной академии наук США
0
110 комментариев
Популярные
По порядку
Написать комментарий...
Виртуальный дым

Комментарий удален по просьбе пользователя

53

Это будет эпичнейший финал, конечно. Но я искренне надеюсь, что всё будет ок.

88
Виртуальный дым

Комментарий удален по просьбе пользователя ред.

8
Виртуальный дым

Там у ракеты 39 успешных из 43 запусков, так что все может быть

5
Виртуальный дым

А не, 104 из 109

3

Роскосмос *А у нас "сверхнадежный" Союз, летает 50 лет тип ракет уже....*

1

Сделать копию уже будет дешевле

5

Блять, зашёл то же самое написатб. =/

3

In your wet dreams, Mr Rogozin

2

Комментарий удален по просьбе пользователя

1

Прочитал как «сверхмайнеров», задумался над тем, что кто-то может начать майнить на телескопах или типа того 🤔

3

это горе не только для NASA а для всех,Уэб это будущее для всей фундаментальные науки космоса.

1
Виртуальный дым

Багажник, ты тут не надо это, дизлайк тебе.

ладно, передумал

0

Все будет ок. Жду запуска, сколько уже ждать...

0

а может наоборот, втихаря будут рады, ибо "все украли до нас" и авария ракеты - хороший вариант концы в воду )

0

10ккк это вроде типа 5 самолетов В2. Вообще иногда смешно воспринимать восклицания что мол вот тут потратили деньжищи неадекватные на образование, а вот тут на науку. А рядом сидят челы из DoD, у которых бюджеты по-настоящему невероятные.

Тут правда нужно сделать ремарочку, что вояки почти всю Кремниевую Долину профинансировали, но все равно

26
Виртуальный дым

Ну там дело наверное не только в деньгах. Надо много чего изобрести и разработать капец сложного, чтоб это все не наебнулось через полгода. Это вам не джаваскрипт

2

Ну или конвертоплан Osprey, про который говорят что разработчки в нем боролись с 2 сложнейшими проблемами: законами физики и нереально огромным бюджетом...
Там миллиардов что ли 40 был бюджет.

1

«Джеймс Уэбб» стал самым большим, самым сложным и самым затратным проектом в истории NASA.

«Джеймс Уэбб» слишком важен для науки и политики, чтобы перестать тратить на него деньги.

Многие астрономы тоже были недовольны постоянно растущими расходами на «Джеймса Уэбба», из-за которых ослабело или вовсе прекратилось финансирование других программ.

и за стоимость какого-то ватсапа можно было построить 3 таких телескопа
все что нужно знать о приоритетах человечества

17

"стоимость какого-то ватсапа" не получится просто взять, материализовать в виде денег и куда-то вложнить. Гейтс, вон, майкрософт уже 20 лет подряд распродаёт на благотворительность и всё никак не распродаст окончательно...

12

фейсбук его купила в 2014 году за вполне материальные деньги и акции,
тогда он стоил 19 млрд долларов ред.

4
Виртуальный дым

Будет конечно забавно, если ракета взорвётся или уже на орбите в него влетит какой-нибудь астероид

–2

Забавно ему...

60

"какой-нибудь астероид"

какой? они все изучены и пронумерованы

1

Далеко не все. Только самые крупные. Например Челябинский метеорит не был пронумерован. А для телескопа хватит камня на 50г.

6

Даже мелкие сантиметровые астероиды несущиеся со скоростью несколько тысяч километров а час?

1
Виртуальный дым

ну комета, прилетевшая извне солнечной системы

1
Виртуальный дым

Жаль Хаббл нельзя безопасно спустить с орбиты и поставить в музей

11

Ну когда-нибудь наверняка спустят и поставят, но не на нашем веку. Может и вовсе орбитальный музей запилят какой-нибудь

Об этом круто думать, потому что столько всего в космосе, на Луне и на Марсе прямо таки ждёт своей доставки в музей. Музей вокруг "Орла" Аполлона-11, ух, жаль, что не увидим

0
Виртуальный дым

Он сам сойдёт с орбиты и сгорит в течение 10 лет

8

Ну почему же. Можно построить вокруг него спускаемый модуль, лол.

1
Виртуальный дым

Нет опыта таких работ. И не на чем строить.
Летали бы шаттлы - можно было бы, а так нет

1

капитал-шоу

1

Не всё мы, Юра, проебали. Вернее они...

1

Они вообще ничего не проёбывали. При чём тут Юра.

13

Всегда, когда слышу про ОГРОМНЫЕ ДЕНЬЖИЩИ на космический или другой передовой проект (типа нового коллайдера и т.д.) и что этот проект не удалось закончить так как 10-15 млрд. это ну просто невероятная сумма.... С усмешкой впоминаю, что стоимость научно-испытательного комплекса, на котором изобрели и испытывали первые в мире ракеты с реактивным двигателем на современные деньги была бы 30 млрд. $
И это во время ведения войны на столько фронтов.
Я хочу сказать лишь, что если вы страна и хотите открытий - вам и 30 млрд. не помеха, не то, что 10-15.
А лучше бы вообще на земле делами занимались. Космос, конечно, романтика, но не тогда, когда здесь такой бардак. ред.

–3

Сложные инженерные мегапроекты толкают вперед технологии, которые идут на пользу всему обществу.
Лучше работают разве что войны.

Вторая мировая подарила космос, спутники и ядерную энергетику, холодная война подарила интернет.
А вот интернет в привычном виде с сайтиками принесли ребята из CERN

12

Идут. Косвенно. И не сильно.
Я думаю эффективнее всё же тратить деньги на проекты, непосредственно решающие наболевшие проблемы нашего большого, человеческого общества, чем через надежду на нахождение разумной жизни за хуелиард световых лет отсюда пытаться положительно повлиять на загрязнение окружающей среды пластиком, загрязнение воздуха, неэффективное потребление пищи или её отсутствие в принципе, плохое здравоохранение, недоступность образования и т. д. ред.

–5

акварель 2018 года посвященная JWST.
Ждем и надеемся

4

А двумя годами ранее, в 2016, впервые побывал в обсерватории в КЧР внутри купола БТА. Помню сюрреалистические пейзажи — пасущиеся овцы, древнейший Шоанинский храм, астрофизики с телескопами, местные аборигены на заниженных приорах, и все это на одной территории

3

Господь Бог сделает все так, чтобы человеки не узнали таинств Вселенной

3

 Есть проекты простые, есть сложные, а есть очень сложные. Данный телескоп даже более того, проект уникальный, как Большой Адронный Коллайдер, ITER, или запуск первого человека в космос.
Такие проекты подразумевают огромное количество сложных задач, с использованием сложных технологий, часто не отработанных, а порой и еще не созданных. Это большая сложность, она может приводить к превышению сроков и бюджета в десяток раз от расчетного идеального.
Дальше, при объединении этих задач возникают интеграционные сложности, которые возникают когда одна сложная система взаимодействует с другой.
Тут еще один риск улететь в х5 по срокам и по бюджетам.

Да, существуют различные решения, которые помогают упростить отдельные этапы. Те же цифровые двойники для этапа проектирования.
Но в целом, на руководителе проекта лежит огромная ответственность. И чтобы не утонуть, нужна передовая методология, и порой ее нужно будет изобретать.

2

И чтобы не утонуть, нужна передовая методология, и порой ее нужно будет изобретать.

С одной стороны да. А с другой стороны какой-то долбоёб забыл гайки закрутить. И после осознания этого факта слова про передовые методологии выглядят уже не так серьёзно.

3

Люди периодически забывают закручивать гайки. Люди не машины, они всегда будут косячить. Тут просто нужен контроль. А в сложных случаях - усиленный контроль.

0

Прям жду его запуска. Это будет действительно величайшее дело; куда круче, чем роверы на марсе. Уверен, этим телескопом будут сделаны весьма интересные открытия

2

Заинтриговал чертяка) Когда брать попкорн ?)

1

Сложно сказать. Осенью опять перенесут вангую)

0

Во Вселенную, Никита, пишущий о науке, во Вселенную.

1

@Тревожный клуб ау, проверь лс

1

Чем дальше в даль - тем дальше прошлого - тем больше ответов

1

норм 

1

Я будучи студентом ещё лет 20 назад читал про него. Потом особо не интересовался, думал он уже давно летает и собирает данные. Оказываться, он как Зенит-Арена. Что ж, буду с нетерпение следить за запуском.

1
Виртуальный дым
1
Виртуальный дым

Все гладко на бумаге, как гриЦЦа 🤷🏻‍♂️ Удачи проекту, Хаббл - космос!

0

А что там у китайцев по телескопам такого рода?

0
Виртуальный дым

Рогозин у них случайно стажировку не проходил ?

0

Как так - если на чудо утюг для войны - деньги найдут. Если на демократию в Украине 5 млрд длл - найдут, а на телескоп - конгресс его тихо хоронит. В конце концов в штатах недооценка проекта - обычное дело, могли бы и привыкнуть. Пентагон вообще по триллиону в год теряет - не в состоянии объяснить куда.

0

Благодарю.

0
Читать все 110 комментариев
null