제임스 웹 우주 망원경

James Webb Space Telescope
제임스 웹 우주 망원경
완전 배치된 제임스 웹 우주 망원경의 렌더링
이름들차세대 우주망원경
임무유형천문학
교환입니다.STSCI(NASA)/[1]ESA/CSA
COSPARID2021-130A Edit this at Wikidata
SATCAT no.50463[2]
웹사이트공식 홈페이지
webbtelescope.org
임무지속시간
  • 1년 9개월 23일(elapsed)
  • 5+1 ⁄ 2년 (1차 임무)
  • 10년(예정)
  • 20년(기대수명)[4]
우주선 특성
제조자
발사질량6,500kg (14,300lb)[5]
치수21.197 m x 14.162 m (69.54 ft x 46.46 ft), 선실드
힘2kW
미션시작
출시일자2021년 12월 25일(2021-12-25), UTC[5] 12:20
로켓아리안 5 ECA(VA256)
발사장센터 스페이스 가이아나이스, ELA-3
청부업자아리안스페이스
입직서비스2022년 7월 12일; 15개월 전 (2022-07-12)
궤도 매개변수
기준계태양-지구 L 궤도2
레짐헤일로 궤도
근일점 고도250,000 km (160,000 mi)[7]
아포피스 고도832,000 km (517,000 mi)[7]
기간6개월
주망원경
유형코르슈 망원경
지름6.5m (21ft)
초점거리131.4m (431ft)
초점비f/20.2
집하면적25.4m2 (273제곱피트)[8]
파장0.6~28.3μm (orange~중적외선)
트랜스폰더
밴드
대역폭
  • S밴드 업: 16kbit/s
  • S밴드 다운 : 40kbit/s
  • K-밴드a 다운: 최대 28Mbit/s
악기
요소들

제임스 웹 우주 망원경 임무 로고

James Webb 우주 망원경(JWST)은 적외선 천문학을 수행하도록 설계된 우주 망원경입니다.그것의 고해상도와 고감도 기구들은 허블 우주 망원경에 비해 너무 오래되거나, 멀거나, 희미한 물체들을 볼 수 있게 해줍니다.[9]이것은 천문학과 우주론의 많은 분야에 걸친 연구를 가능하게 합니다. 예를 들어, 첫 번째 별들의 관측과 첫 번째 은하의 형성 그리고 잠재적으로 거주할 수 있는 외계 행성의 상세한 대기 특징.[10][11][12]

웹은 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나 쿠루에서 아리안 5 로켓에 실려 발사되었습니다.2022년 1월, 목적지인 태양-지구 L2 라그랑주점 근처에 도착했습니다.2022년 7월 11일, 이 망원경의 첫 사진이 일반에 공개되었습니다.[13]

미국 항공우주국은 웹의 디자인과 개발을 이끌었고 유럽 우주국과 캐나다 우주국 두 개의 주요 기관과 제휴를 맺었습니다.미국 메릴랜드 주에 있는 나사 고다드 우주비행센터(GSFC)가 망원경 개발을 관리했고, 존스 홉킨스 대학 홈우드 캠퍼스에 있는 볼티모어의 우주망원경과학연구소가 웹을 운영하고 있습니다.이 프로젝트의 주요 계약자는 Northrop Grumman이었습니다.그 망원경은 제임스 E의 이름을 따서 지었습니다. Mercury, Gemini, 그리고 Apollo 프로그램 동안 1961년부터 1968년까지 NASA의 관리자였던 Webb.

웹의 주요 거울은 금으로 도금된 베릴륨으로 만들어진 18개의 육각형 거울 조각으로 구성되어 있는데, 이 거울들은 합쳐져서 Hubble의 2.4m (7피트 10인치)와 비교하여 6.5m 지름의 거울을 만들었습니다.이것은 웹에게 허블의 약 6배에 달하는 약 25평방미터의 집광 면적을 제공합니다.근자외선과 가시광선(0.1~0.8μm), 근적외선(0.8~2.5μm)[14] 스펙트럼에서 관측하는 허블과 달리 웹은 장파장 가시광선(적색)부터 중적외선(0.6~28.3μm)까지 낮은 주파수 범위를 관측합니다.망원경 자체에서 방출되는 적외선이 수집된 빛을 방해하지 않도록 망원경을 50K(-223°C; -370°F) 이하로 극도로 차갑게 유지해야 합니다.태양, 지구, 달에 의한 온난화로부터 태양을 보호해 주는 다섯 겹의 햇빛 가리개입니다.

그 후 차세대 우주 망원경으로 명명된 망원경의 초기 설계는 1996년에 시작되었습니다.1999년에 두 개의 개념 연구가 의뢰되었으며, 2007년에 출시될 가능성과 미화 10억 달러의 예산이 투입되었습니다.그 프로그램은 막대한 비용 초과와 지연으로 골치를 앓았습니다.2005년에 대대적인 재설계가 이루어졌으며 2016년에 공사가 완료되었으며, 이후 수년간의 철저한 테스트를 거쳤으며, 총 100억 달러의 비용이 들었습니다.

특징들

제임스 웹 우주 망원경의 질량은 허블 우주 망원경의 절반 정도입니다.웹은 직경 6.5m의 금으로 코팅된 베릴륨 원경을 가지고 있으며 18개의 개별 육각 거울로 이루어져 있습니다.미러의 연마 면적은 262.3m(283sqft)이며, 이 중 0.9m2(9.7sqft)는 보조 지지대 스트럿에 의해 가려져 [15]총 수집 면적은 25.4m2(273sqft)입니다.이것은 4.0 m (43 sqft)의 수집 면적을 가진 Hubble의 직경 2.4 m2 (7.9ft) 거울의 수집 면적보다 6배 이상 큽니다.이 거울은 금으로 코팅되어 적외선 반사율을 제공하며, 이것은 내구성을 위해 얇은 유리층으로 덮여 있습니다.[16]

웹은 주로 근적외선 천문학을 위해 설계되었지만, 사용하는 기기에 따라 중적외선 영역뿐만 아니라 주황색과 빨간색 가시광선도 볼 수 있습니다.[10][11]그것은 허블보다 최대 100배 더 희미하게 물체를 감지할 수 있고, 우주 역사의 훨씬 이전의 물체를 적색편이 z ≈20(대폭발 후 약 1억 8천만년의 우주 시간)까지 감지할 수 있습니다.비교를 위해, 가장 초기의 별들은 z ≈30과 z ≈20(우주 시간 1억~1억 8천만 년) 사이에 형성된 것으로 추정되며, 첫 번째 은하는 적색편이 z ≈15(우주 시간 약 2억 7천만 년) 즈음에 형성된 것으로 추정됩니다.허블은 z ≈11.1 (은하 GN-z11, 우주 시간 4억년)에서 초기 재이온화보다 더 먼 과거를 볼 수 없습니다.

이 디자인은 다음과 같은 몇 가지 이유로 중적외선에 가까운 것을 강조합니다.

  • 고 reds 이동성(매우 초기 및 멀리 떨어진) 천체는 가시적 방출이 적외선으로 이동하므로 적외선 천문학을 통해서만 관측할 수 있습니다.
  • 적외선은 가시광선보다 먼지구름을 더 쉽게 통과합니다.[14]
  • 파편 원반이나 행성과 같은 차가운 물체는 적외선에서 가장 강하게 방출됩니다.
  • 이러한 적외선 대역은 지상이나 허블과 같은 현존하는 우주 망원경으로 연구하기 어렵습니다.
가시광선을 포함한 전자기 복사의 다양한 파장에 대한 지구의 대기 흡수(또는 불투명도)의 대략적인 그림

지상 망원경은 많은 적외선 대역에서 불투명한 지구의 대기를 관측해야 합니다(오른쪽 그림 참조).대기가 투명한 곳에서도 물, 이산화탄소, 메탄과 같은 많은 표적 화학 화합물들이 지구 대기에 존재하여 분석이 엄청나게 복잡합니다.허블과 같은 기존의 우주 망원경은 거울이 충분히 시원하지 않기 때문에 (허블 거울은 약 15°C[288K; 59°F]로 유지됨) 이러한 대역을 연구할 수 없습니다. 이는 망원경 자체가 관련 적외선 대역에서 강하게 방사된다는 것을 의미합니다.[23]

웹은 또한 태양으로부터 85°이상의 각도로 태양계의 물체를 관찰할 수 있으며 초당 0.03 아크 초 미만의 겉보기 각운동 속도를 가지고 있습니다.[a]여기에는 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성, 그 위성, 그리고 화성의 궤도 또는 그 너머에 있는 혜성, 소행성, 그리고 소행성들이 포함됩니다.웹은 거의 모든 알려진 카이퍼 벨트 물체를 관측할 수 있는 근적외선 및 중적외선 민감도를 가지고 있습니다.[18][27]또한 초신성과 감마선 폭발과 같은 기회주의적이고 계획되지 않은 목표물을 결정 후 48시간 이내에 관측할 수 있습니다.[18]

  • Three-quarter view of the top

    상단의 4분의 3 뷰

  • Bottom (Sun-facing side)

    하의(햇살이 있는 쪽)

위치 및 궤도

웹은 태양 주위를 도는 지구의 궤도로부터 약 1,500,000 km (930,000 mi) 떨어진, 태양-지구 L2 라그랑주점이라고 알려진 우주의 한 지점을 도는, 후광 궤도에서 작동합니다.실제 위치는 지구와 달의 그림자를 피해 궤도를 돌면서 L로부터2 약 250,000 km에서 832,000 km (155,000 ~ 517,000 mi)까지 다양합니다.비교하자면, 허블은 지구 표면에서 550 km (340 mi) 궤도를 돌고 있고, 달은 지구에서 약 400,000 km (250,000 mi) 떨어져 있습니다.이 태양-지구 L점2 근처의 물체는 지구와 동시에 태양을 공전할 수 있으며, 이를 통해 망원경은 태양, 지구, 달을 향해 햇빛 가리개와 장비 버스의 연속적인 방위와 함께 대략 일정한 거리를[28] 유지할 수 있습니다.넓은 그림자를 피하는 궤도와 결합하여, 망원경은 이 세 물체 모두로부터 들어오는 열과 빛을 동시에 차단할 수 있고, 구조에 영향을 미칠 지구와 달 그림자로부터의 아주 작은 온도 변화도 피할 수 있지만, 태양을 향하는 쪽에서는 중단 없는 태양력과 지구의 통신을 유지할 수 있습니다.이 배열은 우주선의 온도를 일정하게 유지하고 희미한 적외선 관측에 필요한 50K(-223°C; -370°F) 이하로 유지합니다.[29][30]

선실드 프로텍션

주요 기사: James Webb 우주 망원경 햇빛 가리개
캘리포니아 노스럽 그루먼 시설에서 적층 및 확장된 선실드의 시험단위, 2014

적외선 스펙트럼에서 관측하려면 웹은 50K(-223.2°C; -369.7°F) 이하로 유지되어야 합니다. 그렇지 않으면 망원경 자체에서 나오는 적외선이 기기를 압도합니다.태양, 지구, 달로부터의 빛과 열을 차단하는 커다란 햇빛 가리개와 태양-지구 L2 근처의 위치는 우주선의 세 물체를 항상 같은 쪽에 있게 합니다.[31]L점2 주위의 후광 궤도는 지구와 달의 그림자를 피하고 태양 광선과 태양 배열을 위한 일정한 환경을 유지합니다.[28]어두운 면의 구조물에 대한 안정적인 온도는 기본 미러 세그먼트의 정확한 정렬을 유지하는 데 매우 중요합니다.[29]

각각의 층이 사람의 머리카락만큼 얇은 이 다섯 층의 햇빛 가리개는 캡톤 E 필름으로 만들어졌으며,[32] 두 개의 가장 뜨거운 층 중 태양을 향하는 쪽에 도핑된 실리콘 층을 코팅하여 태양의 열을 다시 우주로 반사시킵니다.[29]2018년 배치 테스트 중에 섬세한 필름 구조가 실수로 찢어져 망원경 배치가 더 지연되었습니다.[33]

선실드는 지름 4.57m (15.0ft), 길이 16.19m (53.1ft)인 아리안 5 로켓의 탑재체 페어링 안에 맞도록 12번 (협주곡 스타일) 접히도록 설계되었습니다.방패의 완전 전개 치수는 14.162 m x 21.197 m (46.46 ft x 69.54 ft)로 계획되었습니다.[34]

햇빛 가리개의 그림자 안에 있는 것은 언제든지 웹에 대한 관심의 범위를 제한합니다.그 망원경은 어느 한 위치에서든지 40퍼센트의 하늘을 볼 수 있지만, 6개월의 기간 동안 모든 하늘을 볼 수 있습니다.[35]

광학

주요 기사:광학 망원경 요소
기술자들이 이산화탄소 눈으로 테스트 미러를 청소하고 있습니다, 2015년
메인 미러가 부착된 전방의 메인 미러 어셈블리, 2016년 11월
미러 세그먼트 및 스파이더 색상 코드로 인한 회절 스파이크

Webb의 주요 거울은 252.4 m (273 평방 피트)의 수집 면적을 가진 지름 6.5 m (21 피트)의 금으로 코팅된 베릴륨 반사경입니다.만약 단일 대형 거울로 설계됐다면 기존 발사차량에 비해 너무 컸을 것입니다.따라서 이 거울은 망원경이 발사된 후 펼쳐진 18개의 육각형 세그먼트(Guido Horn d'Arturo가 개척한 기술)로 구성되어 있습니다.위상 검색을 통한 이미지 평면 파면 감지는 정밀한 액추에이터를 사용하여 미러 세그먼트를 올바른 위치에 배치하는 데 사용됩니다.이러한 초기 구성 이후에는 최적의 초점을 유지하기 위해 며칠에 한 번씩만 업데이트하면 됩니다.[36]이것은 중력과 풍하중의 영향을 극복하기 위해 능동광학을 사용하여 거울 부분을 계속 조정하는 지상 망원경과 다릅니다.[37]웹 망원경은 132개의 작은 작동 모터를 사용하여 광학기의 위치를 조정합니다.[38]액츄에이터는 10나노미터 정확도로 미러를 배치할 수 있습니다.[39]

Webb의 광학 설계는 3개의 거울 문지름으로,[40] 곡선의 2차 및 3차 거울을 사용하여 넓은 영역에서 광학적 수차가 없는 이미지를 제공합니다.보조 미러의 직경은 0.74m(2.4ft)입니다.또한, 초당 여러 번 위치를 조정하여 이미지 안정화를 제공할 수 있는 미세한 스티어링 미러가 있습니다.웹이 찍은 사진에는 6개의 스파이크와 2차 거울을 지지하는 거미 때문에 더 희미한 스파이크가 있습니다.[41]

과학기기

NIRCAM 2013년 마무리
NIR Spec 계측기의 한 구성 요소인 Calibration Assembly
미리

ISIM(Integrated Science Instrument Module)은 웹 망원경의 구조적 안정성뿐만 아니라 전력, 컴퓨팅 자원, 냉각 능력을 제공하는 프레임워크입니다.웹의 망원경 구조 밑면에 부착된 결합 흑연-에폭시 복합체로 만들어졌습니다.ISIM에는 네 개의 과학 기구와 가이드 카메라가 들어있습니다.[42]

  • NIRCAM(근적외선 카메라)은 가시광선(0.6μm)의 가장자리에서 근적외선(5μm)에 이르는 스펙트럼 범위를 가진 적외선 이미저입니다.[43][44]4메가픽셀 당 10개의 센서가 있습니다.NIRCAM은 주요 미러 세그먼트를 정렬하고 초점을 맞추는 데 사용되는 파면 감지 및 제어 활동에 필요한 관측소의 파면 센서 역할을 합니다.NIRCAM은 아리조나 대학이 이끄는 팀과 수석 조사관 Marcia J. Rieke에 의해 만들어졌습니다.[45]
  • NIRSpec(근적외선 분광기)은 동일한 파장 범위에서 분광을 수행합니다.그것은 네덜란드 노르트베이크의 ESTEC에서 유럽 우주국에 의해 만들어졌습니다.선도적인 개발 팀에는 Airbus Defense and Space, 독일의 Ottobrunn and Friedrichshafen 및 Goddard Space Flight Center의 구성원이 포함되어 있으며, Pierre Ferruit (Ecole normale supérieure de Lyon)이 NIRSpec 프로젝트 과학자로 참여하고 있습니다.NIRSpec 설계는 프리즘을 이용한 저해상도 모드, R~1000 다중 객체 모드, R~2700 적분 필드 단위 또는 롱슬릿 분광 모드의 세 가지 관측 모드를 제공합니다.모드 전환은 필터 휠 어셈블리(Filter Wheel Assembly)라는 파장 사전 선택 메커니즘을 작동하고 그레이팅 휠 어셈블리 메커니즘을 사용하여 해당 분산 요소(프리즘 또는 격자)를 선택함으로써 수행됩니다.두 메커니즘 모두 적외선 우주 관측소의 성공적인 아이소팟 휠 메커니즘을 기반으로 합니다.다중 객체 모드는 복잡한 마이크로 셔터 메커니즘에 의존하여 NIRSpec의 시야 어디에서나 수백 개의 개별 객체를 동시에 관찰할 수 있습니다.각각 4메가픽셀씩 2개의 센서가 있습니다.[46]
  • MIRI (Mid-Infrared Instrument)는 5 ~ 27 μm의 중장적외선 파장 범위를 측정합니다.[47][48]그것은 중적외선 카메라와 영상 분광기를 모두 포함하고 있습니다.[49]MIRI는 NASA와 유럽 국가들로 구성된 컨소시엄의 협력으로 개발되었으며, George Rieke (University of Arizona)와 Gillian Wright (Gillian Wright, Edinburgh, Scotland)가 이끌고 있습니다.[45]MIRI의 온도는 6K(-267°C, -449°F)를 초과해서는 안 됩니다. 환경 보호 실드의 따뜻한 쪽에 위치한 헬륨 가스 기계식 냉각기가 이러한 냉각 기능을 제공합니다.[50]
  • 프로젝트 과학자 John Hutchings(허즈버그 천문학 및 천체물리학 연구 센터)의 지휘 하에 캐나다 우주국이 주도하는 FGS/NIRISS(Fine Guidance Sensor and Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)는 과학 관측 동안 관측소의 시선을 안정화하는 데 사용됩니다.FGS에 의한 측정은 우주선의 전체적인 방향을 제어하고 이미지 안정화를 위해 미세한 스티어링 미러를 구동하는 데 모두 사용됩니다.캐나다 우주국은 또한 몬트리올 대학의 수석 연구원인 르네 도욘이[51] 이끄는 0.8~5 μm 파장대의 천체 영상 및 분광학을 위한 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(NIRISS) 모듈을 제공했습니다.[45]NIRISS와 FGS는 서로 다른 용도로 사용되는데, 하나는 과학적 도구이고 다른 하나는 천문대 지원 인프라의 일부입니다.[52]

NIRCam과 MIRI는 별빛을 차단하는 코로나그래프를 특징으로 하여 밝은 별에 매우 가까운 외계 행성이나 별 주위 원반과 같은 희미한 목표물을 관측할 수 있습니다.[48]

우주선 버스

주요 기사 : 우주선 버스 (제임스 웹 우주 망원경)
우주선 버스의 도표입니다.태양 전지판은 녹색이고 연보라색 전지판은 방열판입니다.

우주선 버스는 James Webb 우주 망원경의 주요 지지 요소이며, 컴퓨팅, 통신, 전력, 추진 및 구조 부품을 다수 수용합니다.[53]햇빛 가리개와 함께, 그것은 우주 망원경의 우주선 요소를 형성합니다.[54][55]우주선 버스는 햇빛 가리개의 "따뜻한" 쪽에 있으며 약 300K(27°C, 80°F)의 온도에서 작동합니다.[54]

우주선 버스의 구조는 350 kg (770 lb)의 질량을 가지고 있으며 6,200 kg (13,700 lb)의 우주 망원경을 지지해야 합니다.그것은 주로 흑연 복합 재료로 만들어집니다.[56]그 조립은 2015년에 캘리포니아에서 완성되었습니다.그것은 2021년 발사로 이어지는 우주 망원경의 나머지 부분과 통합되었습니다.우주선 버스는 1초의 정확도로 망원경을 회전시킬 수 있고, 2밀리초의 진동을 차단할 수 있습니다.[57]

Webb에는 두 쌍의 로켓 엔진(중복을 위해 한 쌍)이 있으며, 이는 정거장 유지를 위해 육지로2 이동하는 과정을 보정하기 위한 것으로 헤일로 궤도에서 정확한 위치를 유지하기 위한 것입니다.우주선의 정확한 위치인 자세 제어를 위해 8개의 작은 추진기가 사용됩니다.[58]엔진은 하이드라진 연료(출시 159리터 또는 42미국 갤런)와 사산화디니트로젠을 산화제(출시 79.5리터 또는 21.0미국 갤런)로 사용합니다.[59]

서비스 중

웹은 우주에서 서비스되는 것이 아닙니다.허블 망원경에 대해 한 것처럼 천문대를 수리하거나 업그레이드하기 위한 승무원의 임무는 불가능할 [60]것이며, 나사 부국장 토마스 주르부헨에 따르면, 최선의 노력에도 불구하고, 무인 원격 임무는 웹이 설계된 당시에는 이용 가능한 기술을 넘어선 것으로 밝혀졌습니다.[61]긴 웹 테스트 기간 동안, NASA 관계자들은 서비스 임무에 대한 아이디어를 언급했지만, 어떤 계획도 발표되지 않았습니다.[62][63]성공적인 발사 이후 NASA는 앞으로의 서비스 임무를 용이하게 하기 위해 제한적인 수용이 이루어졌다고 밝혔습니다.이러한 시설에는 웹 표면에 십자가 형태의 정밀 유도 마커가 설치되어 원격 서비스 임무에 사용할 수 있게 되었으며, 연료 탱크, 분리 가능한 방열 보호기, 접근 가능한 부착 지점 등이 포함되어 있었습니다.[64][61]

소프트웨어

Ilana Dashevsky와 Vicki Balzano는 웹이 Nombas ScriptEase 5.00e라고 불리는 자바스크립트의 수정된 버전을 그 운영에 사용한다고 썼습니다; 그것은 ECMA스크립트 표준을 따르고 "온보드 스크립트가 함수로 정의된 하위 수준의 스크립트를 호출하는 모듈형 설계 흐름을 허용한다."JWST 과학 작업은 맞춤형 버전의 자바스크립트로 작성된 ASCII (바이너리 명령 블록 대신) 온보드 스크립트에 의해 구동될 것입니다.스크립트 인터프리터는 프로그래밍 언어 C++로 작성된 비행 소프트웨어에 의해 작동됩니다.비행 소프트웨어는 우주선과 과학 기구들을 작동시킵니다."[65][66]

다른 망원경과의 비교

허블우주망원경 주거울과의 비교
웹과 허블의 1차 거울 크기 비교

대형 적외선 우주 망원경에 대한 욕구는 수십 년 전으로 거슬러 올라갑니다.미국에서는 우주왕복선이 개발되는 동안 우주적외선망원경시설(나중에 스피처 우주망원경으로 불림)[67]이 계획되었고, 당시 적외선 천문학의 가능성을 인정받았습니다.지상 망원경과 달리 우주 관측소는 적외선의 대기 흡수가 자유롭습니다.우주 천문대는 천문학자들에게 "새로운 하늘"을 열어주었습니다.

그러나 적외선 망원경은 단점이 있습니다: 그것들은 극도로 차갑게 유지해야 하고 적외선의 파장이 길어질수록 더 차가워져야 합니다.그렇지 않은 경우 기기 자체의 배경열이 감지기를 압도하여 사실상 맹인 상태가 됩니다.이것은 특히 망원경을 액체 헬륨과 같은 극도로 차가운 물질과 함께 드워에 놓음으로써 세심한 우주선 설계에 의해 극복될 수 있습니다.냉각수는 천천히 기화되어 기기 수명이 짧게는 수개월에서 길게는 수 년으로 제한됩니다.[23]

경우에 따라서는 냉각제 고갈 후 감소된 용량으로 작동한 스피처 우주망원경과 광시야 적외선 탐사기의 확장 임무처럼 냉각제 공급 없이도 근적외선 관측이 가능하도록 우주선 설계를 통해 충분히 낮은 온도를 유지할 수 있습니다.또 다른 예는 허블의 근적외선 카메라 및 다중 물체 분광기(NICMOS) 장비로, 몇 년 후 고갈된 질소 얼음 덩어리를 사용하여 시작했지만 STS-109 서비스 임무 동안 지속적으로 작동하는 냉동기로 교체되었습니다.James Webb 우주 망원경은 햇빛 가리개와 방열기의 조합을 사용하여 디워(dewar) 없이 스스로 냉각되도록 설계되었으며, 추가적인 냉동기를 사용하여 중적외선 기구를 사용합니다.[68]

선정된 우주 망원경 및 기구[69]
이름. 출시년도 파장
(μm)		 조리개
(m)		 쿨링
우주 실험실 적외선 망원경 (IRT) 1985 1.7–118 0.15 헬륨
적외선 [70]우주 관측소 1995 2.5–240 0.60 헬륨
허블 우주 망원경 이미징 분광기(STIS) 1997 0.115–1.03 2.4 수동적인
허블 근적외선 카메라 및 다중 물체 분광기(NICMOS) 1997 0.8–2.4 2.4 질소, 나중에 냉동기
스피처 우주 망원경 2003 3–180 0.85 헬륨
허블 와이드 필드 카메라 3 (WFC3) 2009 0.2–1.7 2.4 수동형, 열전형[71]
허셜 우주 천문대 2009 55–672 3.5 헬륨
제임스 웹 우주 망원경 2021 0.6–28.5 6.5 수동형 및 냉동 냉각기(MIRI)

웹의 지연과 비용 증가는 이전의 허블 우주 망원경의 지연과 비용 증가와 비교되어 왔습니다.허블이 1972년 공식적으로 시작했을 때는 약 3억 달러(2022년 20억9880만7000달러)의 개발비가 들었지만 1990년 궤도에 진입할 때는 그 비용이 약 4배에 달했습니다.또한, 새로운 장비와 서비스 미션을 통해 비용이[72] 2006년까지 최소 90억 달러(2022년의 13,064,708,000 달러에 해당)로 증가했습니다.

개발이력

연대순 가이드는 James Webb 우주 망원경의 연대표를 참조하십시오.

배경(2003년까지 개발)

주요 이정표
연도 마일스톤
1996 차세대 우주망원경 프로젝트 최초 제안 (거울크기 : 8m)
2001 차세대 우주망원경의 전신인 넥서스 우주망원경 취소[73]
2002 James Webb 우주 망원경으로 이름을 바꾼 제안된 프로젝트 (거울 크기를 6 m로 줄였습니다)
2003 노스롭 그루먼은 망원경 제작 계약을 체결했습니다.
2007 NASA와 ESA간[74] 양해각서 체결
2010 미션 크리티컬 디자인 리뷰(MCDR) 통과
2011 취소건의 건
2016 최종조립완료
2021년12월25일 시작하다

허블 후속편에 대한 논의는 1980년대에 시작되었지만, 진지한 계획은 1990년대 초에 시작되었습니다.[75]Hi-Z 망원경 개념은 1989년에서 1994년 사이에 개발되었습니다: 완전히 [76]당황한[b] 4m (13피트) 구경 적외선 망원경은 3 천문단위(AU)의 궤도로 후퇴합니다.[77]이 먼 궤도는 황도대 먼지로 인한 빛의 소음 감소로 도움을 받았을 것입니다.[77]다른 초기 계획들은 NEXOX의 전신 망원경 임무를 요구했습니다.[78][79]

허블 우주 망원경(HST)의 결함 있는 광학 장치를 첫 해에 수정하는 것은 웹의 탄생에 중요한 역할을 했습니다.[citation needed]1993년 NASA는 HST의 카메라를 대체하고 주 거울의 구면 수차를 보상하기 위해 영상 분광기를 개조한 우주왕복선 임무인 STS-61을 수행했습니다.

HST & Beyond 위원회는 21세기 초 수십 년간 우주에서 가능한 광자외선 천문학의 임무와 프로그램을 연구하기 위해 1994년에 결성되었습니다.[80]HST의 성공에 대담해진 1996년 보고서는 최초의 은하 탄생까지 우주 시간으로 거슬러 올라갈 수 있는 더 크고 훨씬 더 차가운 적외선 감지 망원경의 개념을 탐구했습니다.이 높은 우선순위의 과학적 목표는 따뜻한 망원경으로서 자체 광학계에서 나오는 적외선 방출에 의해 눈이 멀기 때문에 HST의 능력 밖에 있었습니다.2005년까지 HST 임무를 연장하고 다른 별 주위의 행성을 찾기 위한 기술을 개발하라는 권고 외에도, NASA는 HST & Beyond의[81] 대형 차가운 우주 망원경(방사성 냉각이 0°C보다 훨씬 낮은)에 대한 주요 권고를 수용하고 미래의 웹 망원경 계획 과정을 시작했습니다.

2000년 천문학 및 천체물리학 10년 조사(미국 국립연구위원회에서 제작한 문헌 검토서로, 향후 10년간 연구 우선순위를 파악하고 권고하는 것을 포함) 준비에는 차세대 스페이스 테로 알려진 과학 프로그램의 추가 개발이 포함되었습니다.Lescope,[82] 그리고 NASA에 의한 관련 기술의 발전.HST & Beyond의 "Origins"로 연합된 주요 목표는 HST & Beyond의 "Origins"로 유명해졌으며, 젊은 우주에서 은하의 탄생을 연구하고 다른 별 주위의 행성을 찾는 것이었습니다.

바라던 대로, NGST는 2000년 10월 조사에서 가장 높은 순위를 받았습니다.[83]

NASA의 관리자인 Dan Goldin은 "더 빠르고, 더 좋고, 더 저렴하다"라는 문구를 만들어냈고, 천문학의 다음 큰 패러다임 변화, 즉 거울 하나의 장벽을 깨는 것을 선택했습니다.이는 "움직이는 부품 제거"에서 "움직이는 부품과 함께 사는 법을 배우는 것"(즉, 분절된 광학)으로 나아가는 것을 의미합니다.질량밀도를 10배로 줄이는 것을 목표로, 맨 위에 유리층이 매우 얇은 탄화규소를 처음 살펴보았지만, 베릴륨은 맨 끝에 선택되었습니다.[75]

1990년대 중반 "더 빠르고, 더 좋고, 더 저렴한" 시대에 NGST 개념이 만들어졌고, 약 5억 달러의 비용이 들 것으로 추정되는 8m(26ft)의 구경이 L까지2 날아갔습니다.[84]1997년 NASA는 고다드 우주 비행 센터,[85] 볼 에어로스페이스 앤 테크놀로지스,[86] TRW와[87] 협력하여 세 가지 다른 개념에 대한 기술적 요구 사항과 비용 연구를 수행했으며 1999년에는 록히드 마틴과[88] TRW를 예비 개념 연구로 선정했습니다.[89]발사는 2007년으로 계획되어 있었으나, 여러 번 발사 날짜가 뒤로 미뤄졌습니다(아래 표 참조).

2002년, 이 프로젝트는 NASA의 두 번째 관리자(1961-1968)인 제임스 E의 이름을 따서 이름이 바뀌었습니다. 웹 (1906–1992).[90]웹은 아폴로 계획 기간 동안 이 기관을 이끌었고 나사의 핵심 활동으로 과학 연구를 설립했습니다.[91]

2003년 NASA는 TRW에 웹에 대한 미화 8억 2480만 달러의 프라임 계약을 체결했습니다.그 디자인은 6.1 미터 (20 피트) 기본 거울과 2010년의 발사일을 요구했습니다.[92]그해 말, TRW는 적대적 입찰에서 노스럽 그루먼에 인수되어 노스럽 그루먼 우주 기술이 되었습니다.[89]

초기 개발 및 재기획(2003~2007)

NASA 고다드 우주비행센터에 전시된 초기 실물 모형 (2005)

개발은 존 C와 함께 메릴랜드 그린벨트에 있는 나사의 고다드 우주 비행 센터에 의해 관리되었습니다. 프로젝트 과학자로 매더.주요 계약 업체는 Northrop Grumman Aerospace Systems로 위성 버스, 선실드, 광학 망원경 요소와 우주선 버스를 연결하는 DTA(Deployable Tower Assembly), 대형 선실드를 배치하는 MBA(Mid Boom Assembly) 등 우주선 요소의 개발 및 제작을 담당했습니다.한편, [93]볼 에어로스페이스 앤 테크놀로지스는 OTE 자체와 통합 과학 계기 모듈(ISIM)의 개발 및 구축을 위해 하청을 받았습니다.[42]

2005년 봄에 드러난 비용 증가는 2005년 8월에 다시 계획을 세우게 했습니다.[94]재계획의 주요 기술적 결과는 통합 및 시험 계획의 상당한 변경, (2011년부터 2013년까지) 22개월의 발사 지연, 그리고 1.7 μm보다 짧은 파장에서 관측소 모드에 대한 시스템 수준 시험의 제거였습니다.천문대의 다른 주요 특징들은 변하지 않았습니다.재기획 후, 2006년 4월에 프로젝트가 독립적으로 검토되었습니다.[citation needed]

2005년 재계획에서 프로젝트의 생애주기 비용은 미화 45억 달러로 추산되었습니다.이는 설계, 개발, 출시 및 커미셔닝에 약 35억 달러, 10년간 운영에 약 10억 달러가 소요되었습니다.[94]ESA는 2004년에 발사를 포함하여 약 3억 유로를 출연하기로 합의했습니다.[95]캐나다 우주국은 2007년에[96] 3천9백만 캐나다 달러를 약속했고 2012년에는 망원경을 가리키고 먼 행성의 대기 상태를 감지하기 위한 장비에 대한 기부금을 전달했습니다.[97]

상세설계 및 시공(2007~2021)

A JWST 미러 세그먼트, 2010
Marshall Space Flight Center X-ray & Cryogenic Facility에서 극저온 실험 중인 거울 부분
환경 시험 후 조립된 망원경

2007년 1월, 프로젝트의 10개 기술개발 항목 중 9개 항목이 Non-Advocate Review를 성공적으로 통과했습니다.[98]이러한 기술은 프로젝트에서 상당한 위험을 제거하기에 충분히 성숙한 것으로 여겨졌습니다.나머지 기술개발 항목(MIRI cryo cooler)은 2007년 4월 기술 성숙 단계를 완료하였습니다.이 기술 검토는 최종적으로 프로젝트를 세부 설계 단계(단계 C)로 이동시킨 프로세스의 시작 단계를 나타냅니다.2007년 5월까지, 비용은 여전히 목표치였습니다.[99]2008년 3월, 프로젝트는 PDR(Preative Design Review)을 성공적으로 마쳤습니다.2008년 4월, 이 프로젝트는 논 어드보케이트 리뷰(Non-Advocate Review)를 통과했습니다.다른 통과된 리뷰로는 2009년 3월의 통합 과학 기기 모듈 리뷰, 2009년 10월에 완료된 광학 망원경 요소 리뷰, 2010년 1월에 완료된 썬쉴드 리뷰 등이 있습니다.[100]

2010년 4월, 망원경은 미션 크리티컬 디자인 리뷰(MCDR)의 기술 부분을 통과했습니다.통합 천문대는 MCDR을 통과하면 임무 수행을 위한 모든 과학 및 공학 요구 사항을 충족할 수 있습니다.[101]MCDR은 이전의 모든 디자인 리뷰를 망라했습니다.프로젝트 일정은 독립 종합 검토 패널(Independent Comprehensive Review Panel)이라는 프로세스에서 MCDR 이후 몇 달 동안 검토를 거쳤으며, 이는 2015년 발사를 목표로 하는 임무의 재계획으로 이어졌지만, 2018년 말에 이루어졌습니다.2010년에는 웹 자체가 일정을 유지했지만, 비용 초과가 다른 프로젝트에 영향을 미쳤습니다.[102]

2011년까지 웹 프로젝트는 최종 설계 및 제작 단계(단계 C)에 있었습니다.

로봇 팔을 통해 수행된 주 거울의 육각형 세그먼트 조립은 2015년 11월에 시작되어 2016년 2월 3일에 완료되었습니다.보조 거울은 2016년 3월 3일에 설치되었습니다.[103][104]웹 망원경의 최종 건설은 2016년 11월에 완료되었고, 그 후에 광범위한 시험 절차가 시작되었습니다.[105]

2018년 3월, NASA는 연습 배치 중 망원경의 선실드가 찢어지고 선실드의 케이블이 충분히 조이지 않자 웹의 발사를 2020년 5월로 2년 더 연기했습니다.2018년 6월 NASA는 2018년 3월 시험 배치 실패 후 소집된 독립 검토 위원회의 평가에 따라 발사를 2021년 3월로 10개월 더 연기했습니다.[106]검토 결과 웹 발사 및 배치에는 344개의 잠재적인 단일 지점 장애가 있음이 확인되었는데, 이는 성공적이지 못할 경우 대안이나 복구 수단이 없었기 때문에 망원경이 작동하려면 성공해야 했습니다.[107]2019년 8월, 망원경의 기계적 통합이 완료되었는데, 이는 12년 전인 2007년에 이루어질 예정이었습니다.[108]

공사가 끝난 후, 웹은 캘리포니아 레돈도 비치에 있는 노스롭 그루먼의 역사적인 우주 공원에서 마지막 테스트를 받았습니다.[109]2021년 9월 26일 캘리포니아를 출발해 파나마 운하를 지나 2021년 10월 12일 프랑스령 기아나에 도착했습니다.[110]

비용 및 일정 문제

이 프로젝트에 소요되는 NASA의 평생 비용은 97억[when?] 달러로 예상되며, 이 중 우주선 설계 및 개발에 88억 달러가 소요되었으며, 5년간의 임무 수행을 지원하기 위해 8억 6,100만 달러가 소요될 예정입니다.[111]ESA와 CSA의 대표자들은 프로젝트 기부금이 각각 약 7억 유로와 2억 캐나다 달러에 달한다고 밝혔습니다.[112]

1984년 우주 과학 위원회의 연구에 따르면 궤도에 차세대 적외선 관측소를 건설하는 데 40억 달러(2006년에는 70억 달러, 2020년에는 100억 달러)의 비용이 들 것으로 추정했습니다.[72]이것이 웹의 최종 비용에 근접했지만, 1990년대 후반에 고려된 최초의 NASA 설계는 건설 10년에 걸쳐 10억 달러의 가격표를 목표로 하며 더 겸손했습니다.시간이 지남에 따라 이 설계는 확장되었고, 비상 사태에 대한 자금 지원이 추가되었으며, 일정이 지연되었습니다.

주요 마일스톤과 함께 일정 및 비용에 대한 견적 진행
연도 계획된
시작하다		 예산안
(억 달러)
1998 2007[113] 1[72]
2000 2009[47] 1.8[72]
2002 2010[114] 2.5[72]
2003 2011[115] 2.5[72]
2005 2013 3[116]
2006 2014 4.5[117]
2008 : 예비설계검토
2008 2014 5.1[118]
2010: Critical Design Review
2010 2015년부터 2016년까지 6.5[119]
2011 2018 8.7[120]
2017 2019[121] 8.8
2018 2020[122] ≥8.8
2019 2021년[123] 3월 9.66
2021 2021년[124] 12월 9.70

프로젝트가 예비 설계 검토에 들어갔고 공식적으로 건설이 확정된 2008년까지 이미 10억 달러 이상이 망원경 개발에 사용되었으며 총 예산은 약 50억 달러(2022년 74억 9천만 달러에 해당)로 추산되었습니다.[125]2010년 여름, 미션은 모든 기술적인 문제에 대해 우수한 성적으로 CDR(Critical Design Review)를 통과했지만, 그 때의 일정과 비용 문제로 인해 메릴랜드 주 상원의원 Barbara Mikulski는 프로젝트에 대한 외부 검토를 요구했습니다.J. Casani(JPL)가 의장을 맡고 있는 독립 종합 검토 패널(ICRP)은 2015년 말에 가능한 가장 빠른 발사 날짜가 미화 15억 달러(총 65억 달러)의 추가 비용으로 이루어졌음을 발견했습니다.또한 이를 위해서는 2011 회계연도와 2012 회계연도에 추가 자금을 지원해야 할 것이며, 이후 출시일이 길어지면 총 비용이 증가할 것이라고 지적했습니다.[119]

2011년 7월 6일, 미국 하원의 상업, 정의 및 과학 세출 위원회는 2012 회계연도 예산을 제안함으로써 제임스 웹 프로젝트를 취소하고자 하였고, 이 예산 중 약 1/4이 웹을 위한 예산이었습니다.[126][127][128][129]30억 달러가 투입되었고 하드웨어의 75%가 생산 중이었습니다.[130]이 예산안은 다음날 소위원회 표결로 가결됐습니다.위원회는 이 프로젝트가 "수십억 달러 이상의 예산이 투입되었고 부실한 관리로 인해 어려움을 겪고 있다"고 비난했습니다.[126]이에 대해 미국천문학회는 미쿨스키 상원의원과 마찬가지로 [131]웹을 지지하는 성명을 발표했습니다.[132]웹을 지지하는 많은 사설들이 2011년에도 국제 언론에 등장했습니다.[126][133][134]2011년 11월, 의회는 웹을 취소하려는 계획을 번복하고 대신 프로젝트를 완료하기 위해 추가 자금을 제한했습니다.[135]

비슷한 문제들이 허블 망원경과 같은 NASA의 다른 주요 프로젝트들에 영향을 미쳤지만, 일부 과학자들은 웹 망원경의 증가하는 비용과 일정 지연에 대해 우려를 표명하며 예산이 다른 우주 과학 프로그램들의 예산과 경쟁하고 있을지도 모른다고 우려했습니다.[136][137]2010년 네이처의 한 기사는 웹을 "천문학을 먹은 망원경"으로 묘사했습니다.[138]나사는 의회에 이 프로그램의 예산과 일정을 계속 옹호했습니다.[137][139]

2018년 그레고리 L. 로빈슨이 웹 프로그램의 새로운 감독으로 임명되었습니다.[140]Robinson은 프로그램의 일정 효율성(제시간에 완료된 측정 수)을 50%에서 95%[140]로 높인 공로를 인정을 받았습니다.웹 프로그램의 성능을 향상시키는 역할로 로빈슨의 감독관 토마스 주르부헨은 그를 "NASA 역사상 본 임무 중 가장 효과적인 리더"라고 칭했습니다.[140]2022년 7월, 웹의 커미셔닝 프로세스가 완료되고 첫 번째 데이터 전송을 시작한 후 로빈슨은 NASA에서 33년 경력을 마치고 은퇴했습니다.[141]

2018년 3월 27일, NASA는 유럽 우주국(ESA)과의 새로운 발사 창구가 결정된 후 최종 비용 추정치와 함께 2020년 5월 이후로 발사를 연기했습니다.[122][142][143][144]2019년에는 미션 비용 상한이 미화 8억 달러 증가했습니다.[145]웹은 2020년 코로나19 범유행으로 인해 출시가 중단된 후 2021년 말에 출시되었으며,[146] 총 예산은 미화 100억 달러에 조금 못 미쳤습니다.

파트너십

나사, ESA, CSA는 1996년부터 망원경을 연구해 왔습니다.ESA의 건설 및 발사에 대한 참여는 2003년 회원국들에 의해 승인되었으며 2007년 ESA와 NASA 간의 협약이 체결되었습니다.천문학자들을 위한 완전한 파트너십, 표현 및 천문대 접근에 대한 대가로 ESA는 NIR Spec 장비, MIRI 장비의 광학 벤치 어셈블리, Ariane 5 ECA 발사대 및 작업 지원을 위한 인력을 제공하고 있습니다.[95][147]CSA는 미세 유도 센서와 근적외선 이미저 슬릿리스 분광기와 작업을 지원하는 인력을 제공했습니다.[148]

15개국에 걸쳐 수천 명의 과학자, 엔지니어 및 기술자가 웹의 구축, 테스트 및 통합에 기여했습니다.[149]미국 142개, 유럽 12개국 104개(영국 21개, 프랑스 16개, 독일 12개, 국제 7개 포함),[150] 캐나다 12개 등 총 258개 기업, 정부기관, 학술기관이 사전 런칭 프로젝트에 참여했습니다.[149]호주와 같은 NASA 파트너로서 다른 나라들은 발사 후 작전에 참여했습니다.[151]

참가국:

이름 지정 고민

참고: 제임스 E. 웹 § 나사, 제임스 E. 웹 § 유산

2002년 NASA의 관리자 숀 오키프(2001~2004)는 망원경의 이름을 제임스 E의 이름을 따서 짓기로 결정했습니다. 1961년부터 1968년까지 수성,[90][91] 쌍둥이자리 그리고 아폴로 계획의 많은 부분에서 NASA의 관리자였던 웹.

2015년, 연방 고용 중인 동성애자들을 겨냥한 미국 정부의 20세기 중반 박해인 라벤더 공포에서 웹의 역할 가능성에 대한 우려가 제기되었습니다.[152][153]2022년 NASA는 50,000개 이상의 문서에 대한 조사를 바탕으로 [154]한 조사 보고서를 발표했습니다.이 보고서는 "웹이 국무부나 나사에서 근무하던 시절에 성적 지향을 위해 개인을 해고하는 것과 관련된 어떤 행동이나 후속 조치에도 직접적으로 관련된 어떠한 증거도 없다"는 것을 발견했습니다.[155][156]

미션목표

James Webb 우주 망원경은 네 가지 주요 목표를 가지고 있습니다.

이러한 목표는 스펙트럼에서 보이는 부분의 빛보다 근적외선에서 관측함으로써 더 효과적으로 달성될 수 있습니다.이러한 이유로, 웹의 기구들은 허블 망원경처럼 가시광선이나 자외선을 측정하지는 않지만, 적외선 천문학을 수행할 수 있는 더 큰 능력을 갖게 될 것입니다.웹은 0.6 ~ 28 μm 범위의 파장에 민감합니다(약 100K 또는 -173°C에서 주황색 빛과 적외선 복사에 각각 해당).

웹은 2015년 발견된 별 KIC 8462852의 조광광에 대한 정보를 수집하는 데 사용될 수 있으며, 일부 비정상적인 광곡선 특성을 가지고 있습니다.[158]

또한, 천문학자들이 메탄이 생체징후인지 아닌지를 판단할 수 있게 해주는, 외계 행성이 대기 중에 메탄을 가지고 있는지도 알 수 있게 됩니다.[159][160]

궤도 설계

웹은 정확히 L점에2 있는 것이 아니라, 후광 궤도로 그 주위를 돌고 있습니다.
카리나 성운의 대안 허블 우주 망원경, 자외선 및 가시광선(위)과 적외선(아래) 천문학 비교.후자에서는 훨씬 더 많은 별들을 볼 수 있습니다.

웹은 태양-지구계의 두 번째 라그랑주점(L2) 근처에서 태양의 궤도를 돕는데, 이 점은 태양으로부터 지구의 궤도보다 1,500,000 km (93만 마일) 더 멀리 떨어져 있고, 달의 궤도보다 약 4배 더 멀리 떨어져 있습니다.보통 지구보다 멀리 태양을 도는 물체는 궤도를 완성하는 데 1년 이상이 걸립니다.그러나 L점2 근처에서, 지구와 태양이 합쳐진 중력은 우주선이 지구를 차지하는 시간과 동시에 태양의 궤도를 돌 수 있게 해줍니다.지구 가까이에 있기 때문에 주어진 크기의 안테나에 비해 데이터 전송 속도가 훨씬 빨라집니다.

망원경은 황도에 대해 기울어져 있고 반경이 약 250,000 km (160,000 mi)에서 832,000 km (51만 7,000 mi)[28] 사이에 있으며 완료하는 데 약 반년이 걸립니다2.L은2 중력이 없는 평형점에 불과하기 때문에, 헤일로 궤도는 일반적인 의미의 궤도가 아닙니다. 우주선은 실제로 태양 주위의 궤도에 있고, 헤일로 궤도는 L점2 근처에 남도록 제어된 표류로 간주될 수 있습니다.[161]이를 위해서는 총 ∆v 예산 93m/s에서 연간 약 2.5m/s의 스테이션 유지가 필요합니다.두 세트의 추진기가 천문대의 추진 시스템을 구성합니다.[164]추력기는 관측소의 태양을 향하는 쪽에만 위치하기 때문에, 모든 스테이션 유지 작업은 웹을 반안정적인 L 지점 너머로2 밀어내는 것을 피하기 위해 필요한 추력의 양을 약간 과소평가하도록 설계되었습니다.제임스 웹 우주 망원경의 통합 및 테스트 프로젝트 과학자인 랜디 킴블은 웹의 정확한 역 관리를 "시지푸스가 언덕 꼭대기 근처 완만한 경사면을 따라 바위를 굴리는 것 - 우리는 절대 바위가 볏 위로 굴러가서 그에게서 벗어나는 것을 원하지 않습니다."라고 비교했습니다.[165]

제임스 웹 우주망원경 궤도 애니메이션
탑뷰
측면도
태양에서 바라본 측면도

적외선 천문학

적외선 관측은 여기에 표시된 HUDF-JD2와 같이 가시광선에 가려진 물체를 볼 수 있습니다.
적외선에 있는 대기창:이러한 종류의 빛의 대부분은 지구 표면에서 볼 때 차단됩니다.무지개를 보는 것과 같지만 한 가지 색만 볼 수 있습니다.

웹은 허블 우주 망원경(HST)의 공식적인 후계자이며, 적외선 천문학에 중점을 두고 있기 때문에 스피처 우주 망원경의 후계자이기도 합니다.웹은 점점 더 오래된 별들과 은하들을 볼 수 있기 때문에 두 망원경 모두를 훨씬 능가할 것입니다.[166]적외선 스펙트럼에서 관측하는 것은 우주론적 적색편이와 가려진 먼지와 가스를 더 잘 투과하기 때문에 이를 달성하기 위한 핵심 기술입니다.이를 통해 더 희미하고 차가운 물체를 관찰할 수 있습니다.지구 대기의 수증기와 이산화탄소는 대부분 적외선을 강하게 흡수하기 때문에 지상의 적외선 천문학은 대기의 흡수가 적은 좁은 파장대에 국한됩니다.또한, 대기 자체는 적외선 스펙트럼에서 복사되며, 종종 관측되는 물체에서 나오는 빛을 압도합니다.이것은 적외선 관측에 우주 망원경을 더 선호하게 만듭니다.[167]

물체가 멀어질수록, 그것은 젊어 보입니다; 그것의 빛이 인간 관찰자들에게 도달하는 데 더 오래 걸렸습니다.우주가 팽창하고 있기 때문에 빛이 이동함에 따라 적색편이가 되며, 따라서 적외선으로 관찰하면 극단적인 거리에 있는 물체를 더 쉽게 볼 수 있습니다.[168]웹의 적외선 기능은 빅뱅 후 불과 몇 억년 후에 형성된 최초의 은하를 과거로 볼 수 있게 해줄 것으로 기대됩니다.[169]

적외선 복사는 가시광선을 산란시키는 우주 먼지 영역을 보다 자유롭게 통과할 수 있습니다.적외선에서의 관측은 별이 탄생하는 분자 구름, 행성을 탄생시키는 별 주위 원반, 그리고 활동은하의 중심부와 [168]같이 보이는 스펙트럼에서 가스와 먼지에 의해 가려질 수 있는 우주의 물체와 지역을 연구할 수 있게 해줍니다.[168]

비교적 차가운 물체(수천도 미만의 온도)는 주로 플랑크의 법칙에 의해 설명된 것처럼 적외선에서 복사를 방출합니다.결과적으로, 별들보다 더 차가운 대부분의 물체들은 적외선에서 더 잘 연구됩니다.[168]여기에는 성간매질의 구름, 갈색 왜성, 우리와 다른 태양계의 행성, 혜성, 중적외선 도구(MIRI)로 관측될 카이퍼 벨트 천체 등이 포함됩니다.[47][169]

웹 개발에 영향을 준 적외선 천문학의 몇몇 임무는 스피처와 윌킨슨 마이크로파 이방성 탐사선(WMAP)이었습니다.[170]스피처는 별 주변의 먼지 원반을 관측하는 일과 같은 일에 도움이 되는 중적외선의 중요성을 보여주었습니다.[170]또한, WMAP 탐사선은 우주가 적색편이 17에서 "밝혀졌다"[170]는 것을 보여주었고, 중적외선의 중요성을 더욱 강조했습니다.이 두 미션 모두 웹 개발에 영향을 주기 위해 2000년대 초에 시작되었습니다.[170]

지상 지원 및 운영

존스 홉킨스 대학 홈우드 캠퍼스에 위치한 메릴랜드주 볼티모어에 위치한 우주망원경 과학 연구소(STSCI)는 2003년 웹의 과학 및 운영 센터(S&OC)로 선정되었으며, 발사 후 첫 해까지 운영을 지원하기 위한 초기 예산은 미화 1억 6천 220만 달러였습니다.[171]이 자격으로 STScI는 망원경의 과학적 운영과 천문학계에 데이터 제품을 전달하는 일을 담당하게 되었습니다.데이터는 웹에서 NASA 딥 스페이스 네트워크를 통해 지상으로 전송되고 STScI에서 처리 및 보정된 후 전세계 천문학자들에게 온라인으로 배포될 예정이었습니다.허블의 운영 방식과 유사하게, 세계 어느 곳에서나 누구나 관측을 위한 제안서를 제출할 수 있게 될 것입니다.매년 여러 천문학자 위원회는 제출된 제안서를 동료들이 검토하여 내년에 관측할 프로젝트를 선정할 것입니다.선택된 제안서의 작성자는 일반적으로 1년 동안 새로운 관측 자료에 개인적으로 접근할 수 있으며, 그 후 STScI의 온라인 보관소에서 누구나 데이터를 공개적으로 다운로드할 수 있습니다.[citation needed]

위성의 대역폭과 디지털 처리량은 임무 기간 동안 하루에 458기가비트의 데이터로 작동하도록 설계되었습니다(지속 속도 5.42Mbps에 해당).[38]망원경의 대부분의 데이터 처리는 기존의 싱글보드 컴퓨터로 이루어집니다.[172]계측기에서 아날로그 데이터의 디지털화는 맞춤형 SIDECAR ASIC(System for Image Digitization, Enhancement, Control and Retrieve Application Specific Integrated Circuit)에 의해 수행됩니다.NASA는 SIDECAR ASIC이 9.1 kg (20 lb) 인스트루먼트 박스의 모든 기능을 3 cm (1.2 in) 패키지에 포함하고 11 밀리와트의 전력만을 소비할 것이라고 밝혔습니다.[173]이 변환은 검출기 근처, 망원경의 차가운 면에서 수행되어야 하기 때문에 Webb의 최적 동작에 필요한 낮은 온도를 유지하기 위해서는 낮은 출력 소산이 매우 중요합니다.[173]

미세 유성 스트라이크

2022년 6월 8일, C3[c] 미러 세그먼트는 5월 23일에서 25일 사이에 거대한 먼지 모터 크기의 입자에서 미세 유성 충돌이 발생했으며, 이는 발사 이후 다섯 번째이자 가장 큰 충돌이라고 보고했으며, 엔지니어가 미러 액추에이터를 사용하여 충돌을 보상해야 했습니다.[175]이러한 파업에도 불구하고, NASA의 특성화 보고서는 2022년 7월 10일부로 "모든 JWST 관측 모드가 검토되었으며 과학적으로 사용할 준비가 된 것으로 확인되었다"고 명시하고 있습니다.[176]

출시부터 시운전까지

주요 기사: 제임스 웹 우주 망원경 발사 및 시운전

시작하다

주요 기사:아리안 항공 VA256편

아리안 5호기 발사는 2021년 12월 25일 UTC 12시 20분 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터에서 발사된 아리안 5호 로켓에 실려 발사되었습니다.[177][178]이[179] 망원경은 2주간의 부품 배치 단계를 시작해 목표 목적지까지 이동하면서 전력을 공급받는 것으로 확인됐습니다.[180][181][182]망원경은 발사 후 27분 7초 만에 상부 단계에서 방출되어 L2 라그랑주 점 주위의 리사쥬 궤도에[183] 망원경을 배치하기 위한 30일간의 조정을 시작했습니다.

망원경은 최종 궤도에 도달하기 위해 필요한 속도보다 약간 낮은 속도로 발사되었고, 지구에서2 멀어짐에 따라 속도가 느려졌습니다.2022년 1월 24일 망원경은 L에2 도달했습니다.그 비행에는 속도와 방향을 조정하기 위해 계획된 세 번의 항로 수정이 포함되었습니다.이것은 관측소가 (너무 느리게 가는) 과압에서는 회복할 수 있었지만 (너무 빨리 가는) 과압에서는 회복할 수 없었기 때문입니다 – 고도로 온도에 민감한 기기들을 보호하기 위해서는 햇빛 가리개가 망원경과 태양 사이에 남아있어야 하기 때문에 우주선은 방향을 바꾸거나 추진기를 사용하여 속도를 줄일 수 없었습니다.[184]

L2 궤도는 불안정하기 때문에 JWST는 망원경이 궤도 위치에서 멀어지는 것을 방지하기 위해 추진제를 사용하여 L2 주위의 후광 궤도를 유지해야 합니다.[185]그것은 10년 동안 충분한 추진제를 운반할 수 있도록 설계되었지만,[186] 아리안 5호의 발사의 정확성과 첫 중간 과정 수정은 JWST가 대신 약 20년 동안 궤도를 유지할 수 있을 정도로 충분한 탑재 연료를 절약한 것으로 인정받았습니다.[187][188][189]Space.com 은 이번 출시를 "flawless"라고 불렀습니다.

  • JWST launch configuration

    Ariane 5안에 있는 Webb의 도표

  • JWST and Ariane 5 Rollout

    ELA-3 발사대에서 Ariane 5와 Webb

  • Ariane 5 containing the James Webb Space Telescope lifting-off from the launch pad

    제임스 웹 우주망원경이 발사대에서 발사되는 장면이 담긴 아리안 5호

  • Ariane 5 moments after lift-off

    리프트오프 후 웹이 포함된 아리안 5

  • JWST as seen from the ESC-D Cryotechnic upper stage

    분리 직후 ESC-D 크라이오테크닉 상부 스테이지에서 본 웹 발사 약 29분 후.이미지 배경에는 아덴만이 있는 지구의 일부가 보입니다.[191]

교통 및 구조 배치

구조 배치 일정표[49]

웹은 완벽한 발사 후 27분 만에 로켓 상부 무대에서 풀려났습니다.[177][192]발사 후 31분 만에 시작하여 약 13일 동안 웹은 태양열 어레이, 안테나, 선쉴드, 거울 등을 배치하는 과정을 시작했습니다.[193]태양 전지판 전개와 통신 안테나 전개라는 두 가지 초기 자동 단계를 제외하고는 거의 모든 전개 작업을 메릴랜드주 볼티모어에 있는 우주 망원경 과학 연구소가 지휘합니다.[194][195]이 임무는 지상 관제사들이 문제가 발생할 경우 전개 순서를 변경하거나 수정할 수 있도록 유연성을 주기 위해 고안되었습니다.[196]

구조배치순서

발사 약 12시간 후인 2021년 12월 25일 미국 동부 표준시 오후 7시 50분에 망원경의 한 쌍의 1차 로켓이 계획된 3개의 중간 과정 수정 중 첫 번째를 위해 65분 동안 발사되기 시작했습니다.[197]둘째 날, 고이득 통신 안테나가 자동으로 배치되었습니다.[196]

2021년 12월 27일, 발사 60시간 후, 웹의 로켓은 9분 27초 동안 발사하여 망원경이 L2 목적지에 도착할 수 있도록 3개의 중간 과정을 수정했습니다.[198]2021년 12월 28일, 발사 3일 후, 임무 관제사들은 웹의 가장 중요한 햇빛 가리개의 다일 배치를 시작했습니다.2021년 12월 30일, 관제사들은 천문대의 짐을 푸는 두 단계를 성공적으로 마쳤습니다.첫째, 명령어는 햇빛 가리개에 태양 압력에 대한 균형을 제공하는 장치인 "모멘텀 플랩"을 배치하여 웹의 방향을 유지하기 위해 추진기 발사의 필요성을 줄임으로써 연료를 절약합니다.[199]

2021년 12월 31일, 지상 팀은 두 개의 망원경 미드 붐을 관측소의 왼쪽과 오른쪽에서 확장했습니다.[200]왼쪽은 3시간 19분, 오른쪽은 3시간 42분이 걸렸습니다.[201][200]1월 3일에서 4일 사이에 막을 분리하고 인장하는 명령이 뒤따랐고 성공적이었습니다.[200]2022년 1월 5일, 임무 관제소는 망원경의 보조 거울을 성공적으로 배치하여 1.5 밀리미터의 오차로 제자리에 고정시켰습니다.[202]

구조적 전개의 마지막 단계는 기본 거울의 날개를 펴는 것이었습니다.각 패널은 세 개의 기본 거울 부분으로 구성되어 있으며 망원경 발사를 위해 아리안 로켓의 페어링에 우주 망원경을 장착할 수 있도록 접어야 했습니다.2022년 1월 7일, 미국 항공우주국은 [203]좌현 날개를, 1월 8일에는 우현 거울 날개를 배치하여 고정시켰습니다.이로써 관측소의 구조적 배치가 성공적으로 완료되었습니다.[204][205][206]

2022년 1월 24일 오후 2시.미국 동부 표준시 기준으로 발사 후 거의 한 달이 지난 후, [207]세 번째이자 마지막 코스 수정이 이루어졌고, 웹은2 태양-지구 L 지점을 중심으로 계획된 후광 궤도에 진입했습니다.[208][209]

MIRI 장비에는 영상 촬영, 저해상도 분광, 중해상도 분광, 코로나 그래픽 영상 등 4가지 관찰 모드가 있습니다."8월 24일, 중해상도 분광법을 지원하는 한 메커니즘이 과학 관측을 위한 설정 중 마찰력이 증가하는 것으로 보이는 것을 보여주었습니다.이 메커니즘은 과학자들이 MRS 모드를 사용하여 관측을 할 때 짧은 파장, 중간 파장, 긴 파장 중 하나를 선택할 수 있도록 해주는 격자 바퀴입니다," 라고 나사가 언론 성명에서 말했습니다.[210]

웹의 헤일로 궤도 애니메이션

시운전 및 시험

2022년 1월 12일에 거울 정렬이 시작되었습니다.기본 미러 세그먼트와 보조 미러가 보호 발사 위치에서 멀어졌습니다.이[211] 작업에는 약 10일이 걸렸는데, 132개의 액추에이터 모터가 미세한 정확도(10나노미터 증가)로 미러 위치를 미세 조정하도록 설계되었으며 초기 정렬 시 각각 120만 증가(12.5mm) 이상 움직여야 하기 때문입니다.[212][39]

미러 정렬을 위해서는 18개의 미러 세그먼트와 보조 미러가 각각 50나노미터 이내에 위치해야 합니다.NASA는 필요한 정확도를 유추하여 비교합니다: "웹의 1차 거울이 미국 크기라면, 각 거울 조각은 텍사스 크기가 될 것이고, 팀은 텍사스 크기의 조각들의 높이를 약 1.5인치의 정확도로 서로 정렬해야 할 것입니다."[213]

  • James Webb 우주 망원경 거울 정렬 애니메이션
  • Segment image identification. 18 mirror segments are moved to determine which segment creates which segment image. After matching the mirror segments to their respective images, the mirrors are tilted to bring all the images near a common point for further analysis.

    세그먼트 이미지 식별. 미러 세그먼트 18개를 이동하여 세그먼트 이미지를 생성할 세그먼트를 결정합니다.미러 세그먼트를 각 이미지에 일치시킨 후 미러를 기울여 모든 이미지를 공통 지점 근처로 가져와 추가 분석을 수행합니다.

  • Segment alignment begins by defocusing the segment images by moving the secondary mirror slightly. Mathematical analysis, called phase retrieval, is applied to the defocused images to determine the precise positioning errors of the segments. Adjustments of the segments then result in 18 well-corrected "telescopes". However, the segments still do not work together as a single mirror.

    세그먼트 정렬은 보조 미러를 약간 이동하여 세그먼트 영상의 초점을 해제함으로써 시작됩니다.위상 검색이라고 하는 수학적 분석은 디포커싱된 영상에 적용되어 세그먼트의 정확한 위치 지정 오류를 결정합니다.세그먼트를 조정하면 18개의 "망원경"이 잘 보정됩니다.그러나 세그먼트는 여전히 단일 미러로 함께 작동하지 않습니다.

  • Image stacking. To put all of the light in a single place, each segment image must be stacked on top of one another. In the image stacking step, the individual segment images are moved so that they fall precisely at the center of the field to produce one unified image. This process prepares the telescope for coarse phasing.

    이미지 쌓기.모든 빛을 한 곳에 놓으려면 각 세그먼트 영상이 서로 위에 쌓여야 합니다.영상 쌓기 단계에서는 필드 중앙에 정확하게 떨어지도록 개별 세그먼트 영상을 이동하여 하나의 통합 영상을 생성합니다.이 과정을 통해 망원경이 거친 위상을 갖게 됩니다.

  • Telescope alignment over instrument fields of view. After fine phasing, the telescope is well aligned at one place in the NIRCam field of view. Next the alignment must be extended to the rest of the instruments.

    계측기 시야에 대한 망원경 정렬.미세한 위상 후 망원경은 NIRCam 시야의 한 곳에 잘 정렬됩니다.다음으로 정렬을 나머지 계측기까지 확장해야 합니다.

거울 정렬은 망원경의 1:6 축척 모델을 사용하여 반복적으로 리허설된 7개의 단계로 나누어진 복잡한 작업이었습니다.[213]거울이 120K(-153°C, -244°F)에 도달하면 NIRCAM은 큰곰자리 6등급 항성 HD 84406을 목표로 삼았습니다.[214][d][216][217]이를 위해 NIRCam은 1560개의 하늘 이미지를 촬영하고 이 광범위한 이미지를 사용하여 주 거울의 각 부분이 처음에 하늘의 어디를 가리켰는지 결정했습니다.[218]처음에는, 각각의 1차 거울 조각들이 크게 어긋나 있었기 때문에, 그 이미지는 각각 목표로 하는 별의 이미지를 포함하는, 흐릿한, 18개의 별장의 이미지를 포함하고 있었습니다.HD 84406의 18개 영상은 각각의 미러 세그먼트와 일치하며, 18개의 세그먼트는 별을 중심으로 한 대략적인 정렬 상태가 됩니다("Segment Image Identification").그런 다음 위상 검색이라는 기술을 사용하여 각 세그먼트의 주요 초점 오류를 개별적으로 수정하여 18개의 미러 세그먼트("Segment Alignment")에서 18개의 별도의 좋은 품질의 이미지를 생성했습니다.그런 다음 각 세그먼트에서 나온 18개의 이미지를 정확히 겹쳐 하나의 이미지("Image Stacking")[213]를 생성하도록 이동했습니다.

거의 정확한 이미지를 위해 거울을 배치한 상태에서, 이 거울들은 감지되는 빛의 파장보다 작은 50 나노미터의 작동 정확도로 미세 조정되어야 했습니다.분산 프린지 센싱(Disposed fringe sensing)이라는 기술을 사용하여 20개의 미러 쌍의 이미지를 비교하여 대부분의 오류를 수정한 다음 각 세그먼트의 이미지에 광 디포커스(light defocus)를 도입하여 나머지 거의 모든 오류를 감지하고 수정할 수 있도록 했습니다.이 두 가지 과정은 세 번 반복되었으며, Fine Phasing은 망원경 작동 전반에 걸쳐 정기적으로 확인됩니다.세 번의 거친 위상과 미세한 위상 이후, 망원경은 NIRCam 시야의 한 곳에 잘 정렬되었습니다.측정은 모든 계측기에 걸쳐 캡처된 이미지의 다양한 지점에서 수행되며 감지된 강도 변화로부터 계산된 보정을 통해 모든 계측기("Telescope Alignment Over Instrument Fields of View")에서 잘 정렬된 결과를 얻을 수 있습니다.마지막으로, 이전 단계에서 남은 작은 잔여 오류("최종 보정을 위한 정렬 반복")가 수정되도록 모든 계측기에 대한 정밀 단계 및 이미지 품질 검사를 마지막으로 수행했습니다.그리고 나서 망원경의 거울 조각들이 정렬되었고 정확한 초점 이미지들을 포착할 수 있었습니다.[213]

정렬 준비를 위해 NASA는 2022년 2월 3일 UTC 19:28에 NIRCAM이 망원경의 첫 번째 광자를 탐지했다고 발표했습니다.[213][219]2022년 2월 11일, NASA는 망원경의 1단계 정렬이 거의 완료되었으며, 주경의 모든 부분이 목표 항성 HD 84406의 위치를 찾아 이미지화되었으며, 모든 부분이 대략적인 정렬 상태가 되었다고 발표했습니다.[218]2022년 2월 18일에 1단계 정렬이 완료되었고,[220] 1주일 후에 2단계와 3단계도 완료되었습니다.[221]이것은 18개의 분절이 함께 작동하고 있다는 것을 의미했지만, 모든 7개의 단계가 완료될 때까지 분절은 여전히 하나의 큰 망원경이 아닌 18개의 작은 망원경으로 작동하고 있었습니다.[221]주 미러를 커미셔닝하는 동시에 수백 개의 다른 기기 커미셔닝 및 보정 작업도 진행 중이었습니다.[222]

  • Phase 1 interim image, annotated with the related mirror segments that took each image

    각 이미지를 촬영한 관련 미러 세그먼트로 주석이 달린 1단계 중간 이미지

  • Phase 1 annotated completion image of HD 84406

    HD 84406의 1단계 주석 완료 이미지

  • Phase 2 completion, showing "before and after" effects of segment alignment

    세그먼트 정렬의 "전후" 효과를 보여주는 2단계 완료

  • Phase 3 completion, showing 18 segments "stacked" as a single image of HD 84406

    3단계 완성, 18개의 세그먼트를 HD 84406의 단일 이미지로 "쌓아" 표시

  • Star 2MASS J17554042+6551277[e] captured by NIRCam instrument

    별2MASS J17554042+6551277[e] NIRCAM 기기에 포착

  • A "selfie" taken by the NIRCam during the alignment process

    정렬 과정에서 NIRCAM이 촬영한 "셀카"

  • Image comparison between "old" Spitzer and new JWST

    "옛" 스피처와 새로운 웹의[225] 이미지 비교

  • Alignment of the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope's sensors.[226]

    NASA/[226]ESA/CSA 제임스 웹 우주 망원경의 센서 정렬

  • Webb’s Fine Guidance Sensor (FGS).[227]

    웹의 FGS(Fine Guidance Sensor).[227]

관찰시간 할당

웹 관찰 시간은 GO(General Observators) 프로그램, GTO(Guaranted Time Observations) 프로그램, DD-ERS(Director's Dreal Early Release Science) 프로그램을 통해 할당됩니다.[228]GTO 프로그램은 천문대용 하드웨어 및 소프트웨어 부품을 개발한 과학자들에게 확실한 관찰 시간을 제공합니다.GO 프로그램은 모든 천문학자들에게 관측 시간을 신청할 수 있는 기회를 제공하며, 관측 시간의 대부분을 대표할 것입니다.GO 프로그램은 허블 우주 망원경에 사용된 제안서 검토 과정과 유사하게 TAC(Time Allocation Committee)의 동료 검토를 통해 선정됩니다.

조기 릴리즈 사이언스 프로그램

2017년 11월, 우주망원경과학연구소는 경쟁적 제안 과정을 통해 선정된 13개의 감독 재량 조기 공개 과학(DD-ERS) 프로그램을 선정했다고 발표했습니다.[229][230]이러한 프로그램(Early Release Observations, ERO)[231][232]에 대한 관측치는 커미셔닝 기간이 종료된 후 웹 과학 운영의 첫 5개월 동안 얻을 수 있었습니다.태양계, 외계 행성, 별과 별의 형성, 가까운 은하와 먼 은하, 중력 렌즈, 퀘이사 등 과학 주제에 걸쳐 총 460시간의 관측 시간이 이 13개 프로그램에 수여되었습니다.이 13개의 ERS 프로그램은 망원경에서 총 242.8시간의 관찰 시간을 사용하도록 되어 있었습니다(위상 및 슬루 시간을 관찰하는 웹은 포함되지 않았습니다).

조기 릴리즈 사이언스 프로그램
이름. 주임 수사관 카테고리 관찰시간(시간)
다중밴드 이미징과 분광 모자이크에 의해 추적된 거대한 별들로부터의 복사 피드백 올리비에 베르네 항성 물리학 8.3[233]
빙하기: 별이 형성되는 동안의 얼음의 화학적 진화 멜리사 맥클루어 항성 물리학 13.4[234]
Looking GLASS를 통하여: 우주 여명에서 현재까지 은하의 형성과 진화에 대한 JWST 탐구 토마소 트레우 은하와 IGM 24.3[235]
병합 LIRG에서의 Starburst-AGN 접합부에 관한 JWST 연구 리 아머스 은하와 IGM 8.7[236]
해결된 항성종족 조기 방출 과학 프로그램 다니엘 와이즈 항성인구 20.3[237]
Q-3D: 강력한 새로운 PSF 분해 및 분광분석 패키지를 이용한 JWST를 이용한 퀘이사 호스트의 영상분광학 도미니카 와일레잘렉 거대한 블랙홀과 그 은하 17.4[238]
우주진화 조기 공개 과학(CEERS) 조사 스티븐 핀켈스타인 은하와 IGM 36.6[239]
JWST를 이용한 극한 동적범위 설정: Wolf-Rayet Binary의 눈부심에서 연기신호 해독 라이언 라우 항성 물리학 6.5[240]
템플릿: 극도로 확대된 팬크로매틱 렌즈가 있는 아크와 그 확장된 별 형성을 목표로 합니다. 제인 릭비 은하와 IGM 26.0[241]
NIR spec 적분장 분광법을 이용한 인근 세이퍼트호의 핵동역학 미스티 벤츠 거대한 블랙홀과 그 은하 1.5[242]
전이성 외계 행성 공동체 조기 공개 과학 프로그램 나탈리 바탈하 행성과 행성 형성 52.1[243]
JWST의 태양계 과학능력 실증을 위한 목성계의 ERS 관측 임케 드 파테르 태양계 9.3[244]
JWST를 이용한 태양계외 행성과 태양계외 행성의 고콘트라스트 이미징 사샤 힝클리 행성과 행성 형성 18.4[245]

General Observer Program

GO Cycle 1의 경우 6,000시간의 관찰 시간을 할당할 수 있었고, 1,173건의 제안서가 제출되어 총 24,500시간의 관찰 시간을 요청했습니다.[246]2021년 3월 30일에 사이클 1 GO 프로그램 선정이 발표되었으며, 266개의 프로그램이 승인되었습니다.여기에는 13개의 대형 프로그램과 공공 액세스를 위한 데이터를 생산하는 국고 프로그램이 포함되었습니다.[247]사이클 2 GO 프로그램은 2023년 5월 10일에 발표되었습니다.[248]웹 과학 관찰은 명목상으로는 일주일 단위로 예정되어 있습니다.우주망원경과학연구소는 매주 월요일마다 관측계획을 발표합니다.[249]

과학적 결과

제임스 웹 우주 망원경은 임무를 마치고 2022년 7월 11일에 완전한 과학적 활동을 시작할 준비가 되었습니다.[250]일부 예외를 제외하고, 대부분의 실험 데이터는 해당 특정 실험을 수행하는 과학자들의 독점적인 사용을 위해 1년 동안 비공개로 유지되고, 그 후 원시 데이터가 대중에게 공개됩니다.[251]

허블(2017)과 웹(2022)[252][253]의 비교
딥 필드 – 은하단
SMACS J0723.3-7327[254][255][256][257][225]

첫 번째 풀 컬러 영상

2022년 7월 12일 첫 번째 풀 컬러 영상과 분광 데이터가 공개되었으며, 이는 웹의 일반적인 과학 작업의 공식적인 시작이기도 합니다.조 바이든 미국 대통령은 2022년 7월 11일 웹의 퍼스트 딥 필드(First Deep Field)[254][255]라는 첫 번째 이미지를 공개했습니다.이 무렵의 추가 릴리스는 다음과 같습니다.[258][259][260]

  • 카리나 성운 – NGC 3324라고 불리는 젊고 별을 형성하는 지역으로 지구에서 약 8500광년 떨어진 "우주 절벽"을 보여줍니다.
  • WASP-96b – 지구에서 1120광년 떨어진 별 주위를 도는 거대 가스 행성 주위의 물의 증거와 함께 대기 분석을 포함합니다.
  • 남쪽 고리 성운 – 지구에서 2500광년 떨어진 죽어가는 별이 뿜어내는 가스와 먼지 구름.
  • 스테판 5중주 – 충돌하는 가스와 먼지 구름이 있는 다섯 개의 은하가 새로운 별을 만들어내는 시각적인 전시입니다. 네 개의 중심 은하는 지구에서 2억 9천만 광년 떨어져 있습니다.
  • SMACS J0723.3-7327 – 적색편이 0.39에 있는 은하단으로, 은하단의 중력 렌즈에 의해 이미지가 왜곡되고 확대되는 먼 배경 은하가 있습니다.이 이미지는 웹의 퍼스트 딥 필드(First Deep Field)라고 불립니다.[259][261]

2022년 7월 14일, NASA는 제임스 웹 우주 망원경을 통해 목성과 관련 지역의 이미지를 선보였습니다.[262]

비슷한 시기에 발표된 지문에서 NASA, ESA, CSA 과학자들은 "거의 전반적으로 JWST의 과학 성능이 예상보다 좋다"고 말했습니다.이 문서는 기기가 데이터 포인트당 1000ppm 이상의 정밀도로 통과하는 외계 행성의 스펙트럼을 포착하고 요구 사항보다 2배 이상 빠른 최대 67밀리초/초의 속도로 움직이는 물체를 추적한 시운전 중 일련의 관찰에 대해 설명했습니다.[a]그것은 또한 은하수 은하 중심을 향한 밀집된 들판에서 수백 개의 별들의 스펙트럼을 동시에 얻었습니다.그 외 대상은 다음과 같습니다.[25]

밝은 초기 은하

첫 웹 이미지의 2주 이내에 몇몇 사전 인쇄 논문은 빅뱅 이후 2억 3천 5백만 년(z=16.7)에서 2억 8천만 년으로 추정되는 presum인 높은 적색편이와 매우 밝은(대규모) 은하를 설명했습니다. 이는 이전에 알려진 것보다 훨씬 이른 것입니다.2022년 8월 17일, NASA는 근적외선 카메라(NIRCAM)에 의해 촬영된 690개의 프레임의 거대한 모자이크 이미지를 웹에 공개했습니다.[264][265]웹이 관측한 CERS-93316과 같은 일부 초기 은하는 빅뱅 후 2억 3천 580만 년에 해당하는 적색편이 약 z=16.7로 추정됩니다.2022년 9월, 원시 블랙홀이 예상외로 큰 은하와 초기 은하를 설명하는 것으로 제안되었습니다.[268][269][270]

이후 주목할 만한 관찰 및 해석

2023년 6월, 웹 망원경을 사용하여 120억 광년 떨어진 SPT0418-47이라는 은하계에서 유기 분자를 발견했다고 발표했습니다.[271]

2023년 7월 12일, NASA는 390광년 떨어진 로 오피우치 구름 단지에 있는 작은 별을 형성하는 지역에 대한 웹의 사진을 공개하며 작전의 첫 해를 기념했습니다.[272]

2023년 9월, 두 명의 천체 물리학자들은 가장 최근의 제임스 웹 우주 망원경 연구에 근거하여 우주론의 표준 모델에 대해 의문을 제기했습니다.[273]

갤러리

Wikimedia Commons의 James Webb 우주망원경 이미지 관련 매체

참고 항목

메모들

  1. ^ a b JWST는 화성만큼 빠르게 움직이는 물체를 추적하도록 설계되었으며, 이는 기술 사양에 주어진 값인 30 mas/s의 최대 겉보기 속도를 갖습니다.[24]
    커미셔닝 과정에서 물체의 속도에 대한 실제 한계치를 파악하기 위해 다양한 소행성이 관찰됐는데, 공칭값의 2배가 넘는 67mas/s로 나타났습니다.30-67 mas/s의 속도로 추적하는 것은 더 느린 목표를 추적하는 것과 유사한 정확도를 보여주었습니다.따라서, 이 망원경은 근지구 소행성 (NEA), 근일점에 가까운 혜성, 성간 물체도 관찰할 수 있습니다.[25]: 8
    이후, FGS에 대한 더 많은 경험을 얻은 후, 일상적인 관찰을 위해 추적 속도 제한이 마침내 75 mas/s로 설정되었습니다.FGS는 이를 위해 여러 개의 가이드 별을 필요로 하기 때문에, 복잡성과 비효율을 야기하기 때문에, 특별한 요청에 따라 최대 100 mas/s의 더 높은 속도도 가능합니다.초고속으로 관측된 최초의 관측은 2022년 9월 26일 DART 충돌 실험이었습니다.[26]
  2. ^ 이런 맥락에서 "바플레드"는 일반적인 광학 망원경과 유사한 방식으로 튜브에 둘러싸인 것을 의미하며, 이는 측면에서 망원경으로 들어오는 산란광을 막는 데 도움이 됩니다.실제 예는 다음 링크를 참조하십시오.Freniere, E.R. (1981). "First-order design of optical baffles". Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, First-order design of optical baffles. Radiation Scattering in Optical Systems. Vol. 257. pp. 19–28. Bibcode:1981SPIE..257...19F. doi:10.1117/12.959598.
  3. ^ C3 미러 세그먼트는 기본 미러를 정면으로 바라볼 때 세그먼트의 바깥쪽 링에 위치하며, 시계 면의 '5시' 번호에 위치합니다.[174]
  4. ^ HD 84406은 큰곰자리 방향으로 지구로부터 약 258.5광년 떨어진 곳에 있는 항성입니다.이 별은 분광형 G형 항성으로 고유운동량이 높습니다.[215]
  5. ^ 2MASS J17554042+6551277 또는 UNSW-V 084, TYC 4212-1079-1은 [223]용자리 방향에 있는 은하입니다.이 행성은 지구에서 약 2,000광년 떨어진 곳에 위치해 있습니다.겉보기 등급 m은v 10.95로 너무 희미해서 맨눈으로 관측할 수 없습니다.이 별은 태양보다 시원하지만 가시광선에서는 13배에서 16배 정도 밝으며 태양과 같은 별이 아닙니다.[224]태양 방향으로의 움직임 벡터는 초속 51 km입니다.[223]

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