제임스 웹 우주 망원경 (JWST)은 오랫동안 기다려온 "차세대"망원경입니다. 출시 예정 2013 2018 년 10 월, JWST는 허블 우주 망원경의 후계자로 선전되었습니다. 그것으로 천문학 자들은 우주가 2 억년 전인 시대를 되돌아보고 첫 번째 별과 은하계를보기를 희망합니다. 이 프로젝트를 이끌고있는 수석 과학자는 우주의 마이크로파 배경의 흑체 형태와 이방성을 측정 한 COBE (Cosmic Background Explorer)와의 작업으로 2006 년 노벨 물리학상을 공동 수상한 John Mather 박사입니다.
Mather 박사가 Space Magazine에 연락했을 때 JWST의 상태에 관해 우리와 이야기하고 싶다고 말한 것은 당연히 영광이었습니다. "흥미로운 일이 일어나기 시작하면서 우리가하고있는 일에 대해 이야기 할 시간이 될 것 같아요."
우주 잡지 : Mather 박사는 10여 년 동안 차세대 우주 망원경에 대해 들어 왔으며 나중에 공식적으로 James Webb 우주 망원경으로 명명되었습니다. 이 망원경의 개념이 어떻게 시작되었는지 말씀해 주시겠습니까?
존 매더 : 1989 년에 허블이 발사되기 전에도 다음 우주 망원경이 무엇인지에 관한 회의가 열렸습니다. 그들은 미래의 위대한 망원경에 대해 토론했고 그 과정에서 책을 출판했습니다. 그러나 그들은 적외선이 미래의 큰 물결이라고 생각하지 않았습니다. 그리고 1993 년에 HST와 그 너머라는위원회가있었습니다. 그들은 1996 년에해야 할 중요한 두 가지 일이 있다는 멋진 보고서를 발표했습니다. 하나는 이전의 책과 달리 적외선 망원경을 만드는 것이었고, 다른 하나는 지구와 같은 행성을 찾기 위해 망원경을 만드는 것이 었습니다. 이 시점에서 천문학 자들은 외계 행성을 찾는 것이 가능하다는 것을 인식하고있었습니다. 1995 년 10 월, NASA 본부는 전화를 걸어 연락을 취하고 계획을 시작한다고 말한 과학자 및 엔지니어 목록을 제공했습니다. 그래서 우리는 그렇게했고 즉시 생각과 의견의 놀라운 수렴에 도달했습니다. 우리는 과학계의 희망을 충족시키고 NASA의 야망 속에 들어온 개념에 신속하게 동의했습니다. 우리가 그 당시로 돌아가고 싶었던 망원경은 우리가 2013 년에 비행 할 망원경과 매우 흡사하다는 것을 알게 될 것입니다.
UT : 지금 JWST 상태를 업데이트 해 주시겠습니까?
매더 : 비행 계측기 하드웨어는 2010 년 여름 전세계에서 출시 될 예정입니다. 정밀 안내 센서는 캐나다에서 제공되며, 계측기 패키지는 유럽에서, 나머지 절반은 유럽에서, 나머지는 미국에서 제공됩니다. 따라서 18 개월 만에 계측기 패키지가 함께 작동하기 시작하고 약 1 년 후 망원경과 만납니다. 4 개의 과학 기기는 근적외선 카메라, 근적외선 다중 물체 분광기, 중 적외선 계측기 및 조정 가능한 필터 이미 저입니다.
방금 계측기 모듈에 대한 Critical Design 검토를 진행했습니다. 지난 주에 우리는 수백 명의 사람들이 모든 것을보고 우리가 올바르게하고 있는지 말해 주도록했습니다. 아직 공식 서류는 보지 못했지만 통과했다고 생각합니다. 그러나 나는 심지어 감동했다.
UT : 많은 사람들이 나에게 묻는 질문은 허블이 성공한 이후 왜 JWST가 광학 망원경이되지 않습니까?
매더 : 위원회가 왜 광학에서 적외선으로 바뀌 었습니까? 두 가지였습니다. 하나는 허블이 너무 좋아지고 있다는 것입니다. 그들은 망원경을 얼마나 크게 만들었 든 상관없이 이길 수 없다는 것을 알 수있었습니다. 또 다른 일은 사람들이 당신이 지상에 큰 광학 망원경을 만들 수 있다는 것을보고 있었다는 것입니다. Keck Telescope는 정말 잘 작동했으며 사람들은 적응 형 광학에 대해 이야기하기 시작했습니다. 이는 지상의 더 큰 망원경이 가치가 있다는 것을 의미했습니다. 그래서이 두 가지는 적외선 망원경을 가리 켰습니다. 또한 JWST의 모든 과학자들은 적외선이 필요하다고 말했습니다. 당시 우리가 가지고 있던 작은 능력으로 인해 적외선은 매우 흥미 로웠으며 가장 먼 우주가 흥미롭고 가시 광선에서 붉은 색으로 변했습니다. 그것은 자외선에서 시작하여이 물체들의 거리가 먼 거리에 있고 적의 적색 이동 때문에 적외선에 도달합니다. 우주의 거의 가장자리에서 자외선 천문학을하려면 적외선 망원경이 필요합니다.
UT : 이제 적외선 스피처 우주 망원경이 제대로 작동하고 있고, 그로 인해 사람의 마음이 바뀌 었습니까, 아니면 과학자들이 적외선으로 다음 단계로 가고 싶어합니까?
매더 : 그렇습니다. Spitzer는 이것이 실제로 매혹적인 지역임을 증명했습니다. 스피처는 사실 현대 표준에 따라 약간 작은 망원경입니다. 폭은 3 피트, 85cm입니다. 그러나 그것은 놀라운 놀라움을 만들어 냈습니다. 그들은 매우 높은 적색 이동으로 물건을 볼 수 있으며 그러한 것들 중 어느 것도 예상되지 않았습니다. 그래서 그것은 우리에게 적외선이 훌륭한 발견이 될 곳이라는 것을 말해줍니다. 우리는 이제 우리가 기술을 할 수 있다는 것을 알았으므로 더 나은 망원경을 얻으십시오. 과학은 길고 흥미 진진하며 발견되기를 기다리는 많은 것들이 있습니다.
UT : 귀하의 의견으로는 JWST가 이전 우주 망원경과 다른 점은 무엇입니까?
매더 : 모든 망원경은“내 앞에있는 것보다 낫다”고 말합니다. 물론,이 망원경은 적외선 기능과 큰 조리개로 시간이 더 멀어 질 것입니다. 먼지 구름을 통해 별이 어디에서 태어나는지 알 수 있습니다. 그것은 당신과 나, 행성, 또는 어린 별들과 같이 실내 온도의 것들을 보게 될 것입니다. 이 모든 것들은 우리가이 새로운 망원경에 가지고있는 적외선 기능으로 직접 볼 수 있습니다. 대부분의 작업은 가시 광선 범위에서 일부 기능을 갖춘 적외선으로 수행됩니다.
그러나 우리는 범용 망원경을 만들었습니다. 출시 후 과학자들은 허블에 대해 제안한대로 관찰하고 싶은 내용에 대해 제안서를 작성할 수 있으므로 당시 가장 인기있는 주제를 관찰 할 수 있습니다.
UT : COBE에 대한 경험과 이후의 영예를 통해 JWST에 어떻게 적용 했습니까?
매더 : 그것은 내 인생에 영향을 준 명예가 많지 않았으며, 처음부터 끝까지 과정을 거쳐 매우 근본적으로 설계된 전망대를 찾았다는 사실이 COBE였습니다. 소지품. NASA 본사가 허블의 후계자를 원한다고 말했을 때, 나는 그것이 흥미로울 것이라고 생각했고, 그렇다고 말할만큼 충분한 신경이 있다고 생각합니다. COBE는 당시에는 매우 야심이 있었지만 엔지니어를 개인적으로 알 수있을 정도로 작았 기 때문에 언제라도 그들과 대화 할 수있었습니다. 그래서 더 큰 프로젝트로 졸업 할 수 있다고 생각했습니다.
UT : 이제 전 세계의 사람들과 일하고 있습니까?
Mather : 그렇습니다. 우리 과학 팀은 유럽, 미국 및 캐나다 출신의 약 19 명입니다. 엔지니어링 팀은 전 세계에 퍼져있는 2,000 명 이상의 사람들입니다. 분명히, 나는 그들 모두를 모른다. 나는 과학자들과 가장 밀접하게 협력하여 우리가 성취하고자하는 것에 대해 이야기하고, 그것을 달성하고 있는지 확인합니다. 저는 지금 다른 역할을합니다. 하드웨어에 대해서는 실무 책임이 없지만 그 일을하는 사람들과 함께 일합니다. 우리는 모든 주제에 대해 세계 최고의 사람들에게 접근 할 수 있습니다.
UT : 이 망원경으로 극복해야 할 문제, 비용 초과 및 지연에 대해 이야기 할 수 있습니까?
매더 : 첫째, 비용 초과는 자신의 프로젝트 아이디어를 위해 돈을 원하는 일부 사람들이 묘사하는 것만 큼 크지 않습니다. 원래 Dan Goldin은 우리가 시작했을 때 NASA의 책임자였으며“1996 년에 50 억 달러에이 전망대를 수행하는 방법을 생각하기를 원합니다.” 우리는 노력하겠다고 말했다. 그러나 우리는 이것이 어렵다는 것을 빨리 깨달았습니다. 2000 년 10 월 조사에이를 제시 할 때까지 비용은 10 억 달러에 달했습니다. 그리고 3 년 전, 우리는 일이 점점 어려워지는 것을 보았고 재 계획과 재정비를해야했습니다. 이제 1995 년 초부터 끝까지 2019 년 말까지 인플레이션과 공무원 (우리가 이전에 계산하지 않았던)을 포함한 전체 NASA 비용을 계산하면 1996 년이 아닌 실제 실제 달러로 약 45 억 달러가됩니다. 따라서 비용 증가가 있었지만 우리는 큰 성공을 거두었으며 수천 명의 천문학 자들이 사용할이 멋진 기계를 출시하기 시작했습니다. NASA 본사의 꾸준한 리더십과 팀의 뛰어난 기술 작업 덕분에 3 년 만에 계획이나 총 예산을 변경할 필요가 없었습니다.
UT : 알아두면 좋습니다 사람들은 JWST가 막대한 비용 초과를 겪었다는 일반적인 개념을 가지고 있다고 생각합니다.
매더 : 글쎄요, 그것은 작은 것이 아니며, 우리가 더 잘할 수 있기를 바랍니다. 그러나 더 잘 알고 있어야하는 사람들이 광고 한 것은 5 배가 아니라 2 배 정도입니다. 이 망원경은 오랫동안 작동합니다. 요구 사항은 5 년이지만 10 년 동안 실행하기를 희망합니다. 따라서 우리 프로젝트는 1995 년부터 2024 년까지 운영이 끝날 때까지 진행됩니다.
우리가 준비하기 위해해야 할 일과 우리가 지금까지 무엇을 해왔는지에 대해 알려 드리겠습니다. 우리는 필요한 10 가지 주요 기술 목록을 개발했습니다. 가장 어려운 것은 거울을 개발하는 것이 었습니다. 경쟁 업체가 디자인이 충분한 곳을 개발하기 위해 12 개의 다른 계약이 필요했기 때문에 몇 년이 걸렸습니다. 탐지기는 Spitzer와 Hubble 망원경에 비해 개선되어야했습니다. 이제 우리는 더 크고 더 좋은 탐지기를 가지고 있으며 훌륭합니다. 천문학 자들이 측정하는 한 가지는 탐지기에서 얼마나 많은 부유 전자를 얻는가입니다. 모든 조명을 닫으면 0이됩니다. 우리는 이제 시간당 픽셀 당 몇 개의 부유 전자를 방출하는 검출기를 가지고 있으며 이는 거의 완벽합니다. 더 나아지는 것이 좋지만 이것은 훌륭합니다. 나는 감동.
우주에서 냉장고를 개선해야했습니다. 우리는 그 자체만으로도 충분히 차가울 수 있도록 복사 냉각 식 망원경을 가져와야한다는 말부터 시작했습니다. 그러나 가장 긴 파장 검출기를 차갑게 유지하기 위해 여전히 활성 냉장고가 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 그래서 우리는 그것을 개발해야했습니다.
그래서 우리가 디자인해야 할 것들 중 일부일뿐입니다. 모든 기술 개발은 2007 년에 끝났으며, 검토위원회의 승인을 통과했습니다.
따라서 2007 년에 도달하는 데 오랜 시간이 걸렸으며 사람들이 새로운 기술을 준비하는 데 무엇이 필요한지 정말로 생각하지 않습니다. 반면에“백업”할 필요가 없기 때문에 축복을 받았습니다. 우리는 현재 작동하는 기술에 충분한 계획과 노력을 기울였습니다. 그것이 허블 프로젝트에서 배운 것들 중 하나였습니다. 제작해야 할 것을 알 때까지 디자인을 끝내지 마십시오.
UT : 테스트 과정은 어떻습니까? 꽤 엄격한가요?
매더 : 그것은 우리가 허블에게서 배워야 할 또 다른 교훈입니다. 테스트하지 않으면 작동하지 않습니다. 우리는 매우 결정적이고 엄격한 과정을 수행하는 법을 배웠습니다. 그들은 허블에 대한 충분한 테스트를 통해 거울 초점 문제에 대해 알 수있었습니다. 미러 제조업체는 동의하지 않는 두 가지 테스트를 받았으며 이유를 추적하는 대신 그 중 하나를 무시하기로 결정했으며 어리 석고 값 비싼 것으로 판명되었습니다.
우리는 정말로 중요한 것이 있다면 두 번 수행한다는 일반화를 가지고 있습니다. 실제로 Johnson Space Center의 대형 진공 탱크에서 망원경 추위를 테스트합니다. 따라서 본격적인 엔드-투-엔드“처음부터 시작하여 끝까지 소등”종류의 테스트가 될 것입니다. 허블에서는 할 수 없었습니다. 그러나 그들은 우주에서 허블을 고칠 수 있다는 것을 알았고 망원경은 지구에서 약 150 만 킬로미터 떨어진 L-2 지점에있을 것이기 때문에 JWST를 고칠 수는 없다는 것을 알고 있습니다. 달보다 지구.
이것은 복잡한 프로젝트이지만 복잡한 프로젝트를 수행하는 방법은 제가 어렸을 때와는 크게 다릅니다. 내가 고다드에 왔을 때, 우리는 연필과 슬라이드 규칙을 사용했고 컴퓨터는 꽤 새롭고 대부분의 사람들은 가지고 있지 않았습니다. 이제 문서를 추적하는 컴퓨터가 어디에나 있습니다. 우리는 시스템 엔지니어링을 수행 할 수있을뿐만 아니라 매우 정확하고 완전한 시뮬레이션을 수행하여 무언가를 조립하고 심지어 구축하기 전에 작동하는지 알 수 있습니다. 그래서 세상은 바뀌었고,보기 좋은 것입니다. 이것이 바로 허블을 발사하고 작동시키는 데 드는 비용과 거의 동일한 비용으로이 전망대를 구축 할 수있는 이유입니다. 그러나 JWST는 훨씬 더 크고 강력합니다.
UT : JWST 용 미러 디자인에 대해 말씀해 주시겠습니까?
매더 : 가장 어려운 것은 거울이었습니다. 우리는 허블보다 더 큰 무언가가 필요했기 때문입니다. 그러나 큰 물건을 들어 올리거나 로켓에 넣을 수는 없으므로 가벼우면서도 더 큰 물건이 필요하므로 접을 수 있어야합니다.
거울은 가벼운 베릴륨으로 만들어졌으며 18 개의 육각형 세그먼트가 있습니다. 망원경은 번데기에 나비처럼 접혀서 완전히 자취를 풀어야합니다. 시간이 많이 걸리는 다소 복잡한 프로세스입니다. 망원경의 크기는 6.5 미터 (21 피트)로 매우 인상적입니다.
태양 보호막은 완전히 새로운 것이므로 배치해야합니다. 따라서 작은 실린더에 싸인 것은 비교적 테니스 코트만큼 큰 방패가됩니다. 거대합니다. 이 모든 것은 여러 단계로 이루어지며 며칠이 걸립니다. 우주에서 물건을 펼친 경험이있는 노스 롭 그루먼 (Northrop Grumman) 회사를 고용했으며, 이것이 우주에서 펼쳐진 가장 복잡한 것은 아니라고 확신합니다.
우주에 배치 된 JWST 비디오 :
UT : 첫 번째 빛과 JWST가 무엇을 먼저 보게 될지에 대한 논의가 있었습니까?
매더 : 네 ... 조금. 우리가 일을 한 후에는 재미있는 부분이 될 것입니다.
UT : 가장 좋아하는 제안이 있습니까?
매더 : 예쁘고 쉬운 목표로 시작해야한다고 생각합니다. 그러면 대중은“오, 나는 그것이 작동하는 것을 볼 수 있습니다!”라고 말할 수 있습니다. 망원경이 완전히 조정되기 전에도 망원경을 설정할 때 첫 번째 관찰 중 일부를 수행 할 수 있습니다. 출시 후 배포되고 미러가 처음에 올바른 모양에 가깝지 않기 때문에 점진적으로이 작업을 수행 할 것입니다. 볼더 콜로라도의 Ball Aerospace에는 18 개의 거울 세그먼트를 제자리에 놓는 연습을하는 테스트 모델이 있습니다. 각 세그먼트에는 7 개의 모터가있어 위치와 곡률을 제어하므로이 부분을 연습해야합니다.
이것이 허블과는 할 수없는 일입니다. 그들은 그들이 할 수 있기를 바 랐고 모터를 가지고 있었지만 충분히 강하게 밀 수는 없었습니다. 흥미로운 이야기입니다. 우리는 허블 (Hubble)로부터 우리가 얻은 이미지를 기반으로 광학을 교정하는 방법을 배웠으므로이 망원경을 위해 의도적으로 수행하고 있습니다.
UT : JWST가 어떻게 시작될 것인지에 대한 논쟁이있었습니다.
매더 : 망원경을 프랑스 령 기아나로 가져 가서 로켓 아래로 내려가겠습니다. ESA는 우리를 위해 발사체를 구매하고 있습니다. 유럽의 상용 제품인 Ariane 5 로켓이며 최근에 잘 운영 되었기 때문에 매우 신뢰할 수 있습니다.
당연히 그것은 많은 논쟁을 일으켰습니다. 유럽이 우리에게 발사 차량을 제공하더라도, 그것을 받아들이고 싶지 않은 사람들이 있습니다. 그것을 받아들이는 데 2 년이 걸렸습니다. 그것은 우리에게 돈이 들었습니다. 승인 된 유일한 이유는 승인 할 새 관리자를 확보했기 때문입니다. 그게 마이크 그리핀 이니 "마이크 그리핀 감사합니다!"라고 말하고 싶습니다.
UT : 팀은 여전히 2013 년 이전에해야 할 일이 많으며, 아마도 당신이 그것을 알기 전에 여기있을 것입니다!
매더 : 예, 알아요 NASA가 이것에 대해 나에게 연락 한 지 이제 13 년이 지났지 만 이제는 끝이났습니다. 우리는 모든 것을 하나로 묶는 데있어 많은 기술적 과제를 안고 있습니다. 그리고 우리는 우리가 얼마나 많은 일을했는지, 얼마나 많은 실수를했는지 알아낼만큼 충분히 얻지 못했지만, 우리가 실수를하기 전에 그것들을 알아내는 데 꽤 능숙하다고 생각합니다.
처음으로 장비를 조립하는 것은 매우 흥미로울 것입니다. 우리는 조각을 얻었고 상자에 그림이있어 어디로 가야하는지 보여 주며 곧 함께 작동하는지 여부를 증명할 수 있습니다. 여기 Goddard에서 모든 부품을 수령 할 때마다 모두 개별적으로 테스트되었으므로 함께 잘 연주해야합니다. 그러나 자연은 오만함을 좋아하지 않으므로 비행 중에 사용할 때와 마찬가지로 모든 것을 처음부터 끝까지 테스트해야합니다. 여기에 모은 후 Johnson Spaceflight Center로 가져 가서 거대한 진공 탱크에 넣습니다. 그것은 특별한 과정이 될 것입니다.
UT : 우리와 대화 해 주셔서 감사합니다.
매더 : 재미있었습니다. 나는 내 이야기를하는 것을 좋아하며 우리와 이야기하고 싶어서 기쁘다. 흥미 진진한 일이 일어나기 시작하면서 우리가하고있는 일에 대해 이야기 할 때가되었다고 생각했습니다. 장엄한 일들이 일어나고 있습니다. 우리는 지금 케플러 천문대 (Kepler Observatory)를 가지고 있으며, 그들이 추적 할 수있는 지구와 같은 행성 몇 개를 발견하고 더 자세히 살펴보기를 바랍니다.
