хочется жить
Отсутствие атмосферы и всех связанных с ней помех – ослабления излучения толщиной воздуха, рассеяния на микрочастицах пыли и водяного пара и т.д. Для оптических телескопов эффективность повышается многократно – космический телескоп Хаббла с главным зеркалом диаметром в 2.4 метра давал более качественные снимки, чем наземные телескопы с зеркалами в 10-12 метров. Телескоп имени Джеймса Уэбба инфракрасный, а значит для него космическое размещение ещё важнее – атмосфера Земли пропускает далеко не весь спектр инфракрасного излучения, а потому наземные телескопы теряют огромный объём информации. Орбитальное же размещение позволяет собирать всё принимаемое излучение практически без потерь, что даёт возможность гораздо подробнее "разглядывать" космические объекты.

хочется жить
Не на орбите. В точке Лагранжа. Это такая точка в планетарной системе, куда будучи помещенные объект останется неподвижным, под воздействием гравитационных сил планет.

ReznoVV
А, то есть его ценность именно в том, что он инфракрасный, а до этого тот же Хаббл был просто оптический?
EnGhost
Ух ты, это значит, без затрат на стабилизацию?
И это постоянное состояние или оно может нарушиться?

хочется жить
Точка Лагранжа определяется только для гравитационных воздействий. Всё остальные в этом случае не учитываются. Т.е. потоки заряженных частиц, волновое воздействие, потоки пыли никто не отменял. Поэтому абсолютной стабилизация не будет. Но как минимум от гравитационных воздействий избавимся, что уже даст огромную экономию топлива.

EnGhost
Спасибо, мур.

хочется жить
И в том, что он очень, очень большой и точный. Чем больше главное зеркало – тем больше излучения далёких объектов (звёзд, галактик, квазаров и т.д.) своей площадью оно сможет собрать и отразить в приёмник телескопа. А рост площади по сравнению с предшественниками впечатляет – висящий на орбите с 2003 года инфракрасный телескоп "Спитцер" имел бериллиевое зеркало диаметром 85 сантиметров, у Джеймса Уэбба оно имеет эффективный диаметр 6.5 метров! Европейский инфракрасный "Гершель" имел диаметр зеркала 3.5 метра, но работал только в ограниченном ИК-диапазоне, а "Уэбб" "видит" не только во всём ИК, но и в части видимого спектра, за счёт бериллиевого зеркала у него очень широкий для таких телескопов диапазон принимаемого излучения.
"Хаббл" затрагивал ИК-диапазон самым краешком, снимая в основном в видимом диапазоне, а "Уэбб" целенаправленно создан сравнительно длинноволновым – самые далёкие объекты Вселенной за счёт красного смещения видны нам в основном именно в ИК-диапазоне. Да и среди "ближайших" объектов, включая планеты Солнечной системы, эта часть спектра очень информативна.

ReznoVV
Спасибо.
А большая площадь не повышает риск бомбардировки каким-либо мусором?
Или там некие уловители посторонних частиц стоят?

хочется жить
Повышает, но космос – сравнительно чистое место. Космический мусор мешает жить только на низких орбитах, где крутятся остатки разрушившихся спутников, разгонных блоков и последних ступеней ракет-носителей. Чем дальше от Земли – тем чище пространство. Конечно, есть ещё космическая пыль, но её концентрация в окрестностях гравитирующих тел не так-то велика – большая её часть осела на Землю ещё во времена её формирования. К тому же, у телескопа есть теплозащитный экран, прикрывающий его внутренности от Солнца и его нагрева. Есть основания полагать, что хотя бы часть пыли со стороны Солнца он задержит (на космических скоростях микрочастицы пыли от удара в экран будут просто испаряться, а тепловой эффект экран должен поглотить). Ну, а с остальным ничего не поделать – красивое зеркало будет потихоньку деградировать, но процесс этот займёт годы и десятилетия, много больше времени, чем расчётный срок службы самого телескопа.

Если быть совсем точным, равновесие в точке Лагранжа неустойчивое. Это как шарик на вершине горы - любое отклонение от точки равновесия ведет к еще большему отклонению. На практике это значит, что телескоп будет все время балансировать и подруливать двигателями. Так что рано или поздно у него закончится топливо для коррекции. Говорят, запас рассчитан на десять лет. Что с ним дальше делать будут, еще решат. Может быть отправят на стабильную орбиту, а может уронят на Солнце.

ReznoVV
Мне казалось, что сейчас эти помехи научились очень хорошо отфильтровывать, и космическое размещение для диапазонов, в которых атмосфера прозрачна, утратило смысл.

Fluxius Secundus
Ммм, как бы тебе сказать, фильтровать сигнал, когда он на порядок больше, всегда гораздо удобнее, чем ловить блохи реального сигнала, который сильно рассеялся в атмосфере, на фоне гигантских помех.
Да и в инфракрасном диапазоне, в котором работает этот телескоп, атмосфера не абсолютно прозрачна.

Fluxius Secundus
Если взять весь спектр, то окон прозрачности не так много, как хотелось бы.

Кроме того, насколько я знаю, там есть нюансы, связанные и с источниками помех (в радиодиапазоне и отчасти в оптическом диапазоне), и с ограничениями от адаптивной оптики, которая хороша, но все же не совершенна. Есть еще радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой, где чем больше расстояние между двумя точками наблюдения, тем лучше.

Fluxius Secundus
Как верно заметили выше, всё упирается в мощность исходного сигнала. Вполне очевидно, что все алгоритмы, применяемые для обработки итогового изображения с наземных телескопов, вполне применимы и для обработки изображений с орбитальных платформ, а вот исходная мощность сигнала у них разная – часть фотонов даже в диапазонах, для которых атмосфера считается прозрачной, всё равно рассеивается или поглощается. Опять же, любая обработка неминуемо дополнительно снижает эту мощность – не существует совершенных алгоритмов, которые могли бы отсеять весь шум помех и не потерять при этом ни бита ценной информации. А когда мы говорим о современной астрономии как науке, все эти поправки вполне могут быть кратно выше порога видимости далёких или тусклых объектов самой оптической системой. Да что уж там, только рэлеевское рассеяние (рассеяние излучения на объектах, меньших его длины, для атмосферы это обычно микрофлуктуации плотности воздуха) в оптимальной длинноволновой области видимого света даёт снижение интенсивности светового потока на 2-3% (а в области коротких волн и того больше). Одного этого вполне может хватить, чтобы телескоп не заметил интересующий нас объект, хотя формально его оптические характеристики должны были бы позволить его различить.

Плюс разная прозрачность атмосферы на разных диапазонах длин волн, усложняющая спектроскопию, плюс множество других проблем... Приведу простой пример – одной из важных задач, возникших при строительстве Европейской южной обсерватории в Чили, стала разработка новой системы активной оптики, компенсирующей провисания (на микроны, конечно) огромного 22-тонного главного зеркала телескопов комплекса VLT. И таких задач, пусть и не фундаментальных, как поглощение света атмосферой, а чисто инженерных, при строительстве новых телескопов нужно решать сотни и тысячи. Конечно, создать и запустить космический телескоп тоже не просто, там свои сложности и проблемы, но, как показывает практика, результат получается стоящим.

Не стоит забывать, что, когда мы говорим о задачах современной астрономической науки, речь, как правило, идёт о наблюдении объектов, от которых за время экспозиции до детектора телескопа успевает долететь счётное число фотонов. Всё более яркое и заметное давно уже открыли, описали и изучили. Так что даже кажущиеся на первый взгляд малыми и несущественными помехи и ослабления сигнала могут сыграть критическую роль.

Разумеется, речь не идёт о том, что от наземных телескопов нужно полностью отказываться – у них есть свои плюсы, ключевые из которых – цена и допустимые размеры. Ничего похожего на системы из четырёх восьмиметровых рефлекторов VLT, десятиметрового GTC или строящегося сейчас умопомрачительного 39-метрового ELT на орбиту не получится вывести ещё долгие десятилетия. Поэтому, кстати, в NASA отказались от изначальных планов делать "Уэбба" двухдиапазонным, охватывающим весь оптический и ИК-диапазон – оптические данные и так хорошо собираются, а сверхдорогой космический инструмент лучше сделать узкоспециализированным, охватывающим только ИК и смежный длинноволновый видимый диапазоны. Не потому, что оптический телескоп на орбите не нужен, а потому, что даже для ИК-инструмента план работ расписан на годы вперёд. Конечно, дай NASA возможность выводить неограниченное количество космических телескопов по 10 миллиардов долларов за штуку, они бы из них забор в точке Лагранжа построили, но чего нет, того нет. Так что приходится обходиться "дешёвыми" наземными телескопами – монструозный ELT на Европейской южной обсерватории по нынешним планам обойдётся "всего лишь" в 1.6 миллиарда вечнозелёных.