ジェームス・ウェッブのミラーはなぜ金色なのでしょうか?

ジェームズ・ウェッブの大きな主鏡は、一般に、宇宙望遠鏡で撮影された写真の主役です。何といっても、その直径は 6.5 メートルであるため、ほとんど見逃せません。さらに、印象的な黄金色が加わることで、私たちの視線を自動的に捕らえます。しかし、この鏡を作成するために、NASA が地球上で最も貴重な素材の 1 つを使用したことをご存知ですか?そう、これは金に関するもので、単なる気まぐれではありませんでした。

James Webb の画像はまさにスペクタクルですが、この機械の背後にあるエンジニアリングも同様に驚くべきものです。実際、ウェッブが弟のハッブルよりも詳細な画像を撮影できるのは、この驚くべきテクノロジーのおかげです。

しかし、ジェームズ ウェッブの主鏡を構成する 18 枚の鏡は、正確にどれくらいの金を覆っているのでしょうか?ウェッブ望遠鏡サイトのデータによると、 NASA はこれらのツールをコーティングするために約 48 グラムの貴金属を使用しました。 「ゴルフボールの質量に相当し、ビー玉ほどの大きさの体積を満たすことになる」と前述の情報筋はコメントしている。

ジェームズ・ウェッブの主鏡の背後にある科学

いいえ、NASA はジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の建設に何百万ドルもかかったということを世界に示すために金を使ったわけではありません。この装置の 18 個の六角形の鏡には、非常に魅力的な金コーティングが施されていますが、宇宙機関がこの金属を採用することを決定したのは、見た目の美しさのためではないことは明らかです。

実際、これは非常に人気のある質問であり、NASA がそれに答えるために出てきました。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の副プロジェクトマネージャーであるポール・ガイトナー氏は、同機関が望遠鏡の製造時にこの材料を採用することに決めた理由は 2 つあると述べました。

• 1つ目は、宇宙に存在した最初の発光天体が発した紫外線と可視光線のことです。 130億年が経過し、宇宙の膨張がますます加速した後、この光は赤方偏移プロセスを経ました。これはどういう意味ですか？そうですね、可視光は、その波が赤外線レベルに移動するように引き伸ばされました。
• 2 番目の理由は、ガスと塵の雲に関係しています。ガイトナー氏は、惑星や星はこれらの雲の中で形成されるため、可視光だけでそれらを見るのは非常に難しいと説明しています。これが、彼らが赤外線波に依存している理由です。赤外線波は、これらのガス状地層を透過し、内部とその向こうにあるものを見ることができます。

ジェームス ウェッブ ミラーが特定のタスク、つまり可能な限り多くの赤外線を反射することを念頭に置いて設計されたのは、両方の理由からです。そしてここでゴールドが活躍します。

材料の反射率: NASA が金を選んだ理由

ジェームス ウェッブの建設中に NASA が公開した一連のビデオの中で、彼はプロセスの非常に重要な部分、つまり金の選択の背後にある基準を詳しく掘り下げています。したがって、望遠鏡の主鏡を設計する際に、機関が他のいくつかの金属を研究していたことがわかります。

さらに、この時点で、いくつかの材料の反射率と、赤外光を反射する効果についてコメントしています。

ビデオのナレーターの言葉によれば、「赤外線の反射に関しては優れた一連の反射材がある」とのこと。 1 つ目はアルミニウムで、その周波数の光を最大 85% 反射することができます。これにシルバーが続き、賭け金を最大 95% まで引き上げることができます。金は天体から発せられる赤外線を99%反射する能力を持っています。

シルバーは依然として優れた候補ですが、問題が 1 つあります。それは、変色しやすいということです。金は、反射率が優れているだけではありません。また、他の化学物質との反応が最も少ない金属の 1 つであり、非常に耐久性があるため、錆びたり特性を劣化させることなく宇宙に留まることができます。

ジェームス ウェッブにはどれくらいの金が使われていますか?

何よりも、材料自体の量が非常に少ないのが特徴です。六角形をコーティングするプロセスは複雑で、おそらく高価ですが、ジェームズ ウェッブの主鏡のサイズを考えると、使用される金の量は本当に驚くべきものです。

James Webb ミラーの金コーティングの厚さは 100 ナノメートルです。アイデアを理解するために背景が必要な場合は、平均的なミラーの厚さが 3,000,000 nm (3 mm) であることを考えてください。

彼らはどのようにしてこれほど薄い金の層を塗布することができたのでしょうか?このプロセスは真空蒸着として知られています。その名前が示すように、真空チャンバー内で少量の金を蒸発させます。その後、材料が表面で凝縮し、ミラー上に膜が形成されます。このプロセスには少なくとも 1 時間かかり、各六角形で個別に行われます。実際、それを実証するビデオがあります。