تلسکوپ جیمز وب در پیچیده‌ترین مأموریت فضایی جهان

 

حدود  بیست روز دیگر جیمز وب، بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی جهان، به فضا ارسال می‌شود؛ یکی از پیچیده‌ترین، پرماجرا‌ترین و سخت‌ترین سفرهای این سال‌ها در فضا.

 

جزئیات تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب چیست؟

تلسکوپ جیمز وب پیشرفته ترین تلسکوپ فضایی جهان است که تاکنون نزدیک به ۱۰ میلیارد دلار برای ناسا هزینه برداشته و قرار است جایگزینی برای تلسکوپ هابل باشد تا دیدگاه بشر نسبت به جهان هستی را متحول کند.

این تلسکوپ به افتخار جیمز ادوین وب مدیر فقید ناسا در زمان پروژه های آپولو نام گذاری شده است و طوری طراحی شده تا با دریافت سیگنال های بسیار ضعیف مادون قرمز به مشاهده جهان بپردازد. جیمز وب در حقیقت یک تلسکوپ گرمایی است و به حدی قدرتمند است که می تواند نور یک شمع را از فاصله سه میلیون کیلومتری مشاهده کند!

کار مونتاژ این تلسکوپ به تازگی پایان یافته و بعد از چندین سال تاخیر قرار است در سال ۲۰۲۱ با موشک آریان ۵ به فضا پرتاب شود.

جیمز وب ، جانشینی برای هابل

تلسکوپ فضایی هابل که در سال ۱۹۹۰ پرتاب شد ، قرار بود فقط به مدت ۱۰ سال مورد بهره برداری قرار بگیرد. با این حال طراحی و ساخت تلسکوپ بعدی که جیمز وب باشد آنقدر به طول انجامید که باعث شد هابل در تمام این سال ها به عنوان تلسکوپ اصلی ناسا فعالیت کند.

تلسکوپ هابل تاکنون ۵ بار توسط فضانوردان ناسا و با هزینه های بسیار گزافی تعمیر شده و به نظر می رسد دیگر وقت بازنشستگی آن فرا رسیده باشد.

طراحی و ساخت تلسکوپ جیمز وب در سال ۱۹۹۶ آغاز شد و در ابتدا قرار بود در سال ۲۰۰۷ به فضا پرتاب شود ، اما هر بار مشکلات فنی باعث تاخیر در پرتاب آن شدند. البته همین مشکلات و بهبود آنها بود که باعث شد ناسا با همکاری آژانس های فضایی اروپا و کانادا بتواند پیشرفته ترین تلسکوپ فضایی ساخت بشر را بسازد.

شناخت آغاز جهان

تلسکوپ جیمز وب به کمک تکنولوژی فوق پیشرفته اش می تواند به بررسی ابر های گرد و غبار موجود در کیهان که ستاره ها و کهکشان ها از آنها ساخته شده اند بپردازد و با دریافت نور از اولین کهکشان های جهان که حدود ۱۳.۵ میلیارد سال قبل شکل گرفتند ، ما را به آغاز جهان از همیشه نزدیک تر کند. به کمک این تلسکوپ کیهان شناسان می توانند به بررسی پروسه شکل گیری اولین کهکشان ها بپردازند ، سن جهان هستی را با دقت فوق تصوری تخمین بزنند و سیاره های فرا خورشیدی و نو اختر ها را با دقت حیرت انگیزی مشاهده کنند.

مقایسه اندازه و فرم آینه های دو تلسکوپ هابل و جیمز وب

آینه مرکزی تلسکوپ جیمز وب

آینه مرکزی تلسکوپ جیمز وب بیش از ۶ برابر آینه هابل است و از لحاظ تکنولوژی ساخت نیز بسیار پیشرفته تر است. به کمک همین آینه جیمز وب می تواند به بررسی سیگنال های فضایی با طول موج بسیار بلند بپردازد و به این ترتیب درک ما از جهان هستی را به طور کامل تغییر خواهد داد.

آینه مرکزی جیمز وب از ۱۸ قطعه ۶ ضلعی تشکیل شده که از جنس بریلیوم بسیار سبک ساخته شده اند و پس از قرار گیری در مدار باز می شوند. این آینه عظیم این امکان را فراهم می کند تا تلسکوپ جیمز وب بتواند امواج فرو سرخ را با طول موج ۰.۶ تا ۲۷ میکرومتر دریافت کند. جالب است بدانید که تلسکوپ هابل فقط امواجی با طول موج ۰.۱ تا ۱ میکرومتر را مشاهده می کند و با این حال توانست تصاویر حیرت انگیزی از جهان هستی برای ما به ارمغان بیاورد.

 

آینه اصلی تلسکوپ جیمز وب

جیمز وب باید بسیار خنک باشد

تلسکوپ جیمز وب برای اینکه بتواند بدون هیچ تداخلی امواج مادون قرمز را دریافت کند ، لازم است تا آینه مرکزی و دوربین هایش بسیار خنک باشند.

ناسا با همکاری شرکت نورثروپ گرومن (Northrop Grumman) که سازنده اصلی این تلسکوپ است به تکنولوژی بسیار پیشرفته ای دست یافته که به آن سپر خورشیدی (Sun Shield) گفته می شود.

این سپر خورشیدی پنج لایه در هنگام باز شدن، به اندازه یک زمین تنیس مساحت خواهد داشت و می تواند تا یک میلیون بار حرارت خورشید را بکاهد. وظیفه این سپر حرارتی این است که دمای آینه مرکزی جیمز وب و قلب اپتیکال آن را روی منفی ۲۲۳ سانتی گراد (۷ درجه کلوین) ثابت نگه دارد. این دما از دمای سطح سیاره پلوتو نیز کمتر است! این سپر خورشیدی از جنس پلی آمید ساخته شده که یک طرف آن با آلومینیوم و طرف دیگر آن با سیلیکون پوشانده شده است.

علاوه بر این تکنولوژی ، لازم است تا این تلسکوپ در یکی از نقاط لاگرانژی میان زمین و خورشید مستقر شود تا کمترین حرارت را از زمین و همچنین خورشید دریافت کند.

نقاط لاگرانژی به ۵ نقطه ای گفته می شود که در اطراف دو جسم بزرگ قرار دارند و در این ۵ نقطه جاذبه آن دو جسم یکدیگر را خنثی می کنند. نزدیک ترین نقطه لاگرانژی به زمین حدود ۱.۶ میلیون کیلومتر با ما فاصله دارد و تلسکوپ جیمز وب نیز در همین فاصله مستقر خواهد شد.

 

سپر خورشیدی تلسکوپ جیمز وب

قلب اپتیکال تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ جیمز وب دارای ابزار های اپتیکال بسیار پیشرفته ای است که از آنها برای دریافت سیگنال های فضایی استفاده می کند. این ابزار ها همگی روی یک ماژول یکپارچه به نام ISIM نصب می شوند که به آن قلب تلسکوپ گفته می شود. چهار ابزار اپتیکال اصلی در تلسکوپ جیمز وب عبارت اند از :

دوربین مادون قرمز نزدیک

این ابزار که نام اختصاری آن NIRCam است ، یک دوربین فوق پیشرفته است که نور هایی با طیف ۰.۶ تا ۵ میکرومتر را دریافت می کند. این دوربین همچنین به‌ عنوان حسگر هماهنگ‌ کننده عمل می‌کند تا بتواند هر ۱۸ آینه را به‌ یک آینه واحد تبدیل کند.

طیف سنج مادون قرمز نزدیک

این ابزار با نام اختصاری NIRSpec ، یک طیف‌ سنج چند جرمی است که می‌تواند به‌طور هم‌ زمان طیف مادون‌ قرمز را با رزولوشن پایین ، متوسط و بالا اندازه‌ گیری کند. این طیف سنج را آژانس فضایی اروپا (ESA) ساخته است.

طیف سنج مادون قرمز میانه

این ابزار که به آن MIRI گفته می شود ، وظیفه دارد تا محدوده طول موج مادون‌ قرمز میانه را از ۵ تا ۲۷ میکرومتر اندازه‌ گیری کند.

طیف سنج بدون لغزش و دوربین مادون قرمز نزدیک

این ابزار که به اختصار (FGS/NIRISS) نام دارد را آژانس فضایی کانادا (CSA) طراحی کرده و به آن حسگر هدایت کامل گفته می شود. این حسگر قادر است نور هایی با طول موج ۰.۸ تا ۵ میکرومتر را مشاهده کند.

 

 

قلب اپتیکی تلسکوپ جیمز وب (ISIM)

پرتاب تلسکوپ جیمز وب

پرتاب تلسکوپ جیمز وب تاکنون چندین بار به خاطر مشکلات فنی و همچنین کمبود بودجه با تاخیر مواجه شده است. یکی از پر سر و صدا ترین مشکلات موجود در برنامه پرتاب این تلسکوپ ، انفجار سپر خورشیدی آن در سال ۲۰۱۸ حین آزمایش بود که پای مجلس نمایندگان آمریکا را به قضیه باز کرد و ناسا مجبور به طراحی مجدد و بهبود مشکلات آن شد.

همچنین مدت ها در میان کشور های شرکت کننده در این پروژه بحث وجود داشت که کدام کشور باید آن را پرتاب کند. در نهایت به نظر می رسد که بر سر پرتاب این تلسکوپ از پایگاه گویان فرانسه و با استفاده از موشک آریان ۵ که متعلق به آژانس فضایی اروپاست توافق شده باشد.

 

راکت آریان ۵ تلسکوپ جیمز وب را به فضا خواهد برد

قطعات جیمز وب درون موشک به‌صورت تاشده قرار می‌گیرند و پیش از پرتاب و رسیدن به نقطه موردنظر باید از هم باز شوند. این سیستم با ده‌ها بخش که باید درست به هم متصل شوند، از چالش‌های این سفر فضایی است. برخی کارشناسان این ماموریت را پیچیده‌ترین مأموریت علمی جهان تا کنون توصیف کرده‌اند.

مطابق آخرین زمان بندی اعلام شده از سوی ناسا ، این تلسکوپ در 22 دسامبر ۲۰۲۱ - اول دی ماه 1400 - به فضا پرتاب خواهد شد.

در حین این سفر جیمز وب ۱۴۴ مکانیزم آزادسازی، ۷۰ مونتاژ لولا، ۴۰۰ قرقره، ۹۰ کابل و ۸ راه‌اندازی موتور، بلبرینگ، فنر و چرخ‌دنده را باید فعال کند. تمام این موارد باید به‌درستی کار کنند تا سپر خورشیدی گشوده شود و در نتیجه این تلسکوپ بتواند فعالیت علمی‌اش را آغاز کند.

این تلسکوپ حدود یک ماه طول می کشد تا به نقطه باز شدن برسد.در مرحله نهایی، آینه اصلیِ ۶.۵ متری تلسکوپ باز خواهد شد که شامل ۱۸ قطعه شش‌ضلعی است. جزئیات بیشتر را در ویدئو زیر تماشا کنید:

حالا باید منتظر بمانیم تا این تلسکوپ پا به فضا بگذارد و دیدگاه جدیدی را از جهان هستی برای ما انسان ها شکل دهد. دیدگاهی که مطمئنا دستاورد هایی فراتر از انتظار برای بشریت به همراه خواهد داشت.

 

انیمیشن جزئیات پرتاب و باز شدن اجزای تلسکوپ فضایی جیمز وب در مدت 29 روز پس از پرتاب

برای دیدن ویدئو باید به اینترنت متصل باشید