نیم‌نگاهی به جیمز وب، ابرتلسکوپ فضایی آینده

تلسکوپ فضایی هابل، در سال ۱۹۹۰ (اردیبهشت ۱۳۶۹) به فضا پرتاب شد و در این ۲۶ سال، دیدگاه ما نسبت به جهان هستی را دگرگون ساخت.

ده حقیقت شگفت‌انگیز درباره‌ی تلسکوپ فضایی هابل

اگرچه نشانه‌های زیادی مبنی بر ازکارافتادگی آن دیده نمی‌شود، باید توجه داشت که از سال ۲۰۱۱ (۱۳۹۰ جلالی) که ناسا ناوگان شاتل فضایی خود را بازنشسته کرد، قدرتمندترین تلسکوپ فضایی تاریخ حیات بشر به حال خود رها شده و برنامه‌ی دیگری برای تعمیر و نگهداری آن در آینده وجود نخواهد داشت. از حالا به بعد، اگر این کهنه‌سرباز با مشکلی مواجه شود، امدادرسی وجود ندارد و ما دیده‌بان نیرومند خود را به کیهان از دست خواهیم داد.

طرحی از تلسکوپ فضایی هابل
طرحی از تلسکوپ فضایی هابل

هرچند این دستاورد مشترک ناسا و سازمان فضایی اروپا، به پایان عمر خود نزدیک شده، اما راه خود را به جانشین بزرگ‌تر و کارآمدتری به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب خواهد سپرد.

در این نوشته، حقایقی در مورد این تلسکوپ فضایی را مرور می‌کنیم.

۱. تلسکوپ فضایی جیمز وب چیست؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب، که در زبان انگلیسی به اختصار وب (Webb) یا JWST نیز خوانده می‌شود، رصدخانه‌ای فضایی است که برای دریافت امواج فروسرخ بهینه شده تا یافته‌های تلسکوپ فضایی هابل را تکمیل کند و بسط دهد. حساسیت وب در مقایسه با هابل بهبود قابل توجهی یافته و طول موج بزرگ‌تری را تحت پوشش قرار می‌دهد. طول موج بزرگ‌تر، به تلسکوپ فضایی تازه این قابلیت را می‌دهد که نظر به گذشته‌های دورتری اندازد و نخستین کهکشان‌هایی که در جهان به وجود آمده‌اند را شناسایی کند و در عین حال، ابرهای غبار را برای یافتن ستاره‌ها و سیاره‌های در حال تکوین بکاود.

نمایی رایانه‌ای از تلسکوپ فضایی جیمز وب
نمایی رایانه‌ای از تلسکوپ فضایی جیمز وب

۲. جیمز وب که بود؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب، به افتخار جیمز ادوین وب، دومین سرپرست ناسا نام‌گذاری شده که در سال ۱۹۰۶ به دنیا آمد و ۸۶ سال بعد، در سال ۱۹۹۲ درگذشت. شهرت عمده‌ی وب، به دلیل رهبری برنامه‌های آپولو بود که طی آن‌ها نخستین انسان پا بر کره‌ی ماه گذاشت.

جیمز ادوین وب، دومین سرپرست ناسا
جیمز ادوین وب، دومین سرپرست ناسا

جیمز وب،‌ برنامه‌های علمی دشواری را آغاز کرد که ۷۵تای آن‌ها در زمان تصدی خود او به بهره‌برداری رسید که از آن جمله، می‌توان به نخستین کاوش‌گرهای بین سیاره‌ای آمریکا اشاره کرد.

۳. تلسکوپ فضایی جیز وب نسبت به هابل چه برتری‌هایی دارد؟

همان طور که اشاره شد، وب برای دو منظور ردیابی نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها در اعماق بی‌کران فضا و کشف سیاره‌ها و ستاره‌های نوظهور در ناحیه‌های نزدیک‌تر طراحی شده است. بدین منظور، آیینه‌ی تلسکوپ فضایی جیمز وب بسیار بزرگ‌تر از هابل (۲/۷ برابر از نظر قطر، و نزدیک به شش برابر از نظر سطح) است که توان جذب نور بیشتری به آن بخشیده است.

حس‌گرهای فروسرخ جیز وب نیز طول موج گسترده‌تری را تحت پوشش قرار می‌دهند و حساسیت بالاتری دارند.

در انتها باید گفت محل کار جیمز وب بسیار دورتر از زمین است تا در دمای به‌شدت پایین کار کند و در مقایسه با هر تلسکوپ فضایی دیگری که به دور زمین می‌چرخد و خواهد چرخید، جهت‌گیری پایدارتر و بازدهی بیشتری داشته باشد.

۴. وب چه زمانی و چگونه پرتاب خواهد شد؟

پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب برای اکتبر ۲۰۱۸ (پاییز ۱۳۹۷) برنامه‌ریزی شده است و برای این کار، یک راکت آریان ۵ به کار گرفته خواهد شد. وسایل پرتاب بخشی از سهم سازمان فضایی اروپا در این پروژه هستند.

پرتاب از کشور گینیا واقع در آمریکای جنوبی انجام خواهد شد.

۵. مأموریت تلسکوپ فضایی جیمز وب چقدر به طول می‌انجامد؟

عمر مفید تلسکوپ فضایی وب قرار نیست کمتر از پنج شش سال باشد، اما هدف نهایی آن است که بتواند بیش از ده سال به فعالیت خود ادامه دهد.

طول عمر این تلسکوپ، به‌شدت تحت تأثیر میزان سوختی است که برای نگه داشتن آن در مدار و عملکرد حس‌گرها مورد نیاز خواهد بود. تلسکوپ وب سوخت مورد نیاز برای ده سال (با کمی حاشیه ایمنی) را با خود حمل می‌کند، اما آزمایش‌های پروژه برای تضمین حداقل پنج سال پرواز از پایان دوره‌ی شش ماهه‌ی استقرار انجام می‌شوند.

۶. چرا از تلسکوپ جیمز وب نمی‌توان مثل هابل در همان آسمان مراقبت کرد؟

تلسکوپ فضایی هابل، در مدارهای پایینی زمین مستقر شده و تنها ۶۰۰ کیلومتر با ما فاصله دارد و بدین ترتیب، نسبتاً دم دست محسوب می‌شود. این در حالی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب تقریباً ۱/۵ میلیون کیلومتر تا زمین فاصله خواهد داشت. این میزان فاصله، آن را از دسترسی سفینه‌های سرنشین‌دار امروزی دور نگاه می‌دارد. راه‌اندازی چنین سفینه‌هایی برای ده سال دیگر برنامه‌ریزی شده است.

در نخستین روزهای کار بر روی پروژه‌ی وب، دانشمندان سود و زیان‌های عملیاتی و هزینه‌های مراقبت از آن را، توسط انسان یا روبات یا ترکیبی از آن دو، بررسی کردند. حتی گزینه‌ی هبوط جمیز وب به مدارهای پایین‌تر نیز مد نظر قرار گرفت. مطالعات آنان نشان داد مزایای احتمالی این تعمیرات، ارزش نیرو و هزینه‌ای که برای تعمیرپذیر بودن تلسکوپ لازم است را ندارند.

۷. اندازه‌های تلسکوپ وب چقدر است؟

مهم‌ترین شاخص فیزیکی یک تلسکوپ، قطر آیینه‌ی آن است که این میزان در تلسکوپ فضایی جیمز وب، حدود ۶/۵ متر است. این بدان معناست که آیینه‌ی تلسکوپ تازه، از نظر قطر ۲/۷۵ برابر بزرگ‌تر، و از نظر مساحت شش برابر بزرگ‌تر از آیینه‌ی تلسکوپ هابل است.

بزرگ‌تر بودن اندازه‌های آیینه‌ی تلسکوپ جیمز وب سبب افزایش وزن آن نشده، بلکه برعکس، آیینه‌ی تلسکوپ جیمز وب، در مقایسه با آیینه‌ی ۸۲۸ کیلوگرمی هابل، تنها ۲۷۶ کیلوگرم است.

آیینه‌ی اصلی تلسکوپ فضایی جیمز وب
آیینه‌ی اصلی تلسکوپ فضایی جیمز وب

با همین رویکرد، وزن تلسکوپ وب در هنگام پرتاب، به حدود ۶۵۰۰ کیلوگرم می‌رسد که کمی بیش از نصف وزن تلسکوپ هابل است.

سایبان تلسکوپ فضایی جیمز وب، بزرگ‌ترین سازه‌ی آن خواهد بود که آیینه‌ی اصلی و برج حامل آیینه‌ی دوم را می‌پوشاند. اندازه‌ی این سایبان تقریباً به اندازه‌ی یک زمین تنیس است.

۸. چقدر طول می‌کشد تا جیمز وب به محل استقرار خود برسد؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب به دور نقطه‌ی دوم لاگرانژی میان زمین و خورشید (L2) خواهد گشت که در حدود ۱/۵ میلیون کیلومتر تا زمین فاصله دارد.

نقاط لاگرانژی (Lagrangian points) پنج نقطه میان دو جسم بزرگ هستند که در آن نیروی جاذبه‌ی دو جسم، همدیگر را خنثی می‌کنند. غالباً ماهواره‌های رصدی (تلسکوپ‌های فضایی) در نقاط لاگرانژی میان زمین و خورشید قرار می‌گیرند. ـ ویکی‌پدیای فارسی

سفر به این نقطه به حدود یک ماه زمان نیاز دارد و تلسکوپ وب به محض جاگیری در مدار، می‌بایست خنک شود و پس از کنترل‌های اولیه، تنظیمات محیطی خود را انجام دهد. این فرآیند استقرار، نزدیک به شش ماه از زمان پرتاب به طول خواهد انجامید و مأموریت رسمی تلسکوپ، بعد از آن آغاز خواهد شد.

نقاط لاگرانژی میان زمین و خورشید
نقاط لاگرانژی میان زمین و خورشید

۹. دمای کاری تلسکوپ جیمز وب چقدر است؟

سایبان بزرگ تلسکوپ فضایی جیمز وب، آن را از گزند نور مستقیم خورشید در امان می‌دارد و اجازه می‌دهد دمای سازه پایین‌تر از ۵۰ درجه‌ی کلوین (منفی ۲۲۳ درجه سانتی‌گراد) باقی بماند. تعریف مقیاس کلوین بر این اصل استوار است که عدد صفر آن، با نام «صفر مطلق» شناخته می‌شود و پایین‌ترین دمایی است که یک ماده می‌تواند داشته باشد.

حس‌گرهای نزدیک فروسرخ تلسکوپ، به کمک یک سامانه‌ی خنک‌کننده‌ی منفعل، در دمای ۳۹ درجه‌ی کلوین (منفی ۲۳۴ درجه سانتی‌گراد) کار می‌کنند و حس‌گرهای میانی فروسرخ، برای کار در دمای ۷ درجه‌ی کلوین (منفی ۲۶۶ درجه سانتی‌گراد) از سامانه‌ی کرایوکولر یا یخچال هلیومی کمک می‌گیرند.

۱۰. چه سازمان‌ها و کشورهایی تلسکوپ فضایی جیمز وب را می‌سازند؟

راهبری پروژه توسط ناسا، سازمان فضانوردی آمریکا انجام می‌گیرد و سازمان‌های فضایی اروپا (ESA) و کانادا (CSA) به عنوان شرکای اصلی قلمداد می‌شوند.

دست‌اندرکاران تلسکوپ فضایی جیمز وب
دست‌اندرکاران تلسکوپ فضایی جیمز وب

چهارده کشور در فرآیند ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب دخیل هستند که نامشان به ترتیب حروف الفبای فارسی از این قرارند: اتریش، اسپانیا، آلمان، آمریکا، انگلستان، ایتالیا، ایرلند، بلژیک، دانمارک، سوئد، سوئیس، فرانسه، کانادا و هلند.

کهکشان آنلاین برای نگارش این مطلب از سایت‌های ناسا، اسپیس و چند منبع دیگر بهره گرفته است.

1 دیدگاه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *