ناسا در برنامه فضایی جیمز وب چه می کند؟! (+عکس)

موبنا؛ محمدمهدی حیدرپور – ناسا، سازمان فضایی آمریکا، برای پرتاب تلسکوپ فضایی جدید خود به نام “جیمز وب“ آماده می شود که بیشتر از هر چیزی که تاکنون توسط نوع بشر ساخته شده است می تواند نگاهی به درون عالم بیندازد.

توسعه و ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب 30 سال زمان برده و هزینه ای بیش از 10 میلیارد دلار برای آن صرف شده است. از این تلسکوپ به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تلاش های علمی قرن بیست و یکم یاد می شود.

هدف این تلسکوپ چیست؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب قادر خواهد بود تا هر چیزی را در آسمان ببیند. با این وجود، هدف اصلی آن مشاهده نوریست که از نخستین ستارگانی که در عالم درخشیده اند، ساطع می شود.

تصور می شود که این ستارگان اولیه حدود 100 تا 200 میلیون سال پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ)، یا کمی بیش از 13.5 میلیارد سال پیش درخشش خود را آغاز کرده اند.

تلسکوپ جیمز وب گروه هایی از این ستارگان را انتخاب خواهد کرد. آنها به اندازه ای دور هستند که نور آنها حتی در صورت حرکت با سرعت 300 هزار کیلومتر در ثانیه میلیادرها سال طول خواهد کشید تا در کیهان سفر کند.

تلسکوپ جیمز وب باید قادر به دیدن یا حداقل تشخیص درخششی ضعیف از لحظه ای باشد که تاریکی به پایان رسیده و این نخستین ستارگان به زندگی سوسو زده اند.

چرا می خواهیم نخستین ستارگان را ببینیم؟

اگر انفجار بزرگ را زمان شکل گیری عالم در نظر بگیریم، تنها سه عنصر شیمیایی شامل هیدروژن، هلیوم و مقداری لیتیوم در آن وجود داشتند.

عناصر شیمیایی دیگر از جمله نمونه هایی که برای حیات ضروری هستند، مانند کربن و اکسیژن، باید توسط واکنش های هسته ای در مرکز ستارگان شکل گرفته باشند.

تلسکوپ جیمز وب به ما در درک ریشه های هر چیزی که اطراف خود مشاهده می کنیم و این که چگونه به وجود آمده ایم کمک خواهد کرد.

تلسکوپ جیمز وب چه تفاوتی با تلسکوپ های فضایی موجود دارد؟

تلسکوپ جیمز وب بسیار بزرگ‌تر از تلسکوپ فضایی هابل است که از سال 1990 در مدار قرار دارد. تلسکوپ هابل نور را با استفاده از یک آینه اصلی با عرض 2.4 متر جمع آوری می کند، در شرایطی که جیمز وب دارای یک آینه اصلی با قطر 6.5 متر است. هرچه آینه بتواند نور بیشتری جمع کند، تلسکوپ می تواند جزئیات بیشتری را مشاهده کند.

این آینه شامل 18 بخش شش ضلعی از جنس بریلیوم با پوشش طلاست که هر کدام 1.32 متر قطر دارند. این بزرگ‌ترین آینه ای است که ناسا تا به حال ساخته است که البته اندازه بزرگ آن یک مشکل منحصر به فرد را ایجاد کرد.

همراه با دیگر تجهیزات مرتبط، تلسکوپ جیمز وب تقریبا به اندازه یک زمین تنیس است. این تلسکوپی بسیار بزرگ است و برای این که درون راکت پرتاب خود جای بگیرد باید جمع شود. از این رو، تلسکوپ به شکل مجموعه ای از قطعات متحرک طراحی شده تا به سبک اُریگامی تا شده و درون فضایی 5 متری برای پرتاب قرار بگیرد.

اما جنبه کلیدی تلکسوپ جیمز وب این است که برای تشخیص نور فروسرخ که تلسکوپ هابل قادر به تشخیص آن نیست، تنظیم شده است. این نور برای چشم انسان نامرئی است اما نوعی از نور محسوب می شود که در آن درخشش دورترین اجرام در عالم نمایان خواهد شد.

چه زمانی پرتاب می شود؟

در حال حاضر، تلسکوپ فضایی جیمز وب که نام آن از جیمز ئی وب، رئیس ناسا که بر پروژه فرود بر ماه آپولو نظارت داشت، گرفته شده، قرار است در روز چهارشنبه 22 دسامبر 2021 برابر با یکم دی 1400 به سمت مدار خود پرتاب شود.

راکت اروپایی آریان 5 که از گویان فرانسه پرتاب خواهد شد، جیمز وب را به سمت مقصد خود هدایت خواهد کرد. آزانس فضایی اروپا شریک این پروژه است و مسئولیت انتقال تلسکوپ به فضا را بر عهده گرفته است.

تلسکوپ جیمز وب با ارزش‌ترین محموله ای است که تا به امروز روی یک راکت آریان قرار گرفته است. خوشبختانه، این راکت به بسیار قابل اعتماد بودن شهرت دارد.

راکت آریان به دور شدن حدود 1.6 میلیون کیلومتری تلسکوپ جیمز وب از زمین کمک خواهد کرد.

در آن فاصله، جیمز وب می تواند مشاهداتی را به دور از آثار سایه ای گاه و بیگاه که در صورت نزدیک‌تر بودن به جهان ما می توانست تجربه کند را انجام خواهد داد.

چه کاری می تواند انجام دهد؟

مهندسی تلسکوپ جیمز وب با تمام جنبه های پیشرفته خود یک چالش فوق العاده بوده است.

این رصدخانه از سه بخش اصلی تشکیل شده است.

یکی از آنها ماژول ابزار علمی یکپارچه شده است که مجموعه چهار ابزار جیمز وب را در خود جای داده است. این ابزارها بیشتر برای ثبت تصاویر یا طیف‌سنجی – تجزیه نور به طول موج های مختلف برای تعیین اجزای فیزیکی و شیمیایی – استفاده خواهند شد.

المنت تلسکوپ اپتیکال، چشم اصلی رصدخانه، شامل آینه ها و صفحه پشتی یا ستون فقرات است که از آینه ها پشتیبانی می کند.

و در نهایت، المنت فضاپیما وجود دارد که شامل اتوبوس فضاپیما و آفتابگیر می شود.

اتوبوس شامل شش زیرسیستم اصلی مورد نیاز برای فعالیت فضاپیما است که پیشرانش، نیروی الکتریکی، ارتباطات، داده ها و کنترل های حرارتی را شامل می شوند.

آفتابگیر پنج لایه جیمز وب که به اندازه یک زمین تنیس باز می شود از آینه عظیم تلسکوپ و ابزارهای آن در برابر گرمای خورشید محافظت می کند زیرا آنها برای کارکردن باید در دمای منفی 188 درجه سلسیوس نگهداری شوند.

آیا فضانوردان می توانند به تلسکوپ جیمز وب خدمات ارائه کنند؟

خیر. تلسکوپ فضایی جیمز وب در فاصله ای بسیار دور از زمین قرار خواهد گرفت و امکان دسترسی فضانوردان به آن وجود ندارد.

حتی اگر فضانوردان می توانستند به این تلسکوپ دسترسی داشته باشند، طراحی آن اجازه نمی دهد ابزارها و دیگر قطعات فرسوده جایگزین شوند.

تلسکوپ جیمز وب از منبع سوختی برخوردار خواهد بود که باید آن را برای 10 سال به صورت پایدار در مدار نگه دارد. این که مخزن سوخت آن بتواند در آینده توسط یک فضاپیمای رباتیک پر شود، کاملا دور از ذهن نیست اما این چشم انداز در برنامه فعلی در نظر گرفته نشده است.

چه زمانی باید منتظر نخستین تصاویر باشیم؟

پس از پرتاب از گویان فرانسه، تلسکوپ جیمز وب سفری حدودا یک ماهه خواهد داشت تا به مداری در حدود 1.6 میلیون کیلومتری از سیاره زمین برسد. طی این 29 روز، جیمز وب آینه ها و آفتابگیر خود را باز خواهد کرد. هزاران قسمت در این روند درگیر هستند و باید در ترتیبی درست کار کنند. خوشبختانه، در صورت بروز مشکل، هر مرحله از روی زمین قابل کنترل است.

سپس، یک دوره راه اندازی در فضا طی می شود که حدود شش ماه طول خواهد کشید که شامل خنک کردن ابزارها، تنظیم و کالیبراسیون می شود. تمام ابزارها برای مشاهده این که چگونه کار می کنند یک روند بررسی را پشت سر خواهند گذاشت.

سپس، جمع آوری داده ها و ارائه نخستین تصاویر در سال 2022 آغاز خواهد شد. هزاران دانشمند سال ها منتظر بوده اند تا ببینند تلسکوپ فضایی جیمز وب چه چیزی می تواند به ما نشان دهد.

ساخت تلسکوپ جیمز وب چه میزان هزینه داشته است؟

ناسا برای طراحی و ساخت جیمز وب 8.8 میلیارد دلار هزینه کرده است و 860 میلیون دلار دیگر نیز برای پشتیبانی از فعالیت های ماموریت طی پنج سال اختصاص خواهد داد. در مجموع، تلسکوپ فضایی جیمز وب هزینه ای 9.7 میلیارد دلاری برای آمریکایی ها به همراه داشته است.

آژانس فضایی اروپا حدود 700 میلیون یورو در این پروژه سرمایه گذاری کرده است که در دو ابزار از چهار ابزار جیمز وب و راکت پرتاب آریان بکار گرفته شده است. آژانس فضایی کانادا نیز حدود 200 میلیون دلار کانادا در این پروژه سرمایه گذاری کرده است.

همه این موارد، جمع هزینه را به بیش از 10 میلیارد دلار می رساند.

درست است که تلسکوپ جیمز وب سال ها از برنامه پیش بینی شده برای پرتاب عقب مانده و در مواقعی با مدیریت ضعیف پروژه مواجه بوده است اما مقداری از پول صرف پیشرفت های فناوری شده که کاربرد گسترده‌تری در جاهای دیگر داشته اند. به عنوان نمونه، یک ابزار اندازه گیری که برای جیمز وب ساخته شده است اکنون در جراحی دقیق چشم استفاده می شود.

در مقام مقایسه، تلسکوپ هابل با قیمت های امروز تاکنون نزدیک به 15 میلیارد دلار هزینه به همراه داشته است. پس از همه اکتشافات این تلسکوپ طی بیش از 30 سال گذشته، عده کمی شاید به ارزش آن شک داشته باشند و انتظار می رود تلسکوپ جیمز وب نیز گزینه ای انقلابی باشد.

 منبع: عصرایران