پنج واقعیت دربارۀ تلسکوپ فضایی جیمز وب
تلسکوپ فضایی جیمز وب، قدرتمندترین رصدخانه فضایی که تاکنون ساخته شده، سرانجام پس از ده‌ها سال انتظار در روز سوم دی ۱۴۰۰ به فضا پرتاب میشود.
“بیل نلسون”، رئیس ناسا تایید کرد که تلسکوپ جیمز وب در روز جمعه ۲۴ دسامبر(سوم دی) در ساعت ۱۵:۵۰ به وقت ایران به فضا پرتاب میشود. این شاهکار مهندسی کمک خواهد کرد تا با خیره شدن به ۱۳ میلیارد سال قبل، به پرسش‌های اساسی دربارۀ کیهان پاسخ دهیم. در ادامه پنج واقعیت را درباره این تلسکوپ با هم مرور می‌کنیم:
۱- آینه طلایی غول‌پیکر
بخش مرکزی تلسکوپ شامل آینه اصلی غول‌پیکری با ساختار مقعر است که ۶.۵ متر قطر دارد و از ۱۸ آینه شش ضلعی کوچک‌تر تشکیل شده است. این آینه‌ها از بریلیوم ساخته شده‌اند و روکشی از طلا دارند که برای گردآوری “نور فروسرخ” از دوردست‌های کیهان بسیار ایده‌آل هستند.
همچنین این رصدخانه فضایی چهار ابزار علمی را حمل می‌کند که دو هدف اصلی را دنبال می‌کنند: تصویربرداری از اجرام کیهانی و طیف‌سنجی – تفکیک نور به طول موج‌های مجزا برای مطالعۀ خواص فیزیکی و شیمیایی مواد کیهانی. آینه و ابزارها توسط یک سپر خورشیدی پنج لایه محافظت می‌شوند که شبیه یک بادبادک است و وقتی از هم باز شود فضایی به اندازۀ یک زمین تنیس را پوشش می‌دهد.
غشاء این سپر خورشیدی از «کپتون» ساخته شده که مقاومت حرارتی بالایی دارد و در گسترۀ دمایی زیاد، پایداری خوبی از خود نشان می‌دهد. هر دوی این مشخصه‌ها حیاتی‌اند، چون طرفی از سپر که رو به خورشید است تا ۱۱۰ درجه سلسیوس داغ میشود، و طرف دیگر تا ۳۹۴- درجه فارنهایت خنک میشود.
تلسکوپ جیمز وب که به اندازۀ یک اتوبوس است، محفظۀ فضاپیمایی دارد که تجهیزات مربوط نیروی الکتریکی، سیستم پیشرانه، ارتباطات، جهت‌یابی، گرمایش و پردازش اطلاعات را حمل می‌کند.
۲- سفر ۱.۵ میلیون کیلومتری
تلسکوپ جیمز وب در مداری به فاصلۀ ۱.۵ میلیون کیلومتر دورتر از زمین مستقر خواهد شد که تقریبا ۴ برابر دورتر از فاصلۀ زمین تا ماه است. برخلاف هابل که برترین تلسکوپ فضایی امروزی است و به دور سیارۀ زمین می‌چرخد، تلسکوپ جیمز وب در مداری به دور خورشید خواهد گشت.
جیمز وب از خط دید خورشید مستقیماً در پشت زمین باقی خواهد ماند و این ویژگی اجازه می‌دهد تا این تلسکوپ در طرف شب سیارۀ ما قرار گیرد. سپر خورشیدی جیمز وب همیشه بین آینۀ تلسکوپ و ستارۀ ما قرار میگیرد.
تقریباً یک ماه طول می‌کشد تا تلسکوپ فضایی به این ناحیه در فضا برسد که به دومین نقطۀ لاگرانژی (L2) معروف است. با وجود آنکه فضانوردان برای تعمیر هابل عازم فضا شدند، هیچ انسانی تاکنون مسافت دوری را که وب قرار است در آن مستقر شود طی نکرده است. (به این معنی که اگر جیمز وب مانند هابل دچار نقص فنی شود، اعزام فضانوردان برای تعمیر آن فعلاً امکان‌پذیر نخواهد بود – م ).
۳- اریگامی پیشرفته
از آنجایی که تلسکوپ جیمز وب در حالت عملیاتی بسیار غول‌پیکر بوده و در محفظه دماغه موشک جا نمی‌شود، باید مانند اریگامی به صورت تا شده به فضا پرتاب شود. باز شدن این اریگامی غول‌پیکر کار بسیار دشواری است و می‌توان گفت پیچیده‌ترین وظیفه‌ای است که ناسا باید انجام دهد.
تقریباً ۳۰ دقیقه پس از پرتاب، آنتن‌های ارتباطی و پنل‌های خورشیدی که انرژی تلسکوپ را تأمین خواهد کرد، فعال می‌شوند. سپس در آغاز روز ششم، نوبت به باز شدن سپرهای خورشیدی می‌رسد که تا آن لحظه مانند آکاردئون روی هم جمع شده‌اند. غشاء نازک سپرها از طریق مکانیسم پیچیده‌ای متشکل از ۴۰۰ قرقره و ۴۰۰ متر کابل از هم باز می‌شوند تا سپرها در جای خود مستقر شوند.
در طول هفتۀ دوم سرانجام آینه‌ها باز می‌شوند. هنگامی که چیدمان آینه‌ها تکمیل شد، لازم است ابزارها خنک شده و کالیبره گردند و در نهایت آینه‌ها به طور دقیق تنظیم شوند. پس از ۶ ماه تلسکوپ آماده است تا شروع به کار کند.
۴- جستجوی حیات، بررسی کیهان و همه چیز
“تلسکوپ جیمز وب” دو مأموریت علمی دارد که ۵۰ درصد از زمان رصدی این تلسکوپ را اشغال می‌کنند. نخست، با نگاه به گذشته‌ای که تنها چند صد میلیون سال پس از بیگ بنگ را در بر میگیرد، مراحل اولیۀ تاریخچه کیهان را کاوش می‌کند. اخترشناسان دوست دارند بدانند که نخستین ستارگان و کهکشان‌ها چگونه شکل گرفتند و در طول زمان تکامل یافتند.
دومین مأموریت مهم جیمز وب، کشف سیارات فراخورشیدی یا سیاراتی است که در خارج از منظومه شمسی قرار دارند. علاوه بر این، جیمز وب با مطالعۀ اتمسفر این سیارات احتمال وجود حیات در آنها را بررسی خواهد کرد. مزیت اصلی جیمز وب ظرفیت “فروسرخ” آن است.
برخلاف نور فرابنفش و مرئی که تلسکوپ هابل بیشتر با آنها کار می‌کرد، طول موج‌های بلندترِ نور فروسرخ می‌تواند به آسانی در گرد و غبار نفوذ کند و بنابراین کیهان نخستینی که با ابرهای گرد و غبار احاطه شده را بهتر ببیند.
علاوه بر این، نور فروسرخ به خاطر پدیده‌ای بنام «انتقال به سرخ» به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند گذشتۀ دورتری را کاوش نمایند. نور اجرامی که از دوردست به زمین می‌رسد با انبساط کیهان کش می‌آید و به سمت انتهای قرمز طیف جابه‌جا میشود. همچنین جیمز وب برای رصدهای نزدیک‌تر مریخ و قمر یخ‌زدۀ مشتری، اروپا، در منظومه شمسی نیز برنامهریزی شده است.
۵- ده‌ها سال زمان برای ساخت جیمز وب
اخترشناسان بحث دربارۀ تلسکوپی را که باید جایگزین هابل می‌شد در دهۀ ۱۹۹۰ شروع کردند و ساخت تلسکوپ جیمز وب در سال ۲۰۰۴ آغاز شد. پرتاب تلسکوپ جیمز وب چندین‌بار به تاخیر افتاد؛ ابتدا قرار بود در سال ۲۰۰۷ پرتاب شود و سپس در سال ۲۰۱۸ … و این تأخیر بیشتر به خاطر موانعی بود که در مسیر توسعۀ فناوری آن وجود داشت.
ساخت این رصدخانۀ فضایی نتیجه یک همکاری بین‌المللی است و ابزارهای کانادایی و اروپایی را یکپارچه می‌کند. بیش از ۱۰ هزار نفر در این پروژه مشارکت داشتند و بودجۀ این پروژه سرانجام تا ۱۰ میلیارد دلار افزایش یافت. این مأموریت حداقل برای ۵ سال برنامهریزی شده است، اما امیدواریم تا ۱۰ سال یا بیشتر دوام یابد.