آغاز دوران نوین شناخت عالم با پرتاب جیمز وب

به گزارش جام جم آنلاین، راستش را بخواهید این تلسکوپ فضایی ۱۰میلیارد دلاری را ناسا با مشارکت چند کشور دیگر ساخته و قرار بوده سال ۲۰۰۷ ماموریتش را آغاز کند؛ حالا، اما پس از ۱۴ سال تعویق سال به سال پرتاب این تلسکوپ، در دو سال اخیر به تعویق‌های ماهانه و در روز‌های آخرین به تعویق‌های روزبه‌روز عملیات پرتاب رسیده‌ایم! علت تعویق‌ها، حساسیت پرتاب این سازه پیچیده و وسواس هوشمندانه و توجه به ظرافت‌های مهندسی است که دانشمندان برای اطمینان حداکثری از عملکرد بهینه این تلسکوپ مهم و گرانقیمت به خرج می‌دهند.

 

بنابر تازه‌ترین خبر‌های منتشرشده در وبگاه ناسا و آخرین شنیده‌های جام‌جم از محققان ایرانی شاغل در پروژه تلسکوپ جیمز وب، تا زمان انتشار این صفحه از روزنامه قرار بوده انتظار‌های چندساله کیهان‌شناسان، اخترشناسان و عموم علاقه‌مندان علم برای آغاز مأموریت ابرتلسکوپ فضایی جیمز وب در بازه زمانی ساعت ۱۵ و ۵۰ دقیقه تا ۱۶ و ۲۲ دقیقه شنبه چهارم دی ۱۴۰۰ به پایان برسد و این سازه علمی پیچیده با موشک آریان ۵ سفر فضایی‌اش را از پایگاه پرتاب‌های سازمان فضایی اروپا در گویان فرانسه آغاز کند. تلسکوپ جیمز وب قرار است تحولی انقلابی در شناخت بشر از کیهان ایجاد کند. اما چه دیروز این تلسکوپ پرتاب شده باشد، چه امروز یا حتی فردا، در هر حال سازندگان و گروه مهندسان هدایتگر این تلسکوپ از زمان پرتاب تا رسیدنش به موقعیت استقرارش در یک‌ونیم میلیون کیلومتری زمین ۲۹ روز نفسگیر پیش رو دارند.

یکی از چالش‌های مأموریت تلسکوپ فضایی جیمز وب، جادادن این تلسکوپ بزرگ در محفظه پرتاب بوده که باعث شده‌است ساختمان این تلسکوپ بسیار پیچیده شود. محفظه پرتابگر آریان ۵، که از بزرگ‌ترین پرتابگر‌های دردسترس است، استوانه‌ای به قطر فقط کمی بیش از ۵ متر و ارتفاع حدود ۱۷ متر است.

 

قطر محفظه پرتاب را با ابعاد سایه‌بان خورشیدی و آینه تلسکوپ مقایسه کنید و می‌بینید که این قسمت‌ها به‌هیچ‌وجه در این محفظه جا نمی‌شوند. چاره کار آن بوده که مهندسان تلسکوپ جیمز وب را با فناوری‌های پیچیده‌ای به صورتی طراحی کنند که اجزای آن قابلیت جمع‌شدن و دوباره بازشدن داشته باشد. به این صورت می‌توان تلسکوپ را به‌صورت جمع شده در محفظه پرتاب گذاشت و به فضا فرستاد، سپس در فضا قسمت‌های مختلف تلسکوپ دوباره باز شود و به آرایش لازم برای فعالیت‌های رصدی برسند.

پیچیده‌ترین ساختار بازشونده تلسکوپ جیمز وب سایه‌بان خورشیدی آن است. برای گستردن سایه‌بان این تلسکوپ پس از پرتاب به فضا، ۷۰ لولا، ۴۰۰ قرقره، ۹۰ کابل نگاهدارنده به طول مجموع ۴۰۰ متر، ۸ موتور و همچنین تعدادی چرخدنده و یاتاقان تعبیه شده و ۱۴۰ سازوکار هنگام بازشدن آن باید طی شود.

 

بدیهی است که این اجزا هر قدر هم خوب و با دقت ساخته شده باشند باز هم نمی‌شود صددرصد روی عملکرد کاملا بی‌اشکال آن‌ها حساب کرد و بالاخره احتمال خرابی یا گیرکردنشان وجود دارد. به همین دلیل است که ساختار جمع و باز شونده باعث شده‌است که مأموریت جیمز وب بسیار پرخطر باشد. مهندسان ناسا می‌گویند ۳۴۴ رخداد خرابی هنگام گسترده‌شدن اجزای مختلف تلسکوپ جیمز وب، شامل سایه‌بان خورشیدی، آینه‌های اولیه و ثانویه، ارائه‌های خورشیدی، آنتن و... احتمال وقوع دارد که اگر هرکدام از آن‌ها اتفاق بیفتد باید با تلسکوپ جیمز وب خداحافظی کنیم.

عملیات گسترده‌شدن اجزای تلسکوپ جیمز وب طی دو هفته نخست از زمان پرتاب آن انجام می‌شود و به همین علت این دو هفته برای اتاق کنترل مأموریت این تلسکوپ نفسگیر خواهد بود. گسترده‌شدن ساختار تلسکوپ همزمان با حرکت آن به سمت نقطه لاگرانژی دوم انجام می‌شود. پس از گسترده شدن همه قسمت‌ها و رسیدن تلسکوپ به آرایش نهایی، تلسکوپ جیمز وب ۱۵ روز دیگر به راه خود به سمت نقطه لاگرانژی ادامه می‌دهد تا ۲۹ روز پس از آغاز سفرش به مقصد برسد و برای رصد‌های خیره‌کننده خود آماده شود.

همه ابزار‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب برای رصد در پرتو‌های فروسرخ بهینه شده‌اند. آینه این تلسکوپ، پوششی از جنس طلا دارد که نور قرمز و پرتو‌های فروسرخ را به خوبی بازتاب می‌دهد، در حالی که نور آبی را جذب می‌کند. چهار ابزار علمی تلسکوپ هم همگی برای ثبت رصد‌های فروسرخ طراحی شده‌اند؛ سه ابزار برای طول موج‌های فروسرخ نزدیک (طول موج ۶/۰ تا ۵ میکرومتر) و یک ابزار برای طول موج‌های فروسرخ میانه (طول موج ۵ تا ۲۸ میکرومتر)، اما چرا تلسکوپ جیمز وب برخلاف هابل در طول موج‌های مرئی رصد نمی‌کند؟

 

چون یکی از اهداف اساسی مأموریت جیمز وب درک بهتر از فرآیند‌های مربوط به ابتدای شکل‌گیری کیهان است و برای این هدف تلسکوپ جیمز وب باید به کهکشان‌هایی بسیار دور دست، دورتر از ۱۳میلیارد سال نوری چشم بدوزد. نوری که اکنون از این کهکشان‌ها می‌بینیم، روزگاری تابیده شده که کیهان بسیار جوان بوده و هنوز زمان زیادی از مهبانگ سپری نشده بود. به دلیل انبساط کیهان، جز تعدادی کهکشان بسیار نزدیک به کهکشان خودمان یعنی راه شیری، همه کهکشان‌های دیگر کیهان در حال دور شدن از ما هستند. هر چه کهکشانی از ما دورتر باشد، سرعت دورشدن آن هم از ما بیشتر است. وقتی جسمی از ما در حال دورشدن باشد پدیده‌ای به نام انتقال به قرمز اتفاق می‌افتد که باعث می‌شود نور تابیده شده از آن جسم در طول موج‌های بلندتر به چشم ما برسد. به همین دلیل نور ستاره‌هایی که در کهکشان‌های دوردست هستند به جای آن‌که در طول موج مرئی دیده شود در طول موج‌های فروسرخ دیده می‌شود و برای رصد ابتدای شکل‌گیری کیهان باید تلسکوپی داشته باشیم که برای رصد در فروسرخ بسیار قدرتمند باشد. جیمز وب به دلیل توانش در رصد‌های فروسرخ می‌تواند کیهان را در زمانی فقط ۱۰۰ تا ۲۵۰ میلیون سال که از مهبانگ گذشته بوده رصد کند، یعنی زمانی که عمر کیهان فقط ۲درصد عمر فعلی آن بوده است.

البته همه ماجرا به کهکشان‌های دور دست و درک بهتر چگونگی شکل‌گیری کیهان مربوط نیست. رصد در نور فروسرخ در کهکشان خودمان هم جواب پرسش‌های بسیار مهمی را در اخترفیزیک خواهد داد. هسته اولیه ستاره‌هایی که در سحابی‌ها تشکیل می‌شوند و همچنین سیاره‌های که اطراف آن‌ها پدید می‌آیند در فروسرخ تابش دارند؛ بنابراین رصد‌های دقیق تلسکوپ جیمز وب در تابش فروسرخ، شناخت بهتری از ستاره و سیاره‌زایی به اخترشناسان خواهد داد. همچنین نواحی مرکزی کهکشان خودمان را در فرو سرخ بهتر می‌توانیم رصد کنیم تا در نور مرئی. دلیلش آن است که غبار زیادی در نواحی مرکزی کهکشان وجود دارد که نور مرئی را سد می‌کند. به‌علاوه ۷۰درصد ستاره‌ها را کوتوله‌های سرخ تشکیل می‌دهد، یعنی ستاره‌های کوچک و کم‌جرمی که تابش آن‌ها در محدوده فروسرخ شدیدتر است. رصد‌های جیمز وب باعث می‌شود این ستاره‌ها و سیاره‌هایی را که دور آن‌ها می‌گردند، بهتر بشناسیم. شناخت جو سیاره‌های فراخورشیدی هم با رصد‌های جیمز وب در طول موج فروسرخ بسیار دقیق‌تر خواهد شد.


عملیات باز شدن اجزای جیمز وب در یک نگاه

بازشدن صفحه‌های خورشیدی که برق تلسکوپ را تأمین می‌کند دقایقی پس از پرتاب انجام می‌شود. آنتن تلسکوپ که امکان تبادل داده با آن را فراهم می‌کند نیز در همان روز نخست مأموریت باز می‌شود. طی روز‌های دوم تا چهارم تخته‌هایی که محل گسترده‌شدن سایه‌بان تلسکوپ هستند، باز می‌شوند و همچنین ستون تلسکوپ که محل قرارگیری آینه‌ها و ابزار‌های علمی است، افراشته شده و این قسمت‌ها را حدود دو متر از سایه‌بان فاصله می‌دهد. روز پنجم دلهره به اوج می‌رسد و گستردن سایه‌بان آغاز می‌شود که مراحل آن بیش از یک روز طول می‌کشد. چند روز بعدی صرف سرد شدن آرام و کنترل شده تلسکوپ می‌شود تا در روز نهم خنک‌کننده آن مشغول کار شود. در پایان نوبت به آینه‌های تلسکوپ می‌رسد که باز شوند. در روز یازدهم میله‌های آینه ثانویه تلسکوپ باز شده و آن را در جایش ثابت می‌کنند. روز دوازدهم آینه اصلی و طلایی جیمز وب باز می‌شود. دو قسمت از چپ و راست این آینه به صورت تا شده در هنگام بسته‌بندی برای پرتاب قرار داده شده‌اند. این دو قسمت باز شده و در جای خود چفت می‌شوند. باز شدن آینه اصلی تلسکوپ تا روز چهاردهم طول می‌کشد. اگر همه این مراحل به‌درستی انجام شود، گروه هدایت مأموریت جیمز وب پس از ۲۹روز نفس راحتی خواهد کشید.

 

منبع: روزنامه جام جم