تکمیل تلسکوپ فضایی

به گزارش جام‌جم‌آنلاین از ایسنا، روز سه‌شنبه ۲۱ آوریل ۲۰۲۶ در مرکز پرواز فضایی گادرد (Goddard) ناسا، دانشمندان با افتخار در اطراف یک دستگاه فلزی با پنل‌های خورشیدی نارنجی بلند و یک پایه نقره‌ای درخشان در یک اتاق تمیز و استریل سفید، در حالی که تلسکوپ فضایی «نانسی گریس رومن» (Nancy Grace Roman) می‌درخشید، ایستاده بودند.

جولی مک‌انری (Julie McEnery)، دانشمند ارشد این پروژه در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت: من بسیار امیدوارم و در واقع انتظار دارم که هیجان‌انگیزترین علم حاصل از «رومن» چیز‌هایی باشد که انتظارش را نداشتیم، چیز‌هایی که نمی‌توانستیم پیش‌بینی کنیم، اما این موضوع سوالات عمیق جدیدی را برای ماموریت‌های آینده مطرح می‌کند که باید به آنها بپردازیم.

این تلسکوپ فضایی که به نام اولین رئیس بخش نجوم ناسا و اولین زنی که در این سازمان سمت اجرایی داشته، نام‌گذاری شده است، باید به ابزاری ارزشمند دیگر در جستجوی گونه ما برای درک ماهیت واقعی جهان تبدیل شود.

این تلسکوپ در ردیف دیگر چشمان رباتیک قدرتمند ما در آسمان قرار خواهد گرفت؛ ابزار‌های مشهوری مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، «SPHEREx»، تلسکوپ فضایی اقلیدس (Euclid) و حتی هابل قدیمی، اما همیشه چشمگیر، با این تفاوت که همانطور که در مورد هر یک از این رصدخانه‌های برجسته صادق است، این تلسکوپ جدید تخصص خاص خود را دارد که در ادامه به برخی از این مشخصات خواهیم پرداخت.

مهمتر از همه، تلسکوپ فضایی «نانسی گریس رومن» یا به اختصار «رومن» که قرار است در سپتامبر ۲۰۲۶ و هشت ماه زودتر از برنامه و با بودجه کمتر پرتاب شود، پتانسیل نشان دادن بخش‌هایی از کیهان را دارد که هنوز به آنها دست نیافته‌ایم.

طبق گفته ناسا، آینه اصلی رومن حدود ۲.۴ متر عرض دارد که مشابه آینه هابل است. با این حال، رومن توانایی گرفتن تصاویری را دارد که حداقل ۱۰۰ برابر بزرگتر از هابل از آسمان عکس می‌گیرند.

جرد آیزاکمن (Jared Isaacman)، رئیس ناسا در این کنفرانس مطبوعاتی گفت: قابلیت‌های نقشه‌برداری آن بیش از ۱۰۰۰ برابر سریعتر از هابل است و می‌تواند ۲۰۰ برابر آسمان بیشتری را در یک تصویر واحد ترسیم کند. کاری که پردازش آن برای هابل ۲۰۰۰ سال طول می‌کشد را رومن می‌تواند در یک سال انجام دهد. تصاویری که ثبت می‌کند آنقدر بزرگ خواهند بود که صفحه نمایشی به اندازه کافی بزرگ برای نمایش آنها وجود ندارد.

برای روشن شدن موضوع، هابل در طول تقریباً ۳۵ سال خدمت خود تاکنون حدود ۴۰۰ ترابایت داده جمع‌آوری کرده است. در حالی که رومن پس از عملیاتی شدن کامل در ایستگاه کاری خود در فضا باید بتواند سالانه ۵۰۰ ترابایت داده ایجاد کند.

در مورد اینکه این داده‌ها چه چیزی می‌توانند در خود جای دهند، باید گفت که احتمالات، بی‌پایان هستند. این معمولاً یک استاندارد طلایی برای یک تلسکوپ است؛ همانطور که دانشمندان دوست دارند بگویند، ما همیشه امیدواریم به سوالاتی پاسخ دهیم که هرگز حتی فکر پرسیدن آنها را هم نکرده‌ایم.

تصاویر کیهانی و پانوراما

تلسکوپ فضایی «نانسی گریس رومن» به طور خاص برای ثبت تصاویر از جهان در نور مرئی و نزدیک به فروسرخ کالیبره شده است. تلسکوپ‌های مختلف، جهان را در طول موج‌های نوری مختلف مشاهده می‌کنند. به عنوان مثال، «جیمز وب» در مشاهدات فروسرخ تخصص دارد، در حالی که قدرت‌های هابل به آن اجازه می‌دهد تا مقداری نور فروسرخ، اما بیشتر نور مرئی و فرابنفش را ببیند.

تنوع بخشیدن به این روش مهم است، زیرا می‌توانید یک بخش از آسمان را دارای لایه‌های مختلف در نظر بگیرید. به عنوان مثال، بسیاری از اجرام بسیار دور فقط در نور فروسرخ دیده می‌شوند که شامل طول موج‌های بسیار بلندی است که برای چشم انسان قابل مشاهده نیستند؛ بنابراین برای رمزگشایی آن لایه به یک تلسکوپ فروسرخ نیاز دارید، اما در همان بخش از آسمان، اجرام نور مرئی نیز وجود دارند که باید با جزئیات بیشتری مورد مطالعه قرار گیرند که برای آنها به تلسکوپی نیاز دارید که مانند چشم انسان فوق‌العاده قدرتمند عمل کند.

چند نکته، رومن را متمایز می‌کند، از جمله سرعت بالای پردازش داده‌ها که قبلاً در مورد آن صحبت کردیم.

تصاویر رومن در مقایسه با «جیمز وب» ۵۰ برابر وسیع‌تر، اما کم‌عمق‌تر خواهند بود، زیرا رومن نیازی به دسترسی به اعماق کیهان مانند «جیمز وب» ندارد. همانطور که گفته شد، رومن نمی‌تواند فروسرخ را مانند «جیمز وب» ببیند و بنابراین در نگاه کردن به گذشته بسیار دور ناتوان خواهد بود.

به طور مشخص، ابزار میدان وسیع (WFI) رومن از یک دوربین تصویربرداری ۳۰۰ مگاپیکسلی در محدوده مرئی تا نزدیک به فروسرخ و طیف‌سنج بدون شکاف (ابزاری ویژه که به دانشمندان اجازه می‌دهد پراکندگی نور اشیاء را در یک میدان دید ثبت کنند) تشکیل شده است، اما چیزی منحصر‌به‌فرد در مورد آن نمای کم‌عمق و پانوراما وجود دارد.

این بدان معناست که دانشمندان لازم نیست در مورد اینکه به کدام بخش از آسمان نگاه می‌کنند، سخت‌گیر باشند. آنها می‌توانند فقط بررسی کنند و امیدوار باشند که یک سرنخ جالب برای بزرگنمایی پیدا کنند. این به رومن این امکان را می‌دهد که رویداد‌هایی را که خیلی سریع رخ می‌دهند، مانند انفجار‌های رادیویی سریع، ثبت کند و احتمال اینکه دانشمندان بتوانند ابرنواختر‌های قابل توجه، برخورد ستاره‌های نوترونی و سایر پدیده‌های به راحتی از دست رفته را درست در لحظه وقوع مشاهده کنند، افزایش می‌دهد.

دومینیک بنفورد (Dominic Benford)، دانشمند برنامه تلسکوپ «نانسی گریس رومن» می‌گوید: بنابراین ما هزاران ابرنواختر را خواهیم دید و برخی از اینها دورتر از هر ابرنواختری خواهند بود که قبلاً دیده‌ایم. ما تاریخ جهان را از طریق انفجار ستاره‌ها ردیابی خواهیم کرد.

همچنین این امید وجود دارد که رومن به ما کمک کند تا یکی از بزرگترین اسرار جهان خود، یعنی جزئیات جنبه تاریک آن را کشف کنیم.

جهان تاریک و کم‌نور

دانشمندان با وجود سال‌ها جست‌و‌جو برای رسیده به پاسخ، هنوز نمی‌دانند ماده تاریک و انرژی تاریک دقیقاً چیستند. تنها چیزی که تاکنون با اطمینان می‌دانیم، این است که به نظر نمی‌رسد ماده معمولی جهان ما برای جلوگیری از فروپاشی کهکشان‌ها مانند اسب‌هایی که سوار بر چرخ و فلکی هستند که به درستی به هم متصل نشده‌اند، کافی باشد و جهان نیز در انبساط مداوم خود بسیار سریع‌تر از آنچه که طبیعی به نظر می‌رسد، شتاب می‌گیرد.

مورد اول با ماده‌ای به نام «ماده تاریک» توضیح داده می‌شود که در جایی که ماده معمولی از بین می‌رود، ظاهر می‌شود و مورد دوم با «انرژی تاریک» که این انبساط را هدایت می‌کند، توضیح داده می‌شود.

این دو ماده در مجموع ۹۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهند، اما هرگز با قطعیت شناسایی نشده‌اند.

البته نمی‌توان با اطمینان گفت که «رومن» ناگهان ماهیت واقعی جهان تاریک را آشکار خواهد کرد یا خیر، اما اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که ما را کمی به آن نزدیک‌تر کند.

«رومن» به لطف میدان دید وسیع خود قادر خواهد بود به سرعت از تعداد زیادی کهکشان تصویربرداری کند تا مناظر سه‌بعدی و دقیقی از کیهان ایجاد کند. بنابراین، این تلسکوپ قادر خواهد بود مواردی مانند پویایی کهکشان‌های مختلف را به ما نشان دهد و انبساط جهان را ردیابی کند که دو روش اصلی است که ما ماده تاریک و انرژی تاریک را بررسی می‌کنیم.

مک‌انری گفت: ما همچنین بررسی خواهیم کرد که چگونه خود جهان در طول زمان گسترش یافته است و اینها کلید‌هایی برای گشودن ماهیت اساسی ماده تاریک، انرژی تاریک و تار و پود خود جهان هستند.

این تازه بدون اشاره به کاری است که مجموعه ابزار ویژه دیگر تلسکوپ رومن می‌تواند برای علم انجام دهد. به عنوان مثال، این تلسکوپ دارای یک کروناگراف (coronagraph) است؛ ابزاری که می‌تواند تابش ستاره‌های دور را مسدود کند و به ماموریت کمک کند تا مستقیماً از سیارات فراخورشیدی تصویربرداری کند. در واقع، ناسا می‌گوید کروناگراف این تلسکوپ می‌تواند سیاراتی را که ۱۰۰ میلیون بار کم‌نورتر از ستاره‌هایشان هستند، شناسایی کند. این آژانس در یک بررسی اجمالی توضیح می‌دهد که این قابلیت حدود ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بهتر از کروناگراف‌های فضایی موجود است.

در این بررسی اجمالی آمده است: کروناگراف رومن قادر خواهد بود نور ستاره منعکس شده از سیاره‌ای شبیه به مشتری را از نظر اندازه، دما و فاصله از ستاره مادر خود به طور مستقیم تصویربرداری کند.

تکمیل تلسکوپ فضایی که هیچ نمایشگری برای نمایش تصاویر آن وجود ندارد!

پیش به سوی پرتاب

حالا که «رومن» کامل شده است، مرحله بعدی سفر آن می‌تواند به زودی آغاز شود. این شامل ارسال به محل پرتاب (مرکز فضایی کِنِدی ناسا در فلوریدا) و انجام هرگونه آزمایش لازم مربوط به پرتاب خواهد بود.

تاکنون آزمایش‌های زیادی قبل از پرتاب روی «رومن» انجام شده است، از جمله اینکه امواج صوتی شدید به این تلسکوپ شلیک می‌شود و تا حد زیادی تکان می‌خورد، در معرض گرمای شدید و سرمای شدید قرار می‌گیرد و موارد بسیار بیشتری که همگی این تلسکوپ را تحت فشار قرار می‌دهند. سخت به نظر می‌رسد، اما نکته این است که مطمئن شویم «رومن» قادر به تحمل سختی‌های پرتاب و خشن‌ترین محیطی که می‌شناسیم (فضا) خواهد بود.

جرمی پرکینز (Jeremy Perkins)، دانشمند ادغام رصدخانه و آزمایش رومن می‌گوید: بیشتر چیز‌هایی که باقی مانده، بررسی‌های نهایی و جمع‌بندی‌های نهایی است و باید مطمئن شویم که همه حسگر‌ها را نصب کرده و حسگر‌هایی را که برای آزمایش نصب شده بودند، جدا کرده‌ایم.

در مورد رویه‌های پرتاب، پس از بررسی تمام جوانب آزمایش، ناسا یک موشک «فالکون هوی» (Falcon Heavy) شرکت اسپیس‌ایکس (SpaceX) را برای حمل این گنج به فضا انتخاب کرده است. تا به امروز ۱۱ پرتاب توسط «فالکون هوی» انجام شده است که میزان موفقیت این موشک ۷۰ متری ۱۰۰ درصد بوده است.

«رومن» پس از جدا شدن از موشک، به نقطه‌ای پایدار در حدود یک میلیون مایل دورتر از زمین به نام نقطه «لاگرانژ ۲» (L۲) خواهد رفت. این نقطه، نقطه‌ای محبوب برای کاوشگران فضایی ما است، زیرا به آنها اجازه می‌دهد در حالی که همچنان به گونه‌ای در مدار خود می‌چرخند که تیم کنترل ماموریت بتواند به راحتی با آنها ارتباط برقرار کند، از گرمای خورشید در امان بمانند.