اطلاعات کامل در باره تلسکوپ فضایی جیمز وب و ماموریتش

در روز ۴ دی ۱۴۰۰ مطابق با ۲۵ دسامبر سال ۲۰۲۱ میلادی، یک موشک آریان ۵ از فرودگاه فضایی اروپا واقع در گویان فرانسه، در ساعت ۹:۲۰ صبح به وقت محلی پرتاب شد که حامل تلسکوپ فضای «جیمز وب» بود.

کد خبر: ۱۲۶۷۱۴۵

تاریخ: ۰۵ دی ۱۴۰۰ - ۲۰:۱۹

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از Space، این پرتاب، علاوه بر تلسکوپ فضایی، امیدها و رویاهای بی‌شمار مربوط به ستاره‌شناسان، اخترفیزیکدانان و دانشمندان سیاره‌ای در سراسر جهان را با خود به فضا برد.

گفته می‌شود که اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این تلسکوپ عظیم به اولین ستاره‌ها و کهکشان‌های کیهان چشم خواهد دوخت، جوّ سیارات بیگانه را استشمام خواهد کرد و طی پنج تا ده سال آینده، انواع دیگری از کارهای جالب و اثربخش را انجام خواهد داد.

این تلسکوپ فضایی در آسمانی ابری و بر فراز گویان اوج گرفت و حدود نیم ساعت بعد، از موشک ساخته شده توسط آریاناسپیس جدا شد. هنگام پرتاب، و همزمان با دریافت نماهایی زنده از وب که نشان می‌داد این تلسکوپ در فضا در حال باز کردن آرایه خورشیدی خود است، صدای شادی و نشاط بود که از همه جا بلند می‌شد. صدای یک کنترل‌گر پرواز Arianespace آریانسپیس در پخش زنده ناسا به گوش می‌رسید که می‌گفت: «ادامه بده، وب، ادامه بده!»

بیل نلسون (مدیر ناسا) هفته گذشته گفته بود: «این مأموریتی بی‌نظیر است؛ مأموریتی شگفت‌انگیز، اگر نگوییم طاقت‌فرسا؛ چرا که به ما کمک خواهد کرد درک بهتری از جهش کوانتومی داشته باشیم و پی ببریم که چه کسی هستیم، چگونه به اینجا رسیده‌ایم، چه هستیم و تکامل چگونه انجام گرفت».

جاناتان گاردنر (معاون ارشد پروژه وب از ناسا) می‌گوید: «وب پیچیده‌ترین پروژه‌ای است که ناسا تاکنون انجام داده و مسلماً بزرگ‌ترین پروژه در زمینه علوم محض است که ایالات متحده تاکنون به انجام رسانده است».

گفتنی است بیش از سه دهه کار بر روی وب انجام گرفته است. آغاز این پروژه در سپتامبر ۱۹۸۹ بود؛ یعنی زمانی که گروهی از ستاره‌شناسان در مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی بالتیمور گرد هم آمدند تا درباره جانشین احتمالی تلسکوپ فضایی هابل به بحث بپردازند.

جالب آنکه در آن زمان هابل هنوز پرتاب نشده بود؛ اما با توجه به اینکه برنامه‌ریزی و ساخت تلسکوپ‌های فضایی بزرگ به زمان زیادی نیاز دارد، جامعه نجوم می‌بایست یک یا دو دهه از زمان جلوتر فکر کند.

هابل در ماه آوریل سال ۱۹۹۰ با موفقیت به مدار زمین پرتاب شد، اما به زودی مشخص شد که یک جای کار مشکل دارد: نخستین تصاویری که این تلسکوپ به زمین مخابره کرد، تا حد ناامیدکننده‌ای مات و مبهم بودند. بدین ترتیب، همین امر موجب شد تا در برنامه‌ریزی برای نسل بعدی تلسکوپ‌ها، دقت بیشتری به عمل بیاید.

در زیر آینه طلایی، پنج لایه مواد نقره‌اندود قرار دارند که به‌عنوان یک محافظ در برابر تابش آفتاب عمل می‌کنند؛ بدین شکل که نور و گرما را منعکس می‌کنند تا حسگرها را به طرز باورنکردنی سرد نگه دارند.

تصمیم برای طراحی اولیه نسل جدید تلسکوپ تا سال ۱۹۹۶ تقریباً به قوت خود باقی بود. در آن زمان، محققان تخمین زدند که این رصدخانه قدرتمند حدود یک میلیارد دلار هزینه خواهد داشت و در اوایل سال ۲۰۰۷ راه اندازی خواهد شد.

اما تا سال ۲۰۱۰، هزینه مورد انتظار برای ساخت تلسکوپ جدید تا حدود ۵ میلیارد دلار بالا رفت و زمان پرتاب آن سال ۲۰۱۴ اعلام شد. این تلسکوپ جدید در سال ۲۰۰۲ و به افتخار رئیس وقت ناسا در زمان مأموریت آپولو، «جیمز وب» نامیده شد.

همیشه قرار بود که وب، ماشینی فوق‌العاده بزرگ و پیچیده باشد. به عنوان مثال، این تلسکوپ باید دمای ابزارهای علمی خود را تا حد بسیار زیادی پایین نگه می‌داشت، چرا که هرگونه گسیل حرارتی قابل توجه از آنها، باعث زمین‌گیر شدن سیگنال‌های فروسرخ ضعیفی می‌شد که وب به‌دنبال آنها بود. دمای هدف برای این رصدخانه، نزدیک به منفی 220 درجه سلسیوس است که این فضاپیما از طریق یک راهبرد دوجانبه به آن دست خواهد یافت.

بخشی از این راهبرد، استفاده از یک محافظ خورشیدی پنج‌لایه است و هر صفحه آن به اندازه یک زمین تنیس است. بخش دیگر، پارامتر مکان است؛ در واقع قرار است وب در فاصله یک‌ونیم کیلومتری از سطح زمین قرار داشته باشد که به نقطه ۲ لاگرانژی خورشید-زمین یا L2 موسوم است.

آنچه که این مدار را ممتاز می‌سازد، این است که تلسکوپ می‌تواند همزمان با گردش به دور خورشید، همراستا با زمین قرار داشته باشد. این امر باعث می‌شود محافظ خورشیدی بزرگ این ماهواره، از تلسکوپ در برابر نور و گرمای خورشید و زمین (و همینطور ماه) محافظت به عمل بیاورد. نقطه L2 آنقدر دور است که فضانوردان نمی‌توانند به آنجا بروند؛ از این‌رو وب در آنجا تنها خواهد بود.

در مورد آینه جیمز وب باید گفت که از ۱۸ بخش شش‌ضلعی تشکیل شده که هریک از برلیوم ساخته شده و با لایه نازکی از طلا پوشیده گشته است. وزن ترکیبی این ۱۸ تکه بر روی زمین، ۶۲۵ کیلوگرم است و نزدیک به ۳۶۰ کیلوگرم کمتر از آینه اصلی یک‌تکه هابل وزن دارند و سطح گردآوری نور آن نیز تنها یک‌ششم وب است.
وزن کلی جیمز وب بر روی زمین، ۶ هزار و ۵۰۰ کیلوگرم است؛ یعنی کمی سنگین‌تر از نصف هابل).

اکنون وب در فضاست؛ اما پیش از آنکه این تلسکوپ غول‌پیکر بتواند مأموریت علمی خود را شروع کند، کارهای زیادی باید انجام شوند. برای مثال، شاید یک ماه طول بکشد تا وب به نقطه L2 برسد. این سفر برای تیم وب، پر از ماجراجویی خواهد بود.

شاید حساس‌ترین بخش این مأموریت، باز شدن محافظ خورشیدی باشد که قرار است در نخستین هفته پس از پرتاب انجام شود. مقامات ناسا می‌گویند سامانه محافظت خورشیدی دارای ۱۴۰ سازوکار بازشونده، ۷۰ قطعه مونتاژی لولا، ۴۰۰ پولی، ۹۰ کابل و هشت موتور برای استقرار است که همگی باید به‌طور صحیح عمل کنند تا پنج غشای نازک، گسترده شوند.

استقرار درست بخش ۱۸ آینه‌ای هم کار ساده‌ای نیست. برای آنکه وب بتواند مطابق با برنامه مأموریت خود را انجام دهد، سطح آینه آن باید با دقت ۱۵۰ نانومتر همترازی داشته باشد. جالب است که بدانیم یک تار DNA انسان، تقریباً دو و نیم نانومتر پهنا دارد.

گفته می‌شود که یکی از دانشمندان ناسا محاسبه کرده است که سرعت حرکت این آینه‌ها، از سرعت رشد علف کمتر است تا بدین ترتیب از همترازی آنها با دقتی باورنکردنی، اطمینان حاصل شود.

البته قسمت‌های دیگری هم هستند که باید کار خود را به درستی انجام دهند؛ یکی از مقامات ناسا می‌گوید برای آنکه این مأموریت با موفقیت انجام شود، پس از پرتاب هنوز هم ۳۰۰ مورد هستند که باید به درستی انجام شوند.
حتی اگر همه چیز هم به درستی پیش برود، نزدیک به شش ماه طول خواهد کشید تا سامانه‌ها و ابزارهای وب همگی آماده به کار شوند و انتظار می‌رود که عملیات علمی معمول، در تابستان سال ۲۰۲۲ آغاز به کار کنند.

سپس وب برای انجام پروژه‌های علمی متنوع دانشمندان، دست‌کم پنج سال صرف رصد کیهان خواهد کرد. بیشتر این پروژه‌ها، با اهداف اصلی وب جور در می‌آیند. این اهداف عبارتند از جست‌وجوی نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌هایی که پس از مهبانگ شکل گرفتند؛ کمک به درک بهتر تکامل کهکشانی و شکل‌گیری ستارگان و سیارات، و همینطور کمک به شناسایی سامانه‌های سیارات دوردست به‌ویژه سیاراتی که ظرفیت زندگی زمینی را داشته باشند.

اما وب هم مانند هابل، یک ماشین فوق‌العاده همه‌کاره است. بنابراین، بدون شک خواهد توانست کارهای بیشتری هم انجام دهد و درک اخترشناسان از منظومه شمسی و کیهان را گسترش خواهد داد؛ آن‌هم به گونه‌ای که بدون کمک وب، نمی‌توانند به طور کامل آنها را درک کنند.

یکی از دانشمندان ناسا می‌گوید: «من فکر می‌کنم احتمالاً هیجان‌انگیزترین امور، آنهایی هستند که به آنها فکر نکرده‌ایم؛ اکتشافات کاملاً جدیدی که غیرمنتظره خواهند بود. این، همان هیجان حاصل از پرداختن به علم است».