تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) یک تلسکوپ فضایی است که توسط ناسا با مشارکت آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) توسعه یافته‌است. نام این تلسکوپ برگرفته از جیمز ئی. وب است که از ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸ مدیر ناسا بود و نقش مهمی در برنامهٔ آپولو داشت. این تلسکوپ قرار است جانشین تلسکوپ فضایی هابل به‌عنوان مأموریت فلگ‌شیپ ناسا در اخترفیزیک شود. تلسکوپ فضایی جیمز وب در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ با پرواز وی‌ای۲۵۶ آریان به سوی فضا پرتاب شد. دوربین تلسکوپ برای ارائهٔ وضوح و حساسیت مادون قرمز بهبود یافته بر روی هابل طراحی شده‌است و طیف وسیعی از تحقیقات را در زمینه‌های اخترشناسی و کیهان‌شناسی، از جمله مشاهدهٔ برخی از دورترین رویدادها و اجرام در جهان، مانند شکل‌گیری اولین جهان و کهکشان‌ها، بازدید از ۱۰۰ الی ۲۵۰ میلیون سال بعد از مهبانگ و ارائهٔ مشخصات جوی دقیق سیارات فراخورشیدیِ بالقوهٔ قابل سکونت را ممکن می‌سازد. آینهٔ نخستین تلسکوپ، عنصر تلسکوپ نوری، از ۱۸ بخش آینهٔ شش ضلعی ساخته شده از بریلیوم با روکش طلا تشکیل شده‌است که با هم ترکیب شده و آینه‌ای به قطر ۶٫۵ متر (۲۱ فوت) ایجاد می‌کند و به‌طور قابل توجهی بزرگتر از آینهٔ ۲٫۴ متری هابل (۷ فوت ۱۰ اینچ) است.

ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب در اواخر سال ۲۰۱۶ تکمیل شد و پس از آن مرحلهٔ آزمایش‌های گسترده روی آن آغاز شد. در ماه مارس ۲۰۱۸، ناسا پس از انفجار آفتاب‌گیر تلسکوپ در زمان شبیه‌سازی پرتاب ارسال را به تأخیر انداخت. پرتاب در ژوئن ۲۰۱۸ پس از توصیه‌های یک هیئت بررسی مستقل دوباره به تعویق افتاد و برای ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شد. ناسا تاریخ جدید پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب را ۳۱ اکتبر ۲۰۲۱ اعلام کرد. این تلسکوپ با موشک آریان ۵ ساخت سازمان فضایی اروپا و از پایگاه گویان فرانسه به فضا پرتاب شد. دشواری‌های مربوط به پرتابگر آریان ۵ باعث شد تا تاریخ پرتاب به ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ برسد. تأخیر در پرتاب از سال ۲۰۱۸ به دلیل بررسی‌های مجدد و سپس دنیاگیری کووید ۱۹، ۱۰ میلیارد دلار هزینه برای ناسا به همراه داشته‌است.^[

این تلسکوپ در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ در ساعت ۱۲:۲۰ از پایگاه فضایی گویان فرانسه پرتاب گردید.و پس از گذراندن حدود ۲۹ روز در مدار L2 قرار می‌گیرد جیمزوب ۶ ماه پس از پرتاب، رصد را آغاز خواهد کرد و بین ۵٫۵ تا۱۰ سال در نقطه L2 باقی خواهدماند. تلسکوپ فضایی جیمز وب پس از ۲۷ دقیقه با موفقیت از موشک آریان ۵ جدا شد.

ویژگی‌ها

تفجو وزنی معادل با نصف وزن هابل دارد اما مساحت آینه اصلی آن بیش از ۶ برابر آینه هابل است. جیمز وب برای اخترشناسی مادون‌قرمز طراحی شده اما همچنین می‌تواند پرتوهای نارنجی و قرمز را نیز رصد کند.

تلسکوپ‌های زمینی باید از میان اتمسفر رصد کنند که بسیاری از امواج غیرقابل مشاهده می‌شوند. حتی در جاهایی که اتمسفر شفاف است بسیاری از ترکیبات شیمیایی مانند آب، دی‌اکسید کربن و متان که در جو زمین وجود دارند کار تجزیه و تحلیل را بسیار سخت می‌کنند. تلسکوپ‌های فضایی موجود مانند هابل نمی‌توانند این دسته از امواج را مطالعه کنند، زیرا آینه‌ها به اندازه کافی خنک نیستند (آینه هابل در حدود ۱۵ درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود).

نمای سه‌رُخ از بالا                     قسمت پایین (رو به خورشید)

سپر خورشیدی

برای رصد در طیف مادون‌قرمز، تفجو باید بسیار سرد (زیر ۲۲۰- درجه سانتی‌گراد) نگه داشته شود در غیر این صورت تابش مادون‌قرمز اجزای تلسکوپ را در هم خواهد شکست؛ بنابراین، از یک سپر نوری بزرگ برای جلوگیری از نور و حرارتِ خورشید، زمین و ماه استفاده می‌شود و موقعیت آن در نزدیکی نقطه لاگرانژی خورشید تمام این سه جسم (خورشید، زمین و ماه) را در یک طرف فضاپیما نگه خواهد داشت.

اپتیک

آینه اصلی در مرکز پرواز فضایی گودارد، مِی ۲۰۱۶ مونتاژ شده‌است.

عنصر تلسکوپ نوری تفجو یک بازتابنده از جنس بریلیم با ابعاد ۶٫۵ متری با مساحت کل ۲۵ متر مربع است. این ابعاد برای تجهیزات پرتابی موجود بسیار بزرگ است، بنابراین آینه از ۱۸ قسمت شش ضلعی تشکیل شده‌است که پس از پرتاب تلسکوپ راه‌اندازی می‌شوند.

ابزار علمی

ماژول یکپارچهٔ تجهیزات علمی (ISIM) چارچوبی است که توان الکتریکی، محاسبات منابع، قابلیت خنک سازی و همچنین پایداری ساختاری تلسکوپ وِب را فراهم می‌کند.

دوربین رصد مادون‌قرمز نزدیک (NIRCam) یک تصویربردار بسیار دقیق و پیشرفته است که توسط دانشگاه آریزونا طراحی شده و روی ماژول ISIM نصب می‌شود. وظیفه این بخش تصویر برداری از نورهای طیف ۰٫۶ تا ۵ میکرومتر است همچنین به‌عنوان حسگر هماهنگ‌کننده عمل می‌کند تا بتواند هر ۱۸ آینه را به‌گونه‌ای تنظیم کند که بتوانند به‌عنوان آینه‌ای واحد عمل کنند. همکار دانشگاه آریزونا در ساخت NIRCam شرکت لاکهید مارتین است.

طیف‌سنج مادون‌قرمز نزدیک (NIRSpec) یک طیف‌سنج چند جرمی است که توسط آژانس فضایی اروپا طراحی شده‌است که می‌تواند به‌طور هم‌زمان طیف مادون‌قرمز را با رزولوشن پایین، متوسط و بالا اندازه‌گیری کند. طراحی NIRSpec سه حالت مشاهده را فراهم می‌کند

مدل NIRSpec

ادوات طیف‌سنج مادون‌قرمز میانه یا MIRI محدوده طول موج مادون‌قرمز میانه را از ۵ تا ۲۷ میکرومتر اندازه‌گیری خواهد کرد. این قسمت شامل هر دو دوربین متوسط مادون‌قرمز و یک طیف‌سنج تصویربرداری است. MIRI با همکاری آژانس فضایی اروپا و آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا طراحی شده‌است.

حسگر هدایت کامل / تصویربردار مادون‌قرمز نزدیک و طیف‌سنج بی‌لغزش (FGS/NIRISS)، که توسط آژانس فضایی کانادا طراحی و توسعه داده شده‌است، که می‌تواند طول موج‌های بین ۰٫۸ تا ۵ میکرومتر را مشاهده کند.

مقایسه با سایر تلسکوپ‌ها

مقایسه با آینه اصلی هابل

تمایل به یک تلسکوپ مادون‌قرمز بزرگ به دهه‌ها قبل برمی‌گردد؛ در ایالات‌متحده آمریکا تلسکوپ مادون‌قرمز شاتل زمانی که شاتل فضایی در حال ساخت بود برنامه‌ریزی شد و به عنوان پتانسیل نجوم مادون‌قرمز اذعان شد. در مقایسه با تلسکوپ‌های زمینی، رصدخانه‌های فضایی عاری از جذب جوی نور مادون‌قرمز بودند.^[۲۸]

بااین‌حال، تلسکوپ‌های مادون‌قرمز یک نقطه‌ضعف دارند - آن‌ها باید بسیار سرد بمانند و هرچه طول‌موج مادون‌قرمز طولانی‌تر شود، باید سردتر بمانند. در غیر این صورت، گرمای پس‌زمینه دستگاه به‌خودی‌خود ردیاب‌ها را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد و باعث کور شدن آن می‌شود. برای غلبه بر این موضوع باید تلسکوپ را بسیار دقیق طراحی کرد، به‌طور خاص می‌توان تلسکوپ را داخل یک محفظه عایق حرارتی ذخیره‌سازی برودتی با ماده‌ای بسیار سرد، مانند هلیوم مایع، قرارداد. این بدان معناست که بیشتر تلسکوپ‌های مادون‌قرمز طول عمر محدودی متناسب با مادهٔ سردکننده آن‌ها دارند، به‌اندازه چند ماه، شاید حداکثر چند سال.

پژوهش و توسعه

کارهای اولیه برای توسعهٔ جانشینی برای هابل در خلال سال‌های ۱۹۸۹ و ۱۹۹۴ شد که منجر به مدل مفهومی از تلسکوپی به نام تلسکوپ نسل بعدی (NGST) بود که دیافراگم ۴ متری داشت و در مدار معادل با ۴ واحد نجومی کار می‌کرد. این فاصلهٔ مداری از غبار بین سیاره‌ای در امان بود. کار روی NGST در سال ۱۹۹۶ آغاز شد. این تلسکوپ در سال ۲۰۰۲، به خاطر نقش کلیدی جیمز ای. وب در پروژهٔ آپولو، به جیمز وب تغییر نام داد. JSWT حاصل همکاری آژانس فضایی ایالات متحدهٔ آمریکا و آژانس هوایی آمریکا با همکاری‌های بین‌المللی از سوی آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.

در دوران «سریع‌تر، بهتر و ارزان‌تر» در اواسط دههٔ ۱۹۹۰ رهبران ناسا به دنبال یک تلسکوپ فضایی کم‌هزینه بودند. نتیجهٔ طرح مفهومی NGST بود که دیافراگم ۸ متری داشت و در نقطهٔ L₂ قرار داشت و تقریباً ۵۰۰ میلیون دلار تخمین زده شده بود. در سال ۱۹۹۷، ناسا با مرکز پروازهای فضایی گادرد، شرکت هوا فضا و فناوری Ball و شرکت TRW برای مطالعه‌هایی دربارهٔ نیازهای فنی و تخمین هزینه‌های این پروژه وارد همکاری شد و در سال ۱۹۹۹، لاکهید مارتین و TRW را برای مطالعات اولیه انتخاب کرد. پرتاب تلسکوپ در آن زمان برای سال ۲۰۰۷ برنامه‌ریزی شده بود اما تاریخ پرتاب متعاقباً بارها به تعویق افتاد (جدول روبرو را ببینید). در سال ۲۰۰۲، ناسا طی قراردادی ۸۲۴٫۸ میلیون دلار به TRW برای NGST، که اکنون به تلسکوپ فضایی جیمز وب تغییر نام یافته‌است، اعطا کرد. این قرارداد برای طرح یک آینه اصلی ۶٫۱ متری (۲۰ فوت) بود و تاریخ پرتاب سال ۲۰۱۰ انتخاب شد. در اواخر آن سال TRW توسط نورثروپ گرومن خریداری شد و به بخش فناوری فضایی این شرکت تبدیل شد.

فیلم لحظه پرتاب جیمز وب کامل

اخبارتازه از جیمز وب

آنتن تلسکوپ فضایی "جیمز وب" راه‌اندازی شد

وضعیت جیمز وب آنلاین دما رطوبت وفاطله اززمین و..   کلیک

بازشدن سپرهای حرارتی تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب اکنون شکل الماس-مانند نهایی خود را گرفته است و با گسترش موفق دومین پایه، عملیات باز شدن سپر خورشیدی نقره‌ای هم کامل شد و رصدخانه نقطه عطف دیگری از استقرار حیاتی خود را پشت سر گذاشت. کلیک

جیمز وب به مسیر خود برای تبدیل شدن به یک رصدخانه متمرکز ادامه می‌دهد. این تیم با موفقیت در مرحله دوم و سوم از مجموع هفت مرحله تراز آینه ای کار کرده است. با تکمیل این مراحل، به نام تراز بخش و پشته‌سازی تصویر، تیم اکنون تنظیمات کوچک‌تری را در موقعیت آینه‌های وب آغاز خواهد کرد.

پس از انتقال 18 نقطه پراکنده نور ستارگان به شکل شش ضلعی مشخص وب، تیم با انجام تنظیمات جزئی، تصویر هر بخش از آینه را اصلاح کرد و در عین حال تراز آینه ثانویه وب را نیز تغییر داد. تکمیل این فرآیند، که به عنوان تراز قطعه شناخته می‌شود، یک گام کلیدی قبل از همپوشانی نور از همه آینه ها بود تا بتوانند به طور هماهنگ کار کنند.

هنگامی که Segment Alignment به دست آمد، نقاط متمرکز منعکس شده توسط هر آینه سپس روی هم قرار گرفتند و فوتون های نور را از هر بخش به همان مکان در حسگر NIRCam رساندند. در طول این فرآیند، به نام Image Stacking، تیم مجموعه‌ای از شش آینه را در یک زمان فعال کرد و به آن‌ها دستور داد که نور خود را مجدداً جهت همپوشانی نشان دهند، تا زمانی که تمام نقاط نور ستاره با یکدیگر همپوشانی داشته باشند.

لی فاینبرگ، مدیر بخش تلسکوپ نوری وب در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، گفت: "ما هنوز کار داریم، اما به طور فزاینده ای از نتایجی که می‌بینیم خرسندیم." سال‌ها برنامه‌ریزی و آزمایش سود زیادی به همراه دارد، و تیم نمی‌توانست بیشتر از این هیجان‌زده باشد که ببیند چند هفته و ماه آینده چه خواهد شد.

اگرچه Image Stacking تمام نور یک ستاره را در یک مکان در آشکارساز NIRCam قرار می‌دهد، بخش های آینه همچنان به جای یک تلسکوپ بزرگ به عنوان 18 تلسکوپ کوچک عمل می‌کنند. اکنون قطعات باید با دقتی کمتر از طول موج نور در کنار یکدیگر ردیف شوند.

این تیم اکنون فاز چهارم همترازی آینه‌ها را آغاز می‌کند که به عنوان فاز درشت شناخته می‌شود، جایی که از NIRCam برای گرفتن طیف‌های نور از 20 جفت جدا از بخش‌های آینه استفاده می‌شود. این به تیم کمک می‌کند تا جابجایی عمودی بین بخش های آینه یا تفاوت های کوچک در ارتفاع آنها را شناسایی و تصحیح کند. این باعث می‌شود که تک نقطه نور ستاره در هفته های آینده به تدریج واضح تر و متمرکزتر شود.

عکس های جدید تلسکوپ جیمزوبکه دانشمندان به گریه انداخت

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا عمیق ترین و واضح ترین تصویر مادون قرمز از جهان دور را تا به امروز تولید کرده است. این تصویر از خوشه کهکشانی SMACS 0723 که به عنوان اولین میدان عمیق وب شناخته می‌شود، مملو از جزئیات است.

هزاران کهکشان - از جمله کم‌نورترین اجرام مشاهده شده در مادون قرمز - برای اولین بار در دید وب ظاهر شده‌اند. این تکه از جهان پهناور، تکه‌ای از آسمان را می‌پوشاند که تقریباً به اندازه یک دانه شن است که توسط شخصی روی زمین نگه داشته شده است.

این میدان عمیق که توسط دوربین مادون قرمز نزدیک وب (NIRCam) گرفته شده است، ترکیبی از تصاویر در طول موج‌های مختلف است که مجموعاً 12.5 ساعت طول می‌کشد – برای رسیدن به اعماق در طول موج‌های فروسرخ فراتر از عمیق‌ترین میدان‌های تلسکوپ فضایی هابل، که هفته‌ها طول کشید.

این تصویر خوشه کهکشانی SMACS 0723 را همانطور که 4.6 میلیارد سال پیش ظاهر شد نشان می‌دهد. جرم ترکیبی این خوشه کهکشانی به عنوان یک عدسی گرانشی عمل می‌کند و کهکشان های بسیار دورتر را در پشت خود بزرگ می‌کند. NIRCam وب آن کهکشان‌های دوردست را در کانون توجه دقیق قرار داده است – آن‌ها ساختارهای کوچک و ضعیفی دارند که قبلاً هرگز دیده نشده‌اند، از جمله خوشه‌های ستاره‌ای و ویژگی‌های پراکنده. محققان به زودی شروع به کسب اطلاعات بیشتر در مورد جرم، سن، تاریخچه و ترکیب کهکشان ها خواهند کرد، زیرا وب در جستجوی اولین کهکشان های جهان است.

این تصویر جزو اولین تصاویر تمام رنگی تلسکوپ است. مجموعه کامل سه شنبه، 12 ژوئیه، از ساعت 10:30 صبح به وقت شرقی، طی پخش زنده تلویزیونی ناسا منتشر خواهد شد. درباره نحوه تماشا بیشتر بیاموزید.

اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، و STScI

تلسکوپ فضایی جیمز وب برترین رصدخانه علوم فضایی جهان است. وب اسرار منظومه شمسی ما را حل خواهد کرد، به دنیاهای دوردست اطراف ستارگان دیگر نگاه خواهد کرد و ساختارها و منشاء اسرارآمیز جهان و مکان ما در آن را بررسی خواهد کرد. وب یک برنامه بین المللی است که توسط ناسا با شرکای خود، ESA (آژانس فضایی اروپا) و CSA (آژانس فضایی کانادا) هدایت می‌شود.

مقر ناسا بر مأموریت اداره مأموریت علمی آژانس نظارت دارد. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، وب را برای آژانس مدیریت می‌کند و بر مأموریت انجام شده توسط مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، نورثروپ گرومن و سایر شرکای مأموریت نظارت می‌کند. علاوه بر گدارد، چندین مرکز ناسا از جمله مرکز فضایی جانسون در هیوستون به این پروژه کمک کردند.

پروفایل نویسنده:

پروفایل نویسنده:پوریاتومانی