إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي تم تجميعه بالكامل مع واقي الشمس و "هياكل البليت الموحدة" (التي تطوى حول التلسكوب للإطلاق) يتم نشره جزئيًا في تكوين مفتوح لتمكين تركيب التلسكوب.
(الصورة: © NASA / Chris Gunn)
بول م. سوتر فيزيائي فلكي في جامعة ولاية أوهايومضيف اسأل رائد فضاء و راديو الفضاء، ومؤلف كتاب "مكانك في الكون.ساهم سوتر في هذا المقال أصوات خبراء Space.com: Op-Ed & Insights.
وكالة ناسا تلسكوب جيمس ويب الفضائي من المقرر إطلاقه في مارس 2021 ، بعد سنوات من التأخير ومليارات الدولارات التي تم إنفاقها على الميزانية. في حين أنه من السهل القول بأن كل هذا الوقت والمال قد أهدر ، فإن هذا المرصد سيكون البطل الأول بلا منازع للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء ، مما يمنحنا وصولًا لا مثيل له إلى زوايا الكون التي يتعذر الوصول إليها حاليًا.
إذا أردنا أن نتعلم أشياء جديدة عن كل شيء من المجرات الأولى إلى فرصة الحياة على الكواكب الأخرى، ما يقرب من 9.7 مليار دولار من جيمس ويب هو أملنا الوحيد.
لا برد
بينما يُعلن عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي ("JWST" لمن يعرف) بأنه "خليفة" وكالة ناسا تلسكوب هابل الفضائي، نوعًا ما ليس كذلك. هابل هو في المقام الأول تلسكوب بصري ، يلتقط أطوال موجية من الضوء تشبه النطاق الذي تفعله العين البشرية ، ويمتد قليلاً إلى أجزاء الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية من الطيف الكهرومغناطيسي. في الأساس ، يعد هابل مقلة عملاقة تدور حول الفضاء ، ويقدم صورًا مذهلة ستراها ، إذا كانت أعصابك البصرية مجهزة بنفس الطريقة.
لكن JWST مختلفة. سوف يراقب بالكامل في الأشعة تحت الحمراء ، بالكاد يخدش أعمق الألوان الحمراء التي يمكن للإنسان رؤيتها. وبعبارة أخرى ، سوف تدرس JWST كونًا غير مرئي إلى حد كبير للتجربة البشرية.
أحد الأسباب الرئيسية لتصميم JWST ليكون نطاقًا للأشعة تحت الحمراء هو أن علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء ، بشكل عام ، يصعب فعله من سطح الأرض. التلوث الضوئي هو لعنة علماء الفلك ، الذين يحتاجون إلى سماءهم واضحة وضوح الشمس ومظلمة تمامًا للقيام بملاحظاتهم وقياساتهم التفصيلية.
ويأتي التلوث بالأشعة تحت الحمراء من أماكن مختلفة. في الأساس ، أي شيء دافئ. وهو ، في الأساس ، كل شيء. تولد الأجسام البشرية 100 واط من الأشعة تحت الحمراء. الأرض نفسها دافئة جدًا ، تتوهج بقوة في نطاقات الأشعة تحت الحمراء. حتى التلسكوب نفسه ، إذا كان في درجة حرارة الغرفة ، يتألق في الأشعة تحت الحمراء.
ليس الأمر أننا لا نستطيع القيام بذلك علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء من الأرض ، إنه فقط من الصعب بشكل محبط.
ومن ثم ، الفضاء.
بعيدا عن الوطن
ستعمل JWST على بعد حوالي مليون ميل (1.5 مليون كيلومتر) من الأرض ، لتبعدها بأمان بعيدًا عن كوكبنا الدافئ والمتوهج بالأشعة تحت الحمراء. ولكن حتى مع ذلك ، هناك الشمس للتعامل معها. هل سبق لك الجلوس في الخارج في يوم صيفي لطيف ، تشعر بدفء شمسنا على بشرتك؟ نعم ، هذا هو الأشعة تحت الحمراء التي يضخها الدلو. وحتى على بعد مليون ميل من الأرض ، لا تزال الشمس ممتلئة قليلاً.
لمكافحة هذا ، لدى مصممي التلسكوبات الفضائية بالأشعة تحت الحمراء خياران. الخيار الأكثر شيوعًا هو استخدام نظام تبريد نشط ، وتقليل التلسكوب إلى درجات الحرارة اللازمة لمراقبة الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح. هذا رائع ، ويتم استخدامه بواسطة التلسكوبات الفضائية بالأشعة تحت الحمراء السابقة ، ولكنه يحد من عمرها. لا مزيد من المبرد = لا مزيد من علم الفلك.
لذا بدلاً من ذلك ، ستقوم JWST بنشر مظلة فضائية ضخمة ومكلفة ، يبلغ طولها 72 قدمًا (22 مترًا) وعرضها 36 قدمًا (11 مترًا) ، مصنوعة من خمس طبقات من المواد العاكسة للغاية ، وكل طبقة أرق من شعرة الإنسان. هذا ضخم "حاجب الشمس"سيبقي التلسكوب نفسه في الظل المستمر ، في مكان ما جنوبًا ناقص 370 درجة فهرنهايت (ناقص 223 درجة مئوية) ، وهو مثالي لأطوال الموجات تحت الحمراء التي سيدرسها.
على الرغم من أنه للمتعة فقط ، سيتم تبريد إحدى الأدوات على متن الطائرة بنظام تبريد نشط إلى ما دون سالب 433 فهرنهايت (سالب 258 درجة مئوية) ، مما سيسمح لها بالوصول إلى بعض الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء الأطول.
ها العلم
الكل في الكل ، JWST ضخمة. في الواقع ، إنها كبيرة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون قادرة على وضع صاروخ. إلى جانب حاجب الشمس الهائل ، سيكون عرض المرآة الرئيسية 21 قدمًا (6.5 م) ، وهو أوسع بكثير من أي صاروخ يستخدم حاليًا. إن لصق المرآة على جانب الصاروخ بالقناة ليس حلاً عمليًا تمامًا ، لذلك بدلًا من ذلك قام مهندسو ناسا الأذكياء بتكسير المرآة إلى 18 مقطعًا سداسيًا أصغر ، والتي سيتم دسها وطيها في الصاروخ (إلى جانب الطي لأعلى حاجب الشمس وبقية التلسكوب نفسه).
إذا سارت الأمور على ما يرام ، فبعد أيام قليلة من إطلاقها ، ستتجه JWST إلى نقطة المراقبة الخاصة بها ، وستبدأ في الظهور.
وما سيظهر - ولن أستخدم هذه الكلمة بخفة - رائع. سيكون أحد أهدافه الرئيسية الكون المبكر ، عندما كان عمر الكون بضع مئات من ملايين السنين فقط. أول النجوم والمجرات التي ظهرت في المشهد الكوني تحترق بشكل مشرق في الطيف المرئي ، ولكن على مدى الـ 13 مليار سنة الماضية الكون توسعت ، مما أدى إلى تمديد هذا الضوء خارج النطاق المرئي وصولاً إلى الأشعة تحت الحمراء - مباشرة في البقعة الحلوة لمعلمات تصميم JWST.
نظرًا لعدم وجود أي صور على الإطلاق من عصر النجوم والمجرات الأولى (المعروفة بالعامية باسم "الفجر الكوني") ستكون هذه أول نظرة لنا على الإطلاق في هذا العصر المهم في تاريخ الكون.
أقرب إلى المنزل ، ستدرس JWST أي شيء رائع في الكون ، من الأقراص الكواكب الأولية حول النجوم حديثي الولادة إلى السحب الجزيئية ، المذنبات ، أجسام حزام كويبر والمزيد.
وسيستخدم JWST جهازًا متخصصًا لحجب الضوء من بعض النجوم البعيدة ، مما يتيح للمرصد التقاط صور لأي أجسام تدور حول تلك النجوم - مثل الكواكب الخارجية. سوف تتوهج هذه الكواكب في الأشعة تحت الحمراء ، وسيتم تعديل ضوء هذه الكواكب عن طريق المواد الكيميائية والعناصر الموجودة في الغلاف الجوي والمواد الكيميائية والعناصر التي قد تكون علامات على الحياة.
من صياد ET إلى كاشف الفجر الكوني ، سيكون JWST بالتأكيد يستحق الانتظار.
- ناسا تلسكوب جيمس ويب الفضائي: خليفة هابل الكوني
- منزل الانفاق يحرق فاتورة تحذيرية في تلسكوب جيمس ويب الفضائي
- وصول تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا إلى كاليفورنيا للتجميع النهائي (صور)
تعرف على المزيد من خلال الاستماع إلى الحلقة "هل يستحق جيمس ويب الانتظار؟" على بودكاست Ask A Spaceman ، متاح على اي تيونز وعلى الويب في http://www.askaspaceman.com. بفضلSethDSanders وhhyech و White I. و Veljo U. للأسئلة التي أدت إلى هذه القطعة! اطرح سؤالك الخاص على Twitter باستخدام #AskASpaceman أو باتباع Paul PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.
