تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا
تلسکوپ فضایی جیمز وب قرار است جایگزین تلسکوپ فضایی هابل شود.با ما همراه باشید تا با هم به بررسی این تلسکوپ عظیم الجثه و دلایل تاخیر پرتاب آن بپردازیم.

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا (JWST)


تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope)، یک تلسکوپ فضایی است که قرار است جایگزین تلسکوپ فضایی هابل شود.
بدین وسیله وضوح و حساسیت بسیار بالاتری را فراهم کرده و گستره وسیعی از تحقیقات در زمینه‌های نجوم و کیهان‌شناسی امکان‌پذیر می گردد، از جمله مشاهده برخی از وقایع و اجرام دوردست در جهان مانند شکل‌گیری و تکامل اولین کهکشان‌ها.

اهداف دیگر این تلسکوپ عبارتند از فهم چگونگی شکل‌گیری ستارگان و سیاره‌ها و تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های فراخورشیدی و نواخترها. در این مقاله از مجله اینترنتی بیننده با ما همراه باشید تا با هم به بررسی این تلسکوپ عظیم الجثه بپردازیم.

 

 تلسکوپ فضایی جیمز وب
تلسکوپ فضایی جیمز وب

 

آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب

آینه اصلی جیمز وب، عنصر بصری تلسکوپ، از ۱۸ قسمت آینه شش ضلعی تشکیل‌شده که آینه‌ای با قطر ۶٫۵ متر را تشکیل می‌دهند. این آینه بسیار بزرگ‌تر از آینهٔ هابل با قطر ۲٫۴ متر است . برخلاف هابل که طیف‌های اشعه فرابنفش، طیف مرئی و مادون‌قرمز (۰٫۱ تا ۱ میکرومتر) را مشاهده می‌کند، جیمز وب، در محدوده فرکانس پایین‌تری از نور مرئی با طول‌موج بلند از طریق مادون‌قرمز (۰٫۶ تا ۲۷ میکرومتر) رصد خواهد کرد، که به آن اجازه می‌دهد اجرام بزرگ انتقال به سرخ را مشاهده کند که برای هابل بسیار دور و قدیمی هستند.

آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب
آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب

 

تلسکوپ باید بسیار سرد نگه داشته شود تا بتواند اشعه مادون‌قرمز را بدون تداخل دریافت کند، بدین منظور تلسکوپ در فضا در نزدیکی نقطه لاگرانژی خورشید قرار خواهد گرفت و یک آفتاب‌گیر بزرگ آینه و دیگر قطعات تلسکوپ را زیر ۲۲۳/۲- درجه سانتی‌گراد نگه می‌دارد.

 

آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب
آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب

 


دلیل نامگذاری آن

تلسکوپ جیمز وب، توسط ناسا –با مشارکت آژانس فضایی کانادا و آژانس فضایی اروپا– توسعه داده‌شده‌است و به افتخار جیمز ای. وب، که از سال ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸ به‌عنوان مدیر ناسا مشغول به کار بوده و نقش مهمی در برنامه فضایی آپولو داشته، نام‌گذاری شده‌است.

 

تاریخ پرتاب

توسعه تلسکوپ جیمز وب در سال ۱۹۹۶ برای پرتاب در سال ۲۰۰۷ آغاز شد، اما پروژه تأخیرهای زیاد و هزینه‌های گزافی داشت و در سال ۲۰۰۵ طراحی دوباره شد. ساخت تفجو در اواخر سال ۲۰۱۶ تکمیل شد و پس از آن مرحله آزمایش‌های گسترده روی آن آغاز شد.

در ماه مارس ۲۰۱۸، ناسا پس از انفجار آفتاب‌گیر یا سپر خورشیدی تلسکوپ در زمان شبیه‌سازی پرتاب، ارسال را به تأخیر انداخت.

جمع کردن موفقیت آمیز سپر خورشیدی تلسکوپ جیمز وب ناسا

پرتاب آن، در ژوئن ۲۰۱۸ پس از توصیه‌های یک هیئت بررسی مستقل، دوباره به تعویق افتاد و در حال حاضر برای ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده‌است.

ناسا تاریخ جدید پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب را، ۳۱ اکتبر ۲۰۲۱ اعلام کرد. این تلسکوپ قرار است با موشک آریان ۵، ساخت سازمان فضایی اروپا، و از پایگاه گویان فرانسه به فضا پرتاب شود. 

تأخیر در پرتاب از سال ۲۰۱۸ به دلیل بررسی‌های مجدد و سپس همه گیری کووید ۱۹، ۱۰ میلیارد دلار هزینه برای ناسا به همراه داشته‌است.

 

ویژگی های تلسکوپ فضایی جیمز وب

این تلسکوپ، وزنی معادل با نصف وزن هابل دارد، اما مساحت آینه اصلی آن بیش از 6 برابر آینه هابل است. جیمز وب برای اخترشناسی مادون‌قرمز طراحی شده است، اما، علاوه بر آن، 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 بررسی کنند؛ زیرا آینه‌ها به اندازه کافی خنک نیستند (آینه هابل در حدود ۱۵ درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود).

تلسکوپ جیمز وب، در نزدیکی زمین و خورشید -در نقطه L2 لاگرانژی- حدود ۱٬۵۰۰٬۰۰۰ کیلومتری مدار زمین عمل می‌کند. این در حالی است که هابل در ۵۵۰ کیلومتری و ماه تقریباً در ۴۰۰هزار کیلومتری سطح زمین چرخش می‌کنند.
 
این فاصله می‌تواند تعمیرات یا ارتقاء سخت‌افزار این تلسکوپ پس از راه‌اندازی را عملاً غیرممکن کند. اشیاء در این فاصله می‌توانند هماهنگ با زمین دور خورشید بچرخند که اجازه می‌دهد تلسکوپ در یک فاصله تقریباً ثابت از زمین باقی بماند و برای محافظت از گرما و نورِ خورشید و زمین از یک سپر خورشیدی استفاده کند.

این امر باعث می‌گردد تا دمای فضاپیما، زیر ۲۲۰- درجه سانتیگراد نگه داشته شود که برای رصد امواج مادون‌قرمز مورد نیاز است. پیمانکار اصلی شرکت، نورثروپ گرومن است؛ شرکت هوا فضای و صنایع دفاعی آمریکایی است، که در زمینه تولید تجهیزات، جنگ افزاری، هواگردها، هواپیماهای جنگنده، کشتی، ماهواره، رادارهای موشکی و ... فعالیت  دارد.

 

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.

سپر خورشیدی دارای پنج لایه است که از یک لایهٔ نازکی از جنس پلی‌آمید ساخته شده‌است، به‌همراه اندودِ آلومینیوم در یک طرف و سیلیکون در طرف دیگر سپر. اِشکال تصادفی ساختار این لایه‌های ظریف در طی آزمایش، یک عامل تأخیر در اجرای پروژه است.

 

 

 نمای سپر خورشیدی تلسکوپ فضایی جیمز وب از زیر
نمای سپر خورشیدی تلسکوپ فضایی جیمز وب از زیر

 

 

OTE المان نوری تلسکوپ

المان نوری تلسکوپ  ، جزء اصلی یعنی چشم ناظر و زیر مجموعه ای از تلسکوپ فضایی جیمز وب است. 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.

 

سپر خورشیدی تلسکوپ فضایی جیمز وب
OTE

 

 

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. مهندسان به این قسمت قلب تلسکوپ می‌گویند. این قسمت با ترکیب گرافیتی-اپوکسی به زیر ساختار تلسکوپ جیمز وب متصل است. ISIM  دارای چهار ابزار علمی و یک دوربین راهنما است.


•    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 می‌باشد.
•    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: یک حالت با وضوح کم با استفاده از یک منشور، یک حالت با وضوح متوسط و حالت دیگری با وضوح بالا.
•    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 تلسکوپ‌ ها

تمایل به ساخت 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.

بااین‌حال، تلسکوپ‌های مادون‌قرمز یک نقطه‌ ضعف 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. 

از طریق طراحی فضاپیما، می‌توان دما را به‌اندازه کافی پایین نگه داشت تا مشاهدات نزدیک مادون‌قرمز را بدون منبع خنک‌کننده انجام داد؛ مانند مأموریت‌های تلسکوپ فضایی اسپیتزر و کاوشگر نقشه‌بردار فروسرخ میدان وسیع. 

نمونه دیگر، ابزار NICMOS هابل است که با استفاده از بلوک یخ نیتروژن که پس از چند سال تخلیه‌شده بود، شروع به کار کرد، اما سپس به کریوکلر تبدیل شد که به‌طور مداوم کار می‌کرد. جیمز وب، طوری طراحی‌ شده ‌است که بتواند خودش را بدون وجود محفظه عایق حرارتی ذخیره‌سازی برودتی، با استفاده از ترکیب سپر حرارتی و رادیاتور، سرد کند.

تأخیرها و افزایش هزینه‌های جیمز وب را می‌توان با تلسکوپ هابل مقایسه کرد. وقتی پروژه هابل به‌طور رسمی در سال ۱۹۷۲ شروع شد، پیش‌بینی می‌شد هزینه ساخت ۳۰۰ میلیون دلاری داشته باشد (یا ۱ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۶)، اما زمانی که به فضا فرستاده شد، هزینه‌ها چهار برابر شده بود. علاوه بر این، ابزارهای جدید و مأموریت‌های سرویس‌دهی تا سال ۲۰۰۶ هزینه را به حداقل ۹ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۶ افزایش دادند.

 

آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب و هابل
آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب و هابل

 


مشکلات مربوط به هزینه و برنامه

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، دارای تاریخچهٔ هزینه‌ها و تاخیرهای بسیار زیاد است که به خاطر عوامل خارجی مانند تأخیر در تصمیم‌گیری در مورد موشک پرتاب و اضافه کردن بودجه‌ای به خاطر مسائل پیش‌بینی نشده است. 

هزینه پروژه در ابتدا ۱٫۶ میلیارد دلار پیش‌بینی شده بود، اما این پیش‌بینی در زمانی که ساخت تلسکوپ در سال ۲۰۰۸ شروع شد، به ۵ میلیارد دلار رسیده بود. 

در تابستان سال ۲۰۱۰ مأموریت بررسی طراحی کلیه موضوعات فنی با عالی‌ترین نمرات انجام شد، اما تغییر هزینه‌ها و زمان پرتاب، باعث شد باربارا میکولسکی، سناتور ایالت مریلند، خواستار انجام تحقیقات مستقل در مورد این پروژه گردد. 

کمیته مستقل، با بررسی جامع پروژه، دریافت که نزدیک‌ترین زمان ممکن برای پرتاب تلسکوپ می‌تواند اواخر سال ۲۰۱۵ با هزینه اضافی ۱٫۵ میلیارد دلار (کلاً ۶٫۵ میلیارد دلار) باشد. 

همچنین خاطر نشان کردند که این امر، بودجه پروژه را بالا برده و هر گونه تأخیر در پرتاب تلسکوپ باعث بالا رفتن هزینه کل پروژه می‌شود.

 

نظرها
نظر جدید
امتیاز
captcha
  • {{item.Name}}
    {{item.DateTimeLocalized}}
    {{item.Text}}
شاید به این مطالب هم علاقه مند باشید
پرواز مسافران موشک جهانگردی فضایی در آوریل 2021
پرواز مسافران موشک جهانگردی فضایی در آوریل 2021

شرکت فضایی خصوصی جف بیزوس، به نام بلو اوریجین (Blue Origin)، پس از سالها تلاش، قصد دارد طی چند ماه اولین مسافران خود را تا مرز زمین و فضا سوار کند.

تکنولوژی و سخت افزار 1399/10/26 مشاهده مطلب

حذف شارژر از جعبه های گوشی سامسونگ
حذف شارژر از جعبه های گوشی سامسونگ

سامسونگ دیگر قصد ندارد در جعبه های گوشی هوشمند خود، شارژر و یا هندز فری ارائه دهد! حتی با تلفن های جدید Galaxy S21 خود!!!

تکنولوژی و سخت افزار 1399/10/27 مشاهده مطلب

فرود مریخ نورد پرسویرنس ناسا 8 ماه پس از پرتاب
فرود مریخ نورد پرسویرنس ناسا 8 ماه پس از پرتاب

جدیدترین مریخ ‌نورد ناسا با نام پِرسِویرنس ۹ مرداد 1399 ساعت ۱۶:۲۰ دقیقه به وقت ایران با موفقیت به فضا پرتاب و در 30 بهمن 1399 در مقصد مورد نظر خود فرود آمد.

تکنولوژی و سخت افزار 1399/12/15 مشاهده مطلب

رونمایی اپل از ایر تگ خود
رونمایی اپل از ایر تگ خود

اپل ایر تگ را به عنوان یکی از لوازم جانبی های آیفون معرفی می کنه که روشی خصوصی و ایمن است برای یافتن راحت وسایلی در محیط پیرامون گوشی آیفون.

تکنولوژی و سخت افزار 1400/02/06 مشاهده مطلب

پروژه اینترنت ماهواره ای استارلینک
پروژه اینترنت ماهواره ای استارلینک

استارلینک نام یک شبکه ماهواره ای است که شرکت خصوصی فضا پیمایی SpaceX در حال توسعه آن است تا اینترنت کم هزینه را به مکان های دوردست هم ارائه بده. دنبالم بیا...

تکنولوژی و سخت افزار 1400/04/16 مشاهده مطلب

تغییراتی که بعد از رفتن به فضا در بدن ایجاد می شود
تغییراتی که بعد از رفتن به فضا در بدن ایجاد می شود

خب، بعد از رفتن به فضا، یک فضانورد با چالش های بسیاری روبرو می‌گردد که اکثر آنها می توانند به ضرر فضانورد باشند. اما یک فایده بامزه هم دارد.

علمی 1400/04/20 مشاهده مطلب

لطفاً صبر کنید