همانطور که پیشتر نیز به آن اشاره کرده بودیم، ناسا قرار است اولین تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب را در 12 ژوئیه 2022 منتشر کند. این سازمان فضایی قرار است تا شروع دوره بعدی در نجوم و ستاره شناسی را نشان دهد چرا که بزرگترین تلسکوپ فضایی ساخته شده تا کنون، شروع به جمع آوری دادههای علمی کرده است. حالا این به چه معناست؟ در ادامه مطلب به ابعاد مختلف آمادگی تلسکوپ فضایی جیمز وب آن میپردازیم.
آمادگی تلسکوپ فضایی جیمز وب به چه معناست؟
نزدیک به هشت ماه از سفر، راهاندازی، آزمایش و کالیبراسیون تلسکوپ فضایی جیمز وب باید بگذرد تا مطمئن شویم که این با ارزشترین تلسکوپ جهان برای انجام ماموریت خود آماده است. مارسیا ریکه، ستاره شناس دانشگاه آریزونا و دانشمند مسئول یکی از چهار دوربین وب، در مصاحبهای توضیح میدهد که او و همکارانش برای راه اندازی این تلسکوپ چه کردهاند.
از زمان پرتاب تلسکوپ چه اتفاقی افتاده است؟
پس از پرتاب موفقیتآمیز تلسکوپ فضایی جیمز وب در 25 دسامبر 2021، تیم فرآیند طولانی انتقال تلسکوپ به موقعیت مداری نهایی خود را آغاز کرد. در ابتدا تلسکوپ را باز کرد و همانطور که همه چیز در حال سرد شدن بود (به دلیل ورود به فضا)، کالیبره کردن دوربینها و حسگرهای داخل هواپیما آغاز شد.
پرتاب این تلسکوپ دقیقا به همان آرامی پرتاب یک موشک انجام شد. یکی از اولین چیزهایی که همکارانم در ناسا متوجه شدند این بود که تلسکوپ بیش از آنچه پیشبینی میشد سوخت باقیمانده را برای انجام تنظیمات آینده در مدارش داشت. این به وب این امکان را میدهد که برای مدت طولانیتر از هدف 10 ساله اولیه ماموریت کار کند.
اولین کار در طول سفر یک ماهه وب به مکان نهایی خود در مدار، باز کردن تلسکوپ بود. این کار بدون هیچ گونه مشکلی پیش رفت (با استفاده از بند سفید سپر خورشیدی که به خنک شدن تلسکوپ کمک میکند و جلوی اشعه خورشید را میگیرد) و به دنبال آن تراز کردن آینهها و روشن شدن حسگرها شروع شد.
هنگامی که سپر خورشید باز شد، تیم ما شروع به نظارت بر دمای چهار دوربین و طیفسنج روی هواپیما کرد و منتظر بود که دمای آنها به اندازه کافی پایین باشد تا بتوانیم آزمایش هر یک از 17 حالت مختلف را که ابزارها میتوانند در آن کار کنند، آغاز کنیم.
ابتدا چه چیزی را تست کردید؟
دوربینهای Webb همانطور که مهندسان پیشبینی کرده بودند خنک شدند و اولین ابزاری که تیم روشن کرد دوربین مادون قرمز نزدیک یا NIRCam بود. NIRCam برای مطالعه نور مادون قرمز ضعیف تولید شده توسط قدیمیترین ستارهها یا کهکشانهای جهان طراحی شده است. اما قبل از اینکه بتواند این کار را انجام دهد، NIRCam باید به تراز کردن 18 بخش منفرد آینه وب کمک میکرد.
هنگامی که NIRCam تا دمای منفی 280 فارنهایت خنک شد، به اندازه کافی سرد بود که شروع به تشخیص نور منعکس شده از بخشهای آینه وب و تولید اولین تصاویر ضبط شده تلسکوپ کرد. دقیقا همین زمان بود که تیم NIRCam (زمانی که اولین تصویر نوری رسید)، به وجد آمدند.
این تصاویر نشان داد که بخشهای آینه همه به ناحیه نسبتاً کوچکی از آسمان اشاره میکنند و همترازی بسیار بهتر از بدترین سناریوهایی بود که برای آن برنامهریزی کرده بودیم. سنسور هدایت Webb نیز در این زمان وارد عمل شد. این حسگر کمک میکند تا تلسکوپ را بهطور پیوسته به سمت هدف قرار دهد (در واقع به سمت هدف قفل میکند) و عملکرد آن دقیقاً مانند تثبیت کننده تصویر در دوربینهای دیجیتال است. این تلکسوپ با استفاده از ستاره HD84800 به عنوان نقطه مرجع، در تراز کردن بخشهای مختلف آینه کمک کردند تا اینکه عملاً کامل شد و این مرحله هم بسیار بهتر از حداقلهای مورد نیاز برای یک ماموریت موفق بود.
بعد از کالیبره شدن، چه حسگرهایی زنده شدند؟
همانطور که تراز آینه در 11 مارس به پایان رسید، طیفنگار مادون قرمز نزدیک (NIRSpec) و تصویرگر مادون قرمز نزدیک و طیفنگار بدون شکاف (NIRISS) خنکشدن را به پایان رساندند و آنها هم به مهمانی پیوستند.
NIRSpec برای اندازه گیری قدرت طول موجهای مختلف نوری که از یک هدف میآید، طراحی شده است. این اطلاعات میتواند ترکیب و دمای ستارگان و کهکشانهای دور را آشکار کند. NIRSpec این کار را با نگاه کردن به شی هدف خود (از طریق شکافی انجام میدهد که نور دیگر را خارج میکند) انجام میدهد.
NIRSpec دارای شکافهای متعددی است که به آن اجازه میدهد 100 شی را در یک زمان نگاه کند. اعضای تیم با آزمایش حالت اهداف چندگانه، دستور باز و بسته شدن شکافها را آغاز کردند و تأیید کردند که شکافها به درستی به دستورات پاسخ میدهند. گامهای بعدی دقیقاً محل قرارگیری شکافها را اندازهگیری میکنند و بررسی میکنند که آیا میتوان چندین هدف را به طور همزمان مشاهده کرد یا خیر.
NIRISS یک طیفنگار بدون شکاف است که نور را به طولموجهای مختلفش نیز میشکند، اما در رصد همه اجرام در یک میدان (نه فقط اشیاء روی شکافها) بهتر است. این موضوع حالتهای مختلفی دارد (از جمله دو حالت که به طور خاص برای مطالعه سیارات فراخورشیدی به ویژه نزدیک به ستارههای مادرشان طراحی شدهاند) که در سالها و ماههای آینده به آن خواهیم رسید.
تاکنون، بررسیها و کالیبراسیونهای ابزار به آرامی پیش رفتهاند، و نتایج نشان میدهد که هم NIRSpec و هم NIRISS دادههای بهتری نسبت به پیشبینی مهندسان قبل از پرتاب ارائه میدهند.
آخرین ابزاری که روشن شد چه بود؟
آخرین ابزاری که در وب راهاندازی شد، ابزار مادون قرمز میانی یا MIRI بود. MIRI برای عکس گرفتن از کهکشانهای دور یا تازه شکل گرفته و همچنین اجرام کم نور و کوچک مانند سیارکها طراحی شده است. این سنسور طولانیترین طول موج ابزارهای وب را تشخیص میدهد و باید در بهترین عملکرد خود باشد.
این ابزار در دمای منفی 449 فارنهایت (فقط 11 درجه فارنهایت بالای صفر مطلق) کار خواهد کرد. اگر دما مقداری گرمتر بود، آشکارسازها فقط گرما را از خود ابزار میگیرند، نه اجسام جالبی که در فضا هستند. پس متوجه میشوید که چقدر این ابزار برای کشف دنیای خارج از منظومه شمسی نیاز است. MIRI سیستم خنک کننده خود را دارد که قبل از روشن شدن دستگاه به زمان بیشتری نیاز داشت تا کاملاً عملیاتی شود.
اخترشناسان رادیویی نکاتی را یافتهاند که نشان میدهد کهکشانهایی وجود دارند که کاملاً توسط غبار پنهان شدهاند و توسط تلسکوپهایی مانند هابل غیرقابل شناسایی هستند که طول موجهایی از نور مشابه آنچه با چشم انسان قابل مشاهده است را میگیرد. دمای بسیار سرد به MIRI اجازه می دهد تا به نور در محدوده مادون قرمز متوسط که میتواند راحتتر از میان گرد و غبار عبور کند و بسیار حساس باشد. هنگامی که این حساسیت با آینه بزرگ وب ترکیب میشود، به MIRI اجازه میدهد تا به این ابرهای غبار نفوذ کند و برای اولین بار ستارهها و ساختارهای چنین کهکشانی را آشکار کند.
آینده وب چیست؟
از 15 ژوئن 2022، تمام سنسورهای وب روشن هستند و اولین تصاویر خود را گرفتهاند. علاوه بر این، چهار حالت تصویربرداری، سه حالت سری زمانی و سه حالت طیفسنجی آزمایش و تایید شدهاند که تنها سه حالت باقی مانده است.
در 12 جولای، ناسا قصد دارد مجموعه ای از مشاهدات تیزر را منتشر کند که تواناییهای وب را نشان میدهد. اینها زیبایی تصاویر وب را نشان میدهد و همچنین به ستاره شناسان طعم واقعی کیفیت دادههایی را که دریافت خواهند کرد، میدهد.
پس از 12 جولای، تلسکوپ فضایی جیمز وب به طور تمام وقت در مأموریت علمی خود شروع به کار خواهد کرد. برنامه دقیق سال آینده هنوز منتشر نشده است، اما ستاره شناسان در سراسر جهان مشتاقانه منتظر دریافت اولین دادهها از قدرتمندترین تلسکوپ فضایی هستند.
دیدگاهتان را بنویسید