تلسکوپ جیمز وب - هر آنچه که باید بدانیم

جیمز وب چیه؟

جیمز وب یک تلسکوپ فضایی پر قدرتیه که تا به حال به فضا فرستاده شده، این تلسکوپ به طور معمول برای مطالعه ی اخترشناسیِ فروسرخ طراحی شده بود. وضوح و حساسیت فروسرخ خیلی بهبود پیدا کرد و به جیمز وب اجازه داد تا اجرامی که برای تلسکوپ فضایی هابل، دور و کم نور بودن، برای این تلسکوپ قابل مشاهده باشه. انتظار می‌ره که این امر، طیف وسیعی از تحقیقات رو در زمینه‌های اخترشناسی و کیهان‌شناسی ممکن کنه. مانند: مشاهدات اولین ستاره‌ها، تشکیل اولین کهکشان ها و توصیف دقیق اتمسفر سیارات فراخورشیدی بالقوه.

ساخت و طراحی این تلسکوپ در سال 1996 کلید خورد. به دلایل مختلفی پرتاب اون به فضا با مشکلاتی مواجه شد و به تأخیر افتاد اما باعث اعمال تغییرات جدید و بروزی شد. بعد از اون قرار بود در سال 2018 به فضا پرتاب بشه ولی در قسمتی از محافظ خورشیدی ایرادی صورت گرفت و باز هم با حضور ویروس کوید19، پرتاب اون به سه سال دیگه – 26 دسامبر 2021، حدود هفت ماه پیش و بعد از چهارده سال - منجر شد. اولین تصاویر ارسالی از این تلسکوپ در فضا رو، ما در ادامه مطالب مشاهده خواهیم کرد.

اخترشناسی یا ستاره‌شناسی فروسرخ هم شاخه‌ای از ستاره‌شناسی و اخترفیزیکه که به بررسی اجرام آسمانیِ قابل مشاهده با امواج فروسرخ می‌پردازه.

دلیل تأخیر در پرتاب شدن ماهواره ی جیمز وب چی بود؟

یکی از اصلی ترین دلایل، فاصله ی بسیار زیاد ماهواره از زمین است. چون که با این فاصله امکان تعمیرات و بازسازی برای جیمز وب مقدور نیست؛ به همین دلیل باید قبل از ارسال، تمام سیستم و هر هفت هزار بخش اون، به درستی کار می کرد و بررسی اون به طور مرتب انجام می شد و از هر مشکل یا تغییر کوچیک جلوگیری می شد.

تاریخچه ساخت تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب به عنوان اولویت شماره یک ناسا شناخته شده، برای ساخت این تلسکوپ حدود ۴۰ میلیارد دلار هزینه شده و نزدیک به ۱۴ کشور و ۲۹ ایالت نیز در ساخت اون نقش داشتن. پس گوشه ای از هزینه های تلسکوپ جیمز وب شامل 8.8 میلیارد دلاره که از اون برای طراحی و توسعه فضاپیما و 861 میلیون دلارش هم برای پنج سال پشتیبانی از عملیات های مأموریتش خرج شد. به همین خاطره که این تلسکوپ نسبت به هابل بسیار قدرت مندتر و بزرگ تر است.

چگونه ماهواره ی جیمز وب، جیمز وب نام گذاری شد؟

جیمز ئی وب یا جیمز ادوین وب، یکی از سیاست مدارهای آمریکایی بوده که در سال های بین 1961 تا 1968 – از ابتدای دولت کندی تا پایان دولت جانسون - به دومین مدیریت ارشد ناسا منصوب شد. هم چنین بر پرتاب های مهم انسانی مثل ساخت آپولو در اون دوران نظارت داشته. سازمان فصایی ناسا به پاس کمک ها و زحمت های او، نام ماهواره ای که در سال 2002 "تلسکوپ نسل های بعدی" بود رو به "ماهواره جیمز وب" تغییر داد.

هرچند که در اون زمان این نام گذاری مخالفتایی از سوی بسیاری از دانشمندان دربر داشت ولی ناسا طی جلسه ای در سپتامبر 2021 اعلام کرد که نام این تلسکوپ و ماهواره هرگز تغییری نخواهد کرد و به بحثای ایجاد شده پایان داد.

تلسکوپ جیمز وب، چه وظایفی به عهده داره؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب ۶ ماه پس از پرتاب، رصد جهان را آغاز می کنه و بین ۵.۵ تا ۱۰ سال پس از پرتاب در نقطه L2 باقی می مونه. دانشمندا امید دارند که این تلسکوپ بتونه دیدی از اوایل جهان به اون‌ها بده؛ اون اطلاعاتی که قبل از این نداشتیم. تلسکوپ فضایی جیمز وب یکی از بزرگ‌ترین و قدرتمندترین تلسکوپ‌ها به شمار اومده و انتظار می‌ره بینش جدیدی از هر مرحله از تاریخ جهان، از شکل‌گیری نخستین ابرهای غبار گرفته تا تشکیل منظومه شمسی در اختیار ما قرار بده.

ناسا (NASA)، اسا (آژانس فضایی اروپا، ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) که در ساخت این تلسکوپ مشارکت داشتند، تاکید دارن که JWST، جانشین هابل است و نه جایگزینش. گفتند که: تلسکوپ فضایی جیمز وب به ما کمک خواهد کرد تا اندازه و ژئومتری جهان را بهتر درک کنیم و بر ماده تاریک، انرژی تاریک و سرنوشت نهایی جهان هستی، نوری از آگاهی خواهد تاباند. هم چنین گفتند که: تلسکوپ فضایی هابل که سی سال پیش به فضا پرتاب شد، نخستین ابزار فضایی ما برای رصد جهان بود و دیدی بی‌سابقه از جهان به ما داد.

هابل طول موج‌های مرئی، فرابنفش و مادون قرمز نزدیک را رصد می‌کنه اما جیمز وب طول موج-های قرمز مرئی تا فرو سرخ میانه رو رصد می‌کنه تا اطلاعات بیشتری از آغاز جهان به دست بیاره. این امر به این دلیله که وقتی نور ساطع شده از اجرام درخشان اولیه، در جهانی در حال انبساط سفر کنه، زمانی به ما می‌رسه که طول موج های اون کشیده شده یا به اصطلاح دچار red-shift شده. این امر به این معناست که جهان اولیه تنها در قسمت مادون قرمز طیف، قابل رصد شدن است.

تفاوت تلسکوپ جیمز وب و تلسکوپ هابل

تنها به این خاطر این دو تلسکوپ رو باهم مقایسه می کنیم؛ چون که جیمز وب همون طور که گفتیم جانشین خیلی مناسبی برای تلسکوپ هابل است. سطح جمع‌آوری نور بزرگ‌تر به این معناست که وب بسیار فراتر از توان هابل می‌تونه به گذشته برگرده. با خوندن تفاوتشون و دیگر ویژگی های این تلسکوپ، پی به صحبت های ما می برید.

- وزن تلسکوپ جیمز وب برابر با نصف وزن تلسکوپ هابله.

- مساحت آینه اصلی جیمز وب 6 برابر آینه هابله.

- سرمای آینه جیمز، منفی 220 درجه سانتی گراد و سرمای آینه هابل، حدود 15 درجه سانتی-گراد.

- امواج رصد شده توسط جیمز: نور مرئی تا فروسرخ میانه و توسط هابل: نور مرئی، فرابنفش و فروسرخ نزدیک.

- اجرام رصد شده توسط جیمز: کهکشان نوزاد و توسط هابل: تنها تا کهکشان نوجوان.

- اندازه ی تلسکوپ اصلی هابل: شبیه به اتوبوس مدرسه و برای جیمز: برابر با نیمی از بوئینگ 737.

ویژگی های دیگه ی تلسکوپ جیمز وب

تا اینجا فهمیدیم که جیمز وب چه تفاوتایی با تلسکوپ هابل داره و الان هم می خونیم که این تلسکوپ برای اخترشناسی فروسرخ طراحی شده بوده اما تونست پرتوهای نارنجی و قرمز رو هم رصد بکنه. حتماً می دونید که تلسکوپ های زمینی نمی تونستن از بین اتمسفر، خیلی از امواج رو رصد کنند حتی در جاهایی که اتمسفر بسیار شفاف بود. این تلسکوپ در نزدیکی زمین و خورشید - در نقطه L2 لاگرانژی - حدود ۱٬۵۰۰٬۰۰۰ کیلومتری مدار زمین فعالیت می کنه. برای مقایسه، همون طور که ذکر کردیم هابل در 570 کیلومتری و ماه هم تقریباً در ۴۰۰ هزارکیلومتری از سطح زمین چرخش داره. این فاصله می‌تونه تعمیرات یا ارتقاء سخت‌افزار تلسکوپ رو پس از راه‌اندازی، از پایه غیرممکن بکنه. اشیاء در این فاصله می‌تونند هماهنگ با زمین دور خورشید بچرخند که اجازه می‌ده تلسکوپ در یک فاصله ی تقریباً ثابت از زمین باقی بمونه و هم چنین برای محافظت از گرما، نور خورشید و زمین از یک سپر خورشیدی استفاده بکنه. این اتفاق باعث می‌شه که دمای فضاپیما به منفی 220 درجه سانتی‌گراد نگه داشته بشه و برای رصد امواج مادون قرمز مورد نیاز باشه.

سپر خورشیدی جیمز وب

سپر خورشیدی که ابعادش اندازه ی یک زمین تنیس و شکلش شبیه به یک کایت است برای رصد در مادون قرمز ساخته شده، همون طور که قبل تر گفتیم باید فضاپیما به درجه ی منفی 220 درجه -ی سانتی گراد برسه یعنی تلسکوپ باید خیلی سرد نگهداری بشه که درصورت تابش مادون قرمز در هم نپاشه. به همین علت از یک سپر نوری بزرگ برای جلوگیری از نور و گرمای خورشید، زمین و ماه تشکیل شده.

مسئول این پروژه قبل از باز شدن چتر خورشیدی تلسکوپ به خبرنگارا گفته بود: نگران‌کننده‌ترین بخش از این مأموریت فضایی باز شدن چتر خورشیدی است.

لایه های سپر خورشیدی تلسکوپ جیمز وب

سپر خورشیدی از پنج لایه تشکیل و به صورت جداگانه باز و بررسی شده. شکل سپر به این دلیل شبیه کایت درست شده که هم محافظ تلسکوپ در برابر ستاره هایی با تابش شدید در هر نقطه ای از فضا باشه و هم اینکه بتونه اشعه های ضعیف مادون قرمز رو دریافت کنه. قسمتی از این سپر یا چتر که در برابر خورشید قرار می‌گیره قادره تا حرارت 110 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنه. هر یک از پنج لایه ی این سپر، بخشی از حرارت رو دفع می‌کنه و در نتیجه با تجهیزات حساس داخل تلسکوپ می‌تونه در دمای تقریباً 185 درجه سانتی‌گراد زیر صفر کار کنه. این سپر از یک ماده بسیار سبک به نام "کاپتون" ساخته شده و به شکلی طراحی شده که در برابر اصابت اجرام کوچیک آسمانی مقاوم باشه. باید بدونید که به دلیل ابعاد گسترده ی اون، اعزام تلسکوپ به فضا با چتر یا سپر باز امکان نداشت. به همین علت هنگامی که عدسی ها تنظیم کامل شدند، باید تا چند ماه هم بررسی-هایی صورت می گرفت تا تضمین بشه که قطعات اون می تونه تصاویری که توسط آینه ها متمرکز می شه رو دریافت و پردازش کنه. در نتیجه دانشمندا اون رو به شکلی طراحی کردند که بعد از رسیدن به نقطه ای مشخص، چتر خورشیدیش باز بشه. چون باز شدن چتر خورشیدی تلسکوپ جیمز وب بسیار پیچیده بوده و کارشناسا اون رو یکی از دشوارترین عملیات ناسا توصیف کردند.

هدف تلسکوپ جیمز وب چیه؟

جالبه بدونید تلسکوپ جیمز وب نوعی ماشین زمان محسوب میشه و بعد از سال ها می تونه کنجکاوی بشر رو رفع کنه. چون این تلسکوپ به ما این امکان رو میده که به گذشته برگردیم و نخستین اجرام جهان رو برای اولین بار ببینیم. حتی سیاره های دیگه ای که خیلی از ما دور هستند و ممکنه که به دور ستاره های دیگه در گردش باشند رو مشاهده کنیم. این ماهواره به ما امکان میده که سیارک های بیشتری رو با کیفیت بالاتر رصد بکنیم. به دانشمندان هم اجازه میده که سیارک ها و قمری های اون ها رو در دوردست بررسی کنه تا ما با اطلاعات بیشتر و دقیق تر از تاریخچه ی منظومه ی شمسی رو به رو بشیم.

به طور کلی ماهواره ی جیمز وب چهار هدف کلیدی و اصلی داره:

1 جست وجوی نور از نخستین ستارگان و کهکشان هایی که پس از مه بانگ در کیهان شکل گرفتن. 2 بررسی شکل گیری و تکامل کهکشان ها. 3 درک شکل گیری ستارگان و منظومه ها. 4 مطالعه ی سیستم های سیاره ای و سرچشمه ی پیدایش زندگی

به خاطر همین اهداف است که دانشمندا نظریه ای درباره ی زمین بعدی دارند. یعنی تصور می کنند که سیاره ای دیگه مانند زمین - به جز مریخ - وجود داره که بشه انسان ها در اون زندگی کنند. یافتن زمینی دیگه در منظومه های دیگه یکی از حیاتی ترین امرها حساب شده. هرچند که به فکر تشکیل پایگاه هایی فضایی روی سیاره ی مریخ هستند اما هم چنان در تلاشند که ذات انرژی تاریک جهان رو بررسی کنند و به پیشینه ی این اجرام قدیمی پی ببرند. شناسایی سیاراتی که به دور خورشیدای دیگه می چرخند، ما رو در مسیر پیدا کردن زمین بعدی یاری می کنند.

برخی از تجهیزات تشکیل دهنده تلسکوپ جیمز وب

این تلسکوپ بر پایه نور فروسرخ کار می‌کنه. برخی اجزای اصلی تلسکوپ وب عبارتند از:

دوربین نزدیک به نور فرو سرخ: گستره ی حسی این دوربین بین ۰/۶ تا ۵/۰ میکرون - ناحیه ای نزدیک به موج فرو سرخه - است. به این معنیه که این تلسکوپ نور فرو سرخ دریافتی از ستاره‌ها وکهکشان‌های اولیه رو آشکار می کنه.

کرنوگراف ( Coronagraph ): با کمک این وسیله، نور خیره‌کننده ی ستاره‌ها به دوربین وارد نمی شه و در نتیجه هاله‌های تیزی به دور ستارگان درخشان، قابل مشاهده میشه. از این وسیله برای کشف سیاره‌های فراخورشیدی هم استفاده می شه.

حسگر نزدیک به مادون قرمز و طیف‌نگار بدون‌ شکاف: در این قسمت دو حسگر برای دریافت و آزمایش اولین نور دریافتی در کنار یک دیگه قرار گرفتن و جیمز وب به کمک این قسمت در جهت‌های مختلف قرار خواهد گرفت.

گستره موجی: آخرین بخش تلسکوپ وب، فراتر از امواج نزدیک فرو سرخ و به سمت میانه ی فرو سرخ افزایش یافته. بنابراین، با کمک این بخش، تصاویر منحصربه‌فردی از سیاره‌ها، ستاره‌های دنباله‌دار، سیارک‌ها و دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای گرفته خواهد شد.

نظر ایلان ماسک درباره ی جیمز وب

ایلان ماسک: درباره ی ماهواره ی جیمز وب و پتانسیلی که داره هیجان انگیزم

سخن آخر درباره ی تلسکوپ جیمز وب:

تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌تونه علم نجوم و کیهان‌شناسی رو دگرگون کنه و شروع عصر تازه‌ای در زندگی و باورهای ما داشته باشه حتی باعث افزایش شناخت ما از کیهان بشه. تلسکوپ با مشاهده‌ی کهکشان‌های عالم اولیه و نخستین نورها، به ما خواهد گفت که منشأ وجودی ما کجاست و سیاره‌ها چه جوری درطول این مدت شکل گرفتند.

بازم تأکید می کنم که این تلسکوپ چنان قدرتمنده که می‌تونه ستاره‌ها و کهکشان‌هایی که 13.5 میلیارد سال پیش شکل گرفتن رو رصد کنه و اطلاعات و دانش بی‌نظیری در مورد نحوه شکل‌گیری فضا برای ما جمع‌آوری بکنه. یک ماموریت‌ دیگه ی اون مطالعه منشاء شکل‌گیری سیاره‌های دور دست، نحوه تکامل و امکان حیات در اون هاست.

بروزرسانی: 4 شهریور ۱۴۰۱

تلسکوپ فضایی جیمز وب عکس های جدیدی از سیاره ی مشتری انتشار کرد.

بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ فضایی ناسا یعنی تلسکوپ جیمز وب تصویر های جدید و حیرت انگیزی از مشتری منتشر کرد. تصاویر منتشر شده شامل حجم عظیمی از نور های رنگی،طوفان های عظیم،دود و صدا های اطراف سیاره ی مشتری با جزئیاتی زیادی منتشر شده.

عکس های مادون قرمز به طرز هوشمندانه ایی رنگ آمیزی شده تا به تصاویری قابل دیدن برای ما تبدیل بشه.چون ما نمیتونیم نورهای مادون قرمز رو با چشای خودمون ببنیم.

“ما هیچوقت نتونسته بودیم سیاره ی مشتری رو به این شکل ببنیم.خیلی شگفت انگیزه" اینا گفته های لمکده پیتر بود در دانشگاه کالیفرونیا، که نقش کلیدی رو در پروژه ی جیمز وب داره.

"اگه بخوایم صادق باشیم ما اصلا انتظار نداشتیم که این تصاویرسیاره ی مشتری به این خوبی باشه" اون این حرفارو اضافه کرد.

میشه گفت تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا عملیاتشو داره به خوبی انجام میده و با تصاویر و صدا هایی که ضبط میکنه انسان ها رو بیشتر از دیروز شگفت زده میکنه.امیدواریم به زودی شاهد پشرفت های چشمگیره بیشتری درباره این تسلکوپ فضایی باشیم.

هر مطلب و خبر جدیدی درباره ی تلسکوپ جیمز وب رو میتونین اینجا دنبال کنید.

منبع: بی بی سی