كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب، ما هي المهمة والتكلفة … تنذر الصور من تلسكوب ويب بثورة علمية حيث يمكن لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء مراقبة حركة النجوم والمجرات التي تشكلت بعد الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة. .
بعد نصف عام من إطلاق تلسكوب جيمس ويب في الفضاء، تم إصدار أول صور ملونة عالية الدقة للتلسكوب. الباحثون متحمسون لهذه الصورة، وسيتم نشر المزيد من الصور اليوم (الثلاثاء 12 يوليو 2022). إليكم بعض الحقائق عن هذا التلسكوب العملاق الذي يعتبره البعض معجزة هندسية.
كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب، ما هي المهمة والتكلفة
يتكون قلب التلسكوب من مرآة مقعرة بقطر 6.5 متر تتكون من 18 مرآة سداسية. إنه مصنوع من معدن البريليوم النادر ومطلي بالذهب ليعكس بشكل مثالي ضوء الأشعة تحت الحمراء من أعماق الفضاء.
بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة مستشعرات صغيرة إلى التلسكوبات التي تخدم غرضين أساسيين: التقاط صور للأجسام في الفضاء واستخدام التحليل الطيفي لتحليل الإشعاع لفهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة الفضائية.
المرايا وأجهزة الاستشعار الحساسة محمية من الحرارة بواسطة درع خاص من خمس طبقات يشبه الشراع يتسع إلى حجم ملعب تنس. ويتكون من غشاء رقيق من الشعر مصنوع من “الكابتون” المعروف بمقاومته للحرارة والبرودة. هذا مهم جدًا لأن جانب الدرع المواجه للشمس يبلغ 110 درجة مئوية والجانب الآخر حوالي 235 درجة مئوية تحت الصفر.
يحتوي التلسكوب على مصدر طاقة، ودفع، واتصالات، وأنظمة توجيه ومعالجة البيانات، وهو بحجم حافلة مدرسية تقريبًا.
رحلة التلسكوب من المختبر إلى مدار فضائي
تم وضع التلسكوب في مدار يزيد عن 1.5 مليون كيلومتر من الأرض، أي حوالي أربعة أضعاف المسافة التي يبعدها القمر عن الأرض. على عكس تلسكوبات هابل السابقة، يدور تلسكوب جيمس ويب حول الشمس بدلاً من الأرض. استغرق الأمر ما يقرب من شهر لبناء التلسكوب وتجهيزه والسفر إلى وجهة تُعرف باسم Lagrange Point II أو L2. إنها نقطة مميزة في الميكانيكا السماوية، وهي النقطة التي يكون عندها تأثير الجاذبية لجسمين أكبر على جسم ثالث أصغر حجمًا، مما يتسبب في تتبع حركات الجسمين الأكبر.
رياضيا، نقطة لاغرانج هي حل لمشكلة حركة ثلاثة أجسام تحت تأثير الجاذبية بينهم. هناك خمس نقاط من هذا القبيل، وثلاث نقاط مهمة، يشار إليها عمومًا باسم L1 و L2 و L3 للأرض والشمس وكائنات الطرف الثالث مثل الأقمار الصناعية أو المركبات الفضائية.
استغرق الأمر شهورا للتحضير. وإذا تمكن رواد الفضاء من إصلاح هابل، فإن تلسكوب ويب بعيد جدًا عن الأرض ولا يستطيع البشر الوصول إليه.
ما هي مهمة التلسكوب؟
يستكشف التلسكوب العصور المبكرة للكون، منذ حوالي 13.8 مليار سنة ومئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم. يتوقع علماء الفلك استخلاص استنتاجات حول تكوين النجوم والمجرات الأولى. يقوم التلسكوب أيضًا بمسح الفضاء الخارجي بحثًا عن الحياة والمكونات الجيولوجية على الكواكب البعيدة – الكواكب خارج النظام الشمسي.
تكمن ميزة تلسكوب ويب في استخدامه للأشعة تحت الحمراء. يعمل هابل في الغالب مع الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، لكن ضوء الأشعة تحت الحمراء لتلسكوب ويب يمكنه اختراق الفضاء بسهولة أكبر. يمكن لعلماء الفلك أيضًا استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء لعكس حركة النجوم
سيقوم تلسكوب ويب أيضًا بدراسة القمر المغطى بالجليد يوروبا للمريخ والمشتري بالتفصيل. التقط طيف جيمس ويب، وهو تقنية لتحليل الضوء للكشف عن معلومات مفصلة حول الأجسام الفضائية، صورًا للغاز الضخم WASP-96 b، الذي تم اكتشافه في عام 2014.
يبعد هذا الكوكب حوالي 1150 سنة ضوئية عن الأرض، أي حوالي نصف حجم كوكب المشتري، ويدور حول النجم في 3.4 أيام.
قام جيمس ويب أيضًا بتصوير ستيفن كوينت، وهي مجموعة من المجرات تبعد 290 مليون سنة ضوئية عن الأرض. تقول ناسا إن أربع من مجرات ستيفان كوينت الخمس “محاصرة بصدمات متكررة وتأثيرات شبه متكررة”.
ربما تم التقاط الصورة الأكثر انتظارًا بواسطة التلسكوب باستخدام مصفوفة أمامية تسمى SMACS 0723 كنوع من العدسة المكبرة الكونية للمجرة البعيدة والباهتة جدًا خلفها.
تُعرف هذه التقنية باسم “عدسة الجاذبية”، وهي تستخدم كتلة المجرة الأمامية لصد الضوء من الأجسام الموجودة خلفها، على غرار ما يحدث مع النظارات.
كم من الوقت استغرق تطوير تلسكوب ويب؟
كانت لدى علماء الفلك فكرة في التسعينيات لإنشاء خليفة لتلسكوب هابل الفضائي النشط الآن. بدأ البناء في عام 2004. تم تأجيل إطلاق تلسكوب ويب الفضائي، الذي كان مقررًا في الأصل في عام 2007، عدة مرات، ولكن تم إطلاقه بنجاح في 25 ديسمبر 2021.
عمل أكثر من 10000 شخص من الولايات المتحدة وكندا وأوروبا على بناء التلسكوب، مع تخصيص ما يقدر بـ 10 مليارات دولار من خلال تمويل خاص من خلال وكالة ناسا ووكالة الفضاء الكندية (CSA) ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA). المدير الفني لمعهد ماكس بلانك للفلك وجامعة كولونيا والعديد من الشركات الألمانية. من المتوقع أن تستمر رحلاتها الفضائية لمدة 20 عامًا.