تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی ناسا/آژانس فضایی اروپا که در سال ۲۰۲۱ پرتاب شد


تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) یک تلسکوپ فضایی است که عمدتاً برای مطالعه اخترشناسی فروسرخ طراحی شده‌است. قدرتمندترین تلسکوپی که تا به حال به فضا پرتاب شده‌است، وضوح و حساسیت مادون قرمز بسیار بهبود یافته، به آن اجازه می‌دهد تا اجرامی که برای برای تلسکوپ فضایی هابل بسیار قدیمی، دور و کم نور هستند، را مشاهده کند. انتظار می‌رود که این امر طیف وسیعی از تحقیقات را در زمینه‌های نجوم و کیهان‌شناسی، مانند مشاهدات اولین ستاره‌ها و تشکیل اولین کهکشان‌ها، و توصیف دقیق اتمسفر سیارات فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت را ممکن کند. لسکوپ فضایی جیمز وب در دسامبر ۲۰۲۱ بر روی یک موشک آریان ۵ از کورو (کمون)، گویان فرانسه پرتاب شد و از می ۲۰۲۲ در حال آزمایش و تراز کردن است. پس از عملیاتی شدن، انتظار می‌رود تا پایان ژوئن ۲۰۲۲، تلسکوپ فضایی جیمز وب به عنوان مأموریت شاخص ناسا در اخترفیزیک جانشین هابل شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب
JWST spacecraft model 2.png
معماری تلسکوپ فضایی جیمز وب با اجزای کامل آن
فهرست نام‌هاتلسکوپ فضایی نسل بعدی (۱۹۹۶–۲۰۰۲)
گونه مأموریترصدخانه فضایی
اپراتورSTScI (ناسا)[۱]
شناسهٔ کوسپار2021-130A
شماره ستکات50463[۲]
وبگاه
مدت مأموریت
  • ۱۰ سال (برنامه‌ریزی‌شده)
  • ۴ ماه، ۲۸ روز (سپری‌شده)
ویژگی‌های فضاپیما
سازنده
جرم پرتاب۶٬۱۶۱٫۴ کیلوگرم (۱۳٬۵۸۴ پوند)[۳]
ابعاد۲۰٫۱۹۷ در ۱۴٫۱۶۲ متر (۶۶٫۲۶ در ۴۶٫۴۶ فوت)
توان۲ وات
آغاز مأموریت
تاریخ راه‌اندازی۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ (۲۰۲۱-12-۲۵)، ۱۲:۲۰ جهانی
موشکآریان ۵ (VA256)
سایت پرتابپایگاه فضایی گویان، ELA-3
پیمان‌کارآریان‌اسپیس
مشخصات مداری
سامانه مرجعنقاط لاگرانژی
رژیم مأموریتمدار هاله
حضیض apsis۲۵۰٬۰۰۰ کیلومتر (۱۶۰٬۰۰۰ مایل)[۴][۵]
اوج apsis۸۳۲٬۰۰۰ کیلومتر (۵۱۷٬۰۰۰ مایل)
انحراف مداری۴٫۰۵۶۰[۲]
تناوب۶ ماه
تلسکوپ اصلی
گونهKorsch telescope
قطر۶٫۵ متر (۲۱ فوت)
فاصله کانونی۱۳۱٫۴ متر (۴۳۱ فوت)
Collecting area۲۵٫۴ متر مربع (۲۷۳ فوت مربع)[۶]
طول موج۰٫۶–۲۸٫۳ μm (نارنجی تا نیمه فروسرخ)
فرستنده
باند
پهنای باند
  • S-band up: 16 kbit/s
  • S-band down: 40 kbit/s
  • Ka-band down: up to 28 Mbit/s
JWST Launch Logo.png
نشان‌واره مأموریت تلسکوپ فضایی جیمز وب

اداره ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده (ناسا) توسعه تلسکوپ فضایی جیمز وب را با همکاری آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) رهبری کرد. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا (GSFC) در مریلند توسعه تلسکوپ را مدیریت کرد، مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور تلسکوپ فضایی جیمز وب را اداره می‌کند و پیمانکار اصلی نورتروپ گرومن بود. این تلسکوپ به افتخار جیمز ای وب، که از سال ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸ مدیر ناسا در طول برنامه‌های مرکوری، پروژه جمینای و آپولو بود، نامگذاری شده‌است.

آینه اولیه تلسکوپ فضایی جیمز وب از ۱۸ بخش آینه شش ضلعی ساخته شده از بریلیم با روکش طلا تشکیل شده‌است که در مجموع آینه ای به قطر ۶٫۵ متر (۲۱ فوت) در مقایسه با ۲٫۴ متر (۷٫۹ فوت) هابل ایجاد می‌کند. این به تلسکوپ وب مساحت جمع‌آوری نور در حدود ۲۵ متر مربع، تقریباً ۶ برابر هابل، می‌دهد. برخلاف هابل که در طیف‌های فرابنفش، مرئی و نزدیک مادون قرمز (۰٫۱–۱٫۷ میکرومتر) مشاهده می‌کند، JWST در محدوده فرکانس پایین‌تر، از نور مرئی با طول موج بلند (قرمز) تا مادون قرمز میانی (۰٫۶–۲۸٫۳ میکرومتر) رصد می‌کند). تلسکوپ باید بسیار سرد، زیر ۵۰ کلوین (۲۲۳- درجه سانتیگراد؛ ۳۷۰ درجه فارنهایت) نگه داشته شود تا سیگنال‌های ضعیفی را در مادون قرمز بدون تداخل سایر منابع گرما مشاهده کند. این در یک مدار خورشیدی نزدیک نقطه لاگرانژ L2 خورشید-زمین، در حدود ۱٫۵ میلیون کیلومتری (۹۳۰۰۰۰ مایل) (حدود چهار برابر دورتر از مدار ماه) از زمین مستقر شده‌است، جایی که آفتابگیر پنج لایه بادبادکی شکل آن از گرم شدن خورشید، زمین و ماه محافظت می‌کند. چندین هزار دانشمند، مهندس و تکنسین از ۱۵ کشور در ساخت و آزمایش تلسکوپ فضایی جیمز وب مشارکت داشته‌اند. در مجموع ۲۵۸ شرکت، سازمان دولتی و مؤسسه دانشگاهی در این پروژه سهیم بوده‌اند. تلسکوپ فضایی جیمز وب چهار هدف کلیدی دارد: جستجوی نور از اولین ستاره ها و کهکشان هایی که پس از انفجار بزرگ در جهان شکل گرفتند، مطالعه شکل گیری و تکامل کهکشان ها، درک تشکیل ستاره و تشکیل سیاره و مطالعه سیستم‌های سیاره‌ای و منشأ حیات.


ویژگی‌هاویرایش

تلسکوپ وزنی برابر با نصف وزن هابل دارد اما مساحت آینه اصلی آن بیش از ۶ برابر آینه هابل است.[۷] جیمز وب برای اخترشناسی مادون‌قرمز طراحی شده اما همچنین 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 مطالعه کنند، زیرا آینه‌ها به اندازه کافی خنک نیستند (آینه هابل در حدود ۱۵ درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود).

تلسکوپ در نزدیکی زمین و خورشید -در نقطه L2 لاگرانژی- حدود ۱٬۵۰۰٬۰۰۰ کیلومتری مدار زمین عمل می‌کند. برای مقایسه هابل در ۵۵۰ کیلومتری و ماه تقریباً در ۴۰۰هزار کیلومتری سطح زمین چرخش می‌کنند. این فاصله می‌تواند تعمیرات یا ارتقاء سخت‌افزار تلسکوپ را 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 باعث می‌شود که دمای فضاپیمای زیر ۲۲۰- درجه سانتیگراد نگه داشته شود که برای رصد امواج مادون‌قرمز مورد نیاز است. پیمانکار اصلی شرکت نورثروپ گرومن است.

سپر خورشیدیویرایش

برای رصد در طیف مادون‌قرمز، تلسکوپ 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 بود.

اپتیکویرایش

 
آینه اصلی در مرکز پرواز فضایی گودارد، مِی ۲۰۱۶ مونتاژ شده‌است.

عنصر تلسکوپ نوری جیمز وب 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.

ابزار علمیویرایش

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.[۸] 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.
 
مدل NIRSpec
  • 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 تلسکوپ‌هاویرایش

 
مقایسه با آینه اصلی هابل

تمایل به 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.[۹]

بااین‌حال، تلسکوپ‌های مادون‌قرمز یک نقطه‌ضعف 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 طراحی‌شده‌است 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.

تاریخچهویرایش

سال تاریخ پرتاب بودجه

(میلیارد دلار)

۱۹۹۷ ۲۰۰۷ ۰٫۵
۱۹۹۸ ۲۰۰۷ ۱
۱۹۹۹ ۲۰۰۷ تا ۲۰۰۸ ۱
۲۰۰۰ ۲۰۰۹ ۱٫۸
۲۰۰۲ ۲۰۱۰ ۲٫۵
۲۰۰۳ ۲۰۱۱ ۲٫۵
۲۰۰۵ ۲۰۱۳ ۳
۲۰۰۶ ۲۰۱۴ ۴٫۵
۲۰۰۸ ۲۰۱۴ ۵٫۱
۲۰۱۰ ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۶ ۶٫۵
۲۰۱۱ ۲۰۱۸ ۸٫۷
۲۰۱۳ ۲۰۱۸ ۸٫۸
۲۰۱۷ ۲۰۱۹ ۸٫۸
۲۰۱۸ ۲۰۲۰ ≥۸٫۸
۲۰۱۸ ۲۰۲۱ ۹٫۶۶
۲۰۲۰ ۲۰۲۱ ≥۱۰

پژوهش و توسعهویرایش

کارهای اولیه برای توسعهٔ جانشینی برای هابل در خلال سال‌های ۱۹۸۹ و ۱۹۹۴ شد که منجر به مدل مفهومی از تلسکوپی به نام تلسکوپ نسل بعدی (NGST) بود که دیافراگم ۴ متری داشت و در مدار معادل با ۴ واحد نجومی کار می‌کرد. این فاصلهٔ مداری از غبار بین سیاره‌ای در امان بود. کار روی NGST در سال ۱۹۹۶ آغاز شد. این تلسکوپ در سال ۲۰۰۲، به خاطر نقش کلیدی جیمز ای. وب در پروژهٔ آپولو، به جیمز وب تغییر نام داد. JSWT حاصل همکاری آژانس فضایی ایالات متحدهٔ آمریکا و آژانس هوایی آمریکا با همکاری‌های بین‌المللی از سوی آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.

در دوران «سریع‌تر، بهتر و ارزان‌تر» در اواسط دههٔ ۱۹۹۰ رهبران ناسا به دنبال یک تلسکوپ فضایی کم‌هزینه بودند. نتیجهٔ طرح مفهومی NGST بود که دیافراگم ۸ متری داشت و در نقطهٔ L2 قرار داشت و تقریباً ۵۰۰ میلیون دلار تخمین زده شده بود. در سال ۱۹۹۷، ناسا با مرکز پروازهای فضایی گادرد، شرکت هوا فضا و فناوری Ball و شرکت TRW برای مطالعه‌هایی دربارهٔ نیازهای فنی و تخمین هزینه‌های این پروژه وارد همکاری شد و در سال ۱۹۹۹، لاکهید مارتین و TRW را برای مطالعات اولیه انتخاب کرد. پرتاب تلسکوپ در آن زمان برای سال ۲۰۰۷ برنامه‌ریزی شده بود اما تاریخ پرتاب متعاقباً بارها به تعویق افتاد (جدول روبرو را ببینید). در سال ۲۰۰۲، ناسا طی قراردادی ۸۲۴٫۸ میلیون دلار به TRW برای NGST، که اکنون به تلسکوپ فضایی جیمز وب تغییر نام یافته‌است، اعطا کرد. این قرارداد برای طرح یک آینه اصلی ۶٫۱ متری (۲۰ فوت) بود و تاریخ پرتاب سال ۲۰۱۰ انتخاب شد. در اواخر آن سال TRW توسط نورثروپ گرومن خریداری شد و به بخش فناوری فضایی این شرکت تبدیل شد.

مشکلات مربوط به هزینه و برنامهویرایش

تفجو 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. 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 شد. کمیته مستقل 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. آن‌ها 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.

همکارانویرایش

ناسا، با مشارکت آژانس فضایی اروپا ESA و آژانس فضایی کانادا CSA از سال ۱۹۹۶ در ساخت این تلسکوپ با یکدیگر همکاری کرده‌اند. مشارکت ESA در ساخت و پرتاب توسط اعضای آن در سال ۲۰۰۳ تأیید شد و توافق‌نامه‌ای بین ESA و ناسا در سال ۲۰۰۷ در این مورد به امضا رسید. در ازای مشارکت کامل، نمایندگی حضور و دسترسی به رصدخانه برای اخترشناسان خود، ESA ابزار NIRSpec، مونتاژ نیمکت نوری ابزار MIRI، یک پرتابگر آریان ۵ ECA و نیروی انسانی برای پشتیبانی از عملیات را ارائه می‌کند.[۱۰][۱۱] CSA حسگر هدایت دقیق و طیف‌نگار MIRI «ابزار مادون قرمز میانی» به همراه نیروی انسانی را برای پشتیبانی از عملیات فراهم می‌کند.[۱۲]

چندین هزار دانشمند، مهندس و تکنسین در ۱۵ کشور در پروژهٔ جیمزوب مشارکت داشته‌اند.[۱۳] در مجموع ۲۵۸ شرکت، سازمان دولتی و مؤسسهٔ دانشگاهی در این پروژه مشارکت دارند که ۱۴۲ از ایالات متحده، ۱۰۴ از ۱۲ کشور اروپایی، و ۱۲ از کانادا بوده‌اند.[۱۳]

کشورهای شرکت‌کنندهویرایش

مأموریتویرایش

تلسکوپ فضایی جیمز وب چهار هدف کلیدی دارد:

  • جستجوی نور از نخستین ستارگان و کهکشان‌هایی که پس از مه‌بانگ در کیهان شکل گرفتند
  • بررسی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها
  • درک شکل‌گیری ستارگان و منظومه‌های سیاره‌ای
  • مطالعهٔ سیستم‌های سیاره‌ای و خاستگاه پیدایش زندگی[۱۴]

این هدف‌ها را می‌توان با مشاهده در نور مادون قرمز نزدیک؛ به جای نور در قسمت مرئی طیف، به گونهٔ مؤثرتری انجام داد. به همین دلیل، ابزارهای آن نور مرئی یا فرابنفش را مانند تلسکوپ هابل اندازه‌گیری نمی‌کنند، ولی ظرفیت بسیار بیشتری برای انجام اخترشناسی فروسرخ خواهند داشت. این تلسکوپ به طیفی از طول موج‌ها از ۰٫۶ (نور نارنجی) تا ۲۸ میکرومتر (تابش بروسرخ عمیق در حدود «100 K» (-۱۷۳ درجه سانتیگراد؛ ۲۸۰ درجه فارنهایت) حساس خواهد بود.

از تلسکوپ جیمز وب ممکن است برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد ستارهٔ نور کم‌نور «تابی» کی‌ای‌سی ۸۴۶۲۸۵۲، که در سال ۲۰۱۵ کشف شد و دارای برخی ویژگی‌های غیرعادی منحنی نور است، استفاده شود.[۱۵] این تلسکوپ توسط موشک آریان ۵، در شهر گویان فرانسه با موفقیت پرتاب شد.

راه‌اندازی و طول مأموریتویرایش

پرواز وی‌ای۲۵۶ آریان پروازی بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب را در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ به فضا پرتاب کرد[۱۶] که دویست و پنجاه و ششمین مأموریت آریان بود.

پرتاب برابر برنامه در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ بر روی یک پرتابگر آریان ۵ از مرکز فضایی گویان در گویان فرانسه انجام شد.[۱۶] پس از پرتاب موفقیت‌آمیز، بیل نلسون، مدیر ناسا، آن را «روزی عالی برای سیاره زمین» نامید.[۱۷] تلسکوپ به خودی خود با رسیدن مدار قابل استفاده نیست و فضانوردان نیز نمی‌توانند مانند تلسکوپ هابل مأموریتی مانند تعویض ابزار را روی آن انجام دهند ولی حلقهٔ آدابتور اتصالی که جیمز وب به موشک متصل می‌کرد هنوز می‌تواند توسط یک فضاپیمای آینده در اتصال با رصدخانه برای رفع مشکلات آشکاری استفاده شود.[۱۸] این تلسکوپ ۲۷ دقیقه و ۷ ثانیه پس از پرتاب از موشک پرتابگر خود رها شد و یک تنظیم حدود ۳۰ روزه مداری آغاز شد که تلسکوپ را در مدار نقطه لاگرانژی L2 قرار می‌دهد. از آنجا که رصدخانه باید بتواند زیر رانش خفیف را جبران کند، این پرواز شامل سه اصلاح مسیر برنامه‌ریزی شده‌است، اما نه از رانش خفیف (شفاف خورشید، که باید بین تلسکوپ و خورشید باقی بماند و از چرخش برای کاهش سرعت جلوگیری کند)، بنابراین در بیشتر مسیر پرواز سرعتی کمتر از سرعت پایانی از سرعت نهایی برای مدار خواهد داشت این تلسکوپ ۲۷ دقیقه و ۷ ثانیه پس از پرتاب از موشک پرتابگر خود رها شد و یک تنظیم حدود ۳۰ روزه مداری آغاز شد که تلسکوپ را در مدار نقطه لاگرانژی L2 قرار می‌دهد. از آنجا که رصدخانه باید بتواند زیر رانش خفیف را جبران کند، این پرواز شامل سه اصلاح مسیر برنامه‌ریزی شده‌است، اما نه از رانش خفیف (شفاف خورشید، که باید بین تلسکوپ و خورشید باقی بماند و از چرخش برای کاهش سرعت جلوگیری کند)، بنابراین در بیشتر مسیر پرواز سرعتی کمتر از سرعت پایانی از سرعت نهایی برای مدار L2 خواهد داشت.[۱۹]

زمان مأموریت اسمی تلسکوپ پنج سال با هدف ده سال است.[۲۰] مأموریت علمی پنج ساله برنامه‌ریزی شده پس از یک مرحله راه‌اندازی شش‌ماهه آغاز می‌شود.[۲۱] جیمز وب به استفاده از پیشرانه برای حفظ مدار هاله خود در اطراف L2 نیاز دارد، که حد بالا برای طول عمر طراحی شدهٔ آن را فراهم می‌کند، و این برای حمل کافی برای ده سال طراحی شده‌است.[۲۱] مدار L2 ناپایدار است، بنابراین نیاز به نگهدری خود برای جلوگیری از دور شدن تلسکوپ از پیکربندی مداری آن دارد.[۲۲] او از اولین عکس های خود را که از لنز های دوربینش است،منتشر کرده است.

مقایسه با تلسکوپ‌های دیگرویرایش

 
مقایسه با آینه اولیه هابل

تمایل به یک تلسکوپ فضایی بزرگ مادون قرمز به دهه‌ها قبل بازمی‌گردد. در ایالات متحده، تأسیسات تلسکوپ فروسرخ فضایی (SIRTF، که بعداً تلسکوپ فضایی اسپیتزر نامیده شد) برنامه‌ریزی شد، در حالی که شاتل فضایی در حال توسعه بود، و پتانسیل نجوم مادون قرمز در آن زمان به رسمیت شناخته شد.[۲۳] در مقایسه با تلسکوپ‌های زمینی، رصدخانه‌های فضایی عاری از جذب اتمسفر نور فروسرخ بودند. رصدخانه‌های فضایی یک «آسمان جدید» کامل را برای ستاره شناسان باز کردند.[۲۳]

جو ضعیف بالای ۴۰۰ کیلومتر ارتفاع اسمی پرواز هیچ جذب قابل اندازه‌گیری ندارد به طوری که آشکارسازهایی که در تمام طول موج‌های ۵ میکرومتر تا ۱۰۰۰ میکرومتر کار می‌کنند می‌توانند به حساسیت رادیومتری بالایی دست یابند.

— S. G. McCarthy و G. W. Autio، 1978.[۲۳]

با این حال، تلسکوپ‌های مادون قرمز یک نقطه ضعف دارند: آنها باید بسیار سرد بمانند، و هر چه طول موج مادون قرمز بیشتر باشد، سردتر هستند.[۲۴] در غیر این صورت، گرمای پس‌زمینه دستگاه بر آشکارسازها غلبه می‌کند و آن را به‌طور مؤثر کور می‌کند.[۲۴] می‌توان بر این مشکل غلبه کرد طراحی دقیق فضاپیما، به‌ویژه با قرار دادن تلسکوپ در dewar] ذخیره‌سازی برودتی با یک ماده بسیار سرد، مانند هلیوم مایع.[۲۴] این به این معنی است که بیشتر تلسکوپ‌های مادون قرمز عمر مفیدی دارند محدود شده توسط خنک‌کننده آنها، به کوتاهی چند ماه، شاید حداکثر چند سال.[۲۴] در برخی موارد، از طریق طراحی فضاپیما می‌توان دما را به اندازه کافی پایین نگه داشت تا رصدهای مادون قرمز نزدیک بدون منبع خنک‌کننده، مانند مأموریت‌های طولانی تلسکوپ فضایی اسپیتزر و واید- فیلد Infrared Survey Explorer. مثال دیگر ابزار هابل دوربین مادون قرمز نزدیک و طیف‌سنج چند شیء (NICMOS) است که با استفاده از بلوکی از یخ نیتروژن شروع به کار کرد که پس از چند سال تخلیه شد، اما سپس به یک کرایو کولر که به‌طور مداوم کار می‌کرد. تلسکوپ فضایی جیمز وب به گونه‌ای طراحی شده‌است که با استفاده از ترکیبی از محافظ‌های خورشیدی و رادیاتورها، خود را بدون دوار خنک کند و ابزار مادون قرمز میانی از یک خنک‌کننده اضافی استفاده می‌کند.[۲۵]

تلسکوپ‌ها و ابزار فضایی منتخب[۲۶]
نام سال طول موج
(μm)
دیافراگم
(m)
خنک‌کننده
تلسکوپ مادون قرمز آزمایشگاه فضایی (IRT) ۱۹۸۵ ۱٫۷–۱۱۸ ۰٫۱۵ هلیوم
رصدخانه فضایی مادون قرمز (ISO)[۲۷] ۱۹۹۵ ۲٫۵–۲۴۰ ۰٫۶۰ هلیوم
هابل طیف‌نگار تصویربرداری تلسکوپ فضایی (STIS) ۱۹۹۷ ۰٫۱۱۵–۱٫۰۳ ۲٫۴ منفعل
هابل دوربین مادون قرمز نزدیک و طیف‌سنج چند شی (NICMOS) ۱۹۹۷ ۰٫۸–۲٫۴ ۲٫۴ نیتروژن، بعداً کرایو کولر
تلسکوپ فضایی اسپیتزر ۲۰۰۳ ۳–۱۸۰ ۰٫۸۵ هلیوم
هابل دوربین میدان عریض 3 (WFC3) ۲۰۰۹ ۰٫۲–۱٫۷ ۲٫۴ غیرفعال و ترمو الکتریک[۲۸]
رصدخانه فضایی هرشل ۲۰۰۹ ۵۵–۶۷۲ ۳٫۵ هلیوم
JWST ۲۰۲۱ ۰٫۶–۲۸٫۵ ۶٫۵ غیرفعال، و کرایو کولر (MIRI)

تأخیرها و افزایش هزینه‌های JWST را می‌توان با تلسکوپ فضایی هابل مقایسه کرد.[۲۹] وقتی هابل به‌طور رسمی در سال ۱۹۷۲ شروع به کار کرد، هزینه توسعه آن ۳۰۰ میلیون دلار آمریکا (یا حدود ۱ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۶ دلار ثابت) بود)،[۲۹] اما زمانی که در سال ۱۹۹۰ به مدار فرستاده شد، هزینه آن حدود چهار برابر بود. هزینه آن تا سال ۲۰۰۶ به حداقل ۹ میلیارد دلار رسید.[۲۹] از دیگر رصدخانه‌های ناسا که تقریباً در همان زمان پیشنهاد شده بودند، اکثر آنها قبلاً لغو شده یا متوقف شده‌اند، از جمله Terrestrial Planet Finder (2011)، Space Interferometry Mission (2010)، International X رصدخانه -ray (2011)، MAXIM (مأموریت تصویربرداری اشعه ایکس میکروآرک دوم)، SAFIR (رصدخانه مادون قرمز دور با دیافراگم)، SUVO (رصدخانه فرا بنفش فضایی مرئی)، و SPECS (کاوشگر زیر میلی‌متری تکامل) ساختار کیهانی).[نیازمند منبع]

نگارخانهویرایش

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  • Lallo, Matthew D. (2012). "Experience with the Hubble Space Telescope: 20 years of an archetype". Optical Engineering. 51 (1): 011011–011011–19. arXiv:1203.0002. Bibcode:2012OptEn..51a1011L. doi:10.1117/1.OE.51.1.011011. S2CID 15722152.
  • "A Deeper Sky | by Brian Koberlein". briankoberlein.com.
  • "FAQ for Scientists Webb Telescope/NASA". jwst.nasa.gov.
  • Shelton, Jim (3 March 2016). "Shattering the cosmic distance record, once again". Yale University. Retrieved 4 March 2016.
  • "Hubble breaks cosmic distance record". SpaceTelescope.org. 3 March 2016. heic1604. Retrieved 3 March 2016.
  • Atkinson, Nancy. "Hubble Has Looked Back in Time as Far as It Can And Still Can't Find The First Stars". Universe Today – via ScienceAlert.
  • "L2 Orbit". Space Telescope Science Institute. Archived from the original on 3 February 2014. Retrieved 28 August 2016.
  • Clery, Daniel (27 March 2018). "NASA announces more delays for giant space telescope". Science. Retrieved 5 June 2018.
  • "JWST Wavefront Sensing and Control". Space Telescope Science Institute. Archived from the original on 5 August 2012. Retrieved 9 June 2011.

پانویسویرایش

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ "NASA JWST "Who are the partners in the Webb project?"". NASA. Retrieved 18 November 2011.   This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ Kelso, Thomas S. (25 December 2021). "JWST". Celestrak. Celestrak. Retrieved 26 December 2021.
  3. Clark, Stephen [@StephenClark1] (23 December 2021). "The exact launch mass of the James Webb Space Telescope: 6161.4 kilograms. That figure includes 167.5 kg of hydrazine and 132.5 kg of dinitrogen tetroxide for the propulsion system" (Tweet). Retrieved 23 December 2021 – via Twitter.
  4. "JWST Orbit". JWST User Documentation. Space Telescope Science Institute. Retrieved 25 December 2021.
  5. "James Webb Space Telescope". ESA eoPortal. Retrieved 29 June 2015.[عدم مطابقت با منبع]
  6. "JWST Telescope". James Webb Space Telescope User Documentation. Space Telescope Science Institute. 23 December 2019. Retrieved 11 June 2020.   This article incorporates text from this source, which is in the public domain.
  7. تلسکوپ جیمز وب چیست
  8. «مهندسی بی‌نهایت: تلسکوپ فضایی جیمز وب؛ نگاهی به وسعت کیهان». زومیت. بایگانی‌شده از اصلی در ۲۱ ژوئن ۲۰۱۹. دریافت‌شده در ۲۱ ژوئن ۲۰۱۹.
  9. «مقایسه تلسکوپ Hubble و James Webb». gelxy.com. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۱۰-۲۴.
  10. خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام ESA Media Relations Service وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  11. "ESA Science & Technology - Europe's Contributions to the JWST Mission". sci.esa.int.
  12. Canadian Space Agency "Eyes" Hubble's Successor: Canada Delivers its Contribution to the World's Most Powerful Space Telescope – Canadian Space Agency
  13. ۱۳٫۰ ۱۳٫۱ Jenner, Lynn (1 June 2020). "NASA's Webb Telescope is an International Endeavor". NASA. Retrieved 23 September 2021.
  14. Maggie Masetti; Anita Krishnamurthi (2009). "JWST Science". NASA. Retrieved 14 April 2013.  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  15. "NASA's Next Telescope Could ID Alien Megastructures". 9 February 2016. Retrieved 1 September 2016.
  16. ۱۶٫۰ ۱۶٫۱ خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام AS-20211225 وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  17. Overbye, Dennis; Roulette, Joey (2021-12-25). "James Webb Space Telescope Launches on Journey to See the Dawn of Starlight". The New York Times. ISSN 0362-4331. Retrieved 2021-12-25.
  18. خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام howBig وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  19. -NASA blog, first mid-flight correction
  20. "About the Webb". NASA James Webb Space Telescope. 2017.  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  21. ۲۱٫۰ ۲۱٫۱ "Frequently asked questions: How long will the Webb mission last?". NASA James Webb Space Telescope. 2017.  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  22. "JWST Orbit". James Webb Space Telescope User Documentation. Retrieved 8 September 2021.
  23. ۲۳٫۰ ۲۳٫۱ ۲۳٫۲ الگو:Cite کنفرانس
  24. ۲۴٫۰ ۲۴٫۱ ۲۴٫۲ ۲۴٫۳ "نجوم مادون قرمز از مدار زمین". مرکز پردازش و تحلیل فروسرخ، مرکز علمی اسپیتزر ناسا، مؤسسه فناوری کالیفرنیا. 2017. Archived from the original on 21 December 2016. Unknown parameter |url -status= ignored (help)  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  25. /news/2016-06-cold-cooler-nasa-telescope.html "چقدر می‌توانید سرد شوید؟ کولر برای تلسکوپ ناسا آزمایش شد" Check |url= value (help). Phys.org. 14 June 2016. Retrieved 31 January 2017.
  26. "JPL: رصدخانه فضایی هرشل: مأموریت‌های مرتبط". ناسا، پیشرانه جت آزمایشگاه، مرکز پرواز گودارد، مؤسسه فناوری کالیفرنیا. Retrieved 4 June 2012.  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  27. "ISO چیست؟". ESA. 2016. Retrieved 4 June 2021.
  28. "تلسکوپ فضایی هابل – میدان وسیع دوربین 3". NASA. 22 August 2016.  &nbsp;This article incorporates text from this source, which is in the Public Domain.
  29. ۲۹٫۰ ۲۹٫۱ ۲۹٫۲ خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام nature06 وارد نشده‌است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).

پیوند به بیرونویرایش