جیمز وب، چگونه جیمز وب شد؟

پروژه ی تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Web Space Telescope) که به اختصار با نام JWST شناخته می شود نخستین بار در سال 1997 با بودجه ی تعیین شده ی 500 هزار دلاری آغاز شد اما این هزینه ی تخمین زده شده تا سال 2020 به بیش از 10 میلیارد دلار رسید.

سر انجام پس از 20 سال انتظار این شاهکار فضایی در تاریخ 25 دسامبر 2021 با موشک آریان 5 و از ایستگاه گویان فرانسه پرتاب شد.

از طیف نوری گرفته شده در عکس ها به 4 فاکتور مهم می رسیم که شامل: 1- دور شدن یا نزدیک شدن جسم بدین گونه که طبق اثر داپلر و اندازه گیری طول موج ها طیف های آبی نشان دهنده ی نزدیک شدن جسم ود طیف های قرمز رنگ نشانه ی دور شدن اجرام فضایی در کهکشان می باشند. 2- یافتن فشار اتمسفر از طریق تراکم فوتون ها در فضا 3- عمر اجسام در فضا که از طریق طیف نوری آنها در فضا به دست می آید 4- برآیند تحلیل طیف نور و اطلاعات زیادی زیادی از مواد معدنی و آلی موجود در فضا میدهد.

مهم ترین ماموریت این تلسکوپ فضایی گرفتن عکس هایی از گذشته است که قدمت اولین عکسی که توسط جیمز وب گرفته شد به 13 میلیارد سال پیش میرسد. به همین علت بسیاری جیمز وب را به ماشین زمان تشبیه کرده اند. 

هابل و جیمز وب:

تلسکوپ فضایی هابل که شاهکاری در علم به شمار میرود در سال 1993 شروع به کار کرد و در طول این سال ها تصاویر خارق العاده ای از فضا ثبت کرده است. این در حالی است که با ساخت جیمز وب با وزنی حدودا نصف هابل ولی با قدرت دید 100 برابر بیشتر از آن شاهد تحولی عظیم درعلم اختر شناسی هستیم. در مقایسه ی این دو تلسکوپ فضایی می توان به قطر آینه ی 2.5 متری در هابل اشاره کرد که در جیمز وب آینه ای با قطر 6.5 متر خود متشکل از 18 آینه ی 1.32 متری می باشد. تلسکوپ هابل در دمای 25 درجه سانتی گراد می تواند کار کند در حالی که جیمز وب نیاز به دمای خنک در حدود 220- درجه سانتی گراد دارد.

علی رغم مزیت های گفته شده در تلسکوپ جیمز وب، طول عمری که برای آن در نظر گرفته شده 10 سال می باشد اما هابل تاکنون بیش از 25 سال از عمرش گذشته است که این مقدار از عمر تخمین زده شده ی ابتدایی بیشتر است.

از دیگر موارد تفاوت این دو تلسکوپ فضایی این است که هابل در فاصله ی 400 میلئون کیلومتری از سطح زمین قرار می گیرد در صورتی که جیمز وب در فاصله ی حدودا 1.5 میلئون کیلومتری قرار گرفته است. شکل زیر مقایسه ابعاد آینه های جیمز وب و هابل را نشان می دهد:

ساختار جیمز وب:

شاید با نگاه به این دستاورد تازه ی نجوم اولین چیزی که توجه ما را به خود جلب کند آینه ی غول پیکر زرد رنگ آن باشد که خود از 18 آینه ی 6 ضلعی کوچکتر تشکیل شده است که همانطور که پیشتر اشاره شد قطر آن 6.5 متر و آینه های کوچکتر هر یک قطری 1.32 متری دارند.

جنس آینه ها از بریلئوم است که با لایه ای از طلا پوشیده شده. انتخاب بریلئوم به دلیل سبکی، مقاومت در برابر تغییرات دمایی آن و صیقل پذیری بالای این عنصر است.

با توجه به محدودیتی که نور و دما برای تلسکوپ ایجاد می کند 5 لایه سپر خورشیدی در ساختار جیمز وب به کار رفته که مانع از رسیدن نور و دما به آن می شود. لازم به ذکر است که ضخامت هر یک از این سپر ها 1/3 ضخامت تار موی انسان است.

مکانیزم عمل جیمز وب:

آینه های عظیم الجثه ی جیمز وب به همراه سپرهای محافظتی به صورت تا خورده در آمدند تا در کپسول پرتاب جای گیرند. نور ابتدا طبق اصل هم ترازی آینه ها به آنها می تابد و سپس بر آینه ی ثانویه متمرکز می شود و در نهایت به سنسور گیرنده ی مرکزی میرسد تا تصویر نهایی از اجرام آسمانی گرفته شود.

در ساختار جیمز وب ابزارک هوشمندی به کار رفته که هنگامی که نور در یک بخش از اجرام فضایی زیاد است با پوشاندن آن قسمت باعث آشکار شدن دیگر قسمت ها میشود. همانطور که در شکل زیر با پوشاندن خورشید سیاره ی مشتری پدیدار گشته است.

آینده ی نجوم:

بسیاری بر این باورند که ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب میتواند آینده ی علم نجوم را تغییر دهد. از جمله  تصاویر گرفته شده از 5 قلوی استفان که با هابل قابل تشخیص نبود اما جیمز وب توانست این کهکشان های 5 گانه را به وضوح شناسایی کند. امید بر آن است که ساخت جیمز وب گامی در جهت رسیدن به جواب ابهامات ما در رابطه با ستاره ها، کهکشان ها و گذشته ی این منظومه ی بی پایان باشد.