تلسكوب جيمس ويب الفضائي
تلسكوب جيمس ويب أو مقراب جيمس ويب الفضائي (وبالانجليزي James webb space telesope) المختصر بـ Jwst. الموقع الالكتروني لـ تلسكوب جيمس ويب من هنــــا.
 |
| تلسكوب جيمس ويب |
تلسكوب جيمس ويب تمت تسميته على اسم جيمس إدوين ويب ، الذي كان مدير وكالة ناسا من عام 1961 إلى عام 1968 ولعب دورًا رئيسيًا في برنامج أبولو.
تلسكوب جيمس ويب مرصد فضائي طورته وكالة ناسا الفضائية ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية مباشرة.
تلسكوب جيمس ويب تم إطلاقه في 25 ديسمبر 2021 ، بدأ التطوير في عام 1996 بإصدار مبدئي مخطط لعام 2007 وميزانية قدرها 500 مليون دولار أمريكي ، تعرض للعديد من التأخيرات وتجاوز التكاليف ، وخضع لعملية إعادة تصميم كبيرة في عام 2005.
تم الانتهاء من تلسكوب جيمس ويب في أواخر عام 2016 ، وبعد ذلك بدأ في مرحلة الاختبار المكثف.
في مارس 2018 ، أجلت ناسا اطلاق تلسكوب جيمس ويب بعد أن تمزق درع الشمس أثناء تمرين النشر. أجلت الإطلاق مرة أخرى في يونيو 2018 بعد توصيات من مجلس مراجعة مستقل. تم تعليق العمل على دمج واختبار تلسكوب جيمس ويب في مارس 2020 بسبب جائحة فيرس كورونا ، مما أدى إلى مزيد من التأخير.
بعد استئناف العمل ، أعلنت وكالة ناسا أنه تم تأجيل موعد الإطلاق إلى 31 أكتوبر 2021. أدت المشاكل مع مركبة الإطلاق آريان 5 إلى تأجيل موعد الإطلاق إلى 25 ديسمبر 2021.
مخطط تلسكوب جيمس ويب
من المخطط أن يخلف تلسكوب هابل الفضائي ( التلسكوب القديم ) كجزء من مهمة الفيزياء الفلكية الرائدة لناسا.
سيوفر تلسكوب جيمس ويب الفضائي دقة وحساسية محسنة تفوق تلسكوب هابل ، وسيخلف تلسكوب سبيتزر الفضائي القديم في عام 2020.
يقف تلسكوب جيمس ويب الفضائي علي بعد 1.5 مليون كيلومتر خلف الأرض و الشمس عند النقطة L2 لاغرانج. سوف تحوم حول تلك النقطة في مدار دائري لإجراء ملاحظة.
ستتيح مجموعة واسعة من التحقيقات في علم الفلك وعلم الكونيات ، بما في ذلك ملاحظات بعض الأحداث والأجسام الفلكية الأبعد في الكون ، مثل تكوين المجرات الأولى ، والتوصيف التفصيلي للغلاف الجوي للكواكب الخارجية التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن.
مكونات تلسكوب جيمس ويب
تتكون المرآة الأساسية لـ تلسكوب جيمس ويب ، العنصر البصري للتلسكوب ، من 18 قطعة من مرايا البريليوم السداسية المطلية بالذهب والتي تتحد لتشكل مرآة يبلغ قطرها 6.5 متر (21 قدمًا) ، أكبر بكثير من 2.4 متر (7 قدم 10). قدم) بوصة مرآة هابل).
على عكس تلسكوب هابل ، الذي يكتشف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (من 0.1 إلى 1 ميكرومتر) ، سيكتشف تلسكوب جيمس ويب نطاق تردد أقل ، من الضوء المرئي طويل الموجة إلى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (من 0.6 إلى 28.3 ميكرومتر). مما يسمح له باكتشاف الأجسام ذات الانزياح الأحمر العالي والتي ستكون قديمة جدًا وبعيدة جدًا عنا ، لا يستطيع تلسكوب هابل الفضائي الكشف في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
هذا ويجب أن يظل تلسكوب جيمس ويب باردًا جدًا بحيث لا يمكنه لرصد الأشعة تحت الحمراء دون تدخل خارجي ، لذلك سينتشر في الفضاء بالقرب من نقطة لاغرانج للشمس والأرض L2 ، وسيحتفظ بالدرع الشمسي الكبير المغطى بالسيليكون والألمنيوم ، ودرجة حرارة المرآة والأداة أقل من 50 كلفن .
تتم إدارة جهود التطوير من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، وقام معهد مراصد علوم الفضاء بتكليف تلسكوب ويب بعد إطلاقه. المقاول الرئيسي هو شركة نورثروب جرومان.
مميزات تلسكوب جيمس ويب
يمتلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي كتلة متوقعة تبلغ حوالي نصف كتلة تلسكوب هابل الفضائي ، لكن مرآته الأساسية ، عاكس البريليوم المطلي بالذهب 6.5 متر (21 قدمًا) ، سيكون لها مساحة تجميع أكبر ست مرات ، 25.4 متر مربع (273 قدمًا مربعة) ، باستخدام 18 مرآة سداسية مع تعتيم 0.9 متر مربع (9.7 قدم مربع) لدعامات الدعم الثانوية.
تم تجهيز تلسكوب جيمس ويب بأدوات قياس الأشعة تحت الحمراء القريبة ، ولكن يمكنه أيضًا رؤية الضوء المرئي البرتقالي والأحمر ، بالإضافة إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، اعتمادًا على الجهاز. يعطي التصميم أهمية خاصة لنطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة لثلاثة أسباب رئيسية:
- تقوم الأجسام ذات الانزياح الأحمر العالي بتحويل انبعاثاتها المرئية إلى أشعة تحت الحمراء.
- الأجسام الباردة مثل أقراص الحطام والكواكب تبعث المزيد من الأشعة تحت الحمراء.
- يصعب دراسة هذا النطاق من الأرض باستخدام التلسكوبات الفضائية الموجودة مثل هابل.
تنظر التلسكوبات الأرضية عبر الغلاف الجوي للأرض ، وهو معتم في العديد من نطاقات الأشعة تحت الحمراء. حتى عندما يكون الغلاف الجوي شفافًا ، توجد أيضًا العديد من المركبات الكيميائية في الهواء وهي:
- الماء.
- وثاني أكسيد الكربون.
- والميثان.
في الغلاف الجوي للأرض ، مما يعقد التحليل بشكل كبير. لا تستطيع التلسكوبات الفضائية الحالية مثل هابل دراسة هذه النطاقات لأن مراياها ليست "باردة بدرجة كافية" (يتم الاحتفاظ بمرآة هابل عند حوالي 15 درجة مئوية (288 درجة مئوية ؛ 59 درجة فهرنهايت) ، لذلك يشع التلسكوب نفسه بقوة في روابط الحزمة. تعيق الأشعة تحت الحمراء المراقبة والتصوير.
سيعمل تلسكوب جيمس ويب بالقرب من نقطة L2 Lagrange في مدار الأرض ، على بعد 1500000 كيلومتر (930.000 ميل) خارج مدار الأرض.
بالمقارنة ، يدور تلسكوب هابل على ارتفاع 550 كيلومترًا (340 ميلاً) فوق سطح الأرض ، والقمر يبعد 384400 كيلومتر (238.900 ميل) عن الأرض.
تجعل هذه المسافة إصلاح أو ترقية أدوات تلسكوب جيمس ويب بعد الإطلاق شبه مستحيل بواسطة سفن الفضاء أو رواد الفضاء أثناء تشغيل التلسكوب. يمكن للأجسام القريبة من نقطة لاغرانج أن تدور حول الشمس بالتزامن مع الأرض ، مما يسمح للتلسكوب بالبقاء على مسافة ثابتة تقريبًا ، واستخدام درع شمسي واحد لمنع الحرارة والضوء من الشمس والأرض. سيحافظ هذا الترتيب على درجة حرارة التلسكوب أقل من 50 كلفن (223 درجة مئوية ، 370 درجة فهرنهايت) ، وهو أمر ضروري لرصد الأشعة تحت الحمراء.
حماية تلسكوب جيمس ويب
للرصد في طيف الأشعة تحت الحمراء ، يجب أن تبقى درجة حرارة تلسكوب جيمس ويب أقل من كلفن ؛ خلاف ذلك ، فإن الأشعة تحت الحمراء من التلسكوب نفسه سوف تطغى على أدواته وستصبح ملاحظاته غير واضحة.
لذلك يتم استخدام درع شمسي كبير لحجب الضوء والحرارة عن الشمس والأرض والقمر. موقع التلسكوب بجميع أجهزته بالقرب من النقطة L2 من مدار الشمس والأرض حيث تظل جميع الأجسام الثلاثة على نفس الجانب من التلسكوب الفضائي في جميع الأوقات.
يتجنب مدار الحلقة حول L2 ظل الأرض والقمر ، مما يحافظ على بيئة مستقرة للدرع الشمسي والمصفوفات الشمسية من أجل توليد طاقة كافية لتشغيل جميع أجهزتها. يحافظ الدرع على درجة حرارة المعدات في الجانب المظلم ، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على المحاذاة الدقيقة لقطاعات قلب المرآة.
يتكون الواقي من الشمس من خمس طبقات ، كل طبقة رقيقة مثل شعرة الإنسان ، من Kapton E وهو فيلم بوليميد متوفر تجاريًا من DuPont ، مع أغشية مطلية خصيصًا بالألمنيوم على كلا الجانبين ومغطاة بالسيليكون فوق واقي الشمس. على الجانب الأكثر سخونة من الطبقتين لعكس حرارة الشمس مرة أخرى في الفضاء. كانت الدموع العرضية لتركيب الفيلم الناعم أثناء الاختبار في عام 2018 من بين العوامل التي أخرت المشروع.
تم تصميم الدرع الشمسي ليُطوى اثني عشر مرة لاستيعاب الحمولة الديناميكية الهوائية لصاروخ آريان 5 ، الذي يبلغ قطره 4.57 مترًا (15.0 قدمًا) وطوله 16.19 مترًا (53.1 قدمًا). بمجرد نشرها عند النقطة L2 ، سيتم فتحها عند 14162 م × 21.197 م (46.46 قدمًا × 69.54 قدمًا). تم تجميع واقي الشمس يدويًا في Mantic International في هنتسفيل ، ألاباما ، قبل تسليمه إلى شركة نورثروب جرومان في ريدوندو بيتش ، كاليفورنيا للاختبار.
المرآة الأساسية لـ تلسكوب جيمس ويب عبارة عن عاكس بريليوم مطلي بالذهب بطول 6.5 متر ومساحة تجميع تبلغ 25.4 مترًا مربعًا (273 قدمًا مربعًا). إذا تم بناؤها كمرآة واحدة كبيرة ، فستكون كبيرة جدًا لمركبات الإطلاق الحالية. لذا تتكون المرآة من 18 شكلًا سداسيًا تفتح بعد إطلاق التلسكوب. يتم استخدام استشعار واجهة الموجة في مستوى الصورة بواسطة خوارزمية Gershberg-Saxton لوضع مقاطع المرآة في الموضع الصحيح باستخدام مشغلات عالية الدقة. بعد هذا الإعداد الأولي ، ستحتاج فقط إلى إجراء تحديثات من حين لآخر كل بضعة أيام للحفاظ على التركيز الأمثل. هذا على النقيض من التلسكوبات الأرضية ، على سبيل المثال تلسكوبات Keck ، التي تقوم باستمرار بضبط المقاطع العرضية للمرآة باستخدام البصريات النشطة للتغلب على آثار رياح الجاذبية. سيستخدم تلسكوب Webb 126 محركًا صغيرًا لضبط البصريات من حين لآخر نظرًا لعدم وجود الكثير من الاضطرابات البيئية للتلسكوب في الفضاء.
التصميم البصري لـ تلسكوب جيمس ويب عبارة عن عدسة استجماتيزم ثلاثية المرآة ، والتي تستخدم مرايا منحنية ثانوية وثلاثية لتوفير صور خالية من الانحرافات البصرية في مجال واسع. بالإضافة إلى ذلك ، توجد مرآة اتجاه سريع يمكنها ضبط موضعها عدة مرات في الثانية لتوفير استقرار الصورة.
شركة Ball Aerospace & Technologies Inc. هي المقاول البصري الأساسي لمشروع تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، بقيادة المقاول الرئيسي شركة نورثروب جرومان لأنظمة الفضاء ، بموجب عقد من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، جرينبيلت ، ماريلاند. يتم تصنيع وتلميع الأجزاء الثمانية عشر الرئيسية للمرايا ، والمرايا الثانوية والثالثية والدقيقة ، بالإضافة إلى المرايا الاحتياطية بواسطة Ball Aerospace & Technologies بناءً على خامات جزء البريليوم المصنعة من قبل العديد من الشركات بما في ذلك Axis Laboratories و Brach Wellman و Tinsley.
قم بتثبيت الجزء الأخير من المرآة الرئيسية في 3 فبراير 2016 والمرآة الثانوية في 3 مارس 2016.
لحظة اطلاق صاروخ تلسكوب ويب
مصادر:
- ويكبيديا.