كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب، ما هي مهمته وما هي تكلفته … الصور المأخوذة من تلسكوب ويب تبشر 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 إصدار المزيد من الصور اليوم (الثلاثاء 12 يوليو 2022). إليكم بعض الحقائق عن هذا التلسكوب العملاق الذي يعتبره البعض أعجوبة هندسية.
كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب وما هي مهمته وتكلفته؟
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 الفضاء السحيق.
بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة مستشعرات صغيرة إلى التلسكوبات التي تخدم غرضين رئيسيين: استخدام التحليل الطيفي لالتقاط صور للأجسام في الفضاء وتحليل 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 للشعر مصنوع من مادة “الكابتون” المعروفة بمقاومتها 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 وتوجيه وأنظمة معالجة البيانات وهو بحجم حافلة مدرسية.
رحلة التلسكوب من المختبر إلى مدار الفضاء
تم وضع التلسكوب في مدار يبعد أكثر من 1.5 مليون كيلومتر عن الأرض ؛ هذا هو حوالي أربعة أضعاف المسافة بين القمر والأرض. على عكس تلسكوبات هابل السابقة، يدور تلسكوب جيمس ويب حول الشمس بدلاً من الأرض. استغرق بناء التلسكوب وتجهيزه حوالي شهر والسفر إلى وجهة تُعرف باسم Lagrange Point II أو L2. النقطة البارزة في الميكانيكا السماوية هي النقطة التي يؤدي فيها تأثير الجاذبية لجسمين كبيرين على جسم ثالث أصغر حجمًا إلى تتبع حركات الجسمين الكبيرين.
رياضيا، نقطة لاغرانج هي حل لمشكلة حركة ثلاثة أجسام بينها تحت تأثير الجاذبية. هناك خمس نقاط من هذا القبيل وثلاث نقاط اهتمام، غالبًا ما يشار إليها 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 الأولى للكون، منذ حوالي 13.8 مليار سنة، ومئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم. يأمل علماء الفلك في استخلاص استنتاجات حول تكوين النجوم والمجرات الأولى. يقوم التلسكوب أيضًا بمسح الفضاء بحثًا عن الحياة والمكونات الجيولوجية على الكواكب البعيدة، وهي كواكب خارج النظام الشمسي.
تكمن ميزة تلسكوب ويب في أنه يستخدم الأشعة 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 المريخ والقمر الجليدي يوروبا للمشتري بالتفصيل. جهاز جيمس ويب الطيفي، وهو تقنية لتحليل الضوء تكشف عن معلومات مفصلة حول الأجسام الفضائية، والتقط 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 وكالة ناسا أن أربعة من مجرات ستيفان كوينت الخمس كانت “محاصرة بصدمات متكررة وتأثيرات نصفية”.
ربما تم التقاط الصورة الأكثر توقعًا 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، كما هو الحال 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 Webb Space Telescope، الذي كان مقررًا في الأصل لعام 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 يقرب من 10 مليارات دولار من خلال التمويل الخاص من خلال وكالة ناسا ووكالة الفضاء الكندية (CSA) ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA). المدير الفني لمعهد ماكس بلانك للفلك، جامعة كولونيا والعديد من الشركات الألمانية. من المتوقع أن تستغرق الرحلات الفضائية 20 عامًا.