تلسکوپ جیمز وب: رازگشایی از جهان

تلسکوپ فضایی جیمز وب بزرگترین و پیچیده ترین رصدخانه ای است که قرار است به فضا فرستاده شود. طراحی بسیار نوآورانه این تلسکوپ دو چالش اصلی تلسکوپهای مادون قرمز را پاسخ گفته است: اینگونه تلسکوپها به یک آینه بسیار بزرگ برای گردآوری مقدار کافی نور نیاز دارد و بایستی سرد نگاه داشته شود تا از تداخل منابع ناخواسته مادون قرمز با نور اصلی تحت رصد جلوگیری شود. اجزای اصلی تلسکوپ جیمز وب شامل یک آینه عظیم برای گردآوری نور مادون قرمز، یک سپر خورشیدی بزرگ برای خنک نگاه داشتن تلسکوپ و چهار ابزار علمی برای هدایت عملیات علمی چاه طلبانه آن است.

تبلیغات تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه توسط مدرس خصوصی ریاضیات با بیش از بیست سال سابقه تدریس دروس ریاضیات تمام مقاطع دبیرستان ریاضی عمومی 1و 2 - معادلات دیفرانسیل - محاسبات عددی ریاضیات مهندسی شماره تماس و واتس آپ: 09360771981

اندازه آینه و سپر خورشیدی این تلسکوپ چالش بزرگ دیگری فراهم ساخته است: وب باید ابتدا درون فضای محدود یک وسیله نقلیه پرتابی قرار گیرد. دانشمندان و مهندسان این چالش را بطریق شگفت آوری حل کردند: این تلسکوپ به شکل یک اوریگامی عظیم ساخته شده است. تلسکوپ برای قرارگرفتن داخل فضاپیما به دقت تا می خورد سپس پس از قرار گرفتن در فاصله یک و نیم میلیون کیلومتری سطح زمین از طریق مراحلی پیچیده باز می شود تا شکل نهایی خود را پیدا کند.

مقایسه اندازه آینه تلسکوپ هابل (سمت چپ) و جیمز وب (سمت راست)

وب بزرگترین تلسکوپی است که تاکنون ناسا به فضا فرستاده است. وزن آن حدود 6400 کیلوگرم است که برای یک جسم مدارگرد بسیار سنگین می نماید. قطر آینه گردآوری نور آن 660 سانتی متر و سپر خورشیدی آن مساحتی حدود یک میدان تنیس را دارد.

بخش اصلی این تلسکوپ آینه بازتابی آن است. این آینه نور در محدوده طول موج قرمز تا مادون قرمز (0.6 تا 28.8 میکرون) را گردآوری کرده و آن را به یک آینه ثانویه کوچکتر باز می تاباند که سپس به سمت ابزارهای علمی جهت ثبت و مشاهده ارسال می شود. آینه اصلی وب آنقدر بزرگ است که می تواند نور کهکشان هایی بسیار دور دست تا فاصله 13.5 سال نوری را گردآوری کند.

آینه اصلی وب از 18 بخش شش ضلعی جداگانه برابر ساخته شده است که به شکل یک شش ضلعی بزرگار آرایش یافته و یک بخش شش ضلعی خالی نیز در وسط دارد. کل آینه اندکی مقعر است. جهت گیری و شکل دقیق هر اینه می تواند بطور مستقل تنظیم شود تا نور با دقت کافی روی آینه ثانویه متمرکز شود.

طراحی خاص آینه این امکان را فراهم ساخته که روی خودش به گونه ای تا شود که داخل راکت آریان 5 قرار گیرد و در عین حال به یک آینه بزرگ با قدرت تفکیک کافی بدل گردد.

جنس آینه از فلز سبک، مستحکم و بادوام بریلیوم ساخته شده و یک پوشش نازک از طلا باعث بازتاباندن نور مادون قرمز می گردد. ضخامت این لایه از طلا تنها 100 نانومتر (یک هزارم ضخامت یک ورق کاغذ) است.

جیمز وب در نقطه ای از فضا به نام نقطه خورشید-زمینی لاگرانژی مستقر خواهد شد که در فاصله یک و نیم میلیون کیلومتری زمین قرار دارد. کشش جاذبه ترکیبی زمین و خورشید در چنین نقطه ای باعث می شود مدت زمان گردش جسم به دور خورشید معادل یک سال زمینی باشد. بدین ترتیب تلسکوپ همزمان با زمین به دور خورشید می گردد و همواره در نقطه ثابتی بالای زمین قرار دارد. بدین ترتیب راستای تلسکوپ ثابت است و مشکل تلسکوپ هابل در چرخیدن به دور زمین و تغییر مداوم جهت راستای تلسکوپ را ندارد.

جیمز وب در 18 دسامبر 2021 (شنبه 27 آذرماه 1400 خورشیدی) به فضا پرتاب خواهد شد.  حدود 30 روز طول می کشد تا این ابزار علمی حیرت انگیز به نقطه قرارگیری خود برسد. جهان علم بی صبرانه منتظر ارسال اولین تصاویر شگفت این تلسکوپ از اعماق ناشناخته فضا است.

https://webbtelescope.org/news/webb-science-writers-guide/telescope-overview

تلسکوپ فضایی هابل

گردآوری و ترجمه: اصغر ناصری

منبع: http://hubblesite.org

از اولین روزهای دانش ستاره شناسی و از زمان ابداع تلسکوپی توانمند توسط گالیله، ستاره شناسان همواره یک هدف واحد را دنبال می کرده اند: دیدن فضاهایی هرچه دورتر و ژرف تر

پرتاب و در مدار قرار گرفتن تلسکوپ فضایی هابل در سال 1990 یکی از بزرگترین پیشرفتهای دانش بشری بشمارمی آید. هابل تلسکوپی است که بر مداری پیرامون زمین می گردد. مکان آن در بالاتر ازجو زمین که باعث پراکندگی و انسداد نور اجرام آسمانی می گردد، دیدگاهی از عالم را در برابر ما قرار می دهد که بسیار ژرف تر از تلسکوپهای زمینی است.

هابل یکی از موف ترین و دیرپاترین ماموریت های علمی ناسا بوده است. تاکنون صدها هزار تصویر به زمین مخابره کرده و در حل بسیاری از اسرار ستاره شناسی موثر  بوده است. تعیین سن دقیق تر عالم، هویت کوآزارها (شبه ستاره ها) و ماهیت انرژی تاریک از جمله این اسرار بوده  است.

در میان اکتشافات هابل، تعیین سن دقیق تر عالم است که به حدود 13 تا 14 میلیارد سال می رسد.پیش از این سن عالم چیزی بین 10 تا 20 میلیارد سال تخمین زده میشد. هابل نقشی کلیدی در کشف انرژی تاریک داشته است یعنی نیروی اسرارآمیزی که باعث شتاب گرفتن انبساط جهان می شود.

هابل کهکشانهایی را در تمامی مراحل تحول آن نشان داده است، شامل کهکشانهایی که در هنگام جوانی عالم تشکیل شده اند. هابل دیسک های چرخان گازو غبار کیهانی را که هسته تشکیل دهنده سیاره های جدیدی هستند یافته است. انفجارهای اشعه گاما یعنی انفجارات عجیب و بسیار قدرتمندی که در کهکشانهای دوردست روی داده و حاصل فروپاشی ستاره های بسیار جسیم هستند از یافته های نوین این ابزار منحصربفرد علمی هستند.

 یافته های هابل در اختیار تمامی مردم دنیا قرار می گیرد و هر ستاره شناسی در هر گوشه جهان می تواند وقت تلسکوپ را برای مشاهدات خود اجاره کند. این خط مشی اداره هابل باعث همکاری بی مانندی بین سراسر جامعه علمی شده است.

از ابتدای اختراع تلسکوپ همواره یک مشکل در برابر دانشمندان قرار داشته است: جو زمین. جو زمین نوری را که از آن عبور می کند منحرف و پراکنده می سازد. به همین دلیل وقتی به ستارگان بالای سر خود نگاه می کنید بنظر می رسد که چشمک می زنند. چشمک زدن ستارگان امری غیرواقعی است.

جو زمین برخی طول موجهای تشعشعات کیهانی را جذب کرده مانع از رسیدن آنها به زمین می شود، مانند فرابنفش و اشعه ایکس. دانشمندان تنها  زمانی می تواند یک ستاره را بطور کامل مورد مطالعه قرار دهند که تمامی طول موجهای تشعشعات آن را دریافت و مطالعه کنند.

 موثرترین راه فرار از مشکلاتی که جو برای مشاهده آسمانها ایجاد می کند، قرار دادن تلسکوپ در فضای ماورای آن است. هابل در ارتفاع 569 کیلومتری به دور زمین می گردد.

هر 97 دقیقه هابل یک دور به گرد زمین می گردد. در این بین هابل نور گردآوری شده را بسوی ابزارهای علمی خود سوق می دهد. هابل یک آینه مقعر بزرگ در انتهای لوله خود دارد که نور را روی آینه کوچکتر دومی متمرکز می کند. بازتاب نور از روی این آینه دوم از میان سوراخ وسط آینه بزرگتر عبور کرده و به ابزارهای علمی ته لوله تلسکوپ می رسد.

قدرت واقعی یک تلسکوپ نه در بزرگنمایی آن بلکه در مقدار نوری است که آینه های آن می توانند گردآوری کنند. آینه اصلی هابل 2.4 متر قطر دارد که کوچکتر از برخی تلسکوپهای عظیم زمینی است، لیکن مکان آن در فراسنوی جو قدرت بسیار بیشتری به آن می دهد.

هابل دارای ابزارهای علمی متعددی است و هرکدام برای مشاهده عالم به شیوه متفاوتی بکار می رود. دوربین میدان وسیع شماره 3 (Wide Field Camera 3) نورهای نزدیک ماورای بنفش، مرئی و نزدیک مادون قرمز را می بیند. این ابزار جدید برای دیدن کهکشانها و اجرام بسیار دور بکار می رود.

طیف نگار آغاز کیهان (Cosmic Origins Spectograph) ابزار جدید دیگری است که تنها نور ماورای بنفش را گردآوری می کند. این ابزار برای بررسی دما، ترکیب شیمیایی، چگالی و حرکت ستارگان بکار می رود. هابل دارای ابزارهای متعدد دیگری برای مشاهدات ژرف کیهانی است، از جمله ابزارهایی برای ردیابی سیاهچاله ها و اثرات ماده تاریک.

از زمان پرتاب هابل ماموریت های زیادی برای تعمیر لنزها و ابزارهای آن انجام شده است. تصویر زیر نتیجه یکی از این تعمیرات را نشان می دهد. کهکشان M100 پس از تعمیر لنزهای هابل، با وضوح بسیار خیره کننده ای تصویر برداری شده است. این ماموریت در سال 2002 توسط شاتل فضایی آمریکا به انجام رسید. بیشتر این ماموریت ها متضمن پیاده روی فضانوردان در مدار زمین بوده است.