نحن البشر لدينا الجوع الذي لا يشبع لفهم الكون. كما قال كارل ساجان ، "الفهم هو النشوة". ولكن لفهم الكون ، نحتاج إلى طرق أفضل وأفضل لرصده. وهذا يعني شيئًا واحدًا: مقاريب كبيرة وضخمة وضخمة.
في هذه السلسلة ، سنلقي نظرة على 6 من التلسكوبات الفائقة في العالم:
- تلسكوب ماجلان العملاق
- التلسكوب الكبير للغاية
- تلسكوب 30 مترا
- التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية
- تلسكوب المسح السينوبتي الكبير
- تلسكوب جيمس ويب الفضائي
- تلسكوب المسح الميداني بالأشعة تحت الحمراء
قد يكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي "> تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST أو Webb) هو الأكثر ترقبًا من التلسكوبات الفائقة. ربما لأنها تحملت مسارًا معذبًا في طريقها إلى البناء. أو ربما لأنها مختلفة عن غيرها من التلسكوبات الفائقة ، والتي تبعد عن الأرض 1.5 مليون كيلومتر (مليون ميل) بمجرد تشغيلها.
إذا كنت تتابع الدراما الكامنة وراء Webb ، فستعرف أن تجاوزات التكلفة تسببت في إلغائها تقريبًا. سيكون هذا عار حقيقي.
تم تخمير JWST منذ عام 1996 ، لكنها عانت من بعض المطبات على طول الطريق. وقد تمت مناقشة هذا الطريق ومطباته في مكان آخر ، لذا فإن ما يلي هو موجز قصير.
كانت التقديرات الأولية لـ JWST بسعر 1.6 مليار دولار وتاريخ الإطلاق لعام 2011. لكن التكاليف ارتفعت بشكل كبير ، وكانت هناك مشاكل أخرى. أدى ذلك إلى تحرك مجلس النواب في الولايات المتحدة لإلغاء المشروع في عام 2011. ومع ذلك ، في وقت لاحق من نفس العام ، عكس الكونجرس الأمريكي الإلغاء. في النهاية ، وصلت التكلفة النهائية لـ Webb إلى 8.8 مليار دولار ، مع تحديد تاريخ الإطلاق في أكتوبر 2018. وهذا يعني أن الضوء الأول لـ JWST سيكون أقرب بكثير من التلسكوبات الفائقة الأخرى.
تم تصور ويب كخليفة لتلسكوب هابل الفضائي ، الذي يعمل منذ عام 1990. لكن هابل موجود في مدار الأرض المنخفض ، ولديه مرآة أساسية 2.4 متر. سوف تقع JWST في المدار عند نقطة LaGrange 2 ، وستكون مرآتها الأساسية 6.5 متر. يلاحظ هابل في أطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء ، بينما يلاحظ الويب في الضوء المرئي طويل الموجة (البرتقالي-الأحمر) ، من خلال الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء. هذا له بعض الآثار المهمة للعلم الذي قدمه ويب.
تم تصميم James Webb حول أربعة أدوات:
- الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRCam)
- مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec)
- آلة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI)
- مستشعر التوجيه الدقيق / بالقرب من التصوير بالأشعة تحت الحمراء والمطياف بدون شق (FGS / NIRISS)
NIRCam هو التصوير الأساسي لـ Webb. سوف يراقب تكوين النجوم والمجرات الأولى ، وعدد النجوم في المجرات القريبة ، وأجسام حزام كويبر ، والنجوم الصغيرة في مجرة درب التبانة. تم تجهيز NIRCam بفقرات التاج التي تحجب الضوء عن الأجسام الساطعة من أجل مراقبة الأجسام الخافتة القريبة.
ستعمل NIRSpec في نطاق من 0 إلى 5 ميكرون. سيقسم مطياف الضوء الضوء إلى طيف. يخبرنا الطيف الناتج عن الأشياء ودرجة الحرارة والكتلة والتركيب الكيميائي. سيرصد NIRSpec 100 قطعة في آن واحد.
MIRI هي كاميرا ومخطط طيفي. سيرى الضوء الأحمر المنقوش للمجرات البعيدة ، والنجوم المشكّلة حديثًا ، والأجسام الموجودة في حزام كويبر ، والمذنبات الباهتة. ستوفر كاميرا MIRI تصويرًا واسع النطاق واسع النطاق والذي سيصنف هناك مع الصور المذهلة التي قدمها لنا هابل بنظام غذائي ثابت. سيوفر المخطط الطيفي تفاصيل مادية للأشياء البعيدة التي سيلاحظها.
سيعطي جزء مستشعر التوجيه الدقيق من FGS / NIRISS الويب الدقة المطلوبة لإنتاج صور عالية الجودة. NIRISS هي أداة متخصصة تعمل في ثلاثة أوضاع. ستبحث في الكشف الأول عن الضوء ، وكشف الكواكب الخارجية وتوصيفها ، والتحليل الطيفي العابر للكواكب الخارجية.
الهدف الأسمى لـ JWST ، إلى جانب العديد من المقاريب الأخرى ، هو فهم الكون وأصولنا. سيبحث Webb في أربعة محاور رئيسية:
- النور الأول وإعادة التأين: في المراحل الأولى من الكون ، لم يكن هناك ضوء. الكون معتم. في نهاية المطاف ، مع تبريده ، كانت الفوتونات قادرة على السفر بحرية أكبر. ثم ، ربما مئات الملايين من السنين بعد الانفجار الكبير ، تشكلت مصادر الضوء الأولى: النجوم. لكننا لا نعرف متى أو أنواع النجوم.
- كيف تتجمع المجرات: لقد اعتدنا على رؤية صور مذهلة للمجرات الحلزونية الكبرى الموجودة في مجلة الفضاء. لكن المجرات لم تكن دائمًا هكذا. غالبًا ما كانت المجرات المبكرة صغيرة ومكتلة. كيف تشكلوا في الأشكال التي نراها اليوم؟
- ولادة النجوم وأنظمة الكواكب الأولية: ستنظر عين ويب الحادة مباشرة في غيوم الغبار التي "لا تستطيع نطاقات مثل هابل رؤيتها. هذه السحب من الغبار هي المكان الذي تتشكل فيه النجوم ، وأنظمتها الكواكب الأولية. ما نراه هناك سيخبرنا كثيرًا عن تشكيل نظامنا الشمسي ، بالإضافة إلى تسليط الضوء على العديد من الأسئلة الأخرى.
- الكواكب وأصول الحياة: نحن نعلم الآن أن الكواكب الخارجية شائعة. لقد وجدنا الآلاف منهم يدورون حول جميع أنواع النجوم. لكننا ما زلنا لا نعرف الكثير عنها ، مثل مدى انتشار الأجواء ، وإذا كانت اللبنات الأساسية للحياة شائعة.
من الواضح أن هذه موضوعات رائعة. ولكن في عصرنا الحالي ، يبرز أحدهم من بين الآخرين: الكواكب وأصول الحياة.
الاكتشاف الأخير لنظام TRAPPIST 1 أثار حماسة الناس لاكتشاف الحياة في نظام شمسي آخر. TRAPPIST 1 لديه 7 كواكب أرضية ، و 3 منها في منطقة صالحة للسكن. كان خبرًا هائلاً في فبراير 2017. لا تزال الضجة واضحة ، والناس ينتظرون بفارغ الصبر المزيد من الأخبار حول النظام. هنا يأتي دور JWST.
أحد الأسئلة الكبيرة حول نظام TRAPPIST هو "هل للكواكب أجواء؟" يمكن لـ Webb مساعدتنا في الإجابة على هذا.
ستكون أداة NIRSpec على JWST قادرة على اكتشاف أي أجواء حول الكواكب. ربما الأهم من ذلك ، سيكون قادرًا على استكشاف الأجواء وإخبارنا عن تكوينها. سنعرف ما إذا كانت الأجواء ، إن وجدت ، تحتوي على غازات الدفيئة. قد يكتشف الويب أيضًا مواد كيميائية مثل الأوزون والميثان ، وهي عبارة عن توقيعات حيوية ويمكن أن تخبرنا عما إذا كانت الحياة موجودة على تلك الكواكب.
يمكنك القول أنه إذا كان جيمس ويب قادرًا على اكتشاف الأجواء على كواكب TRAPPIST 1 ، وتأكيد وجود مواد كيميائية حيوية هناك ، فسيكون قد قام بعمله بالفعل. حتى لو توقفت عن العمل بعد ذلك. ربما يكون ذلك بعيد المنال. لكن لا يزال هناك احتمال.
العلم الذي ستقدمه JWST مثير للاهتمام للغاية. لكننا لسنا هناك بعد. لا تزال هناك مسألة إطلاق JWST ، وهي عملية نشر صعبة.
المرآة الأساسية لـ JWST أكبر بكثير من مرآة Hubble. يبلغ قطرها 6.5 متر مقابل 2.4 متر لهابل. لم يكن هابل مشكلة في الإطلاق ، على الرغم من كونه كبيرًا مثل حافلة المدرسة. تم وضعه داخل مكوك فضائي ، ونشره الكندار في مدار أرضي منخفض. هذا لن يعمل مع جيمس ويب.
يجب إطلاق Webb على متن صاروخ ليتم إرساله وهو في طريقه إلى L2 ، وهو موطن نهائي. ولكي يتم إطلاقها على متن صاروخها ، يجب أن تتناسب مع مساحة الشحن في أنف الصاروخ. هذا يعني أنه يجب طيها.
المرآة ، التي تتكون من 18 قطعة ، مطوية إلى ثلاثة داخل الصاروخ ، وتتكشف في طريقها إلى L2. كما يجب أن تتكشف الهوائيات والخلايا الشمسية.
على عكس هابل ، يحتاج ويب إلى الاحتفاظ ببرودة فائقة للقيام بعمله. لديها مبرد بارد للمساعدة في ذلك ، ولكن لديها أيضًا مظلة شمسية هائلة. هذه المظلة خمس طبقات ، وكبيرة جدا.
نحن بحاجة إلى كل هذه المكونات للنشر لكي يقوم Webb بعمله. ولم يتم تجربة شيء من هذا القبيل من قبل.
إطلاق Webb على بعد 7 أشهر فقط. هذا قريب حقًا ، نظرًا لأن المشروع قد تم إلغاؤه تقريبًا. هناك الكثير من العلوم التي يجب القيام بها بمجرد أن تعمل.
لكننا لم نصل إلى هناك بعد ، وسيتعين علينا أن نبدأ في إطلاق الأعصاب ونشرها قبل أن نكون متحمسين حقًا.
