تلسکوپ فضائی (آینه فضائی )

 داستان تلسکوپ فضایی جیمز وب

---

 

تلسکوپ فضایی هابل بیش از 20 سال از تصاویر زیادی را از کهکشان‌ها، عمق آسمان و نماهای نزدیک از مناطقی که ستاره‌های جدیدی متولد شدند. هابل همه نوع اطلاعاتی در اختیار ما قرار داده، مثل نوسانات از عمیق‌ترین و تاریک‌ترین نقاط. ولی قبل از اینکه هابل حتی یک تصویر را ثبت کند، اخترشناسان رویای نسل جدیدی از تلسکوپ‌ها را در سر می‌پروراندند. جانشین هابل، تلسکوپ فضایی جیمز وب بود (بعد از جیمز ادوارد وب که مدیریت پروژه نسل آینده تلسکوپ‌ها را در ناسا به‌عهده داشت (از 1961 تا 1969) این نام انتخاب شد). وب موفقیت بزرگ فناوری و علم در این زمینه است. این تلسکوپ نور اولین کهکشان‌های عالم را در فاصله‌ی 13 میلیارد سال نوری دریافت می‌کند. ساختن چنین تلسکوپی نیاز به آدمهای زیاد، پول زیاد، زمان زیاد و خلاقیت زیاد دارد. این پروژه از 1989 کلید خورد. 

 

 

دقیقاً سال بعد هابل به مدار فرستاده شد. جیمز وب پیش بینی می‌شود سال 2018 پرتاب شود. یعنی 30 سال بعد از شروع پروژه! هابل به نور مرئی حساس است، یعنی نور مرئی،‌ولی وب از نور مرئی تا فروسرخ را پوشش می‌دهد. تمام اجرام گرم در این گستره تابش دارند. اصلاً مشکلی هم ندارد که تلسکوپ به اجرام نزدیک و داغ نشانه برود،‌ منتهی طوری طراحی شده که اجرام بسیار کم نور در عالم را بتواند شناسایی کند. در واقع، نور فروسرخ را خورشید و حتی ابزار الکترونیکی هم ساطع می‌کنند، و این تلسکوپ می‌تواند براحتی آن‌ها را شناسایی کند. ولی همین می‌تواند مشکل باشد. چون اجرام مختلف ممکن است سیگنال‌های تداخلی ایجاد کرده و درست مثل نویز مانع از شناسایی درست اجرام کم نور و دور شوند. ولی وب طوری طراحی شده که ماه، زمین و خورشید همواره در یک طرف باشند و آینه‌ها و آشکارسازها سپر گرمایی خورشید  خواهند داشت.

 

 

 

ویژگی بزرگ وب آینه‌های غول‌آسای آن است (موشک آریان 5 از سازان فضایی اروپا پرتاب این تلسکوپ را به مدار به عهده گرفته است). چنین تلسکوپی حاصل 20 سال طراحی و پیاده‌سازی است که همچنان هم در حال کار روی آن هستند و تا 2018 هم ادامه خواهد داشت. هر بخش تلسکوپ باید با دقت به انجام برسد و به مرحله بعد برسد.

 

 

 

مثلاً اندازه‌ی آینه خود پروژه‌ی جداگانه‌ای است. از جایی که تلسکوپ باید جرمی را شناسایی کند، پس باید نور کافی جمع آوری کند و تصویر نهایی را بسازد. دوراه برای افزایش نور جمع‌آوری شده وجود دارد: افزایش اندازه‌ی آینه‌ی اولیه، یا افزایش زمان نوردهی روی یک جرم مشخص. پژوهشگران این تیم نیاز به آینه‌ی اولیه بزرگ داشتند. 

ولی آینه باید آنقدر کوچک هم باشد که در موشک جا شود. نوری که تلسکوپ‌های زمینی دریافت می‌کنند به دلیل جو زمین دچار اعوجاج شده است. این اعوجاج برای اجرام دوردستی چون کهکشان‌ها خوب نیست. پس فضا بهترین انتخاب است. آینه‌ی اولیه 6.5 متر است. 

آینه‌ باید شکل خود رادر سرمای بسیار زیاد تا 240 سانتی‌گراد زیر صفر حفظ کند. پیش‌بینی می‌شود این تلسکوپ بین 5 تا 10 سال کار کند. از ویژگی‌های این تلسکوپ‌آینه‌های 8 گوشه‌ی آنها به وزن 20 کیلو به ازای هر قطعه است. هر تکه با موتوری هدایت می‌شود که به‌سمت بالا و پایین و چپ و راست و عقب و جلو می‌رود. انحنای هر تکه قابل تنظیم است. شکل هگزاگونال یا 8 گوشه‌ی آینه‌ها از چند نظر مهم است:

 

• تکه‌ها همگی باهم شکل دایره می‌گیرند که برای کانونی کردن نور یک جسم کوچک بسیار مؤثر است.
• تقارن، اُپتیک را ساده می‌کند. بین 18 تکه، گروهی 6 تایی تشکیل می‌شود که شکل‌ها و پارامترهای مشخص دارند.
• تکه‌ها وقتی خطی می‌شوند، باهم هماهنگ می‌شوند.

 

تکه‌ها از برلیم ساخته شده‌اند  که فلزی‌ست سبُک و قوی که شکل خود را در گستره‌های دمایی زیاد حفظ می‌کند. زمانی که هر تکه‌ ازآینه‌ها شکل می‌گیرند، صیقل می‌شوند تا کمترین خطا را داشته باشند (یک میلیونم اینچ). در نهایت با لایه‌ای از طلا پوشش داده می‌شوند تا انعکاس بهتری داشته باشند. در نقاط مختلف این فرایند چند مرحله‌ای آینه‌ها برای اطمینان آزموده می‌شوند تا ایم تیم مطمئن شوند تحت شرایط بد درست کار می‌کنند. 

برلیم از معادن یوتا تا محل پرتاب یعنی کورو آورده می‌شود. آینه فرانسوی آن در 11 مکان مختلف در 14 مرحله ساخته می‌شود. همه‌ی اینها فقط برای آینه بود! این تلسکوپ بخش‌های مختلفی دارد.