تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، أو JWST ، هو مرصد فضائي تم تطويره مباشرة من قبل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية. من المخطط أن يخلف تلسكوب هابل الفضائي كجزء من مهمة الفيزياء الفلكية الرائدة لناسا. سيوفر تلسكوب جيمس ويب ، الذي تم إطلاقه في 25 ديسمبر 2021 ، دقة وحساسية محسّنة تفوق تلسكوب هابل ، وسيخلف تلسكوب سبيتزر الفضائي ، الذي انتهت صلاحيته في عام 2020. سيقع تلسكوب جيمس ويب الفضائي 1.5 مليون كيلومتر خلف تلسكوب هابل. الأرض والشمس عند نقطة لاغرانج L2 ، وسوف تحوم حول تلك النقطة في مدار دائري لإجراء رصد.
سيسمح بمجموعة واسعة من التحقيقات في علم الفلك وعلم الكونيات ، بما في ذلك مراقبة بعض الأحداث والأجسام الفلكية الأبعد في الكون ، مثل تكوين المجرات الأولى ، والتوصيف التفصيلي للغلاف الجوي للكواكب. صالح للسكنى. خارج النظام الشمسي.
تتكون المرآة الأساسية لتلسكوب جيمس ويب ، وهو عنصر التلسكوب البصري ، من 18 قطعة من المرايا السداسية المصنوعة من مادة البريليوم المطلية بالذهب والتي تتحد لتشكل مرآة يبلغ قطرها 6.5 مترًا (21 قدمًا) ، أطول بكثير من 2.4. -متر (7 قدم 10 قدم) مرآة هابل. بوصة). على عكس هابل ، الذي يكتشف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (0.1 إلى 1 ميكرومتر) ، سيرصد تلسكوب جيمس ويب نطاق تردد أقل ، من الضوء المرئي ذي الطول الموجي الطويل إلى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (من 0.6 إلى 28.3 ميكرومتر) ، والذي سيسمح له باكتشاف الأجسام ذات الانزياحات الحمراء القوية ، والتي ستكون قديمة جدًا وبعيدة جدًا عنا ، ولا يستطيع تلسكوب هابل الفضائي الكشف في نطاق الأشعة تحت الحمراء هذا [9] [10] ، ويجب أن يظل التلسكوب باردًا جدًا يتم اكتشافه بواسطة الأشعة تحت الحمراء دون تدخل خارجي ، لذلك سيتم نشره في الفضاء بالقرب من نقطة لاغرانج L2 من الشمس والأرض ، وسيحافظ الواقي الشمسي من السيليكون المغطى بالألمنيوم وكابتون على درجة حرارة المرآة والأجهزة أقل من 50 ك. 11]
تتم إدارة جهود التطوير من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، وسيعمل معهد مراصد علوم الفضاء على تشغيل تلسكوب ويب بعد الإطلاق. المقاول الرئيسي هو شركة نورثروب غرومان. سمي على اسم جيمس إدوين ويب ، الذي شغل منصب مدير ناسا من عام 1961 إلى عام 1968 ولعب دورًا رئيسيًا في برنامج أبولو.
بدأ التطوير في عام 1996 لإطلاق كان مقررًا في الأصل لعام 2007 وبميزانية قدرها 500 مليون دولار ، لكن المشروع تعرض للعديد من التأخيرات وتجاوز التكاليف ، وخضع لإصلاحات كبيرة في عام 2005. تم الانتهاء من تلسكوب جيمس ويب في أواخر عام 2016. بدأ هذا المشروع المكثف مرحلة الاختبار. [16] [17] في مارس 2018 ، أجلت وكالة ناسا الإطلاق بعد أن تمزق حاجب الشمس أثناء تدريبات الانتشار. تم تأجيل الإطلاق مرة أخرى إلى يونيو 2018 بناءً على توصيات لجنة مراجعة مستقلة. [19] [20] [21] تم تعليق عمل دمج واختبار التلسكوب في مارس 2020 بسبب جائحة الفيروس التاجي ، [22] مما تسبب في مزيد من التأخير. بعد استئناف العمل ، أعلنت وكالة ناسا أنه تم تأجيل موعد الإطلاق إلى 31 أكتوبر 2021. [23] [24] أدت المشاكل مع مركبة الإطلاق آريان 5 إلى تأخير موعد الإطلاق إلى 25 ديسمبر 2021. [25] [25] 26] [ 3]
يمتلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي كتلة متوقعة تبلغ حوالي نصف كتلة تلسكوب هابل الفضائي ، لكن مرآته الرئيسية ، عاكس البريليوم المطلي بالذهب بقطر 6.5 متر (21 قدمًا) ، سيكون لها مساحة تجميع أكبر بست مرات ، 25.4 متر مربع (273 قدمًا مربعًا) ، باستخدام 18 مرآة سداسية ، مع تعتيم 0.9 متر مربع (9.7 قدم مربع) لدعامات الدعم الثانوية.
تم تجهيز تلسكوب جيمس ويب بأجهزة الأشعة تحت الحمراء القريبة ، ولكن يمكنه أيضًا رؤية الضوء المرئي البرتقالي والأحمر ، بالإضافة إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، اعتمادًا على الجهاز المزود به. يركز التصميم بشكل خاص على نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة لثلاثة أسباب رئيسية:
تحول الأجسام ذات الانزياح الأحمر العالي 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 (انظر الشكل أعلاه لامتصاص الغلاف الجوي). حتى عندما يكون الغلاف الجوي شفافًا ، توجد أيضًا العديد من المركبات الكيميائية في الهواء ، مثل 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)) ، وبالتالي فإن التلسكوب - حتى يشع بقوة في نطاق الأشعة تحت الحمراء وبالتالي يعيق المراقبة والتصوير.
سيعمل تلسكوب جيمس ويب بالقرب من نقطة لاغرانج L2 من مدار الشمس والأرض ، 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 من المستحيل تقريبًا على المركبات الفضائية أو رواد الفضاء إصلاح أو ترقية أدوات تلسكوب جيمس ويب بعد الإطلاق أثناء المرحلة التشغيلية للتلسكوب. يمكن للأجسام القريبة من نقطة لاغرانج أن تدور حول الشمس جنبًا إلى جنب مع الأرض ، مما يسمح للتلسكوب بالبقاء على مسافة ثابتة تقريبًا [29] واستخدام واقي شمسي واحد لمنع الحرارة وضوء 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. [11] [30]
المرآة الأساسية لتلسكوب 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 بالنسبة لأباريق اليوم. وهكذا تتكون المرآة من 18 شكلًا سداسيًا تفتح بعد إطلاق التلسكوب. سيتم استخدام الكشف عن واجهة الموجة في مستوى الصورة بواسطة خوارزمية Gershberg-Saxton لوضع مقاطع المرآة في المكان الصحيح باستخدام مشغلات دقيقة للغاية. بعد هذا الإعداد الأولي ، سيحتاجون فقط إلى إجراء تحديثات دورية كل بضعة أيام للحفاظ على التركيز الأمثل. [35] يتناقض هذا مع التلسكوبات الأرضية ، على سبيل المثال تلسكوبات Keck ، التي تعدل باستمرار أجزاء المرآة باستخدام البصريات النشطة للتغلب على آثار رياح الجاذبية. سيستخدم تلسكوب Webb 126 محركًا صغيرًا لضبط البصريات من حين لآخر نظرًا لعدم وجود العديد من الاضطرابات البيئية للتلسكوب في الفضاء.
التصميم البصري لتلسكوب جيمس ويب عبارة عن عدسة استجماتيزم ثلاثية المرآة ، [37] والتي تستخدم مرايا ثانوية وثلاثية المنحنيات لتوفير صور خالية من الانحرافات البصرية في مجال واسع. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مرآة توجيه سريعة يمكنها ضبط موضعها عدة مرات في الثانية لتوفير استقرار الصورة.
شركة Ball Aerospace & Technologies Inc. هي المقاول البصري الرئيسي لمشروع تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، بقيادة المقاول الرئيسي شركة نورثروب جرومان لأنظمة الفضاء ، بموجب عقد مع مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، جرينبيلت ، ماريلاند. [2] [38] إن الأجزاء الثمانية عشر الرئيسية للمرآة ، ومرايا التوجيه الثانوية والثالثية والدقيقة ، بالإضافة إلى مرآة احتياطية مصنوعة من مواد اصطناعية ومصقولة بواسطة شركة Ball Aerospace & Technologies Inc. من خامات أجزاء البريليوم المصنعة من قبل العديد من الشركات بما في ذلك مختبرات Axis و Brach Wellman و Tinsley. [بحاجة لمصدر]
تم تركيب الجزء الأخير من المرآة الرئيسية في 3 فبراير 2016 [39] والمرآة الثانوية في 3 مارس 2016 [40].
تعد وحدة أدوات العلوم المتكاملة (ISIM) إطارًا يوفر الطاقة وموارد الحوسبة وقدرة التبريد بالإضافة إلى الاستقرار الهيكلي لتلسكوب ويب. مصنوع من مركب الجرافيت الإيبوكسي المرتبط بالجانب السفلي من هيكل التلسكوب. يحمل أربع أدوات علمية وكاميرا إرشادية.
Nercam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) هو جهاز تصوير بالأشعة تحت الحمراء يغطي طيفًا من حافة الضوء المرئي (0.6 ميكرومتر) إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (5 ميكرومتر). [41] [42] ستعمل NIRCam أيضًا كمستشعر واجهة الموجة للمرصد ، وهو أمر ضروري لأنشطة الكشف عن واجهة الموجة والتحكم فيها. تم إنشاؤه من قبل فريق بقيادة جامعة أريزونا ، مع الباحث الرئيسي مارسيا ج. ريتشي. شريك التصنيع هو مركز التكنولوجيا المتقدمة لوكهيد مارتن في بالو ألتو ، كاليفورنيا.
سيقيس مطياف NIR (مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب) أيضًا الطيف في نفس نطاق الطول الموجي. صُنع بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية في المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء في نوردفيك ، هولندا. يضم فريق التطوير الأساسي أعضاء من Airbus Defense and Space و Ottobrunn و Friedrichshafen بألمانيا ومركز Goddard لرحلات الفضاء ، مع Pierre Ferrouette (مدرسة Lyon Normal High School) بصفته عالم مشروع NIRSpec. يوفر تصميم NIRSpec ثلاثة أوضاع للمراقبة: وضع منشور منخفض الدقة ، أو وضع R ~ 1000 متعدد الأجسام ، أو وحدة مجال متكاملة R ~ 2700 ، أو وضع قياس طيفي طويل الشق. [44] يتم تبديل الوضع عن طريق تشغيل آلية الاختيار المسبق لطول الموجة تسمى مصفوفة عجلة المرشح واختيار عنصر الانتثار المقابل (المنشور أو الشبكة) باستخدام آلية مصفوفة العجلة الشبكية. تعتمد كلتا الآليتين على آليات ISOPHOT الناجحة من مرصد الفضاء بالأشعة تحت الحمراء. يعتمد وضع الكائنات المتعددة على آلية مصراع دقيق معقدة تسمح بالاكتشاف المتزامن لمئات الكائنات الفردية في أي مكان داخل مجال رؤية NIRSpec. تم تصميم الآليات ومكوناتها البصرية ودمجها واختبارها بواسطة Carl Zeiss ، ألمانيا ، بموجب عقد مع Astrium.
سيقيس مطياف NIR (مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب) أيضًا الطيف في نفس نطاق الطول الموجي. صُنع بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية في المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء في نوردفيك ، هولندا. يضم فريق التطوير الأساسي أعضاء من Airbus Defense and Space و Ottobrunn و Friedrichshafen بألمانيا ومركز Goddard لرحلات الفضاء ، مع Pierre Ferrouette (مدرسة Lyon Normal High School) بصفته عالم مشروع NIRSpec. يوفر تصميم NIRSpec ثلاثة أوضاع للمراقبة: وضع منشور منخفض الدقة ، أو وضع R ~ 1000 متعدد الأجسام ، أو وحدة مجال متكاملة R ~ 2700 ، أو وضع قياس طيفي طويل الشق. [44] يتم تبديل الوضع عن طريق تشغيل آلية الاختيار المسبق لطول الموجة تسمى مصفوفة عجلة المرشح واختيار عنصر الانتثار المقابل (المنشور أو الشبكة) باستخدام آلية مصفوفة العجلة الشبكية. تعتمد كلتا الآليتين على آليات ISOPHOT الناجحة من مرصد الفضاء بالأشعة تحت الحمراء. يعتمد وضع الكائنات المتعددة على آلية مصراع دقيق معقدة تسمح بالاكتشاف المتزامن لمئات الكائنات الفردية في أي مكان داخل مجال رؤية NIRSpec. تم تصميم الآليات ومكوناتها البصرية ودمجها واختبارها بواسطة Carl Zeiss ، ألمانيا ، بموجب عقد مع Astrium.
سيقيس جهاز MIRI (جهاز التصوير بالأشعة تحت الحمراء الوسطى) مدى الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء المتوسطة والطويلة من 5 إلى 27 ميكرومتر. يحتوي على كل من كاميرا الأشعة تحت الحمراء ومقياس طيف التصوير. تم تطوير MIRI بالتعاون بين وكالة ناسا وكونسورتيوم من الدول الأوروبية ، بقيادة جورج هـ. ريكي (جامعة أريزونا) وجيليان رايت (مركز تكنولوجيا علم الفلك بالمملكة المتحدة في إدنبرة ، اسكتلندا ، وهي جزء من مجلس مرفق العلوم والتكنولوجيا (STFC) )). [43] تمتلك MIRI آلية عجلة مشابهة لـ NIRSpec والتي تم تطويرها وتصنيعها أيضًا بواسطة Carl Zeiss بموجب عقد مع معهد Max Planck لعلم الفلك ، هايدلبرغ ، ألمانيا. تم تسليم التجميع الكامل لمختبر البصريات MIRI إلى مركز جودراد لرحلات الفضاء في منتصف عام 2012 من أجل التكامل النهائي في وحدة أدوات العلوم المتكاملة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة MIRI 6 كلفن ، ويوفر مبرد الهليوم الميكانيكي على الجانب الساخن من الدرع الصديق للبيئة هذا التبريد.
يتم استخدام FGS / NIRISS (مستشعر التوجيه الدقيق ، وتصوير الأشعة تحت الحمراء القريبة ، ومقياس الطيف غير المقطوع) بقيادة CSA تحت إشراف عالم المشروع John Hatchinger (معهد Hertzberg للفيزياء الفلكية ، المجلس الوطني للبحوث في كندا) لتحقيق الاستقرار في خط المرصد. عرض خلال الملاحظات العلمية. يتم استخدام القياسات بواسطة FGS للتحكم في الاتجاه العام للمركبة الفضائية وقيادة مرآة التوجيه الدقيقة لتثبيت الصورة. تقدم وكالة الفضاء الكندية أيضًا وحدة NIRISS (مطياف التصوير بالأشعة تحت الحمراء بدون شق) للتصوير الفلكي والتحليل الطيفي في نطاق الطول الموجي 0.8 إلى 5 ميكرومتر ، بقيادة الباحث الرئيسي رينيه دويون من جامعة مونتريال. نظرًا لأنه يتم دمج NIRISS فعليًا مع FGS ، غالبًا ما يشار إليها على أنها وحدة واحدة ، ولكنها تخدم أغراضًا مختلفة جدًا ، أحدهما أداة علمية والآخر جزء من البنية التحتية الداعمة للمرصد.
يحتوي كل من NIRCam و MIRI على شاشات هالة تمنع ضوء النجوم لاكتشاف الأهداف الخافتة مثل الكواكب الخارجية والأقراص النجمية الدوارة القريبة جدًا من النجوم الساطعة.
يتم توفير كاشفات الأشعة تحت الحمراء لوحدات NIRCam و NIRSpec و FGS و NIRISS بواسطة Teledyne Imaging Sensors (المعروفة سابقًا باسم Rockwell Scientific). يستخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) وحدة أدوات العلوم المتكاملة (ISIM) وفريق هندسة معالجة البيانات والقيادة (ICDH) Spacewire لنقل البيانات بين الأدوات العلمية والبيانات.
تعليقات
إرسال تعليق
أكتب تعليقا اذا كنت تريد نشر شيء معين أو تريد تنويرنا بفكرة.