تلسکوپ وب دور از زمین به هدف نهایی خود می رسد
تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا به تازگی به هدف نهایی خود رسیده است - اطراف یک مکان ویژه گرانشی در فضا که به عنوان دومین نقطه لاگرانژ یا L2 شناخته می شود. این رصدخانه 10 میلیارد دلاری می‌تواند 20 سال یا بیشتر را در آنجا سپری کند و بینش‌های بی‌سابقه‌ای را در مورد کیهان جمع‌آوری کند و به اعماق فضا خیره شود.
وب، پیچیده ترین تلسکوپی که تا به حال ساخته شده است، L2 را از زمان پرتاب برای کریسمس هدف قرار داده است. در 24 ژانویه، او مجموعه‌ای از پیشرانه‌ها را به فضا پرتاب کرد و به دور نقطه‌ای که هر شش ماه یک‌بار به دور آن می‌چرخد، رانده شد. L2 در سمت مخالف زمین از خورشید است، حدود 1.5 میلیون کیلومتر، یا چهار برابر فاصله تا ماه. در آنجا، کشش گرانشی ترکیبی خورشید و زمین، نیروی گریز از مرکز را که وب را در جهت مخالف می کشد، متعادل می کند.
تنها تعداد انگشت شماری از ماموریت های فضایی به L2 سفر کرده اند که یکی از پنج نقطه لاگرانژ در منظومه خورشید-زمین است. با این حال، ماموریت‌های بیشتری برنامه‌ریزی شده‌اند، زیرا این مکان به‌ویژه برای رصدخانه‌های نجومی حساس مانند وب مناسب است. دیوید میلیگان، مدیر عملیات فضایی آژانس فضایی اروپا (ESA) در دارمشتات، آلمان، گفت: «چیزهای منحصر به فردی در مورد L2 وجود دارد که آن را برای مأموریت های نجومی ایده آل می کند.
اینها شامل توانایی مشاهده بیشتر آسمان بدون مانع است. تلسکوپ‌هایی که به دور زمین می‌چرخند، مانند تلسکوپ فضایی هابل، بیشتر اوقات دید آنها از سیاره مسدود شده است. تلسکوپ وب که رو به دور از خورشید قرار دارد، می تواند آن را و همچنین زمین و ماه را در پشت خود نگه دارد. کارن ریچان، مهندس که تیم دینامیک پروازهای وب ناسا را رهبری می‌کند، می‌گوید: «L2 واقعاً خوب است زیرا درخشان‌ترین اجرام - خورشید، زمین و ماه - را در یک سمت در هنگام فضاپیما دارد. مرکز پرواز فضایی گدارد در گرین‌بلت، مریلند. "شما می توانید یک سپر خورشیدی بزرگ بسازید و هر سه را همیشه مسدود کنید."
این دقیقاً همان کاری است که وب انجام می دهد. از L2، سپر خورشیدی به اندازه زمین تنیس آن همیشه خورشید را مسدود می کند، در حالی که آینه اصلی 6.5 متری آن به تاریکی اعماق فضا خیره می شود. وب تعدادی از اجرام نجومی، از جمله دورترین کهکشان های جهان، اتمسفر سیارات فراخورشیدی و مهد کودک های ستاره ای غبارآلود را مطالعه خواهد کرد.
پذیرایی سرد
مزیت بزرگ دیگر L2 سرد بودن آن است. مأموریت‌ها در مدار زمین وارد و خارج از نور خورشید در هر مدار می‌شوند و نوسانات دمایی عظیمی را تجربه می‌کنند که باعث انبساط و انقباض تجهیزات می‌شود. ابزارهای علمی که برای عملکرد بهتر باید خنک بمانند با L2 کار می کنند، جایی که دما بسیار پایدارتر است. چهار ابزار علمی وب در دمایی در حدود -233 درجه سانتیگراد - یا 40 درجه بالاتر از صفر مطلق - برای تشخیص جرقه های ضعیف گرمایی که از ستارگان، کهکشان ها و سایر اجرام فضایی می آید، کار می کنند.
نقاط لاگرانژ پس از شناسه آنها، ریاضیدان جوزف-لوئیس لاگرانژ، که در سال 1772 آنها را به عنوان مکان هایی که یک جسم کوچک می تواند با دو جرم بزرگتر به دور هم بچرخد، نامگذاری شده است. این باعث می شود L1 و L2، نزدیک ترین نقاط لاگرانژ به زمین، مکان های آشکاری برای استفاده برای اکتشاف فضایی باشند.
کاتلین هاول، مهندس هوافضا در دانشگاه پردو در وست لافایت، ایندیانا می گوید: «جریان طبیعی از زمین به این مکان ها وجود دارد. و با این حال "تنها در چند دهه گذشته ما حتی می‌دانستیم که جاده آنجا بوده است."
اولین فضاپیمایی که به نقطه لاگرانژ سفر کرد، مأموریت بین‌المللی خورشید-زمین کاوشگر 3 ناسا بود که در سال 1978 پرتاب شد و به L1، نقطه‌ای در سمت آفتابی زمین رفت. هاول می گوید: این ماموریت نشان داده است که می توان یک فضاپیما را به مدار اطراف نقطه ای در لاگرانژ فرستاد. در سال 1995، ESA رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر را به مدار L1 فرستاد. او و چندین ماموریت دیگر هنوز در حال مطالعه خورشید و زمان کیهانی از این نقطه هستند.
اولین ماموریتی که از L2 انجام شد، کاوشگر ناهمسانگردی مایکروویو ویلکینسون بود، یک مأموریت ناسا که آثار انفجار بزرگ را بین سال‌های 2001 تا 2010 مورد مطالعه قرار داد. ESA چندین فضاپیما را به L2 فرستاد، از جمله رصدخانه فضایی هرشل که اکنون منحل شده است. وب، مطالعه نجوم مادون قرمز. در حال حاضر دو ماموریت دیگر در L2 وجود دارد: فضاپیمای ESA برای نقشه برداری از ستاره های گایا و رصدخانه اخترفیزیک روسیه-آلمانی Spektr-RG. میلیگان گفت که هر سه در مدارهای مختلف قرار دارند، بنابراین هیچ خطری برای برخورد وجود ندارد. او همچنین خاطرنشان کرد که "فضا بسیار بزرگ است."
فشار دهید و بسوزانید
هیچ فضاپیما دقیقاً در نقطه L2 قرار ندارد، زیرا از نظر گرانشی ناپایدار است. ریشون می گوید: «ما هرگز واقعاً به L2 نمی رسیم - به آن نزدیک می شویم. وب روی یک بیضی با یک نیمه محور بزرگ (حداکثر فاصله بین فضاپیما و L2) حرکت می کند که بین 250000 تا 832000 کیلومتر متغیر است. وب به سایه ماه نمی گذرد، که به پنل های خورشیدی آن اجازه می دهد تا کاملاً شارژ باقی بمانند و آنتن های آن دائماً با زمین ارتباط برقرار کنند.
برای ماندن در این مدار، وب باید هر سه هفته یک بار تنظیمات کوچکی انجام دهد و فشار دهنده های خود را به مدار L2 بسوزاند. در غیر این صورت، ماموریت به فضای بین سیاره ای خواهد رفت. اگر هیچ مشکلی پیش نیاید، زندگی وب دیکته می‌شود که سوختش تمام شود تا او را در موقعیت L2 نگه دارد.
اما ناسا به دنبال راه هایی برای دور نگه داشتن ماموریت های L2 از زندگی برنامه ریزی شده آنها است. در تئوری، وب می‌تواند توسط یک فضاپیمای روباتیک برای دیدار و تحویل سوخت بیشتر مورد بازدید قرار گیرد. هاول همچنین در حال طراحی مدارهایی برای فضاپیماهای خدماتی است تا از یک ایستگاه فضایی برنامه ریزی شده در نزدیکی ماه به L2 و بازگشت بروند. ماموریت های برنامه ریزی شده آینده به L2 شامل تلسکوپ فضایی روم نانسی گریس ناسا است که قرار است در سال 2027 پرتاب شود و ماموریت های شکار پلاتو و آریل ESA که قرار است به ترتیب در سال های 2026 و 2029 پرتاب شوند.
ورود به مدار حول L2 نشان دهنده پایان اولین ماه استقرار پیچیده Webb، مانند استقرار Sun Shield است. در 8 ژانویه، زمانی که آخرین بخش آینه اصلی خود را باز کرد، از یک سنگ بنا عبور کرد. از آن زمان، مهندسان تراز 18 بخش شش ضلعی را که آینه را تشکیل می دهند، تنظیم کرده اند. چهار ماه خنک‌سازی و کالیبراسیون چهار ابزار علمی را به دنبال داشت، قبل از اینکه او زودتر از ژوئن شروع به کار علمی کرد.
وب یک همکاری بین ناسا، ESA و آژانس فضایی کانادا است.
این مقاله با اجازه تکثیر شده است و اولین بار در ۲۴ ژانویه ۲۰۲۲ منتشر شد.
[ad_2]