سپر خورشیدی تلسکپ فضایی جیمز وب

محققان تا حالا با استفاده از تلسکپ ها اطلاعات زیادی را درباره منظومه شمسی و نقاط دوردست کیهان بدست اورده اند اما استفاده از تلسکپ در زمین موانعی هم مانند بد بودن شرایط جوی و الودگی نوری و انتشار تابش الکترومغناطیسی دارد به همین خاطر دانشمندان به این فکر افتادند که تلسکپ ها را به فضا بفرستند تا این مشکل را حل کنند.

تلسکپ های ارسالی به فضا باید یا به دور زمین بچرخند و یا در نقاط لاگرانژی زمین-ماه-خورشید قرار بگیرند.

تلسکپ فضایی هابل نخستین تلسکپ فضایی است که در سال 1990 در فضا مستقر شد اما اکنون عمر عملیاتی این تلسکپ تمام شده است و باید با تلسکپ دیگری جایگزین شود.برای همین دانشمندان تلسکپ جیمز وب را ساختند تا جایگزین هابل شود.

تلسکپ جیمز وب در نقطه L2 لاگرانژی- حدود ۱٬۵۰۰٬۰۰۰ کیلومتری مدار زمین قرار میگیرد. برای مقایسه هابل در ۵۵۰ کیلومتری و ماه تقریباً در ۴۰۰هزار کیلومتری سطح زمین چرخش می‌کنند. این فاصله می‌تواند تعمیرات یا ارتقاء سخت‌افزار JWST پس از راه‌اندازی را عملاً غیرممکن کند. اشیاء در این فاصله می‌توانند هماهنگ با زمین دور خورشید بچرخند که اجازه می‌دهد تلسکوپ در یک فاصله تقریباً ثابت از زمین باقی بماند. تلسکپ جیمز وب برای محافظت از گرما و نورِ خورشید و زمین از یک سپر خورشیدی استفاده میکند. این باعث می‌شود که دمای فضاپیمای زیر ۲۲۰- درجه سانتیگراد نگه داشته شود که برای رصد امواج مادون‌قرمز مورد نیاز است.

اخیرا تیم تحقیقاتی در حال ازمایشات نهایی بر روی ان هستند تا مشکلات ان را رفع کرده و تلسکپ را برای پرتاب به فضا اماده کنند.

سپر  پنج لایه تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا که کاملاً مونتاژ شده است و به اندازه یک زمین تنیس است و سری آخر آزمایش های استقرار و کشش در مقیاس بزرگ را با موفقیت به پایان رساند. این نقطه عطف رصدخانه را یک قدم به راه اندازی خود در سال 2021 نزدیک می کند.

آلفونسو استوارت ، رهبر سیستم های استقرارتلسکپ جیمز وب در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در گرینبلت ، مریلند ، گفت: “این یکی از بزرگترین دستاوردهای وب در سال 2020 است.” “ما توانستیم  عملیات باز شدن سپر خورشیدی(unfolding) را به روشی کاملاً آهسته و کنترل شده انجام دهیم و شکل بادبادکی حیاتی آن را حفظ کنیم و نشان دهیم که آماده انجام این اقدامات در فضا است .”

سپرخورشیدی از تلسکوپ محافظت می کند و بازتاب دهنده گرما و نور و از خورشید، زمین و ماه به فضا است. رصدخانه باید سرد نگه داشته شود تا ازمایشهای علمی را در نور مادون قرمز انجام دهد ، که برای چشم انسان قابل مشاهده نیست و به عنوان گرما احساس می شود.

با استفاده ازسایه این سپر خورشیدی ، فن آوری های ابتکاری و حسگرهای مادون قرمز حساس تلسکپ جیمزوب به دانشمندان امکان می دهد کهکشان های دوردست را مشاهده کرده و بسیاری دیگر از اجرام جذاب جهان را مطالعه کنند.

حفظ شکل سپر خورشیدی شامل یک فرآیند ظریف و پیچیده است.

“جیمز کوپر”(James Cooper) مدیر بخش سپرخورشیدی تلسکوپ جیمزوب ناسا در گادرد گفت: به کل تیم تبریک می‌گویم. با توجه به ابعاد بزرگ تلسکوب ما باید عملکرد دقیقی در انجام آزمایشات داشته باشیم و عملیات استقرار کاری فوق العاده پیچیده است. برای انجام این مجموعه از  آزمایشات، علاوه بر تخصص فنی، برنامه‌ریزی دقیق، عزم راسخ، صبر و برقراری ارتباط صحیح نیز لازم است. محققان با انجام این کار نشان دادند تمامی این ویژگی‌ها را دارند. فکر کردن به اینکه دفعه بعدی که سپر خورشیدی مستقر شود هزاران مایل دورتر خواهد بود و از فضا عبور خواهد کرد، شگفت آور است.

غشاهای پوشش داده شده با پلیمر کاپتون (Kapton polymer-coated membranes) از سپر خورشیدی تلسکپ جیمز وب به طور کامل در ماه دسامبر در نورثروپ گرومن در ساحل ردوندو ، کالیفرنیا مستقر و تحت فشار قرار گرفتند. نورثروپ گرومن سپر خورشیدی رصدخانه را برای ناسا طراحی کرد.

در حین آزمایش ، مهندسان یک سری دستورات را به سخت افزار فضاپیما ارسال کردند که 139 محرک ، هشت موتور و هزاران قطعه دیگر را فعال کرده تا پنج غشای سپر خورشیدی به شکل نهایی کشیده شده باز شود. یک قسمت چالش برانگیز این آزمایش ، باز کردن سپر خورشیدی در محیط جاذبه زمین است که باعث اصطکاک می شود ، برخلاف مواد بازشونده در فضا  که بدون تأثیر جاذبه زمین در ان ها است.

برای پرتاب ، سپر خورشیدی در دو طرف رصدخانه جمع شده و در یک موشک Ariane 5 قرار می گیرد ، که توسط آژانس فضایی اروپا تهیه شده است.

سپر خورشیدی رصدخانه را به یک طرف گرم و رو به آفتاب (حدود 185 درجه فارنهایت) و یک طرف رو به فضای سرد (منفی 388 درجه فارنهایت) تقسیم می کند  سپر خورشیدی ازحسگرهای رصدخانه محافظت می کند ، بنابراین برای انجام ازمایش های علمی حسگر های تلسکپ در دمای بسیار سرد باقی می مانند.

“بیل اوچز”، مدیر پروژه تلسکوپ جیمز وب گفت: موفقیت‌آمیز بودن این آزمایشات نشان می‌دهد که تلسکوپ در حال آماده شدن برای پرتاب است. مهندسین و تکنسین‌های ما در این ماه به پیشرفت‌های باورنکردنی در آزمایشات دست یافتند و با تکمیل این آزمایشات، کار مهمی را برای پرتاب سال آینده انجام دادند. مهندسان اکنون در حال آماده شدن برای انجام آزمایش نهایی استقرار پس از محیط استقرار رصدخانه طی چند ماه آینده و قبل از ارسال آن به مکان پرتاب در تابستان سال آینده هست.

وب در طول توسعه آزمایش های استقرار دقیق دیگری را نیز پشت سر گذاشته است که با موفقیت  مشکلات تلسکپ را کشف و حل کرده است. این آزمایشات تأیید می کند که با ارسال ان به فضا، رصدخانه و بسیاری از سیستم های دیگر آن بدون نقص کار خواهند کرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب با راه اندازی در سال 2021 بزرگترین رصدخانه علوم فضایی جهان خواهد بود.  تلسکپ جیمز وب اسرار موجود در منظومه شمسی را حل می کند و به جهان دور در اطراف ستاره های دیگر نگاه می کند و ساختار های  جهان  را بررسی می کند.

تلسکپ جیمزوب یک برنامه بین المللی است که توسط ناسا همراه با شرکای خود ، ESA (آژانس فضایی اروپا) و آژانس فضایی کانادا هدایت می شود.