تنظیم و آزمایش ابزارهای علمی تلسکوپ جیمز وب در مسیر آغاز قرار دارد

پس از قرارگیری موفق تلسکوپ فضایی جیمز وب در مدار هاله‌ی نقطه‌ی لاگرانژی ۲ خورشید-زمین، اکنون ابزارهای همه‌ی ابزارها با موفقیت روشن شده‌اند تا برای تنظیم و نخستین نورگیری آماده باشند.

پس از ورود «تلسکوپ فضایی جیمز وب» (James Webb Space Telescope) به مقصد مداری خود پیرامون نقطه‌ی لاگرانژی ۲ که در ۲۴ ژانویه (۴ بهمن) انجام شد، تیم مأموریت فرآیند اجرای مجموعه‌ای از مراحل حیاتی را آغاز کرد: روشن کردن همه‌ی ابزارهای علمی، خاموش کردن بخاری‌ها به‌عنوان نخستین گام روند طولانی خنک‌سازی و در نهایت دریافت نخستین فوتون‌ها در دوربین اصلی، برای امکان‌سنجی انجام تراز دقیق تلسکوپ که چندین ماه طول خواهد کشید.

در حالی که ابزار MIRI و برخی از اجزای تلسکوپ در هفته‌های پس از پرتاب در ۲۵ دسامبر (۴ دی) راه‌اندازی شده بودند، تیم مأموریت تا چند روز پیش، روشن کردن سه ابزار باقی‌مانده شامل «دوربین نزدیک فروسرخ» (NIRCam)، «طیف‌سنج نزدیک فروسرخ» (NIRSpec) و «حسگر راهبری دقیق/تصویرگر فروسرخ نزدیک و طیف‌نگار بی‌شکاف» (FGS/NIRISS) را به پایان نرسانده بود.

اکنون که این ابزارها هم روشن شده‌اند، گام مهم بعدی تیم مأموریت خاموش کردن گرم‌کننده‌های ابزارهای علمی است. بخاری‌ها برای گرم نگه داشتن سازه‌های نوری تلسکوپ و پیشگیری از خطر تراکم آب و یخ ضروری بودند. اکنون با توجه به اینکه ابزارهای علمی معیارهای دمایی درنظر گرفته شده را برآورده می‌کنند، تیم بخاری‌ها را خاموش می‌کند تا ابزارها بتوانند فرآیند چند ماهه‌ی خنک‌سازی تا دمای نهایی را دوباره شروع کنند.

• ناسا: زباله‌های فضایی قطعا با تلسکوپ جیمز وب برخورد خواهند کرد

هنگامی که «نیرکم» (NIRCam) به دمای ۱۲۰ کلوین (تقریبا منفی ۱۵۳ درجه‌ی سانتی‌گراد) رسید، تیم جیمز وب، آماده است تا حرکت دقیق ۱۸ بخش آینه‌ی اصلی را برای تشکیل یک سطح یکپارچه آغاز کند. این تیم ستاره‌ی HD 84406 را به‌عنوان هدف نخست برای شروع این فرآیند انتخاب کرده است و این نخستین جرمی خواهد بود که NIRCam وقتی فوتون‌های نور به آشکارسازهای روشن شده‌ی آن برخورد کنند، می‌بیند.

یک ستاره‌ی بسیار درخشان که هرچند پس از فوکوس شدن آینه، برای مطالعه بسیار روشن خواهد بود، اما از سویی باعث می‌شود که برای جمع‌آوری داده‌های مهندسی در مدت دوره‌ی تراز کردن آینه‌های وب ایدئال باشد. این فرآیند هم‌ترازی، اساسا تصویری از ۱۸ نقطه‌ی نوری تصادفی و تار ایجاد می‌کند. در چند هفته‌ی اول تراز کردن آینه، تیم مأموریت ابزار را با تمرکز روی دریافت نور ستاره آموزش می‌دهد و تنظیمات میکروسکوپی و نانومتری را در بخش‌های آینه انجام می‌دهد.

در نهایت مجموعه‌ای از ۱۸ نقطه‌ی تار، تبدیل به یک تصویر متمرکز از ستاره می‌شوند. خنک‌سازی تلسکوپ و ابزار هم در ماه آینده ادامه خواهد یافت و ابزارهای نزدیک به فروسرخ در نهایت به دمای حدود ۳۷ تا ۳۹ کلوین (حدود منفی ۲۳۴ تا منفی ۲۳۶ درجه‌ی سانتی‌گراد) می‌رسند. سپس در ماه‌های پس از آن ابزار خنک‌ساز کرایوژنیک «میری» (MIRI) دما را تا ۶ کلوین (حدود منفی ۲۶۷ درجه‌ی سانتی‌گراد) سرد می‌کند.

بخش‌های اصلی تلسکوپ جیمز وب
Credit: NASA

جیمز وب در این هفته همچنین آنتن قدرتمند انتقال داده با نرخ بالای خود را روشن کرد که در کنار دریافت دستورها، توسط شبکه‌ی فضای دوردست ناسا به تلسکوپ امکان ارسال حجم زیاد داده‌ها را می‌دهد. هم‌اکنون که رصدخانه به‌صورت کامل مستقر شده و در پیکربندی نهایی خود است، این آنتن در بخش زیرین تلسکوپ که رو به زمین است قرار گرفته و از بستر فضاپیما که تجهیزات ضروری مانند برق، کنترل ارتفاع و ارتباطات جای گرفته‌اند، به بیرون باز می‌شود.

همانند دیگر بخش‌های فضاپیما، آنتن پیش از آماده شدن برای استفاده در فضا، به‌طور گسترده روی زمین آزمایش شد. در دسامبر ۲۰۲۱ (آذر ۱۴۰۰) و تنها یک روز پس از پرتاب فضاپیما، این آنتن هم به‌عنوان بخشی از مجموعه‌ی آنتن گیمبالی فضاپیما باز شد. به گفته‌ی ناسا این آنتن بسیار زیاد استفاده خواهد شد زیرا باید حداقل ۲۸.۶ گیگابایت داده‌ی علمی را دو بار در روز از تلسکوپ وب به زمین بفرستد. داده‌ها از طریق فضا فرستاده می‌شوند و توسط شبکه‌ی فضای دوردست ناسا که سه آنتن قدرتمند در نقاط مختلف زمین دارد، جمع‌آوری می‌شود تا همیشه حداقل یک مکان امکان ارتباط با وب را داشته باشد.

برای کارآمدتر کردن فرستادن داده‌ها، وب داده‌ها را روی بخشی از طیف الکترومغناطیسی با نام باند رادیویی Ka ارسال می‌کند که به گفته‌ی ناسا نرخ داده‌ی بسیار بالاتری نسبت به باند S که وب تا کنون برای ارتباطات استفاده کرده است، ارائه می‌دهد. باند Ka و آنتن بهره-بالا در نهایت به رصدخانه امکان می‌دهند تا همه‌ی تصاویر و داده‌های علمی را برای تجزیه‌وتحلیل و اکتشافات توسط اخترشناسان سراسر جهان، به‌صورت کامل به زمین ارسال کند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از نورگیری تلسکوپ جیمز وب
Credit: NASA

منابع: SciTechDaily, Digital Trends