“جیمز وب” در یک قدمی مقصد قرار گرفت

به گزارش ایسنا و به نقل از ناسا، مهندسان قصد دارند در روز دوشنبه ۲۴ ژانویه (چهارم بهمن)، آخرین مانور تصحیح مسیر تلسکوپ جیمز وب را به انجام برسانند که طی آن، این رصدخانه چرخان به مدار مورد نظر در نقطه لاگرانژ ۲ در فاصله‌ی ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین می‌رسد.

در این زمان، “وب” برای آخرین و سومین بار پیشران خود را طی مانوری موسوم به MCC۲ روشن می‌کند.

از نظر ریاضی، نقاط لاگرانژی راه حلی برای آنچه “مسئله سه جسم محدود”(restricted three-body problem) نامیده می‌شود، هستند.

هر دو جسم پر جرمی که گرانش قابل توجهی دارند، پنج نقطه لاگرانژی ایجاد می‌کنند که در آن نیروهای گرانشی و نیروی مرکزگرا به تعادل می‌رسند.

نقاط لاگرانژی به ترتیب L۱ تا L۵ نام می‌گیرند و پیش از آنها نام دو جرمی که این نقاط را ایجاد کرده‌اند قرار می‌گیرد نام جرم آسمانی بزرگ‌تر اول قرار می‌گیرد. برای مثال نقاط لاگرانژی زمین و خورشید، “نقطه لاگرانژ خورشید-زمین” (Sun-Earth Lagrange point) نامیده می‌شوند.

اگرچه که همه‌ی نقاط لاگرانژی نقاط تعادل گرانشی هستند اما همه‌ی آن‌ها به طور کامل پایدار نیستند. نقطه لاگرانژ ۱، ۲ و ۳ “شبه پایدار”(meta-stable) هستند.

اما چرا “وب” را به نقطه لاگرانژ ۲ می‌فرستیم؟

زیرا این نقطه مکانی ایده‌آل برای یک تلسکوپ مادون قرمز است. در نقطه لاگرانژ ۲، خورشید و زمین همیشه در یک طرف فضا قرار دارند و بنابراین “جیمز وب” می‌تواند تجهیزات نوری و ابزار خود را همیشه پشت به خورشید و در سایه نگه دارد. بنابراین تجهیزات این تلسکوپ برای رصد تشعشات مادون قرمز که ما آن را به شکل گرما حس می‌کنیم، سرد باقی می‌ماند و این تلسکوپ می‌تواند هر لحظه نیمی از آسمان را رصد کند و برای مشاهده نیم دیگر آسمان تنها کافی است چند ماه صبر کنیم تا این تلسکوپ به منطقه‌ی دیگری از آسمان سفر کند و بخش دیگری از آسمان که پیشتر “پشت” خورشید قرار داشت را فاش کند.

علاوه بر آن در این مکان، زمین به اندازه کافی از “وب” دور است بنابراین گرمای آن که نزدیک به دمای محیط است به این تلسکوپ برخورد نخواهد کرد و از آنجا که نقطه لاگرانژ ۲ منطقه تعادل گرانشی است، “وب” به راحتی می‌تواند در مدار باقی بماند. توجه داشته باشید که چرخش در مدار L۲ آسان‌تر و کارآمدتر از ماندن در نقطه لاگرانژ ۲ است. با چرخش در این مدار، هیچ‌گاه سایه زمین روی “وب” نخواهد افتاد و نور خورشید که برای پایداری دمایی و تولید برق این تلسکوپ ضروری است، قطع نخواهد شد. نقطه L۲  برای حفظ ارتباط با مرکز عملیات در زمین از طریق شبکه فضای عمیق نیز مناسب است.

کاوشگر ناهمسان‌گرد ریزموجی ویلکینسون(WMAP)‌ و رصدخانه فضایی هرشل نیز به دلایل مشابه در این مدار قرار دارند.

به طور کلی رسیدن یک فضاپیما به نقطه لاگرانژ ۲ کاری نسبتا ساده است اما ساختار “وب” جنبه دیگری به این ماموریت افزود.

“کارن ریکن”(Karen Richon) مهندس ارشد دینامیک پرواز “وب” در این مورد توضیح می‌دهد: تصور کنید یک توپ را به صورت مستقیم با تمام قوا به بالا پرتاب می‌کنید، توپ ابتدا با سرعت زیادی بالا می‌رود اما در نتیجه‌ی گرانش زمین از سرعت آن کم شده و توپ در یک نقطه اوج می‌ایستد و سپس به سمت پایین بازمی‌گردد.

بازوی شما به توپ انرژی طی کردن مسیری چندمتری را می‌دهد و موشک آریان ۵ نیز برای جیمز وب مشابه بازوی شما برای توپ است با این تفاوت که انرژی طی کردن مسیری ۱.۱ میلیون کیلومتری را برای “وب” فراهم می‌کند اما این انرژی برای فرار از گرانش زمین کافی نبود. بنابراین اگر ما اجازه می‌دادیم این تلسکوپ درست مانند توپ، کاهش سرعت داده و در نهایت می‌ایستاد و به سمت زمین باز می‌گشت.

برخلاف توپ، “وب” قرار نیست به سطح زمین بازگردد. این تلسکوپ در مداری بیضی شکل خواهد ماند.

موتورهای کوچک جیمز وب که حدود هر سه هفته یک بار یا بیشتر روشن می‌شوند آن را در مدار L۲ نگه می‌دارند.

اما چرا آریان ۵ به وب انرژی بیشتری نداد؟ چرا این تلسکوپ نیاز به انجام مانور اصلاح مسیر داشت؟

اگر آریان ۵ کمی بیش از حد نیاز به “وب” انرژی می‌داد، در هنگام رسیدن به نقطه لاگرانژ ۲ سرعت آن بیش از حد می‌شد و این تلسکوپ از مدار علمی مورد نظر فراتر می‌رفت. در این صورت “وب” برای کاهش سرعت باید به دور خود و به سوی خورشید می‌چرخید.

نه تنها انجام چنین مانوری نیازمند میزان زیادی سوخت بود بلکه انجام آن غیرممکن است زیرا برای انجام آن “وب” باید ۱۸۰ درجه می‌چرخید و رو به خورشید قرار می‌گرفت انجام چنین کاری تجهیزات نوری آن را در معرض نور مستقیم خورشید قرار می‌داد. این ساختارها گرم می‌شدند و چسبی که آنها را کنار یکدیگر نگه می‌داشت ذوب می‌شد. نصب رانشگرهایی برای کاهش سرعت تلسکوپ به طور مستقیم به دلایلی امکانپذیر نبود.

بنابراین “وب” به اندازه‌ای از آریان ۵ نیرو دریافت کرد که نیازی به عقب‌گرد نباشد و روشن کردن پیشران تنها برای تنظیم مسیر و قرار گرفتن در مدار باشد. آریان ۵ با چنان دقتی “وب” را در فضا قرار داد که اولین و مهم‌ترین مانور روشن کردن پیشران کوتاه‌تر از تصور بود و بنابراین سوخت اضافی برای وب باقی ماند.

این تلسکوپ فضایی پیشرفته، در روز چهارم دی ماه در ساعت ۷:۲۰ صبح به وقت منطقه زمانی شرقی(۱۵:۵۰ به وقت تهران) از پایگاه فضایی اروپا در گویان فرانسه(مستعمره‌ای در شمال آمریکای جنوبی و در همسایگی کشور برزیل) به فضا پرتاب شد تا در نقطه لاگرانژ ۲ قرار بگیرد و ما را با خود به نخستین روزهای تشکیل جهان ببرد.

در ماه سوم و چهارم دانشمندان “وب” را به سوی یک ستاره درخشان می‌گیرند تا نشان دهند که این رصدخانه می‌تواند روی اهداف تمرکز کند. ما بیشتر داده‌ها را از دوربین NIRCam دریافت خواهیم کرد. اما در این زمان ۱۸ تصویر تحریف شده از یک ستاره در دسترس خواهد بود زیرا هنوز آینه‌های این تلسکوپ هم‌ تراز نشده‌اند.  

پس از گذشت پنج تا شش ماه تمامی تجهیزات علمی “وب” کالیبره و آماده کار می‌شوند و از این زمان به بعد، تلسکوپ فضایی “جیمز وب” کار خود را با رصد آسمان آغاز می‌کند.

اکنون با گذشت نزدیک به ۲۹ روز از پرتاب، جیمزوب ۹۸ درصد از مسیر را پیموده و در فاصله‌ی ۱.۴ میلیون کیلومتری از زمین قرار دارد.

انتهای پیام