تلسكوب جيمس ويب الفضائي يستعد للانطلاق فهل سيكشف أسرار الكون؟

يستعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا، والذي طال انتظاره للانطلاق في الفضاء السحيق من منصة إطلاق في غيانا الفرنسية.

التلسكوب هو أعجوبة هندسية وطموح علمي تكلف 10 مليارات دولار.

وقال الخبراء أن ما سيحدث في الأيام والأسابيع التالية إما أن يغير فهمنا للكون، أو يوجه ضربة ساحقة لناسا والمجتمع الفلكي العالمي.

يجب أن يبحر Webb لمدة 29 يومًا إلى مدار فريد حول الشمس يبقيه على بعد مليون ميل تقريبًا من الأرض، أي أربعة أضعاف المسافة إلى القمر.

عند الإطلاق – المقرر في الساعة 7:20 صباحًا يوم السبت 1 يناير 2022، سيتم طيه على نفسه، ليشكل حزمة مغطاة داخل مخروط صاروخ آريان 5 التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.

بعد أن يفلت من جاذبية الأرض، يجب أن يبدأ في الانفتاح، ليشكل تلسكوب عامل.

يبدأ ذلك بنشر الألواح الشمسية لجعل كل شيء يعمل.

يأتي بعد ذلك فتح مساحة بحجم ملعب التنس من القصدير متعدد الطبقات – الدرع الواقي من الشمس، الذي يشبه المظلة العملاقة.

بعد ذلك، يجب أن ينشر التلسكوب 18 مرآة من البريليوم سداسية الشكل ومغطاة بالذهب، والتي تعمل مجتمعة كدلو ضوئي يبلغ عرضه 21 قدمًا،

مصممة لالتقاط الضوء القديم المنبعث منذ أكثر من 13 مليار عام حيث كان الكون الجنيني لا يزال يتعلم كيفية تكوين النجوم و المجرات.

ما الخطأ الذي يمكن أن يحدث؟

قال توماس زوربوشن، رئيس العلوم في وكالة ناسا:

“إذا لم أكن متوترًا، فأنا لست واقعيًا”. “هذه مهمة معقدة، ولا توجد طريقة لجعل هذا الأمر بسيطًا “.

الحقيقة التي لا مفر منها هي أن Webb، أو JWST كما يفضل البعض أن يسميه، إما سيقدم رؤية ثورية جديدة للسماء الكوني أو يصبح قطعة باهظة الثمن من منحوتات الفضاء على بعد مليون ميل من الأرض.

وقالت هايدي هاميل، عالمة الفلك التي عملت على التلسكوب لمدة عقدين:

“أنا متوترة، هذا علم الصواريخ، نحن نضع هذا التلسكوب المذهل فوق صاروخ كبير حقًا، ونضيء فتيلًا ونرسله إلى الفضاء “.

هذا مسعى دولي، شراكة بين وكالة ناسا ووكالات الفضاء في أوروبا وكندا.

تقدر ناسا أن 10000 شخص قد عملوا في المهمة، وكثير منهم في مركز جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت بولاية ماريلاند.

يستثمر علماء الفلك المحترفون وهواة الفضاء في جميع أنحاء الكوكب عاطفيًا في نجاح التلسكوب.

إن الإمكانات العلمية لـ Webb جعلت منه شيئًا أكثر من مجرد مشروع تابع لوكالة ناسا.

ناسا لا تخاطر مع ويب، وقد أجلت الإطلاق مرتين في الأسابيع الأخيرة للتعامل مع المشكلات الفنية.

في مرحلة ما، انكسر مشبك ضخم فجأة، وهز التلسكوب وأثار أعصاب الجميع، ولم يجد التفتيش الدقيق أي أثر للضرر.

ثم حدث خلل في واجهة الاتصالات بين مركبة الإطلاق والأدوات الموجودة على الأرض؛ تم اعتبار وجود كبل تالف على خطأ وتم حل المشكلة.

إذا تسبب شيء ما في مزيد من التأخير، فستكون هناك نوافذ إطلاق كل صباح،

تستمر لمدة 30 دقيقة، حتى 6 يناير، عندما يبحر القمر في الصورة ويحدث اضطرابًا في الجاذبية لمدة أسبوع.

تلسكوب جيمس ويب لا شيء إن لم يكن طموحًا.

إنه تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء، يلتقط أطوال موجية من الضوء لا يستطيع تلسكوب هابل الفضائي رؤيتها.

إنها حساسة للغاية بحيث يمكنها دراسة أقدم ضوء في الكون، عندما كانت المجرات تتشكل لأول مرة.

الهدف النهائي هو اختراق عصر الضوء الأول – وهي فترة انتقالية، بعد أقل من 300 مليون سنة من الانفجار العظيم، عندما أضاء الكون المتسع والمبرد بالنجوم الأولى.

يريد علماء الفلك أيضًا استخدام Webb لدراسة الغلاف الجوي لبعض الكواكب التي تم اكتشافها في السنوات الأخيرة حول النجوم البعيدة،

بما في ذلك Proxima b، وهو كوكب يدور حول Proxima Centauri، النجم الأقرب للشمس.

يمكن لهذه الملاحظات الكشف عن وجود الأكسجين والميثان والجزيئات الأخرى التي يمكن أن تكون علامات على حياة خارج كوكب الأرض.

سوف ينظر Webb إلى الأشياء الأقرب إلى الأرض أيضًا.

يخطط عالم الفلك هاميل لاستخدام التلسكوب لفحص حزام كويبر، وهي منطقة خلف نبتون مزدحمة بأجسام باردة وجليدية.

بلوتو هو أكثر الأشياء شهرة، لكن ويب يمكن أن يساعد في إخراج الكواكب القزمة Haumea و Makemake و Orcus و Sedna من الغموض.

وقال كبير علماء المشروع جون سي ماثر لصحيفة واشنطن بوست في عام 2018 إن التلسكوب ليس “أفضل قليلاً من هابل” فحسب، بل إنه “مختلف تمامًا”.

دفعت الطموحات العلمية تصميم التلسكوب ودفعت حدود الإبداع الهندسي لوكالة ناسا ومقاوليها.

لقد احتاجوا إلى صنع تلسكوب يمكن أن يعمل بعيدًا عن الأرض، في درجات حرارة شديدة البرودة ويكون محميًا تمامًا من أشعة الشمس.

هذا يتطلب تصميمًا جديدًا، بما في ذلك درع الشمس المترامي الأطراف.

إذا تعطلت بعض الأشياء قليلاً في مرحلة النشر – إذا لم يفتح الدرع الشمسي بشكل مثالي، على سبيل المثال – فإن ناسا لديها عدد من مناورات الطوارئ.

يمكن أن تطلق محركات الدفع على المركبة الفضائية لتزاحم كل شيء، وهذا معروف باسم “shimmy”.

يمكن لوكالة ناسا أيضًا أن تضع التلسكوب (أو بشكل أكثر دقة، “المرصد” ، الذي يتضمن التلسكوب والأدوات وأجهزة المركبة الفضائية) في الدوران.

أو يمكنه تعريض الجوانب البديلة مؤقتًا لحرارة الشمس لمعرفة ما إذا كان ذلك يساعد.

قال Begoña Vila، مهندس أنظمة ناسا الذي قضى معظم الخريف في غيانا الفرنسية، في ميناء الفضاء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية بالقرب من مدينة كورو،

حيث أشرف على الاستعدادات النهائية للإطلاق:”يمكننا أن نلفها، أوالتخلص منها، ويمكننا أن نجعلها دافئة وباردة”.

ما وراء الوميض والدوران…المرصد غير قابل للإصلاح.

لا يوجد شيء يمكن انتزاعه واستبداله بشيء جديد، الاستثناء الوحيد هو الوقود.

يستخدم المرصد الوقود للمناورة والإشارة إلى أهداف مثيرة للاهتمام، ولديه وقود كافٍ للعمل لمدة 10 سنوات تقريبًا.

من الناحية النظرية، يمكن تزويدها بالوقود بمركبة فضائية روبوتية، والتي من شأنها تمديد المهمة.

الموقع مهم أيضًا، فقد تم وضع هابل في مدار أرضي منخفض، عبر حجرة الشحن لمكوك الفضاء، وعلى ارتفاع حوالي 340 ميلاً فوق السطح.

إنه ليس قريبًا فحسب، بل إنه مصمم أيضًا ليتم إصلاحه إذا لزم الأمر.

لقد فعل رواد الفضاء ذلك خمس مرات – بالصواريخ على التلسكوب، ومبادلة الأدوات، وتركيب جيروسكوبات جديدة وإبقائها جاهزة للعمل لمدة ثلاثة عقود وما زالت مستمرة.

بالنسبة إلى Webb، الإصلاح ليس خيارًا.

حتى لو تم تصميم الأدوات بحيث يتم استبدالها عندما تتقدم في العمر، فمن الذي سيؤدي هذه المهمة؟

سوف يدور Webb حول الشمس بالقرب من L2، أو نقطة Lagrange 2،

وهو مدار شمسي مستقر جاذبيًا يبعد حوالي مليون ميل عن الأرض على الجانب الآخر من كوكبنا من الشمس.

لا توجد سفينة فضاء يمكنها إرسال رواد فضاء إلى مثل هذا المكان البعيد وإعادتهم بأمان إلى منازلهم.

إن الحلم بمثل هذه المهمة سيكون باهظ التكلفة ومحفوفًا بالمخاطر، وسيكون من المنطقي بناء وإطلاق تلسكوب جديد.

نظرة إلى الوراء في الوقت المناسب

تنتقل صور تكوين كوننا نحونا بسرعة الضوء.

تتيح معدات الكشف عن الضوء شديدة الحساسية من تلسكوب جيمس ويب الفضائي للعلماء نظرة إلى الوراء،

إن لم يكن للانفجار العظيم، على الأقل أبعد من أي تلسكوب من قبل.

الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء لها مزايا عديدة.

يمكن لهذا الضوء أن يخترق الغبار الذي يلوث الكون.

يستطيع تلسكوب الأشعة تحت الحمراء أن ينظر داخل عمود من الغبار ويرى النجوم هناك.

وأقدم ضوء في الكون موجود بالكامل في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف:

لقد تم إزاحة الضوء باللون الأحمر مع توسع الفضاء نفسه، مما أدى إلى إطالة تلك الأطوال الموجية خلال الـ 13 مليار سنة الماضية.

سيقوم Webb بعمل نسخته الخاصة من Ultra Deep Field، وهي ملاحظة احتفل بها هابل، ح

يث أشارت لمدة أسبوعين إلى نقطة صغيرة تبدو فارغة وغير ملحوظة في الفضاء،

واكتشفت في ذلك الظلام سربًا من المجرات البعيدة بشكل لا يصدق.

وفقًا لوكالة ناسا، يمكن لـ Webb، الذي يعد أقوى بنحو 100 مرة من Hubble، إجراء نفس النوع من المراقبة في أقل من يوم واحد.

قال جون إم غرونسفيلد، الرئيس السابق للعلوم في وكالة ناسا ورائد الفضاء الذي قام بثلاث مهمات إصلاح إلى هابل على متن مكوك الفضاء:

“إن بيت القصيد من هذا هو رؤية الكون غير المرئي”.

“تلسكوب جيمس ويب سيكون قادرًا على رؤية الظواهر التي لا يستطيع هابل رؤيتها، والتي لا تستطيع التلسكوبات الأرضية رؤيتها.

هل سنكتشف ما لم يكن لدينا أي فكرة عن وجوده؟ هذه هي الإمكانية الحقيقية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي “.

إقرأ أيضا:

وكالة ناسا تدرس كيفية بناء شبكة Wi-Fi على القمر!

ناسا تخطط لإطلاق أول طائرة هليكوبتر في أجواء “الكوكب الأحمر”

يتطلب علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء بيئة شديدة البرودة.

لكي يكتشف Webb المستوى المطلوب، يجب حمايته ليس فقط من الشمس ولكن أيضًا من إشعاع أجهزته الخاصة المخفية خلف المرايا.

تعد المخاوف بشأن الحرارة والتلوث الضوئي الذي قد يولده أحد الأسباب التي جعلت مهندسي ويب يقررون عدم تركيب الكاميرات.

الأجهزة المطلوبة للكاميرات ستضيف أيضًا تعقيدًا إلى نظام معقد بالفعل وتزيد من عدد الأشياء التي يمكن أن تسوء.

وخلال رحلته من الإلهام إلى منصة الإطلاق، حصل التلسكوب على اسم جديد.

في عام 2002، أطلق مدير ناسا آنذاك، شون أوكيف، على التلسكوب اسم جيمس ويب، أحد أسلافه في المنصب الأعلى في الوكالة.

أدار ويب وكالة ناسا في الستينيات، أثناء سباق الفضاء، وأصر على جعل العلوم جزءًا من محفظة الوكالة.

لكن التلسكوبات تمت تسميتها على اسم علماء مثل هابل.

تعمل ناسا على تطوير تلسكوب فضائي آخر باسم عالمة الفلك الرائدة نانسي جريس رومان، وهي أول سيدة تنفيذية في وكالة ناسا وأول رئيسة لعلم الفلك.

أثار قرار O’Keefe الأحادي الجانب بتكريم Webb بعض علماء الفلك في ذلك الوقت، لكنه لم يتحول إلى جدل كامل حتى وقت قريب،

وسط اتهامات بأن Webb، كمسؤول في وزارة الخارجية في الخمسينيات ولاحقًا كمسؤول في وكالة ناسا، كان متواطئا في “رعب لافندر

وهي الفترة التي اعتبر فيها موظفو الحكومة المشتبه في كونهم مثليين تهديدًا أمنيًا وتم إنهاء خدمتهم.

نشرت مجموعة من علماء الفلك مقالاً في مجلة Scientific American تقول فيه:

“إن إرث ويب “معقد في أحسن الأحوال ويعكس في أسوأ الأحوال التواطؤ في التمييز ضد المثليين في الحكومة الفيدرالية”.

ولكن بعد مراجعة قام بها مكتب التاريخ بالوكالة، قال مدير ناسا بيل نيلسون إن الوكالة لم تجد أي دليل يبرر تغيير اسم التلسكوب.

كانت تكلفة تلسكوب جيمس ويب أيضًا مثيرة للجدل بشكل كبير.

عندما تم تصورها في التسعينيات، كان من المفترض أن تكلف حوالي 500 مليون دولار.

بحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان السعر في النطاق الأكثر واقعية البالغ 4 مليارات دولار.

لكن المشروع ظل يؤجل، فقد كان من المفترض أن يتم الإطلاق في عام 2007، ثم في عام 2011، ثم في عام 2013، ثم في عام 2018.

وقد نجا تلسكوب جيمس ويب في مرحلة ما بصعوبة من محاولة في الكونجرس لقتله على الفور.

المهمة باهظة الثمن، لدرجة أنها استنزفت الأموال من مهمات ناسا العلمية الأخرى.

نشرت مجلة Nature في عام 2010 قصة تصف الويب بأنه “التلسكوب الذي تناول علم الفلك.”

تم اختبار التلسكوب في غرف باردة وخضع لاختبارات الاهتزاز.

لكن لا توجد اختبارات يمكن أن تحاكي بدقة ظروف الفضاء، المشبع بالإشعاع الكوني والنيازك الدقيقة، وهو مكان قاسٍ حقًا للقيام بالعلوم الدقيقة.

قال إيلينجورث: “نحن نأخذ قطعة من المعدات التي تتطلب الكثير من المتطلبات بشكل لا يصدق، ونزعزع الجحيم منه على صاروخ، ونعرضه لكميات هائلة من الضوضاء ونلقي به في بيئة قاسية حقًا”.

“هذا هو السبب في أنه يكلف 10 مليارات دولار ويستغرق 20 عامًا.”

تتضمن العديد من حالات الفشل المحتملة الدرع الواقي من الشمس – وهو نوع من الأدوات الغريبة التي لم تتم تجربتها مطلقًا.

تم تصميم أدوات تلسكوب جيمس ويب بطريقة لا تؤدي وظيفتها إلا إذا ظلت المرايا شديدة البرودة – أقل من -370 درجة فهرنهايت تحت الصفر.

تم تصميم الدرع الواقي من الشمس ليكون قويًا بدرجة كافية بحيث أن تعرضه لعقبة صغيرة لن يمنع Webb من العمل.

الشمس عبارة عن مفاعل اندماجي يبلغ قطره حوالي 865000 ميل وسوف يشع مباشرة على الويب.

ستكون الطبقة الأولى من الدرع الواقي من أشعة الشمس، أسخن قليلاً من درجة حرارة غليان الماء.

لكن هناك خمس طبقات، مع وجود فجوات بينهما.

تم تصميم النظام لتقليل الحرارة، من شديد الحرارة إلى شديد البرودة.

يلاحظ مايك مينزل، مهندس ناسا الذي سيشرف على كل عنصر من عناصر نشر التلسكوب في الفضاء، أن مئات العناصر الميكانيكية ستسحب درع الشمس إلى مكانه.

التحدي الذي يواجه المهندسين هو أن هذه العملية لا تشبه نشر حزمة صلبة.

ورق Kapton للواقي الشمسي مرن. من المستحيل أن تعرف بدقة كيف سيتصرف.

سيراقب مينزل الإطلاق من معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور – المنشأة الواقعة على حافة جامعة جونز هوبكنز التي تدير أيضًا هابل.

قال مينزل: “يمكن القول إنها واحدة من أكثر المهام المعقدة التي قامت بها ناسا على الإطلاق”.

تلسكوب جيمس ويب واحدة من أكثر الأحداث التي طال أمدها.

يعمل Menzel على Webb لمدة 24 عامًا.

وقال: “هناك مجتمع كامل من الأشخاص الذين وضعوا هذا النوع من العمل عبر الأجيال على هذا التلسكوب.”

“لقد شاهدنا أطفالنا يكبرون، وذهبنا إلى حفلات الزفاف، وذهبنا إلى الجنازات.”

وأضاف: “بعد 24 عامًا، لن يكون من الخطأ القول إننا عائلة كبيرة.”

كان الجميع يسأل Mather، كبير علماء المشروع، عما إذا كان قلقًا قبل الإطلاق، وفقًا لمدونة ناسا المخصصة لموقع الويب.

وقد رد قائلا: “رأيي ليس له تأثير على الأجهزة، لكننا فعلنا ما يلزم للفوز”.

“لقد رسمنا، وجادلنا، وقلقنا، وقمنا بالتحليل، ووضعنا خطة، وكتبنا كل شيء، وقمنا بعمل قوائم مرجعية، وبنينا الأجزاء، وجمعناها معًا، واختبرناها كما لو أن حياتنا تعتمد عليها.”

لدى وكالة ناسا سجل حافل في تحقيق المستحيل تقريبًا من خلال بعثات علوم الفضاء.

ففي وقت مبكر من هذا العام، هبطت الوكالة بمركبة المثابرة على سطح المريخ، وهو إنجاز تضمن ما يُعرف باسم “سبع دقائق من الرعب” –

وهي الفترة التي اضطرت فيها المركبة الفضائية إلى اختراق الغلاف الجوي للمريخ، وإبطاء سرعتها، ونشر المظلات، ودوافع إطلاق النار، والترسبات.

لتصبح العربة الجوالة بهدوء، منتصبة، في المكان المناسب تمامًا.

لكن نشر “ويب” وتشغيله ربما يمثل تحديًا أكبر.

قال جرونسفيلد، المسؤول العلمي السابق في ناسا: “لدينا شهرين من الرعب، وليس سبع دقائق”.

المصدر

Total
0
Shares
1 comment

Comments are closed.