ستنطلق أروع الكاميرات في المجموعة الشمسية إلى الفضاء في يوم عيد الميلاد

إنه أكبر وأفضل وأغلى مرصد فضائي تم بناؤه على الإطلاق ، ولكن عندما يتجه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (ويب) إلى السماء غدًا ، فإنه سينقل إلى الفضاء السحيق مصفوفة من الكاميرات التي من السهل أن تكون الأروع في النظام الشمسي.

في الأعمال لمدة 25 عامًا ، كان من المفترض أصلاً إطلاق Webb في عام 2007 وتكلفته 500 مليون دولار أمريكي. انتهى الأمر بتكلفة 10 مليارات دولار. ومع ذلك ، إذا نجحت في الوصول إلى الفضاء وبدأت العمليات كما هو مخطط لها في عام 2022 ، فإن Webb لديه القدرة على تغيير علم الفلك كما نعرفه.

بعد تأخير بسبب الطقس ، من المقرر الآن إطلاق يوم عيد الميلاد من ميناء الفضاء الأوروبي في غيانا الفرنسية على متن صاروخ آريان -5 في الساعة 7:20 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة / 12:20 مساءً بتوقيت جرينتش / 10:20 مساءً بتوقيت شرق أستراليا يوم السبت ، ديسمبر. 25 ، 2021. سيتم عرضه على الهواء مباشرة على تلفزيون ناسا على موقع يوتيوب.

هابل القادم؟

البعض يسمي ويب “هابل التالي” ، لكن هذا ليس صحيحًا. في حين أن التلسكوب الفضائي الأصلي – الذي تم إطلاقه في عام 1990 – يستمر في إرسال صور مذهلة من كاميرات الضوء المرئي الخاصة به ، سيكون لدى Webb قدرة أكبر على جمع الضوء بستة أضعاف من Hubble ، ولكن الأهم من ذلك بكثير أنه سيضيف بُعدًا جديدًا بالكامل إلى Hubble الفلكي. الملاحظات عن طريق المراقبة بشكل شبه حصري في الأشعة تحت الحمراء.

ستجمع الكاميرات الموجودة على Webb ضوء الأشعة تحت الحمراء من الزوايا البعيدة للكون وتلتقط ما بدا عليه الكون البالغ من العمر 13.77 مليار سنة بعد الانفجار العظيم مباشرة. للقيام بذلك ، يجب توجيه مرآتها العملاقة إلى المجرات الخافتة لمئات الساعات من أجل جمع ما يكفي من الضوء.

لقد نظر هابل إلى الوراء في الزمن بقدر ما يستطيع. باستخدام مرآته 2.4 متر ومجموعة من الضوء المرئي وكاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة ، تمكن تلسكوب هابل الفضائي من التقاط عدد كبير من الصور المذهلة للكون المبكر. يمكن القول إن أكبر إنجازاته هي حقول هابل العميقة ، وهي صور مركبة تتضمن مجرات صغيرة ذات انزياح أحمر كانت موجودة عندما كان عمر الكون 800 مليون سنة فقط.

سيذهب Webb إلى أبعد من ذلك بكثير من خلال استخدام المرآة التي يبلغ ارتفاعها 6.5 متر والكاميرا لتصوير المجرات الحمراء بعد حوالي 250 مليون سنة من الانفجار العظيم. من المأمول أن يتمكن العلماء من استخدام البيانات لاستكشاف هياكل وأصول الكون المبكر ومعرفة كيف تطورت المجرات المعقدة التي يرونها الآن.

ويب والكواكب الخارجية

على الرغم من أن النظر إلى الانفجار العظيم هو العمل الرئيسي لـ Webb ، إلا أن مهمة أخرى حصل عليها علماء الفلك مؤخرًا تتمثل في استخدام كاميراته لدراسة الكواكب الخارجية ، المُعرَّفة على أنها كوكب يدور حول نجم خارج النظام الشمسي. في حين أنه لن يبني على أكثر من 4000 كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافها بالفعل ، سيكون Webb قادرًا على دراسة الغلاف الجوي لأولئك الذين يشتبه في أنهم يشبهون الأرض. أثناء عبورهم لنجم وإضاءتهم من الخلف لفترة وجيزة ، سيقوم Webb بدراسة الضوء في غلافهم الجوي بحثًا عن آثار الميثان والماء وثاني أكسيد الكربون. للقيام بذلك ، تتميز كل من كاميراتها NIRCam و MIRI بفقرات تحجب ضوء النجوم لحجب ضوء النجم المضيف الساطع لكوكب خارج المجموعة الشمسية.

كاميرات ويب

هذه ليست مجموعة كاميرات عادية. تم تصميم Webb فقط لاكتشاف ضوء الأشعة تحت الحمراء – وهو شكل من أشكال الإشعاع الحراري – المنبعث من النجوم البعيدة والكواكب وسحب الغاز والغبار التي نشأت في الداخل. سوف يرى الضوء من النجوم الأولى ، التي يُعتقد أنها أكبر بنحو 300 مرة من الشمس ، بالإضافة إلى المجرات الأولى. مهارة الأشعة تحت الحمراء مهمة لأن هناك أجزاء من الكون مليئة بالغبار والغاز ، حيث لا يمكن للضوء المرئي المرور. لم يكن هابل قادرًا على دراسة هذه المناطق ؛ سيُظهر لنا ويب الكون الذي لم يراه أي تلسكوب آخر حتى الآن.

لذلك تم تصميم الكاميرات الأربع الموجودة على الويب – والموجودة في وحدة أدوات العلوم المتكاملة (ISIM) خلف المرآة – للتخلص قدر الإمكان من الكون المخفي:

على الرغم من أن NIRCam و NIRSpec هما اللذان سيقومان بالكثير من أحدث العلوم ، إلا أن كاميرا MIRI هي التي ستمنحنا على الأرجح صورًا رائعة للتصوير الفلكي ذات المجال الواسع أفضل من Hubble.

كيف ولماذا سيبقي Webb كاميراته باردة

بينما يدور هابل حول الأرض ، سيطير ويب على بعد مليون ميل. ضوء الأشعة تحت الحمراء هو في الأساس إشعاع حراري ، ينبعث أيضًا من جانبنا ومن إلكترونياتنا. لذلك تحتاج كاميرات ويب إلى مراقبة الكون بعيدًا عن الأرض حيث يكون الجو شديد البرودة. حوالي أربعة أضعاف المسافة من الأرض إلى القمر ، سيعمل Webb في Lagrange Point 2 ، حيث تتحد جاذبية الأرض والشمس لإنشاء موقع مستقر.

لجعله باردًا قدر الإمكان ، سيعمل Webb عند درجة حرارة مرتجفة تبلغ -233 درجة مئوية / -388 درجة فهرنهايت ، أي حوالي 40 كلفن. ومع ذلك ، فإن الكاشفات الموجودة داخل أداة MIRI ستعمل عند درجة حرارة أقل من -266 درجة مئوية / -448 درجة فهرنهايت ، أو 7 كلفن. هذا أمر بالغ الأهمية لأنه لا يمكن أن يتوهج بشكل أكثر سطوعًا من إشارات الحرارة الخافتة التي يمكن اكتشافها. إذا حدث ذلك ، فإن صوره ستتلف بسبب ما يسميه علماء الفلك الضوضاء. سيعمل حاجب الشمس المكون من خمس طبقات والمصنوع من الكابتون كمظلة ويفصل Webb في الجانب المواجه للشمس والجانب البارد. سوف يعمل الفراغ بين الطبقات كعازل.

ستستغرق رحلة ويب المحفوفة بالمخاطر إلى L2 حوالي 50 يومًا ، ولكن خلال تلك الرحلة – ولمدة 27 يومًا بعد ذلك – سيمنع حاجب الشمس الشمس من السطوع على الكاميرات ، مما يسمح لها بالبرودة. يوجد أيضًا مبرد تجميد على متن الطائرة سيستغرق 19 يومًا لتبريد الكاميرات إلى درجة حرارة التشغيل (باستخدام ما يكفي من غاز الهيليوم لملء تسعة بالونات احتفالية). هذه هي الاشياء المتطورة. قال كونستانتين بينانين ، المتخصص في المبرد بالتبريد في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا ، والذي يدير جهاز MIRI لـ ناسا. “بالنسبة لمرصد فضائي ، نحتاج إلى مبرد مضغوط ماديًا ، وذو كفاءة عالية في استخدام الطاقة ، ويجب أن يكون موثوقًا للغاية لأننا لا نستطيع الخروج وإصلاحه.”

هذا أمر بالغ الأهمية لأن Webb يعمل بمفرده بعد الإطلاق. إذا حدث خطأ ما في تسلسل نشره المفصل بشكل لا يصدق ، أو في أي وقت أثناء مهمته ، فمن شبه المؤكد أنه لا يمكن إصلاح Webb. سيكون بعيدًا جدًا (على الرغم من عدم التقليل من شأن ناسا!). هذا على عكس هابل ، التي تمت ترقية كاميراتها عدة مرات من خلال زيارة رواد فضاء ناسا وهم يستقلون مكوكًا فضائيًا (قبل أن يتم إيقافهم في عام 2011).

من حيث المخاطر مقابل القيمة التي تتحملها ، فإن Webb كبير مثل الضجة. تحتاج أروع الكاميرات في النظام الشمسي الآن فقط إلى منزل في الفضاء يمكنهم من خلاله تغيير علم الفلك كما نعرفه.

قراءة متعمقة:
أفضل التلسكوبات للتصوير الفلكي

أفضل عدسات للتصوير الفلكي

نصائح حول التصوير الفلكي: أدلة إرشادية ومقاطع فيديو

أفضل كاميرا للتصوير الفلكي