پایان سفر یک‌ماهه تلسکوپ جیمز وب؛ چشم فروسرخ جدید زمینی‌ها به مقصد نهایی‌اش رسید
تلسکوپ فضایی جیمز وب پس از پیمودن صدها هزار کیلومتر درطول یک ماه گذشته، امشب آخرین مانور بزرگ اصلاح مسیرش را انجام داد و در جایگاه نهایی خود در فضا قرار گرفت. اکنون رصدخانه انقلابی جدید ناسا در فاصله تقریباً یک‌ونیم میلیون کیلومتری از زمین ساکن خواهد شد و از این موقعیت، ستارگان و کهکشان‌های باستانی جهان را مطالعه خواهد کرد.
جیمز وب که در روز کریسمس (چهارم دی ماه) پرتاب شد، سفری شگفت‌انگیز و دلهره‌آور به مقصدش در پیش داشت. تلسکوپ برای پرواز به فضا در شکل نهایی خود بیش از اندازه بزرگ بود؛ از این‌رو باید به صورت تاشده درون موشک پرتاب می‌شد. جیمز وب به محض رسیدن به فضا، فرایند به‌شدت پیچیده‌ای را که پیش‌تر هرگز هیچ فضاپیمایی انجام نداده بود، برای تغییر شکل و باز شدن آغاز کرد. بااین‌حال، تلسکوپ هر مرحله را به‌طور بی‌نقص پشت سر گذاشت و با تکمیل راه‌اندازی‌های اصلی‌اش در ۱۹ دی، به شکل نهایی خود درآمد.
راه‌اندازی هر بخش تلسکوپ باید طبق برنامه‌ریزی اتفاق می‌افتد و تنها یک اشتباه می‌توانست کل مأموریت جیمز وب را به خطر اندازد؛ درنتیجه پیرامون هر مرحله، دلهره و اضطراب فراوان وجود داشت. بااین‌حال، حتی تکمیل باز شدن تلسکوپ، پایان‌بخش اضطراب تیم مأموریت نشد؛ زیرا جیمز وب به‌منظور انجام صحیح وظیفه‌اش، باید در موقعیت نهایی‌اش در فضا قرار می‌گرفت. اگر تلسکوپ امروز سرعتش را به اندازه مناسب کاهش نمی‌داد، ممکن بود با خطر قرارگیری در مدار اشتباه یا از دست‌دادن کامل مدار هدفش مواجه شود. چنین شکستی می‌توانست آینده مأموریت را پیچیده و برقراری ارتباط دانشمندان با رصدخانه فضایی ۱۰ میلیارد دلاری‌شان را به‌شدت دشوار کند.
خوشبختانه، جیمز وب این واپسین مانور را نیز به‌طور بی‌نقص انجام داد. بیل اوکس، مدیر پروژه تلسکوپ فضایی جیمز وب در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در بیانیه‌ای گفت «درطول ماه گذشته، جیمز وب به موفقیت‌های شگفت‌انگیزی دست یافته است. این دستاوردها مرهون تمام افرادی است که سال‌های بسیار و حتی دهه‌ها صرف کردند تا از موفقیت مأموریت مطمئن شوند.»
هرچند رسیدن به نقطه امروز یک ماه زمان برد، قرارگیری جیمز وب در مقصد نهایی‌اش چندان زمان‌بر نبود. به گزارش خبرگزاری ورج، تلسکوپ در حوالی ساعت ۲۲:۳۰ به وقت ایران، پیشرانه‌هایش را به مدت تقریباً ۵ دقیقه روشن کرد. این واپسین مانور از بین سه مانور اصلاح مسیر بود که جیمز وب انجام داد و به کمک آن، سرعتش را برای قرارگیری در مداری بسیار دقیق در فضا به اندازه کافی کاهش داد.
تلسکوپ جیمز وب اکنون پیرامون نقطه‌ای نامرئی در فضا با نام نقطه لاگرانژ زمین-خورشید می‌چرخد. این نقطه به نوعی ناحیه‌ای اسرارآمیز از فضا است که در آن، نیروهای گرانش خورشید و زمین با خنثی‌سازی یکدیگر به اجرام امکان می‌دهند تا در موقعیتی نسبتاً «پایدار» باقی بمانند. ژان پل پینو، مدیر عملیات‌های زمینی دلتا-وی در نورثروپ گرومن، پیمانکار اصلی جیمز وب به ورج گفت «[در نقطه لاگرانژی) کشمکش اندکی درجریان است و [گرانش] به‌طور ایدئال خنثی می‌شود.»
خورشید و زمین دارای پنج نقطه لاگرانژی هستند که در اطراف سیاره‌مان پراکنده شده‌اند. یک نقطه به‌طور مستقیم بین زمین و خورشید است و دیگری در طرف مقابل ستاره‌مان از سمت ما قرار دارد. جیمز وب اکنون به دور نقطه لاگرانژی ۲ (L2) می‌چرخد که در سمت دور زمین و دورتر از خورشید واقع است. در این موقعیت، همان‌طور که زمین به دور خورشید می‌چرخد، جیمز وب نیز مانند همراهی همیشگی در موقعیتی یکسان نسبت به زمین، آن را دنبال می‌کند. جیمز وب فارغ از مکان زمین در مسیرش به دور خورشید، همواره تقریباً ۱/۵ میلیون کیلومتر از ما فاصله خواهد داشت.
مسیری که جیمز وب پیرامون لاگرانژی ۲ می‌پیماید، نسبتاً گسترده است و تقریباً به اندازه مسافت بین زمین و ماه کشیده می‌شود؛ اما تلسکوپ بدون کمک نمی‌تواند برای همیشه در آن مسیر باقی بماند. لاگرانژی ۲ در واقع نقطه‌ای شبه پایدار است؛ یعنی اجرامی که به دور این مکان می‌چرخند، به دور شدن در یک جهت تمایل خواهند داشت. پینو در توصیف چرخش به دور L2 می‌گوید:
این کار مانند نشستن روی زین اسب است. روی زین اسب، شما به نوعی ثابت هستید. [بااین‌حال] تصور کنید از سر تا پا همچون یک تیله هستید. احتمالاً به سمت مرکز می‌غلتید؛ اما سپس به محض آنکه به یک طرف زین بروید، روی زمین سقوط می‌کنید.»
نقاط لاگرانژی زمین خورشید
درنتیجه جیمز وب در طول عمر خود باید اصلاحات کوچکی در مسیرش اعمال کند. هر ۲۰ روز یا بیشتر، تلسکوپ پیشرانه‌هایش را به مدت دو تا سه دقیقه در هر مرتبه روشن خواهد کرد تا از باقی‌ماندن در مسیر مداری‌اش مطمئن شود. درنهایت، این اصلاحات طول عمر تلسکوپ فضایی جیمز را تعیین خواهند کرد. وقتی در ۱۰ یا ۲۰ سال آینده، سوخت فضاپیما تمام شود، مأموریت تلسکوپ به پایان خواهد رسید. خوشبختانه آریان ۵، موشکی که جیمز وب را به فضا رساند، تلسکوپ را در چنان مسیر بی‌نقصی قرار داد که طول عمر آن بسیار بیشتر از حد پیش‌بینی‌شده‌ی اولیه شد.
مقاله‌های مرتبط:
- تلسکوپ جیمز وب قطعاً با زباله‌های فضایی برخورد خواهد کرد؛ اما مشکلی پیش نمی‌آید
- پرونده ویژه جیمز وب؛ بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی جهان چگونه تاریخ کیهان را بازنویسی خواهد کرد؟
شاید به نظر آید که لاگرانژی ۲ مکانی پیچیده است که به صرف تلاش مضاعف فراوان برای باقی‌ماندن جیمز وب در پیرامون آن نیاز دارد؛ اما L2 به دلایل مختلف، مکانی بسیار جذاب برای تلسکوپ فضایی جدید است. احتمالاً بزرگ‌ترین مزیت این نقطه، دور بودن کافی از زمین و خورشید است. جیمز وب به گونه‌ای طراحی شده تا نور فروسرخ را جمع‌آوری کند؛ نوعی نور که در ارتباط با گرما است. به دلیل این طراحی، تلسکوپ در تمام اوقات باید بسیار سرد نگاه داشته شود و از همین‌رو به سپری خورشیدی مجهز شده که همواره رو به خورشید است. این چتر محافظتی، گرمای خورشید را بازتاب می‌دهد و تلسکوپ را در دمای فوق‌سرد نگه می‌دارد. بااین‌حال هر جرم نزدیک، گرما و نور فروسرخی ساطع می‌کند که می‌توانند در مشاهدات جیمز وب اختلال ایجاد کنند. ناسا با قراردادن تلسکوپ در فاصله تقریباً ۱/۵ میلیون کیلومتری از سیاره‌مان، تضمین کرده است که نور فروسرخ تابیده از زمین و ماه، موجب افزایش گرمای تلسکوپ یا اختلال در عملکرد آن نخواهد شد.
لاگرانژی ۲ همچنین از نظر تأمین انرژی عالی است؛ زیرا یک سمت جیمز وب همیشه رو به خورشید خواهد بود. تلسکوپ در آن سمتی که گرم می‌شود، پنلی خورشیدی دارد که به‌طور مداوم نور خورشید را برای تولید برق جذب می‌کند. دیگر فضاپیماها نظیر تلسکوپ فضایی هابل از چنین مزیتی برخوردار نیستند. هر زمان هابل در سمت تاریک زمین درحال چرخش باشد، دید به خورشید را از دست می‌دهد و باید برق را در باتری‌هایش ذخیره کند.
مزیت بعدی، امکان ارتباط پیوسته با تلسکوپ است. جیمز وب با داشتن موقعیت یکسان همیشگی نسبت به زمین، تمام اوقات فاصله مشخصی از سیاره ما خواهد داشت؛ بدین معنا که می‌توانیم در ارتباط پیوسته با تلسکوپ باشیم. به لطف این مزیت، بسیاری از بخش‌های مأموریت ساده‌تر می‌شود.
قرارگیری در مدار پیرامون نقطه لاگرانژی ۲، به سفر پرخطر تلسکوپ در فضا پایان می‌دهد و مسیر را برای آغاز فعالیت علمی هموار می‌کند. بااین‌حال، برای شروع به کار تلسکوپ جیمز وب هنوز باید قدری بیشتر منتظر بمانیم. دانشمندان و مهندسان به‌زودی هم‌ترازی به مراتب دقیق‌تر آینه‌های تلسکوپ را آغاز خواهند کرد. آن‌ها در گام بعدی، تمام ابزارهای جیمز وب را آزمایش خواهند کرد تا از آمادگی آن‌ها برای ثبت تصاویر خیره‌کننده از قدیمی‌ترین ستارگان و کهکشان‌های جهان، مطمئن شوند. این فرایند احتمالاً ماه‌ها زمان خواهد برد؛ اما اگر همه چیز به خوبی پیش برود، نخستین تصاویر تاریخی ثبت‌شده توسط جیمز وب، ممکن است تا تابستان سال آینده به زمین ارسال شوند.