تقول وكالة ناسا أن “الأداء البصري لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) الناشئ … لا يزال أفضل من … أكثر التوقعات تفاؤلاً” بعد الانتهاء من محاذاة المرآة التي حطمت الأرقام القياسية.
ما بين 7 و 14 عامًا متأخرًا عن الجدول الزمني وميزانيته بمعامل 2 إلى 10 ، أرسل صاروخ Arianespace Ariane 5 تلسكوب Webb في طريقه إلى الفضاء السحيق في 25 ديسمبر 2021. كان تلسكوب JWST الذي يزن 6.2 طنًا (13600 رطل تقريبًا) ما يقرب من نصف ثقيلة عند الإقلاع مثل تلسكوب هابل الفضائي الأيقوني التابع لناسا على الرغم من تعبئة مرآة غير مسبوقة تشبه الأوريجامي بأكثر من ستة أضعاف مساحة جمع هابل الإجمالية. إن الجمع بين تقليل الكتلة الشديد والتعقيد غير العادي المطلوب لإطلاق مثل هذه المرآة الكبيرة بعيدًا عن الأرض بصاروخ مثل Ariane 5 يساعد جزئيًا في تفسير سبب استغراق تلسكوب Webb وقتًا طويلاً (~ 18 عامًا) وتكلفته الكبيرة (~ 9.7 مليار دولار) ) للتصميم والتطوير والبناء.
ومع ذلك ، فقد تم إطلاقه أخيرًا. قام آريان 5 بمعظم العمل ، حيث أرسل التلسكوب على مسار – مع بعض المساعدة من الدافعات الموجودة على متنه – من شأنه أن يوجهه إلى نقطة لاغرانج من الشمس والأرض L2 الواقعة على بعد 1.5 مليون كيلومتر (~ 950.000 ميل) من الأرض. ربما في أكبر ارتياح في تاريخ المراصد الفضائية ، تم الانتهاء من عملية نشر Webb Telescope المعقدة للغاية دون أي مشكلة رئيسية واحدة. بعد 30 يومًا من الإقلاع ، وصل التلسكوب – وهو منتشر بالكامل – إلى مداره التشغيلي.
على مدار الأشهر الأربعة الماضية ، على سبيل المقارنة ، ركزت جميع أعمال JWST تقريبًا على عمليات المحاذاة والمعايرة الأقل وضوحًا والأصغر بكثير. كل جزء من أجزاء المرآة الرئيسية الـ 18 في JWST لديه ببطء ولكن بثبات ميكرومتر بمقدار ميكرومتر في موضعه بينما يتم تبريد مساحات كبيرة من التلسكوب ببطء إلى درجات الحرارة المحيطة – وهو أمر ضروري لتحقيق أقصى أداء. في الوقت نفسه ، حققت جميع أدوات Webb الأولية الضوء الأول ودخلت المراحل الأولى من المعايرة والتشغيل. فقط بعد معايرة الأدوات بشق الأنفس ، تكون المرآة محاذاة تمامًا ، ويتم تبريد الأجهزة المهمة إلى درجات حرارة منخفضة تصل إلى -449 درجة فهرنهايت (-267 درجة مئوية) ، يمكن لـ Webb البدء في مراقبة الكون وإحداث ثورة في مجموعات فرعية كبيرة من علوم الفضاء.
اكتملت الآن الخطوة الأولى والأكثر أهمية – محاذاة المرآة -. بدأت عملية المحاذاة في فبراير 2022 ، بعد ستة أسابيع من الإقلاع. أولاً ، تم التقاط الصور بالمرآة غير المحاذاة للمساعدة في تحديد الحالة التي كانت عليها بالضبط. واحدًا تلو الآخر ، تم نقل كل مقطع من مقاطع مرآة Webb البالغ عددها 18 مقطعًا فرديًا لتحديد الصورة التي كانت كل مرآة مسؤولة عنها ، مما سمح لوحدات التحكم الأرضية بالتركيز بشكل صحيح كل عرض مرآة للنجم المستهدف. في عملية تُعرف باسم “الأطوار الخشنة” ، بمجرد أن يتم حل هذه النقاط الضوئية الثمانية عشر جيدًا وربطها بقطعة مرآة معينة ، تم توجيه المقاطع تدريجياً فوق بعضها البعض لإنتاج صورة واحدة.
“خشن” يخفض بشدة من الدقة التي لا يمكن فهمها تقريبًا المطلوبة لإكمال الخطوة. للوصول إلى إمكاناته الكاملة ، يجب محاذاة كل مقطع من مقاطع المرآة في Webb Telescope ضمن 50 نانومتر من بعضها البعض. وفقًا لوكالة ناسا ، “إذا كانت مرآة Webb الأولية بحجم الولايات المتحدة ، فسيكون كل جزء بحجم تكساس ، وسيحتاج الفريق إلى محاذاة ارتفاع تلك الأجزاء بحجم تكساس مع بعضها البعض بدقة تصل إلى حوالي 1.5 بوصة. “
يتبع ذلك تدريجيًا دقيقًا ، يتضمن مجموعة عمليات مقصورة على فئة معينة أكثر مصممة لتركيز المرآة على أكمل وجه ممكن. تم تعديل الصورة الناتجة بعد ذلك لمحاذاةها بشكل صحيح مع مجال رؤية كل من الأدوات العلمية الرئيسية الأربعة لتلسكوب ويب. أخيرًا ، تم إعادة تصميم بعض خطوات عملية المحاذاة المكونة من سبع خطوات أو صقلها لتحسين المرآة تمامًا بما يرضي منشئيها Earthbound والمستخدمين المحتملين.
في النهاية ، كانت محاذاة Webb Telescope ناجحة بشكل غير عادي ، حيث أنتجت صورة أوضح وأنقى حتى من “أكثر التوقعات تفاؤلاً” التي قدمها مهندسوها. تقول وكالة ناسا إن الصورة مفصلة للغاية لدرجة أنها وصلت بشكل فعال إلى حد الدقة الفيزيائية لمرآة بحجم تلسكوب ويب ، مما يعني أنه سيتعين عليها انتهاك قوانين الفيزياء المعروفة لحل أي تفاصيل أخرى.
مع اكتمال محاذاة المرآة ، يتبقى لـ JWST عقبة رئيسية واحدة فقط قبل أن تبدأ العمليات العلمية: تشغيل الجهاز. التكليف هو عبارة شاملة تغطي مجموعة واسعة من المعايرة والتحليل والتجارب والتحسين المطلوبة للتحقق من أن أدوات JWST الرئيسية الأربعة تتصرف كما هو متوقع وتنجز العمل الذي تم تصميمه للقيام به بأكبر قدر ممكن من الدقة والموثوقية.
في مرحلة ما ، يصبح استخدام الأدوات العلمية المعقدة للغاية أقرب إلى شكل فني ، ويجب بناء درجة معينة من الثقة بين العلماء وأدواتهم التجارية المأمولة قبل أن يتمكنوا بثقة من تثبيت الإزميل على الرخام والبدء في الخوض في الكون بعرض وتفاصيل غير مسبوقة. إذا سارت عملية التشغيل بسلاسة مثل النشر والمواءمة ، فقد يكون فريق JWST جاهزًا لالتقاط ومشاركة أول ملاحظات التلسكوب القابلة للتنفيذ للكون في وقت مبكر من يوليو 2022.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”