مقراب جيمس ويب الفضائي

مقراب جيمس ويب الفضائي أو تلسكوب جيمس ويب الفضائي (بالإنجليزية: James Webb Space Telescope)‏ اختصاراً JWST، هو مرصد فضائي طُوِّر بشكل مباشر من قِبل ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية. من المخطط أن يَخلف تلسكوب هابل الفضائي في إطار مهمة فلاجشيب الخاصة بناسا في الفيزياء الفلكية.[6][7] سيوفر مقراب جيمس ويب، الذي أطلق في 25 ديسمبر 2021، دقة وحساسية محسَّنتان تفوقان تلسكوب هابل، كما انه سيخلف مقراب سبيتزر الفضائي الذي انتهت مدة خدمته في عام 2020. سيتموضع تلسكوب جيمس ويب الفضائي على بعد 5و1 مليون كيلومتر خلف الأرض والشمس في نقطة لاغرانج L2، وسوف يحوم حول تلك النقطة في مدار دائري ليقوم بالرصد.[8]

 

مقراب جيمس ويب الفضائي
مقراب جيمس ويب الفضائي
عرض تلسكوب جيمس ويب الفضائي مع نشر مكوناته بالكامل
شعار مقراب جيمس ويب الفضائي
شارة مقراب جيمس ويب الفضائي
طبيعة المهمة مقراب فضائي
المشغل ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية / معهد مراصد علوم الفضاء[1]
الموقع الإلكتروني www.jwst.nasa.gov
مدة المهمة 10 سنوات (مخطط)
خصائص المركبات الفضائية
المصنع نورثروب جرومان
Ball Aerospace & Technologies
وزن الإطلاق 6,500 كـغ (14,300 رطل)[2]
الأبعاد 20.197 م × 14.162 م (66.26 قدم × 46.46 قدم), الدرع الشمسي
الطاقة 2 كيلوواط
الطاقم ؟؟؟
بداية المهمة
تاريخ الإطلاق أُطلق يوم 25 ديسمبر 2021[3]
الصاروخ أريان 5 ECA
موقع الإطلاق مركز جويانا للفضاء، إيلا-3 ‏
المقاول أريانسبيس
المتغيرات المدارية
النظام المرجعي نقطة L2 الخاصة بمدار الأرض-الشمس
النظام المداري مدار الطوق
نقطة الحضيض 374,000 كـم (232,000 ميل)[4]
نقطة الأوج 1,500,000 كـم (930,000 ميل)
الدور المداري 6 أشهر
المرصد الرئيسي
النوع مقراب كورشي
القُطر 6.5 م (21 قدم)
البُعد البؤري 131.4 م (431 قدم)
منطقة التجميع 25.4 م2 (273 قدم2)[5]
الموجات 0.6-28.3 ميكرومتر (من البرتقالي إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء)
الاستجابة
Band
  • S-band, telemetry, tracking, and control
  • Ka-band, data acquisition
 

وسيمكِّن مجموعة واسعة من التحقيقات في مجاليّ علم الفلك وعلم الكون، بما في ذلك رصد بعض الأحداث والأجرام الفلكية الأكثر بُعدًا في الكون، مثل تكوُّن المجرات الأولى، والتوصيف التفصيلي للأغلفة الجوية للكواكب خارج النظام الشمسي التي من المحتمَل أن تكون صالحة للحياة.

تتكون المرآة الأساسية لمقراب جيمس ويب، وهي عنصر التلسكوب البصري، من 18 قطعة من المرايا سداسية الأضلاع المصنوعة من البيريليوم المطلي بالذهب واللائي تتحد لتكوين مرآة قُطرها 6.5 مترًا (21 قدمًا)، وهي أكبر بكثير من مرآة هابل التي تبلغ 2.4 مترًا (7 أقدام و10 بوصات). وعلى عكس هابل، والذي يرصد الأطياف القريبة من الأشعة فوق البنفسجية، والمرئية، والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (من 0.1 إلى 1 ميكرومتر)، سوف يرصد مقراب جيمس ويب في نطاق تردد أقل، من الضوء المرئي ذو الطول الموجي الطويل حتى منتصف الأشعة تحت الحمراء (من 0.6 إلى 28.3 ميكرومتر)، وهو ما سيسمح له برصد الأجرام ذات الانزياح الأحمر العالي والتي ستكون قديمة جدًا وبعيدة جدًا عنا، ولا يستطيع مقراب هابل الفضائي الرصد في ذلك الحيز من الأشعة تحت الحمراء[9][10] ولا بد من إبقاء المقراب باردًا جدًا ليتمكن من الرصد بواسطة الأشعة تحت الحمراء دون تدَخّل خارجي، لذلك سينشر في الفضاء بالقرب من نقطة لاجرانج الشمس-الأرضL2، وسيُبقي الدرع الشمسي الكبير المصنوع من السيليكون والكابتون المغلف بالألومنيوم ودرجة حرارة مرآته وأجهزته أقل من 50 كلفن.[11]

يدير مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا جهود التطوير، وشغل معهد مراصد علوم الفضاء تلسكوب ويب بعد إطلاقه. والمتعاقد الرئيسي هو نورثروب جرومان.[12] وقد سمي على اسم جيمس إدوين ويب،[13] الذي كان مديرًا لناسا من سنة 1961 إلى سنة 1968 ولعب دورًا أساسيًا في برنامج أبولو.[14][15]

بدأ التطوير في سنة 1996 لإطلاق كان مخطَّطًا مبدئيًا لعام 2007 وميزانية قدرها 500 مليون دولار أمريكي، ولكن المشروع تعرَّض للعديد من التأجيلات وتجاوزات التكاليف، وخضع لعملية إعادة تصميم كبيرة في سنة 2005. وانتهى من إنشاء تلسكوب جيمس ويب في أواخر سنة 2016، وبعد ذلك بدأت مرحلة الاختبار المكثَّفة.[16][17] وفي مارس 2018 أجَّلت ناسا الإطلاق بعد تمزُّق درع الشمس خلال ممارسة النشر.[18] واجل الإطلاق مرة أخرى في يونيو 2018 إثر توصيات من مجلس مراجعة مستقل.[19][20][21] وعلق العمل على إدماج واختبار التلسكوب في مارس 2020 بسبب جائحة فيروس كورونا،[22] مؤديًا إلى مزيد من التأخير. وبعد استئناف العمل أعلنت ناسا أن موعد الإطلاق أجل إلى 31 أكتوبر 2021.[23][24] وأدت مشكلات متعلقة بمركبة الإطلاق أريان 5 إلى تأخير موعد الإطلاق إلى 25 ديسمبر 2021.[3][25][26]

تلسكوب جيمس ويب الفضائي كاملا بدرعهِ الواقي من الشمس

الميزات
مخطط بياني تقريبي لنفاذية غلاف الأرض الجوي (أو العتامة) لأطوال موجية مختلفة للإشعاع الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الضوء المرئي.
إعداد إطلاق تلسكوب جيمس ويب في أريان 5.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي لديه كتلة منتظَرة بنحو نصف كتلة تلسكوب هابل الفضائي، ولكن مرآته الأساسية، عاكس البيريليوم المطلي بالذهب بقُطر 6.5 مترًا (21 قدمًا) سوف تحتوي على مساحة تجميع أكبر بسِت مرات، 25.4 متر مربع (273 قدم2)، باستخدام 18 مرآة سداسية مع وجود تعتيم قدره 0.9 متر مربع (9.7 قدم2) لدعامات الدعم الثانوية.[27]

جهز تلسكوب جيمس ويب بأجهزة قياس الأشعة تحت الحمراء القريبة، ولكن يمكنه أيضًا رؤية الضوء المرئي البرتقالي والأحمر، بالإضافة لمنطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء، وهذا يعتمد على الأجهزة المزود بها. التصميم يعطي أهمية خاصة لنطاق الأشعة القريبة إلى منتصف تحت الحمراء لثلاثة أسباب رئيسية:

  • الأجرام ذات الانزياح الأحمر العالي تتحول انبعاثاتها المرئية إلى الأشعة تحت الحمراء.
  • الأجرام الباردة مثل أقراص الحطام والكواكب تبعث بشكل أكبر في الأشعة تحت الحمراء.
  • هذا النطاق تصعب دراسته من الأرض بواسطة التلسكوبات الفضائية الموجودة مثل هابل.

التلسكوبات الأرضية تنظر من خلال غلاف الأرض الجوي، الذي هو معتم في العديد من نطاقات الأشعة تحت الحمراء (انظر الشكل الخاص بامتصاص الغلاف الجوي أعلاه). وحتى عندما يكون الغلاف الجوي شفافًا، فإن العديد من المُركَّبات الكيميائية الموجودة في الهواء، مثل الماء وثنائي أكسيد الكربون والميثان موجودة أيضًا في غلاف الأرض الجوي وهو ما يُعقِّد التحليل بشكل كبير. ولا تستطيع التلسكوبات الفضائية الحالية مثل هابل دراسة هذه النطاقات لأنها مراياها ليست «باردة بدرجة كافية» (مرآة هابل يتم الحفاظ على درجة حرارتها عند حوالي 15 °م (288 ك؛ 59 °ف))، وبالتالي فإن التلسكوب نفسه يشع بقوة في نطاقات الأشعة تحت الحمراء ويعرقل بذلك الرصد والتصوير.[28]

سوف يعمل تلسكوب جيمس ويب بالقرب من نقطة لاجرانج L2 الخاصة بمدار الشمس-الأرض، على مسافة تبعد حوالي 1,500,000 كيلومتر (930,000 ميل) خارج مدار الأرض. وبالمقارنة، تلسكوب هابل يدور على ارتفاع 550 كيلومتر (340 ميل) فوق سطح الأرض، والقمر يبعد 384,400 كيلومتر (238,900 ميل) عن الأرض. هذه المسافة تجعل إصلاح أو تحديث أجهزة تلسكوب جيمس ويب بعد إطلاقه مستحيلًا تقريبًا بواسطة سفن الفضاء أو رواد فضاء أثناء مرحلة التشغيل للتلسكوب. يمكن للأجرام القريبة من نقطة لاجرانج أن تدور حول الشمس بالتزامن مع الأرض، مما سيسمح للتلسكوب بالبقاء على مسافة ثابتة تقريبًا،[29] واستخدام درع شمسي واحد لمنع الحرارة والضوء من الشمس والأرض. وهذا الترتيب سيحافظ على درجة حرارة التلسكوب أقل من 50 ك (−223 °م؛ −370 °ف)، وهذا ضروري من أجل رصد الأشعة تحت الحمراء.[11][30]

  • عرض ثلاث أرباع التلسكوب من الأعلى
  • الجانب السفلي (المواجه للشمس)

حماية الدرع الشمسي
وحدة اختبار الدرع الشمسي مكدسة وموسعة في منشأة نورثروب جرومان في كاليفورنيا سنة 2014.

من أجل الرصد في طيف الأشعة تحت الحمراء، يجب إبقاء درجة حرارة تلسكوب جيمس ويب أقل من كلفن؛ وإلا فإن الأشعة تحت الحمراء الصادرة من التلسكوب نفسه ستطغى على أجهزته وتصبح ارصاده ليست واضحة. لذلك يُستخدم درعًا شمسيًا كبيرًا لحجب الضوء والحرارة الصادرة من الشمس والأرض والقمر. موقع التلسكوب بكل أجهزته بالقرب من نقطة L2 الخاصة بمدار الشمس-الأرض حيث تبقي جميع تلك الأجرام الثلاثة على نفس الجانب من التلسكوب الفضائي في جميع الأوقات.[31] ومدار الطوق حول النقطة L2 يتجنب ظِل الأرض والقمر، مما يحافظ على بيئة ثابتة للدرع الشمسي والمصفوفات الشمسية من أجل توليد الطاقة الكافية لتشغيل جميع أجهزته.[29] يحافظ الدرع على ثبات درجة حرارة المعدات الموجودة على الجانب المُظلم، وهذا بالغ الأهمية للحفاظ على المحاذاة الدقيقة لقطاعات المرآة الأساسية.[بحاجة لمصدر]

الدرع الشمسي المكوَّن من خمس طبقات، كل طبقة رقيقة مثل رقة شَعر الإنسان، مُكوَّنة من كابتون E وهو فيلم بوليميد متوفر تجاريًا من قِبل شركة دوبونت، مع أغشية مطلية خصيصًا بالألومنيوم على كلا الجانبين ومغطاة بالسيليكون على الجانب المواجه للشمس على أكثر الطبقتين سخونة لعكس حرارة الشمس مرة أخرى إلى الفضاء.[32] وقد كانت التمزقات العرضية لتركيب الفيلم الدقيق أثناء الاختبار في سنة 2018 من بين العوامل التي أدت إلى تأخير المشروع.[33]

صمم درع الشمس ليطوى اثنتى عشر مرة بحيث يتلائم مع إنسيابية الحمولة الصافية لصاروخ أريان 5، والذي يبلغ قُطره 4.57 متر (15.0 قدم) وطوله 16.19 متر (53.1 قدم). وبمجرد أن ينشر عند النقطة L2، سوف يُفتَح إلى 14.162 متر × 21.197 متر (46.46 قدم × 69.54 قدم). وقد جمع الدرع الشمسي يدويًا في مانتيك إنترناشونال في هنتسفيل بألاباما، قبل تسليمه إلى نورثروب جرومان في ريدوندو بيتش بكاليفورنيا للاختبار.[34]

البصريات
مهندسون يقومون بتنظيف مرآة اختبار بثلج ثنائي أكسيد الكربون، سنة 2015.
تجميع المرآة الرئيسية في مركز جودارد لرحلات الفضاء في مايو 2016.

مرآة تلسكوب جيمس ويب الأساسية هي عاكس بيريليوم قُطرها 6.5 متر مغطاة بالذهب ومساحة تجميعها تبلغ 25.4 متر مربع (273 قدم2). وإذا بُنيَت كمرآة واحدة كبيرة، فستكون كبيرة جدًا بالنسبة لمركبات الإطلاق الموجودة حاليًا. لذلك تتكون المرآة من 18 قطعة سداسية الأضلاع تُفتح بعد إطلاق التلسكوب. يستخدم استشعار الواجهة الموجية في مستوى الصورة من خلال خوارزمية جيرشبرج-ساكستون من أجل وضع أجزاء المرآة في الموقع الصحيح باستعمال محركات دقيقة للغاية. وبعد هذا الإعداد الأولي سبحتاج فقط إلى إجراء تحديثات عرضية كل بضعة أيام للحفاظ على التركيز الأمثل.[35] وهذا على عكس التلسكوبات الأرضية، على سبيل المثال تلسكوبات كيك والتي تضبط باستمرار قياس أجزاء المرآة الخاصة بهم باستخدام البصريات النشطة للتغلب على تأثيرات جاذبية الرياح. بينما سوف يستخدم تلسكوب ويب 126 محركًا صغيرًا لضبط البصريات من حين لآخر نظرًا لعدم وجود الكثير من الاضطرابات البيئية للتلسكوب في الفضاء.[36]

التصميم البصري لتلسكوب جيمس ويب هو عدسة لابؤرية ثلاثية المرآة،[37] والتي تستخدم المرايا المنحنية الثانوية والثالثية لتقديم صور خالية من الانحرافات البصرية على مدى مجال واسع. وبالإضافة إلى ذلك توجد مرآة توجيه سريع يمكنها ضبط وضعها عدة مرات في الثانية لتوفير استقرار الصورة.

شركة بول للفضاء الجوي والتقنيات هي المتعاقد الفرعي البصري الأساسي لمشروع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، بقيادة المتعاقد الرئيسي نورثروب جرومان لأنظمة الفضاء الجوي، بموجب عقد من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا، في جرينبيلت بماريلاند.[2][38] صنعت الثمانية عشر جزءًا من المرآة الرئيسية، ومرايا التوجيه الثانوية والثالثية والدقيقة، بالإضافة إلى نسخة احتياطية مصطنعة ومصقولة بواسطة شركة بول للفضاء الجوي والتقنيات بناءًا على خامات أجزاء البيريليوم المصنعة من قِبل العديد من الشركات من بينها أكسيس وبراش ويلمان ومختبرات تينسلي.[بحاجة لمصدر]

ركب الجزء الأخير من المرآة الرئيسية في 3 فبراير 2016،[39] والمرآة الثانوية في 3 مارس 2016.[40]

الأدوات العلمية
نموذج NIRCam
نموذج NIRSpec
نموذج مصغر MIRI 1:3

وحدة الأدوات العلمية المتكاملة (ISIM) هي إطار يوفر الطاقة الكهربائية، وموارد الحوسبة، وقدرة التبريد بالإضافة إلى الاستقرار الهيكلي لتلسكوب ويب. صُنِعت من مُركَّب الجرافيت-الإيبوكسي المرتبط بالجانب السفلي من بِنية التلسكوب. وتحمل أربعة أدوات علمية وكاميرا إرشادية.

  • كاميرا نيركام (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) هي جهاز تصوير بالأشعة تحت الحمراء يغطي طيفًا يتراوح من حافة الضوء المرئي (0.6 ميكرومتر) وحتى الأشعة القريبة من تحت الحمراء (5 ميكرومتر).[41][42] ستخدم NIRCam أيضًا كمستشعر واجهة الموجة للمرصد، وهو مطلوب لاستشعار واجهة الموجة وأنشطة التحكم. وقد صُنِعت من قِبل فريق بقيادة جامعة أريزونا، مع الباحثة الرئيسية مارسيا جيه ريكي. والشريك الصناعي هو مركز التكنولوجيا المتقدمة التابع لشركة لوكهيد-مارتن الموجود في بالو ألتو بكاليفورنيا.[43]
  • مطياف نير (سبكتروجراف الأشعة تحت الحمراء القريبة) سيقوم أيضًا بقياس الطيف على نفس نطاق الطول الموجي. صُنع بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية في المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء في نوردفايك بهولندا. يضم فريق التطوير القائد أعضاء من إيرباص للدفاع والفضاء، وأوتوبرون وفريدريشهافن بألمانيا، ومركز جودارد لرحلات الفضاء، مع بيير فيرويت (مدرسة ليون نورمال العليا) كعالِم مشروع NIRSpec. يوفر تصميم NIRSpec ثلاثة أوضاع للرصد: وضع منخفص الدقة باستخدام منشور، ووضع R~1000 متعدد الأجرام، ووحدة R~2700 حقل متكاملة أو وضع القياس الطيفي طويل الشق.[44] تبدل الأوضاع عن طريق تشغيل آلية الاختيار المسبق لطول الموجة والتي تسمى مجموعة عجلة المرشَّح، واختيار عنصر التشتت المقابل (المنشور أو الشبكة) باستخدام آلية تجميع عجلة الشبكة.[44] تعتمد كلا الآليتين على آليات ISOPHOT الناجحة لمرصد الأشعة تحت الحمراء الفضائي. يعتمد وضع متعدد الأجرام على آلية مصراع دقيق معقدة تسمح بالرصد المتزامن لمئات الأجرام الفردية في أي مكان في مجال رؤية NIRSpec. تم تصميم الآليات وعناصرها البصرية ودمجها واختبارها بواسطة كارل زايس بألمانيا، بموجب عقد من أستريوم.[44]
  • سوف تقيس MIRI (جهاز قياس الأشعة تحت الحمراءالمتوسطة) نطاق الطول الموجي من منتصف إلى الأشعة تحت الحمراء الطويلة من 5 إلى 27 ميكرومتر.[45] تحتوي على كل من كاميرا الأشعة تحت الحمراء وسبكترومتر التصوير.[43] طور MIRI كتعاون بين ناسا واتحاد من البلدان الأوروبية، وبقيادة جورج إتش ريكي (جامعة أريزونا) وجيليان رايت (مركز المملكة المتحدة لتكنولوجيا علم الفلك في ادنبره باسكتلندا، وهو جزء من مجلس منشآت العلوم والتكنولوجيا (STFC)).[43] تتميز MIRI بآلية عجلات مماثلة لـ NIRSpec والتي طُوِّرت وصُنِعت أيضًا بواسطة كارل زايس بموجب عقد من معهد ماكس بلانك للفلك بهايدلبرج بألمانيا. سلم تجميع المختبر البصري المكتمَل من MIRI إلى مركز جودراد لرحلات الفضاء في منتصف سنة 2012 من أجل الاندماج النهائي في وحدة أدوات العلوم المتكاملة. وMIRI يجب ألا تتجاوز درجة حرارتها 6 كلفن، والمُبَرِّد الميكانيكي بغاز الهيليوم الموجود على الجانب الدافئ للدرع البيئي يوفر هذا التبريد.[46]
  • يستخدم FGS/NIRISS (مستشعر التوجيه الدقيق ومصور الأشعة القريبة من تحت الحمراء والمطياف اللا شَقّي) بقيادة وكالة الفضاء الكندية تحت إشراف عالِم المشروع جون هاتشينجر (معهد هيرتسبيرج للفيزياء الفلكية، المجلس القومي للبحوث بكندا) لتحقيق الاستقرار في خط رؤية المرصد خلال الرصد العلمي. تُستحدم القياسات بواسطة FGS للتحكم في الاتجاه العام للمركبة الفضائية وقيادة مرآة التوجيه الدقيقة لتثبيت الصورة. تقدم وكالة الفضاء الكندية أيضًا وحدة التصوير بالأشعة القريبة من تحت الحمراء المطياف اللا شَقّي (NIRISS) للتصوير الفلكي والتحليل الطيفي في نطاق الطول الموجي من 0.8 إلى 5 ميكرومتر، بقيادة الباحث الرئيسي رينيه دويون في جامعة مونتريال.[43] ونظرًا لأنه يتم تركيب NIRISS فعليًا مع FGS، فغالبًا ما يشار إليهما على أنهما وِحدة واحدة، ومع ذلك فهما تخدمان أغراضًا مختلفة تمامًا، حيث أن إحداهن هي أداة علمية والأخرى هي جزء من البنية التحتية الداعمة للمرصد.

تتميز كل من NIRCam وMIRI براصدات الاكليل التي تحجب أضواء النجوم من أجل رصد الأهداف الخافتة مثل الكواكب خارج النظام الشمسي والأقراص النجمية الدوارة بالغة القُرب من النجوم الساطعة.[45]

توفر كاشفات الأشعة تحت الحمراء للوحدات NIRCam وNIRSpec وFGS وNIRISS بواسطة مستشعرات تيليدين للتصوير (شركة روكويل العلمية سابقًا). يستخدم كل من وحدة الأدوات العلمية المتكاملة (ISIM) الخاصة بتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) وفريق هندسة قيادة ومعالجة البيانات (ICDH) سبيسواير لإرسال البيانات بين الأدوات العلمية وأدوات معالجة البيانات.[47]

حافلة المركبة الفضائية
رسم تخطيطي لحافلة المركبة الفضائية، الألواح الشمسية باللون الأخضر والألواح ذوات اللون البنفسجي الفاتح هي مشعاعات.

حافلة المركبة الفضائية هي عنصر الدعم الأساسي لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي يستضيف عددًا كبيرًا من الحوسبة والاتصالات والدفع والأجزاء الهيكلية، والذي يجمع الأجزاء المختلفة من التلسكوب معًا،[48] وهو يشكل جنبًا إلى جنب مع الدرع الشمسي عنصر المركبة الفضائية في التلسكوب الفضائي.[49] العنصران الرئيسيان الآخران من تلسكوب ويب هما وحدة الأدوات العلمية المتكاملة (ISIM) وعنصر التلسكوب البصري (OTE). والمنطقة 3 من ISIM موجودة أيضًا بداخل حافلة المركبة الفضائية؛ وتتضمن النظام الفرعي قيادة ومعالجة البيانات (ICDH) وMIRI المُبَرِّد.

حافلة المركبة الفضائية مُتصلة بعنصر التلسكوب البصري عبر تجميع البرج القابل للنشر، والذي هو أيضًا مُتصل بالدرع الشمسي.[48]

يزن هيكل الحافلة الفضائية 350 كجم (770 رطلًا)، ويجب أن يتحمل ثقل التلسكوب الفضائي الذي يزن 6200 كجم (13700 رطلًا).[50] وهو مصنوع بشكل أساسي من مادة الجرافيت المُركَّبة.[50] جمع في كاليفورنيا، واكتمل التجميع في سنة 2015، ثم دمج مع بقية التلسكوب الفضائي قبل إطلاقه المخطط له في 2021. يمكن لحافلة المركبة الفضائية تدوير التلسكوب بدقة توجيه تبلغ ثانية قوسية واحدة، وعزل الاهتزاز حتى 2 ملي ثانية قوسية.[51]

تقع الحافلة الفضائية على الجانب «الدافئ» المواجه للشمس وهي تعمل عند درجة حرارة تقارب الـ300 ك (27 °م؛ 80 °ف).[49] كل شيء على الجانب المواجه للشمس يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع الظروف الحرارية لمدار الطوق الخاص بتلسكوب جيمس ويب، والذي يوجد جانب واحد منه في ضوء الشمس بشكل مستمر بينما الجانب الآخر موجود في ظِل الدرع الشمسي للمركبة الفضائية.[49]

جانب آخر مهم من الحافلة الفضائية هو الحوسبة المركزية، وتخزين المعلومات، ومعدات الاتصالات.[48] يوجه المعالج والبرمجيات مجموعة البيانات من وإلى الأدوات، وإلى ذاكرة الحالة الصلبة المركزية، ونظام الراديو الذي يرسل البيانات مرة أخرى إلى الأرض ويتلقّى الأوامر.[48] يتحكم الحاسوب أيضًا في التوجيه ولحظة المركبة الفضائية، حيث يأخذ بيانات المستشعر من الجيروسكوبات ومتعقب النجوم، ويرسل الأوامر اللازمة إلى عجلات التفاعل أو الدافعات.[48]

المدار

تقع نقطة لاغرانج L2 على بعد 5و1 مليون كيلومتر خلف الأرض . ويحوم التلسكوب حول تلك النقطة في مدار عمودي على الخط الواصل بين L2 والأرض (شاهد الفيديو التوضيحي).

المقارنة مع تلسكوبات أخرى
مقارنة مرآة جيمس ويب مع مرآة هابل الرئيسية
سوف تكون هندسة كاليستو لتلسكوب سافير (SAFIR) خليفة لسبيتزر، والذي سيتطلب تبريدًا سلبيًا أكبر من جيمس ويب (5 كلفن).[52]

تعود الرغبة في الحصول على تلسكوب فضائي يعمل بالأشعة تحت الحمراء إلى عقود ماضية. في الولايات المتحدة، كان هناك تخطيط لمرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء (Shuttle Infrared Telescope Facility) خلال تطوير مكوك الفضاء، ولقد اعترف بإمكانية علم فلك الأشعة تحت الحمراء في ذلك الوقت.[53] وبالمقارنة مع التلسكوبات الأرضية، كانت المراصد الفضائية في حِل من امتصاص الغلاف الجوي لضوء الأشعة تحت الحمراء. وفتحت المراصد الفضائية «سماء جديدة» كاملة لعلماء الفلك.[53]

«الغلاف الجوي الرقيق فوق ارتفاع الطيران الاسمي الذي يبلغ 400 كم ليس له أي امتصاص قابل للقياس بحيث يمكن للكاشفات التي تعمل بجميع الأطوال الموجية من 5 ميكرومتر إلى 1000 ميكرومتر تحقيق حساسية إشعاعية عالية.» – إس جي مكارثي وجي دبليو أوتيو، 1978[53]

ومع ذلك، فإن تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء لها عيب: فهي تحتاج إلى البقاء شديدة البرودة، وكلما إزداد الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء، كلما احتاجت إلى أن تكون أكثر برودة.[28] وإذا لم تكن، فإن الحرارة الخلفية للجهاز نفسه تطغى على أجهزة الكشف، وهو ما يجعلها عمياء بشكل فعال.[28] ويمكن التغلب على هذه المشكلة من خلال التصميم الدقيق للمركبة الفضائية، وبشكل خاص عن طريق وضع التلسكوب في ديوار مع مادة شديدة البرودة، مثل الهيليوم السائل،[28] وهذا يعني أن معظم التلسكوبات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء لها عمر محدود وقصير بسبب المُبَرِّد الخاص بها، وهو يتراوح بين بضعة أشهر وبضعة سنوات على الأكثر.[28]

ملصق تلسكوب جيمس ويب الفضائي الرسمي
تلسكوبات وأدوات فضائية مختارة[54]
الاسم السنةالطول الموجي
(ميكرومتر)		الفتحة
(متر)		 التبريد
IRT 19851.7–1180.15 الهيليوم
مرصد الأشعة تحت الحمراء الفضائي (ISO)[55] 19952.5–2400.60 الهيليوم
المحلل الطيفي التصويري للتلسكوب الفضائي لهابل (STIS) 19970.115–1.032.4 Passive
كاميرا قريبة من الأشعة تحت الحمراء والمطياف متعدد الأجرام لهابل (NICMOS) 19970.8–2.42.4 نيتروجين، ومُبَرِّد لاحقًا
تلسكوب سبيتزر الفضائي 20033–1800.85 الهيليوم
كاميرا واسعة المجال 3 لهابل (WFC3) 20090.2–1.72.4 Passive, and thermo-electric[56]
مرصد هيرشل الفضائي 200955–6723.5 الهيليوم
تلسكوب جيمس ويب الفضائي 20210.6–28.56.5 Passive, and cryocooler (MIRI)

التاريخ

المهمة

تلسكوب جيمس ويب الفضائي له أربعة أهداف رئيسية:

  1. البحث عن الضوء المنبعث من النجوم والمجرات الأولى التي تكونت في الكون بعد الانفجار العظيم.
  2. دراسة تكون وتطور المجرات.
  3. فهم تكون النجوم والأنظمة الكوكبية.
  4. دراسة الأنظمة الكوكبية وأصول الحياة.[57]

يمكن تحقيق هذه الأهداف بشكل أكثر فعالية من خلال الرصد بواسطة الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء بدلًا من الضوء في الجزء المرئي من الطيف. لهذا السبب لن تقيس أدوات تلسكوب جيمس ويب الضوء المرئي أو فوق البنفسجي مثل تلسكوب هابل، ولكن ستكون لديه قدرة أكبر على ممارسة علم فلك الأشعة تحت الحمراء. تلسكوب جيمس ويب سيكون حساسًا لنطاقات من الأطوال الموجية تبدأ من 0.6 (الضوء البرتقالي) إلى 28 ميكرومتر (الأشعة تحت الحمراء العميقة عند حوالي 100 ك (−173 °م؛ −280 °ف))

يمكن استخدام تلسكوب جيمس ويب لجمع معلومات حول الضوء الخافت لنجم تابي، الذي اكتُشف سنة 2015، وله بعض خصائص منحنى الضوء غير الطبيعية.[58]

تخصيص وقت الرصد

النتائج العلمية
أول صورة ملونة من تلسكوب جيمس ويب، تجمع مجرة SMACS J0723.3-7327.

في 12 يوليو 2022 كشف الرئيس جو بايدن عن أول صورة ملونة من تليسكوب ويب وكذلك بيانات طيفية، والذي يمثل أيضًا البداية الرسمية لعمليات ويب العلمية العامة، أيضاً أعلنت وكالة ناسا عن قائمة الملاحظات المستهدفة وهي:[59][60][61]

انظر أيضًا

المراجع
  1. "NASA JWST "Who are the partners in the Webb project?""، NASA، اطلع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2011.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  2. "JWST"، NASA، اطلع عليه بتاريخ 29 يونيو 2015.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  3. "Targeted launch date for Webb: 18 December 2021"، ESA، 08 سبتمبر 2021، مؤرشف من الأصل في 30 أكتوبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 08 سبتمبر 2021.
  4. "James Webb Space Telescope"، ESA eoPortal، مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 29 يونيو 2015.
  5. "JWST Telescope"، James Webb Space Telescope User Documentation، Space Telescope Science Institute، 23 ديسمبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو 2020.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  6. "About the James Webb Space Telescope"، اطلع عليه بتاريخ 13 يناير 2012.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  7. "How does the Webb Contrast with Hubble?"، NASA، مؤرشف من الأصل في 03 ديسمبر 2016، اطلع عليه بتاريخ 04 ديسمبر 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  8. Missing parameter "zugriff", or "zugriff-jahr" (help) Andreas Wilkens: James Webb Space Telescope soll Mitte Dezember starten. In: heise online. 2021-09-08..
  9. "James Webb Space Telescope JWST History: 1989-1994"، Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland، 2017، مؤرشف من الأصل في 03 فبراير 2014، اطلع عليه بتاريخ 29 ديسمبر 2018.
  10. "Instrumentation of JWST"، Space Telescope Science Institute، 29 يناير 2020، اطلع عليه بتاريخ 29 يناير 2020.
  11. "The Sunshield"، nasa.gov، NASA، اطلع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  12. "James Webb Space Telescope"، Northrop Grumman، 2017، مؤرشف من الأصل في 11 مايو 2021، اطلع عليه بتاريخ 31 يناير 2017.
  13. Witze, Alexndra (23 يوليو 2021)، "NASA investigates renaming James Webb telescope after anti-LGBT+ claims - Some astronomers argue the flagship observatory — successor to the Hubble Space Telescope — will memorialize discrimination. Others are waiting for more evidence."، نيتشر، 596 (7870): 15–16، doi:10.1038/d41586-021-02010-x، PMID 34302150، S2CID 236212498، مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 23 يوليو 2021.
  14. "ESA JWST Timeline"، مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2003، اطلع عليه بتاريخ 13 يناير 2012.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  15. During, John، "The James Webb Space Telescope"، NASA، اطلع عليه بتاريخ 31 ديسمبر 2011.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  16. "James Webb Space Telescope observatory is assembled"، Space Daily، 29 ديسمبر 2016، مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 03 فبراير 2017.
  17. Foust, Jeff (23 ديسمبر 2016)، "No damage to JWST after vibration test anomaly"، SpaceNews، اطلع عليه بتاريخ 03 فبراير 2017.
  18. Overbye (27 مارس 2018)، "NASA's Webb Telescope Faces More Setbacks"، The New York Times، مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 05 أبريل 2018.
  19. JimBridenstine (27 يونيو 2018)، "The James Webb Space Telescope will produce first of its kind, world-class science. Based on recommendations by an Independent Review Board, the new launch date for Webb is 30 March 2021. I'm looking forward to the launch of this historic mission" (تغريدة)، اطلع عليه بتاريخ 27 يونيو 2018.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  20. "NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021"، NASA، 27 يونيو 2018، اطلع عليه بتاريخ 27 يونيو 2018.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  21. Kaplan؛ Achenbach (24 يوليو 2018)، "NASA's next great space telescope is stuck on Earth after screwy errors"، The Washington Post، مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2021، اطلع عليه بتاريخ 25 يوليو 2018.
  22. Foust, Jeff (20 مارس 2020)، "Coronavirus pauses work on JWST"، SpaceNews.
  23. "NASA Announces New James Webb Space Telescope Target Launch Date". This article incorporates text from a publication now in the public domain:
  24. Overbye, Dennis (16 يوليو 2020)، "NASA Delays James Webb Telescope Launch Date, Again – The universe will have to wait a little longer"، The New York Times، مؤرشف من الأصل في 14 ديسمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 17 يوليو 2020.
  25. Berger, Eric (01 يونيو 2021)، "Webb telescope launch date slips again"، آرس تكنيكا، مؤرشف من الأصل في 24 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 01 يونيو 2021.
  26. Foust, Jeff (12 مايو 2021)، "Ariane 5 issue could delay JWST"، SpaceNews، اطلع عليه بتاريخ 13 مايو 2021.
  27. Lallo (2012)، "Experience with the Hubble Space Telescope: 20 years of an archetype"، Optical Engineering، 51 (1): 011011–011011–19، arXiv:1203.0002، Bibcode:2012OptEn..51a1011L، doi:10.1117/1.OE.51.1.011011، S2CID 15722152.
  28. "Infrared astronomy from earth orbit"، Infrared Processing and Analysis Center, NASA Spitzer Science Center, California Institute of Technology، 2017، مؤرشف من الأصل في 21 ديسمبر 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  29. "L2 Orbit"، Space Telescope Science Institute، مؤرشف من الأصل في 03 فبراير 2014، اطلع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2016.
  30. Drake, Nadia (24 أبريل 2015)، "Hubble Still Wows At 25, But Wait Till You See What's Next"، National Geographic، مؤرشف من الأصل في 23 يونيو 2019.
  31. "The James Webb Space Telescope"، nasa.gov، اطلع عليه بتاريخ 28 أغسطس 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  32. "The Sunshield"، NASA Goddard Space Flight Center، NASA، اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2018.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  33. "NASA announces more delays for giant space telescope"، sciencemag.org، 27 مارس 2018، مؤرشف من الأصل في 29 أبريل 2021، اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2018.
  34. Morring, Jr., Frank, Sunshield, أسبوع الطيران وتقنية الفضاء, 16 December 2013, pp. 48-49
  35. "JWST Wavefront Sensing and Control"، Space Telescope Science Institute، مؤرشف من الأصل في 05 أغسطس 2012، اطلع عليه بتاريخ 09 يونيو 2011.
  36. Mallonee, Laura (22 أكتوبر 2019)، "NASA's Biggest Telescope Ever Prepares for a 2021 Launch"، وايرد، مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 04 يونيو 2021.
  37. "JWST Mirrors"، Space Telescope Science Institute، مؤرشف من الأصل في 05 أغسطس 2012، اطلع عليه بتاريخ 09 يونيو 2011.
  38. "Science Instruments of NASA's James Webb Space Telescope Successfully Installed"، NASA، 24 مايو 2016، اطلع عليه بتاريخ 02 فبراير 2017.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  39. "NASA's James Webb Space Telescope Primary Mirror Fully Assembled"، NASA، 04 فبراير 2016، اطلع عليه بتاريخ 23 مارس 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  40. "NASA's James Webb Space Telescope Secondary Mirror Installed"، NASA، 07 مارس 2016، اطلع عليه بتاريخ 23 مارس 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  41. "James Webb Space Telescope Near Infrared Camera"، STScI، مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2013، اطلع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2013.
  42. "NIRCam for the James Webb Space Telescope"، University of Arizona، مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2013.
  43. "JWST Current Status"، STScI، مؤرشف من الأصل في 15 يوليو 2009، اطلع عليه بتاريخ 05 يوليو 2008.
  44. "NIRSpec – the near-infrared spectrograph on JWST"، European Space Agency، 22 فبراير 2015، مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 2019، اطلع عليه بتاريخ 02 فبراير 2017.
  45. "JWST: Mid-Infrared Instrument (MIRI)"، NASA، 2017، اطلع عليه بتاريخ 03 فبراير 2017.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  46. Banks؛ Larson؛ Aymergen؛ Zhang (2008)، Angeli, George Z.؛ Cullum, Martin J. (المحررون)، "James Webb Space Telescope Mid-Infrared Instrument Cooler systems engineering" (PDF)، Proceedings of SPIE، Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy III، 7017: 5، Bibcode:2008SPIE.7017E..0AB، doi:10.1117/12.791925، S2CID 17507846، مؤرشف من الأصل (PDF) في 6 أكتوبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 06 فبراير 2016، Fig. 1. Cooler Architecture Overview
  47. "NASA's James Webb Space Telescope Gets 'Spacewired'" 2007  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة. نسخة محفوظة 2021-11-10 على موقع واي باك مشين.
  48. "The Spacecraft Bus"، NASA James Webb Space Telescope، 2017.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  49. "The JWST Observatory"، NASA، 2017، The Observatory is the space-based portion of the James Webb Space Telescope system and is comprisedof three elements: the Integrated Science Instrument Module (ISIM), the Optical Telescope Element (OTE), which includes the mirrors and backplane, and the Spacecraft Element, which includes the spacecraft bus and the sunshield  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  50. "JWST vital facts: mission goals"، NASA James Webb Space Telescope، 2017، اطلع عليه بتاريخ 29 يناير 2017.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  51. Sloan, Jeff (12 أكتوبر 2015)، "James Webb Space Telescope spacecraft inches towards full assembly"، Composites World، مؤرشف من الأصل في 10 نوفمبر 2021.
  52. "What is SAFIR?"، NASA, Jet Propulsion Laboratory, Goddard Flight Center, California Institute of Technology، مؤرشف من الأصل في 16 فبراير 2013، اطلع عليه بتاريخ 14 يوليو 2013.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  53. "Infrared Detector Performance In The Shuttle Infrared Telescope Facility (SIRTF)"، 1978 Los Angeles Technical Symposium، Utilization of Infrared Detectors، Society of Photographic Instrumentation Engineers، ج. 81، 1978، ص. 81–88، Bibcode:1978SPIE..132...81M، doi:10.1117/12.956060، مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2017.
  54. "JPL: Herschel Space Observatory: Related Missions"، NASA, Jet Propulsion Laboratory, Goddard Flight Center, California Institute of Technology، اطلع عليه بتاريخ 04 يونيو 2012.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  55. "What is ISO?"، وكالة الفضاء الأوروبية، 2016، مؤرشف من الأصل في 10 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 04 يونيو 2021.
  56. "Hubble Space Telescope – Wide Field Camera 3"، NASA، 22 أغسطس 2016.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  57. Maggie Masetti؛ Anita Krishnamurthi (2009)، "JWST Science"، NASA، اطلع عليه بتاريخ 14 أبريل 2013.  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر المُتاح في الملكية العامة.
  58. "NASA's Next Telescope Could ID Alien Megastructures"، 09 فبراير 2016، مؤرشف من الأصل في 11 نوفمبر 2021، اطلع عليه بتاريخ 01 سبتمبر 2016.
  59. https://twitter.com/NASA/status/1546290906046816256?s=20&t=XQLf6s1HiGOLerxFwCZJWQ نسخة محفوظة 2022-07-11 على موقع واي باك مشين.
  60. Timmer, John (08 يوليو 2022)، "NASA names first five targets for Webb images"، Ars Technica (باللغة الإنجليزية)، مؤرشف من الأصل في 11 يوليو 2022، اطلع عليه بتاريخ 08 يوليو 2022.
  61. Garner, Rob (08 يوليو 2022)، "NASA Shares List of Cosmic Targets for Webb Telescope's 1st Images"، NASA، مؤرشف من الأصل في 12 يوليو 2022، اطلع عليه بتاريخ 08 يوليو 2022.
  62. Tingley, Brett (08 يوليو 2022)، "NASA unveils list of 1st targets for James Webb Space Telescope"، Space.com (باللغة الإنجليزية)، مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2022، اطلع عليه بتاريخ 08 يوليو 2022.

وصلات خارجية
  • بوابة تقانة
  • بوابة بصريات
  • بوابة المجموعة الشمسية
  • بوابة نجوم
  • بوابة كندا
  • بوابة الاتحاد الأوروبي
  • بوابة علم الكواكب خارج المجموعة الشمسية
  • بوابة غويانا الفرنسية
  • بوابة رحلات فضائية
  • بوابة علم الفلك
  • بوابة الولايات المتحدة
  • بوابة علم الكون
  • بوابة الفضاء
  • بوابة عقد 2020
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.