بعد السفر مئات الآلاف من الأميال عبر الفضاء خلال الشهر الماضي ، تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد الرائد التابع لوكالة ناسا أجرى آخر مناورة رئيسية لتصحيح المسار بعد ظهر هذا اليوم ، وهو يدخل مثواه الأخير في الفضاء. الآن ، سيعيش المرصد إلى الأبد على مسافة تقارب مليون ميل من الأرض ، مما يمنح السيارة منظرًا للصف الأمامي من أقدم النجوم والمجرات في الكون.
انطلقت في يوم عيد الميلاد، تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ، أو JWST ، كان لديه اندفاعة جنونية إلى وجهته. كان التلسكوب ضخمًا جدًا بحيث لا يمكن الطيران إلى الفضاء في شكله النهائي ، وكان لا بد من إطلاق التلسكوب مطويًا داخل صاروخه. بمجرد وصوله إلى الفضاء ، بدأ JWST إجراءً معقدًا للغاية لتغيير الشكل و تعيين، وهو نوع من تصميم الرقصات لم تقم به أي مركبة فضائية من قبل. ومع ذلك ، نفذت JWST كل خطوة بشكل مثالي ، الانتهاء من عمليات الانتشار الرئيسية في 8 يناير وتزدهر في تكوينها الكامل.
لقد أحاط الكثير من القلق بعمليات النشر هذه ملك العمل كما هو متوقع قد يعرض الفشل مهمة JWST بأكملها للخطر. لكن قلق فريق البعثة لم ينته بعد انتهاء الانتشار. لا يزال يتعين على JWST الوصول إلى موقعها النهائي في الفضاء للقيام بعملها بشكل صحيح. إذا لم يتباطأ المرصد كما ينبغي اليوم ، فقد تدخل السيارة في المدار الخطأ أو تفقد مسارها المستهدف تمامًا. كان من الممكن أن يؤدي هذا الفشل إلى تعقيد مستقبل المهمة ، مما يجعل من الصعب للغاية على العلماء التواصل مع مرصد فضائي يقارب 10 مليارات دولار.
لحسن الحظ ، نفذ JWST هذه المناورة الأخيرة بشكل مثالي. قال بيل أوشز ، مدير مشروع JWST في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، في بيان: “خلال الشهر الماضي ، حققت JWST نجاحًا لا يُصدق وهي تكريم لكل من أمضوا سنوات عديدة ، إن لم يكن عقودًا ، لضمان نجاح المهمة”. .
على الرغم من أن الوصول إلى هذه النقطة استغرق شهرًا ، إلا أنه لم يستغرق وقتًا طويلاً للوصول إلى وجهته النهائية بعد ظهر اليوم. في حوالي الساعة 2 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة ، أطلقت JWST محركات الدفع على متنها لمدة 5 دقائق تقريبًا. كان هذا هو آخر تصحيح من ثلاثة مسارات قام بها JWST ، مما أدى إلى إبطاء المركبة الفضائية بدرجة كافية لوضعها في مدار دقيق للغاية في الفضاء.
يدور JWST الآن حول نقطة غير مرئية في الفضاء تُعرف باسم نقطة لاغرانج من الأرض والشمس. إنها منطقة باطنية من الفضاء حيث تكون الجاذبية وقوى الجاذبية المركزية للشمس والأرض مثالية ، مما يسمح للأجسام بالبقاء في وضع “ثابت” نسبيًا. “هناك مواجهة صغيرة تجري حيث [gravity] قال جان بول بينود ، مدير العمليات الأرضية لشركة دلتا- V في شركة نورثروب جرومان ، المقاول الرئيسي لشركة JWST: “يوازن تمامًا”. الحافة. “لذلك لا أحد يفوز بمصارعة الذراع هذه.”
تشترك الشمس والأرض في خمس من نقاط لاغرانج هذه ، المنتشرة حول كوكبنا. يوجد واحد بين الأرض والشمس مباشرة وواحد على الجانب الآخر من نجمنا. يدور JWST حول نقطة لاغرانج على الجانب الآخر من الأرض بعيدًا عن الشمس ، تسمى L2. في هذا الموضع ، بينما تتحرك الأرض حول النجم ، سوف يتبع JWST الكوكب في خطوة تقريبًا ، مثل رفيق ثابت دائمًا في نفس المكان بالنسبة لكوكبنا. بغض النظر عن مكان وجود الأرض في مسارها حول الشمس ، فإن JWST مضمون على بعد حوالي مليون ميل منا.
المسار الذي سلكته JWST حول L2 هو في الواقع واسع جدًا ، ويمتد تقريبًا المسافة بين الأرض والقمر. لكن المرصد لا يمكنه البقاء على هذا المسار إلى الأبد بدون مساعدة. L2 هو ما يسمى الاستقرار “الزائف” ، مما يعني أن الكائنات التي تدور حول هذا الموقع ستميل إلى الابتعاد في اتجاه واحد. يقول Pinaud: “إنه مثل الجلوس على سرج حصان”. “على سرج حصان ، أنت مستقر نوعًا ما. تخيل نفسك كقطعة من الرخام … من الرأس إلى الذيل ، من المحتمل أن تتدحرج باتجاه المركز ، ولكن بمجرد أن تكون على جانبي السرج سوف تسقط على الأرض.
لذلك سيتعين على JWST إجراء تعديلات صغيرة على مساره خلال حياته. كل 20 يومًا أو نحو ذلك ، سيطلق التلسكوب دفعاته لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق في كل مرة للتأكد من بقائه على المسار الصحيح في مداره. في النهاية ، ستحدد هذه التعديلات المدة التي يمكن أن يظل فيها JWST نشطًا في الفضاء. عندما ينفد الدافع في السنوات العشر إلى العشرين القادمة ، عندها تنتهي مهمة المرصد. (لحسن الحظ ، فإن رحلة JWST إلى الفضاء ، صاروخ آريان 5 ، وضعته على مسار عظيم سيستمر عمر التلسكوب لفترة أطول بكثير مما كان متوقعًا في الأصل.)
قد يبدو هذا موقفًا معقدًا ، مع بذل الكثير من الجهد الإضافي للحفاظ على استقرار JWST. لكن L2 موقع جذاب جدًا لهذا المرصد لعدة أسباب. ربما تكون أكبر ميزة هي بعده عن كل من الأرض والشمس. تم تصميم JWST لجمع ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وهو نوع من الضوء المرتبط بالحرارة. بسبب اختيار التصميم هذا ، يجب أن يظل التلسكوب شديد البرودة في جميع الأوقات. هذا هو السبب في أنها مزودة بظلة الشمس التي ستواجه الشمس دائمًا ، وهي مظلة واقية ستعكس حرارة النجم وتحافظ على التلسكوب شديد البرودة. ومع ذلك ، فإن أي جسم قريب ينبعث منه الحرارة وضوء الأشعة تحت الحمراء يمكن أن يؤدي إلى تحريف ملاحظات JWST إذا لم تكن ناسا حذرة. من خلال وضع التلسكوب على بعد مليون ميل تقريبًا من كوكبنا ، تضمن وكالة ناسا أن ضوء الأشعة تحت الحمراء من الأرض والقمر لن يتداخل مع التلسكوب أو يسخن.
تعد L2 رائعة أيضًا من منظور القوة لأن جانبًا واحدًا من JWST سيواجه الشمس دائمًا. في هذا الجانب الساخن ، يحتوي التلسكوب على لوح شمسي يجمع ضوء الشمس باستمرار للحصول على الطاقة. لا تتمتع المركبات الفضائية الأخرى ، مثل تلسكوب هابل الفضائي الذي يدور حول الأرض ، بهذه الرفاهية. في كل مرة يدور فيها هابل حول الجانب الليلي من الأرض ، فإنه يفقد رؤية الشمس ويتعين عليه تخزين الطاقة في بطارياته. لن يكون هذا هو الحال بالنسبة لـ JWST. قال Kyle Hott ، مدير هندسة أنظمة المهام في JWST في Northrop Grumman: “لدينا طاقة غير محدودة تقريبًا لعمليات المهمة ، ولا داعي للقلق بشأن الكسوف”. الحافة.
هناك أيضًا سلبيات للتبديل المستمر بين النهار والليل أثناء الدوران حول الأرض ؛ يمكن للتقلبات الشديدة في درجات الحرارة أن تتزاحم وتهتز المركبة الفضائية ، مما يتسبب في تدهور أدواتها بمرور الوقت. سيعمل JWST بنفس درجات الحرارة تقريبًا طوال حياته.
ثم هناك فائدة من التواصل المستمر. مع استمرار L2 في نفس الموضع بالنسبة إلى الأرض ، سيكون JWST على مسافة محددة من كوكبنا في جميع الأوقات. هذا يعني أنه يمكننا أن نكون على اتصال دائم بالمرصد. يوضح هوت: “يمكننا نوعًا ما أن ننجذب إلى L2 بواسطة نظام Earth-Sun ، لذلك لدينا هذا التواصل اللطيف والمريح مع السيارة”. “ولذا فهو يبسط أيضًا الكثير من عمليات المهمة”.
تتوج هذه الخاتمة المحورية رحلة المرصد المحفوفة بالمخاطر عبر الكون ، مما يمهد الطريق أمام العلم ليبدأ أخيرًا. ومع ذلك ، لا يزال يتعين علينا انتظار بدء ملاحظات JWST. سيبدأ العلماء والمهندسون قريبًا في محاذاة مرايا التلسكوب بدقة شديدة قبل تشغيل المرصد ، واختبار جميع أدواته للتأكد من استعدادهم لجمع الصور الأولى غير العادية للنجوم والمجرات ، الأقدم في الكون.
ستستغرق هذه العملية عدة أشهر ، ولكن إذا سارت الأمور على ما يرام ، فيمكن إرسال الصور التاريخية الأولى التي تم التقاطها بواسطة JWST إلى الأرض في أقرب وقت هذا الصيف.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”