تلسکوپ جیمز وب (JWST)

جیمز وب یک تلسکوپ فضایی چندمنظوره است که توسط ناسا با مشارکت آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) ساخته شده‌است. نام این تلسکوپ برگرفته از جیمز ادوین وب است که از 1961 تا 1968 مدیر ناسا بود و نقش مهمی در برنامه‌ی آپولو داشت، این تلسکوپ قرار است جانشین تلسکوپ فضایی هابل به‌عنوان مأموریت فلگ شیب ناسا شود.

از تلسکوپ جیمز وب به عنوان جانشین تلسکوپ فضایی هابل نام‌برده می‌شود، تلسکوپی که به مدت 26 سال در خدمت بشر بود و توانست اکتشافات بسیار زیادی را انجام دهد، و فراتر از انتظارات ظاهر شد.

ساختِ تلسکوپ جیمز وب در سال 1996 برای پرتاب در سال 2007 آغاز شد، اما پروژه تأخیرهای زیاد و هزینه‌های گزافی داشت و در سال 2005 طراحی دوباره شد، ساختِ این تلسکوپ فضایی در اواخر سال 2016 تکمیل شد و پس از آن مرحله‌ی آزمایش‌های گسترده روی آن آغاز شد، در ماه مارس 2018، ناسا پس از انفجار آفتاب‌گیر تلسکوپ در زمان شبیه‌سازی پرتاب ارسال را به تأخیر انداخت، پرتاب در ژوئن 2018 پس از توصیه‌های یک هیئت بررسی مستقل دوباره به تعویق افتاد و برای 2021 برنامه‌ریزی شد، ناسا تاریخ جدید پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب را 31 اکتبر 2021 اعلام کرد، این تلسکوپ با موشک آریان 5 ساخت سازمان فضایی اروپا و از پایگاه گویان فرانسه به فضا پرتاب شد. دشواری‌های مربوط به پرتابگر آریان 5 باعث شد تا تاریخ پرتاب به 25 دسامبر 2021 برسد، تأخیر در پرتاب از سال 2018 به دلیل بررسی‌های مجدد و سپس همه‌گیری کوود 19، 10 میلیارد دلار هزینه برای ناسا به همراه داشته‌است.

ویژگی‌های اولیه جیمز وب

این تلسکوپ وزنی معادل با نصف وزن هابل دارد اما مساحت آینه اصلی آن بیش از 6 برابر آینه هابل است، جیمز وب برای اخترشناسی مادون‌قرمز طراحی شده اما همچنین می‌تواند پرتوهای نارنجی و قرمز را نیز رصد کند.

تلسکوپ‌های زمینی باید از میان اتمسفر رصد کنند که بسیاری از امواج غیرقابل مشاهده می‌شوند. حتی در جاهایی که اتمسفر شفاف است بسیاری از ترکیبات شیمیایی مانند آب، دی‌اکسید کربن و متان که در جو زمین وجود دارند کار تجزیه و تحلیل را بسیار سخت می‌کنند. تلسکوپ‌های فضایی موجود مانند هابل نمی‌توانند این دسته از امواج را مطالعه کنند، زیرا آینه‌ها به اندازه کافی خنک نیستند (آینه هابل در حدود 15 درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود).

این تلسکوپ برای اجتناب از آلودگی نور مادون قرمز در قالب تابش گرمایی، می‌تواند در دماهای زیر 50 کلوین (حدود -232 درجه‌ی سانتیگراد) عمل کند. چنین تابش‌هایی از زمین، ماه و خورشید می‌آیند و برای دور ماندن از اثرات آن‌ها علاوه بر در نظر گرفتن تجهیزات لازم، این تلسکوپ در مکانی بسیار دورتر از تلسکوپ هابل و سایر ماهواره‌ها حرکت می‌کند. به همین دلیل در ساخت آن از مواد گرافیت کامپوزیت جدیدی استفاده شده‌است که تحمل تغییرات دمایی شدید را برای طی این مسافت دارا باشد.

تلسکوپ در نزدیکی زمین و خورشید -در نقطه L2 لاگرانژی- حدود 1٬500٬000 کیلومتری مدار زمین عمل می‌کند. برای مقایسه هابل در 550 کیلومتری و ماه تقریباً در 400هزار کیلومتری سطح زمین چرخش می‌کنند. این فاصله می‌تواند تعمیرات یا ارتقاء سخت‌افزار تلسکوپ را پس از راه‌اندازی را عملاً غیرممکن کند. اشیاء در این فاصله می‌توانند هماهنگ با زمین دور خورشید بچرخند که اجازه می‌دهد تلسکوپ در یک فاصله تقریباً ثابت از زمین باقی بماند.

پیمانکار اصلی این تلسکوپ فضایی شرکت نورثروب گرومن است،

شرکت هوافضا و صنایع دفاعی آمریکایی است،که در زمینه طراحی و تولید تجهیزات حنگ‌افزاری، هواگردها و هواپیماهای جنگنده و... فعالیت می‌نماید.

اجزا تلسکوپ جیمز وب

• سپر خورشیدی

برای رصد در طیف مادون‌قرمز، تلسکوپ باید بسیار سرد (زیر 220- درجه سانتی‌گراد) نگه داشته شود در غیر این صورت تابش مادون‌قرمز اجزای تلسکوپ را در هم خواهد شکست؛ بنابراین، از یک سپر نوری بزرگ برای جلوگیری از نور و حرارتِ خورشید، زمین و ماه استفاده می‌شود و موقعیت آن در نزدیکی نقطه لاگرانژی خورشید تمام این سه جسم (خورشید، زمین و ماه) را در یک طرف فضاپیما نگه خواهد داشت.

سپر خورشیدی دارای پنج لایه است که از یک لایه‌ی نازکی از جنس پلی‌آمید ساخته شده‌است، به‌همراه اندودِ آلومینیوم در یک طرف و سیلیکون در طرف دیگر سپر. اِشکال تصادفی ساختار این لایه‌های ظریف در طی آزمایش، یک عامل تأخیر در اجرای پروژه است.

• اپتیک

عنصر تلسکوپ نوری جیمز وب یک بازتابنده از جنس بریلیم با ابعاد 6٫5 متری با مساحت کل 25 متر مربع است. این ابعاد برای تجهیزات پرتابی موجود بسیار بزرگ است، بنابراین آینه از 18 قسمت شش ضلعی تشکیل شده‌است که پس از پرتاب تلسکوپ راه‌اندازی می‌شوند.

• ماژول یکپارچه‌ی تجهیزات علمی (ISIM)

چارچوبی است که توان الکتریکی، محاسبات منابع، قابلیت خنک سازی و همچنین پایداری ساختاری تلسکوپ وِب را فراهم می‌کند. مهندسان به این قسمت قلب تلسکوپ می‌گویند، این قسمت با ترکیب گرافیتی-اپوکسی به زیر ساختار تلسکوپ جیمز وب متصل است ISIM دارای چهار ابزار علمی و یک دوربین راهنما است،

• دوربین رصد مادون‌قرمز نزدیک (NIRCam)

یک تصویربردار بسیار دقیق و پیشرفته است که توسط دانشگاه آریزونا طراحی شده و روی ماژول ISIM نصب می‌شود. وظیفه این بخش تصویر برداری از نورهای طیف 0٫6 تا 5 میکرومتر است همچنین به‌عنوان حسگر هماهنگ‌کننده عمل می‌کند تا بتواند هر 18 آینه را به‌گونه‌ای تنظیم کند که بتوانند به‌عنوان آینه‌ای واحد عمل کنند. همکار دانشگاه آریزونا در ساخت NIRCam شرکت لاکهید مارتین می‌باشد.

• طیف‌سنج مادون‌قرمز نزدیک (NIRSpec)

یک طیف‌سنج چند جرمی است که توسط آژانس فضایی اروپا طراحی شده‌است که می‌تواند به‌طور هم‌زمان طیف مادون‌قرمز را با رزولوشن پایین، متوسط و بالا اندازه‌گیری کند. طراحی NIRSpec سه حالت مشاهده را فراهم می‌کند: یک حالت با وضوح کم با استفاده از یک منشور، یک حالت با وضوح متوسط و حالت دیگری با وضوح بالا.

• ادوات طیف‌سنج مادون‌قرمز میانه یا MIRI

محدوده طول موج مادون‌قرمز میانه را از 5 تا 27 میکرومتر اندازه‌گیری خواهد کرد. این قسمت شامل هر دو دوربین متوسط مادون‌قرمز و یک طیف‌سنج تصویربرداری است. MIRI با همکاری آژانس فضایی اروپا و آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا طراحی شده‌است.

• حسگر هدایت کامل / تصویربردار مادون‌قرمز نزدیک و طیف‌سنج بی‌لغزش (FGS/NIRISS)

که توسط آژانس فضایی کانادا طراحی و توسعه داده شده‌است، که می‌تواندطول موج‌های بین 0٫8 تا 5 میکرومتر را مشاهده کند.

تاریخچه تلسکوپ جیمز وب

• پژوهش و توسعه

کارهای اولیه برای توسعه‌ی جانشینی برای هابل در خلال سال‌های 1989 و 1994 شد که منجر به مدل مفهومی از تلسکوپی به نام تلسکوپ نسل بعدی (NGST)  بود که دیافراگم 4 متری داشت و در مدار معادل با 4 واحد نجومی کار می‌کرد. این فاصله‌ی مداری از غبار بین ستاره‌ای در امان بود. کار روی NGST در سال 1996 آغاز شد. این تلسکوپ در سال 2002، به جیمز وب تغییر نام داد.

در دوران «سریع‌تر، بهتر و ارزان‌تر» در اواسط دهه1990 رهبران ناسا به دنبال یک تلسکوپ فضایی کم‌هزینه بودند. نتیجه طرح مفهومی NGST بود که دیافراگم 8 متری داشت و در نقطهL₂  قرار داشت و تقریباً 500 میلیون دلار تخمین زده شده بود. در سال 1997، ناسا با مرکز پروازهای گادرد، شرکت هوافضا و فناوریball و شرکت TRW برای مطالعه‌هایی درباره نیازهای فنی و تخمین هزینه‌های این پروژه وارد همکاری شد و در سال 1999، لاکهید مارتین و TRW را برای مطالعات اولیه انتخاب کرد. پرتاب تلسکوپ در آن زمان برای سال 2007 برنامه‌ریزی شده بود اما تاریخ پرتاب متعاقباً بارها به تعویق افتاد . در سال 2002، ناسا طی قراردادی 824٫8 میلیون دلار به TRW برای NGST، که اکنون به تلسکوپ فضایی جیمز وب تغییر نام یافته‌است، اعطا کرد. این قرارداد برای طرح یک آینه اصلی 6٫1 متری (20 فوت) بود و تاریخ پرتاب سال 2010 انتخاب شد. در اواخر آن سال TRW توسط نورثروپ گرومن خریداری شد و به بخش فناوری فضایی این شرکت تبدیل شد.

در ماه مارس 2017، تلسکوپ جیمز وب در گامی بزرگ به سوی آماده‌شدن برای پرتاب، آزمایش‌های صوتی و لرزشی را از سر گذراند؛ در این آزمایش‌ها که در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا انجام شدند، نویزی که این تلسکوپ در طول پرتاب تجربه‌ خواهد کرد، شبیه‌سازی شد. این سامانه آزمایش‌های محیطی بیشتری را تجربه می‌کند و سپس به مرکز فضایی جانسون منتقل خواهد شد و در آنجا آزماش‌های نوری را در فضای خلاء از سر خواهد گذراند. بنا به اعلام ناسا، آزمایش‌های اخیر فقط دو مورد از سنجش‌های متعددی است که این تلسکوپ قبل از پرتاب به فضا تجربه خواهد کرد.

آزمایش‌های بیشتری از جمله تجربه دماهای بی‌نهایت سرد در محیط خلا در مرکز فضایی جانسون بر روی جیمز وب انجام خواهند شد؛ این فناوری سپس برای مونتاژ و آزماش نهایی پیش از پرتاب، به مرکز “سامانه‌های هوافضای نورترپ گرومن” فرستاده خواهد شد
هر یک از آینه‌ها که به اندازه یک میز نهارخوری هستند، از بریلیوم ساخته‌ شده‌اند و با فیلم نازکی از طلای تبخیرشده پوشانده‌ شده‌اند تا انعکاس نور مادون قرمز را بهینه کنند. ناسا تلسکوپ جیمز وب را یک “ماشین زمان” توصیف کرده که قادر است دانشمندان را به 13.5 میلیارد سال قبل یعنی 200 میلیون سال پس از بیگ‌ بنگ ببرد. 

• مشکلات مربوط به هزینه و برنامه

دارای تاریخچهٔ هزینه‌ها و تاخیرهای بسیار زیاد است که به خاطر عوامل خارجی مانند تأخیر در تصمیم‌گیری در مورد موشک پرتاب و اضافه کردن بودجه‌ای به خاطر مسائل پیش‌بینی نشده. هزینه پروژه در ابتدا 1٫6 میلیارد دلار پیش‌بینی شده بود، اما این پیش‌بینی در زمانی که ساخت تلسکوپ در سال 2008 شروع شد به 5 میلیارد دلار رسیده بود. در تابستان سال 2010 مأموریت بررسی طراحی کلیه موضوعات فنی با عالی‌ترین نمرات انجام شد، اما تغییر هزینه‌ها و زمان پرتاب باعث شد سناتور ایالت مریلند خواستار انجام تحقیقات مستقل در مورد این پروژه شد. کمیته مستقل بررسی جامع پروژه دریافت که نزدیک‌ترین زمان ممکن برای پرتاب تلسکوپ می‌تواند اواخر سال 2015 با هزینه اضافی 1٫5 میلیارد دلار (کلاً 6٫5 میلیارد دلار) باشد. آن‌ها همچنین خاطر نشان کردند که این امر بودجه پروژه را بالا برده و هر گونه تأخیر در پرتاب تلسکوپ باعث بالا رفتن هزینه کل پروژه می‌شود.

• همکاران

ناسا، با مشارکت آژانس فضایی اروپا ESA و آژانس فضایی کانادا CSA از سال 1996 در ساخت این تلسکوپ با یکدیگر همکاری کرده‌اند. مشارکت ESA در ساخت و پرتاب توسط اعضای آن در سال 2003 تأیید شد و توافق‌نامه‌ای بین ESA و ناسا در سال 2007 در این مورد به امضا رسید. در ازای مشارکت کامل، نمایندگی حضور و دسترسی به رصدخانه برای اخترشناسان خود، ESA ابزار NIRSpec، مونتاژ نیمکت نوری ابزار MIRI، یک پرتابگر آریان5 ECA و نیروی انسانی برای پشتیبانی از عملیات را ارائه می‌کند CSA حسگر هدایت دقیق و طیف‌نگار MIRI ابزار مادون قرمز میانی به همراه نیروی انسانی را برای پشتیبانی از عملیات فراهم می‌کند.

چندین هزار دانشمند، مهندس و تکنسین در 15 کشور در پروژه جیمزوب مشارکت داشته‌اند. در مجموع 258 شرکت، سازمان دولتی و مؤسسه دانشگاهی در این پروژه مشارکت دارند که 142 از ایالات متحده، 104 از 12 کشور اروپایی، و 12 از کانادا بوده‌اند

o   برخی از کشورهایی که در توسعه جیمز وب نقش داشتند.

اهداف اولیه تلسکوپ جیمز وب

ماموریت اولیه این تلسکوپ دستیابی به اهداف تعیین شده از مطالعه اسرار چگونگی تشکیل کهکشان گرفته تا درک بهتر منظومه شمسی از طریق مشاهده عمیق سیارات، اقمار و اجرام فضایی را شامل می‌شود.

اهداف این تلسکوپ فضایی در یکی از برنامه های ناسا موسوم به GTO انتخاب شده‌اند. این برنامه امکان انتخاب برخی از اهداف اولیه تلسکوپ را برای محققانی که در جریان ساخت چهار مولفه اصلی آن دخالت داشتند، فراهم می‌کند. انتظار می رود تمام اهداف تعیین شده در این فهرست در طول دو سال ابتدایی فعالیت این تلسکوپ به طور کامل مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند. 

این اهداف شامل اجرامی در داخل منظومه شمسی و فراتر از آن از سیارک‌ها گرفته تا سیستم فراخورشیدی مرموز تراپیست-1 است. بر اساس اعلام ناسا، مشاهدات اولیه این تلسکوپ طیف وسیعی از اجرام مرموز کیهانی از جمله تولد ستارگان، بررسی سیارات، سیارک ها و … است. به گفته اریک اسمیت، مدیر پروژه تلسکوپ فضایی جیمز وب در دفتر مرکزی ناسا در واشنگتن، از نخستین کهکشان‌های پس از بیگ بنگ تا جستجوی ردپاهای شیمیایی حیات بر روی اجرامی مانند انسلادوس قمر زحل، اروپا قمر مشتری و سیاره‌های فراخورشیدی مانند تراپیست-1e، اهداف مورد نظر جیمز وب هستند

حدود 2100 مشاهده برای این تلسکوپ طراحی شده‌اند که از آن میان همچنین می‌توان به مشاهده مشتری، زحل، اورانوس و نپتون اشاره کرد؛ علاوه بر این، جیمز وب کمربند کویپر و اجرام فراتر از نپتون را رصد خواهد کرد. این فناوری کهکشان‌های دوردست را هم بررسی خواهد کرد تا اطلاعات بیشتری درباره دوره جوانی کیهان ارائه دهد.

• چهار هدف اصلی جیمز وب

1. جستجوی نور از نخستین ستارگان و کهکشان‌هایی که پس از مه‌بانگ در کیهان شکل گرفتند
2. بررسی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها
3. درک شکل‌گیری ستارگان و منظومه‌های سیاره‌ای
4. مطالعه سیستم‌های سیاره‌ای و خاستگاه پیدایش زندگی

این هدف‌ها را می‌توان با مشاهده در نور مادون قرمز نزدیک؛ به جای نور در قسمت مرئی طیف، به گونه مؤثرتری انجام داد. به همین دلیل، ابزارهای آن نور مرئی یا فرابنفش را مانند تلسکوپ هابل اندازه‌گیری نمی‌کنند، ولی ظرفیت بسیار بیشتری برای انجام اخترشناسی فروسرخ خواهند داشت. این تلسکوپ به طیفی از طول موج‌ها از 0٫6 (نور نارنجی) تا 28 میکرومتر تابش بروسرخ عمیق در (حدود 100 کلوین؛ 173 درجه سانتیگراد؛ 280 درجه فارنهایت) حساس خواهد بود.

از تلسکوپ جیمز وب ممکن است برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد ستاره نور کم‌نور تابی کی‌ای‌سی 8462852 ، که در سال 2015 کشف شد و دارای برخی ویژگی‌های غیرعادی منحنی نور است، استفاده شود این تلسکوپ توسط موشک آریان 5، در شهر گویان فرانسه با موفقیت پرتاب شد.

• رصد فروسرخ چه اهمیتی دارد؟

تلسکوپ جیمز وب به کاوش تشعشعات فروسرخ اجرام فضایی می‌پردازد، یعنی طول موج‌های 0.6 تا 28.5 میکرون را پوشش می‌دهد. به یاد داشته باشید که همه‌ی جامدات و مایعات زمانی که تا دمای خاصی گرم می‌شوند، انرژی در طیف مادون قرمز منتشر می‌کنند. در میان طول موج اشعه منتشر شده و دما ارتباط معکوسی وجود دارد یعنی هرچه دما بالاتر باشد طول موج تشعشعات منتشر شده کوتاه‌تر و بالعکس هرچه دما کمتر باشد طول موج تشعشعات منتشر شده بلندتر است. بنابراین  “جیمز وب” می‌تواند مسافت‌های دورتری را در کیهان رصد نماید. همینطور این تلسکوپ آنقدر حساس است که می‌تواند سیارات سردی که دمای سطح آن‌ها به 27 درجه سانتی‌گراد می‌رسد را نیز شناسایی کند.

راه‌اندازی و طول مأموریت

پرواز وی‌ای256 آریان پروازی بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب را در 25 دسامبر 2021 به فضا پرتاب کردکه دویست و پنجاه و ششمین مأموریت آریان بود.

پرتاب برابر برنامه در 25 دسامبر 2021 بر روی یک پرتابگر آریان 5 از مرکز فضایی گویان در گویان فرانسه انجام شد. پس از پرتاب موفقیت‌آمیز، بیل نلسون، مدیر ناسا، آن را (روزی عالی برای سیاره زمین) نامید تلسکوپ به خودی خود با رسیدن مدار قابل استفاده نیست و فضانوردان نیز نمی‌توانند مانند تلسکوپ هابل مأموریتی مانند تعویض ابزار را روی آن انجام دهند ولی حلقه آدابتور اتصالی که جیمز وب به موشک متصل می‌کرد هنوز می‌تواند توسط یک فضاپیمای آینده در اتصال با رصدخانه برای رفع مشکلات آشکاری استفاده شود. این تلسکوپ 27 دقیقه و 7 ثانیه پس از پرتاب از موشک پرتابگر خود رها شد و یک تنظیم حدود 30 روزه مداری آغاز شد که تلسکوپ را در مدار نقطه لاگرانژیL2 قرار می‌دهد. از آنجا که رصدخانه باید بتواند زیر رانش خفیف را جبران کند، این پرواز شامل سه اصلاح مسیر برنامه‌ریزی شده‌است، اما نه از رانش خفیف (شفاف خورشید، که باید بین تلسکوپ و خورشید باقی بماند و از چرخش برای کاهش سرعت جلوگیری کند)، بنابراین در بیشتر مسیر پرواز سرعتی کمتر از سرعت پایانی از سرعت نهایی برای مدار خواهد داشت این تلسکوپ 27 دقیقه و 7 ثانیه پس از پرتاب از موشک پرتابگر خود رها شد و یک تنظیم حدود 30 روزه مداری آغاز شد که تلسکوپ را در مدار نقطه لاگرانژیL2 قرار می‌دهد. از آنجا که رصدخانه باید بتواند زیر رانش خفیف را جبران کند، این پرواز شامل سه اصلاح مسیر برنامه‌ریزی شده‌است، اما نه از رانش خفیف (شفاف خورشید، که باید بین تلسکوپ و خورشید باقی بماند و از چرخش برای کاهش سرعت جلوگیری کند)، بنابراین در بیشتر مسیر پرواز سرعتی کمتر از سرعت پایانی از سرعت نهایی برای مدار خواهد داشتL2

زمان مأموریت اسمی تلسکوپ پنج سال با هدف ده سال است. مأموریت علمی پنج ساله برنامه‌ریزی شده پس از یک مرحله راه‌اندازی شش‌ماهه آغاز می‌شود جیمز وب به استفاده از پیشرانه برای حفظ مدار هاله خود در اطراف L2 نیاز دارد، که حد بالا برای طول عمر طراحی شده آن را فراهم می‌کند، و این برای حمل کافی برای ده سال طراحی شده‌است. مدار L2 ناپایدار است، بنابراین نیاز به نگهداری خود برای جلوگیری از دور شدن تلسکوپ از پیکربندی مداری آن دارد

چرا به تلسکوپ جیمز وب “ماشین زمان” گفته می‌شود؟

تلسکوپ هابل نمی‌تواند اولین اجرام نورانی کیهان که تنها 200 میلیون سال پس از بیگ بنگ شکل گرفتند، را رصد کند، چون هابل فقط توانایی رؤیت نور مرئی و طول‌موج‌هایی از فرابنفش را دارد. اما “جیمز وب” به کاوش تشعشعات فروسرخ مرئی تا فروسرخ میانه می‌پردازد(طول موج‌های 0.6 تا 28.5 میکرون). با این قابلیت جیمز وب می‌تواند به 13.5 میلیارد سال قبل کیهان و جهان نخستین نگاه کند.

انبساط کیهان موجب شده “طول‌موج نوری” که از اجرام دوردست می‌آید، کشیده شود و “انتقال به سرخ” داده شود. در واقع قابلیت فروسرخ “جیمز وب” به ما عمق دید بیشتری می‌دهد تا اطلاعات بهتری از آغاز کیهان و ستارگان اولیه بدست بیاوریم. نور فروسرخ می‌تواند از میان ابرهای غبار غلیظ بگذرد. طول موج فروسرخ بیشتر از نور مرئی است، بنابراین به اندازه نور مرئی پراکنده و مبهم نمی‌شوند؛ زیرا طول موج‌های بلند، کمتر با ذرات موجود در فضا برخورد می‌کنند.

برای عملکرد بهتر تلسکوپ جیمز وب باید در دمای بسیار پایین‌ کار کند، به همین منظور در فاصلۀ  1.5 میلیون کیلومتری زمین مستقر شده و یک سپر خورشیدی بزرگ دارد تا همیشه دمای آینه‌های آن خنک باشد و بدون تداخل بتواند نور فروسرخ اجرام کیهانی را دریافت نماید.

دانشمندان امیدوارند “جیمز وب” با عمق دیدی که دارد بتواند از تشکیل اولین اجرام نورانی گرفته تا منشأ ستاره‌ها، کهکشان‌ها و سیاهچاله‌های نخستین و … اطلاعات دقیقی بدست بیاورد. همچنین منشاء “ماده تاریک” را هنوز نمی‌دانیم، ماده‌ای که همچون یک چسب کیهانی ستاره‌ها و کهکشان‌ها را در بر گرفته است.

تلسکوپ جیمز وب و 29 روز وحشت    

اعضای تیم جیمز وب باید 29 روز وحشت طاقت فرسا را برای سفر 1.5 میلیون کیلومتری این تلسکوپ به نقطه لاگرانژیL2 تحمل کنند.

در حین این سفر جیمز وب 144 مکانیزم آزادسازی، 70 مونتاژ لولا، 400 قرقره، 90 کابل و 8 راه‌اندازی موتور، بلبرینگ، فنر و چرخ‌دنده را باید فعال کند. تمام این موارد باید به‌درستی کار کنند تا سپر خورشیدی گشوده شود و در نتیجه این تلسکوپ بتواند فعالیت علمی‌اش را آغاز کند. جزئیات بیشتر را میکنیم:

• مکانی که تلسکوپ جیمز وب قرار می‌گیرد

 بزودی تلسکوپ فضایی جیمز وب در نقطه لاگرانژی L2 قرار می‌گیرد که 1.5 میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد، اما نقاط لاگرانژی چیستند و چه کاربردی دارند؟ در اطراف زمین 5 نقطۀ لاگرانژی وجود دارد که برآیند نیروی  “زمین” و “خورشید” یا “مشتری” و “خورشید” را می‌سنجیم نقاطی را در اطراف آنها می‌یابیم که اگر جرم سومی با گرانش ناچیز در آنها قرار بگیرد، در تعادل گرانشی به سر خواهد برد. این ناحیه موجب حرکت جسم در مداری پایدار به  دور خورشید خواهد شد که به آنها «نقاط لاگرانژی» گفته می‌شود.

“نقاط لاگرانژی” را بزرگترین ریاضی-فیزیکدانان قرن هجدهم یعنی اویلر و لاگرانژ از معادلات سه جرم در حالت خاص استخراج کردند. در قرن‌های بعد بشر اجرام بسیاری در منظومه شمسی را در این نقاط کشف کرد و امروزه نقاط لاگرانژی از پرکاربردترین و بحث انگیزترین مکان‌ها برای کاوش کیهان محسوب می‌شوند.

در واقع تلسکوپ “جیمز وب” به دور زمین نمی‌چرخد بلکه در نقطه‌ی لاگرانژی به دور خورشید خواهد چرخید. این تلسکوپ از بخش‌های داخلی منظومه خورشیدی دور خواهد بود تا منابع ایجاد کنندۀ گرما بر توانایی دریافت نور فروسرخ آن تأثیر نگذارد. جیمز وب برای رصد کیهان در طیف فروسرخ طراحی شده است و برای این کار باید تجهیزات آن خنک بماند و برای خنک ماندن یک آفتاب‌گیر دارد.

به جرئت می‌توان گفت پرتاب موشک آریان5 و رسیدن جیمز وب به محل اصلی خود، بزرگترین گام به سوی بشریت است و قطعا فراتر از انتظارات عمل خواهد کرد. ما ها هم بسیار خوشحال هستیم که در عصری زندگی می‌کنیم که شاهد بزرگترین کشفیات در تاریخ هستیم.