بعد سنوات عديدة ومبلغ ضخم جداً ( ١٠ مليار دولار )، تم الإنتهاء من تلسكوب ( جيمس ويب James Webb ) الفضائي، بمشاركة وكالة ناسا الفضائية، وكالة الفضاء الأوربية ووكالة الفضاء الكندية، ومن المقرر إطلاقه غداً السبت ( ٢٥ كانون أول / ديسمبر ٢٠٢١ )، على متن صاروخ أوربي – أريان -٥، حيث سيبدأ حقبة جديدة في علم الفلك، و يجمع معلومات عن المراحل الأولى للكون، تشكيل النجوم، وما إذا كانت الكواكب خارج نظامنا الشمسي قد تكون صالحة للسكن.
( للفائدة، يرجى الإطلاع على شرح وكالة رويترز مع الرسومات )
( لمتابعة موقع التلسكوب في الفضاء )
( وصول تلسكوب جيمس ويب للنقطة المطلوبة L2 )
( تلسكوب جيمس ويب يلتقط أول صورة له )
في عام ١٩٩٠، أطلقت وكالة ناسا تلسكوب هابل الفضائي Hubble Space Telescope، الذي أعطى العلماء نافذة على الفضاء السحيق.
من خلال إطلاق التلسكوب الفضائي الجديد ( تلسكوب جيمس ويب )، يسعى العلماء إلى أن يخلف تلسكوب هابل، الذي يظهر جانبًا مختلفًا من الفضاء.
تلسكوب جيمس ويب يستخدم لكشف الأشعة تحت الحمراء، مُصمم ليكون أكثر حساسية بحوالي ( ١٠٠ مرة )، من تلسكوب هابل.
من المقرر أن يتم إطلاق التلسكوب على متن الصاروخ الأوربي ( أريان – ٥ Ariane 5 )، غداً السبت ( ٢٥ كانون أول / ديسمبر ٢٠٢١ )، من موقع في غيانا الفرنسية على الساحل الشمالي الشرقي لأمريكا الجنوبية.
(قد يؤدي الطقس والعوامل الأخرى إلى تأخير موعد الإطلاق )
سيتم طي التلسكوب بإحكام داخل حجرة الحمولة لصاروخ آريان ٥.
تعتبر مركبة الإطلاق جزءًا من مساهمة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في المهمة، جنبًا إلى جنب مع إطلاق خدمات الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء الأمريكية (ناسا).
بمجرد وصوله إلى الفضاء، سينفصل عن مركبة الإطلاق ويبدأ رحلته نحو نقطة المدار المقررة.
بعد إطلاقه من الصاروخ، سوف ينفتح تلسكوب جيمس ويب تدريجيًا، أثناء إنتقاله إلى وجهته لما بعد موقع مدار القمر، سوف يقوم بتنفيذ أحد أكثر تسلسلات ( نشر نفسه ) تعقيدًا التي تمت تجربتها على الإطلاق.
أحد أهداف التلسكوب هو إعادة النظر عبر الزمن إلى وقت كانت المجرات صغيرة.
سيقوم تلسكوب جيمس ويب بمراقبة المجرات البعيدة التي تبعد أكثر من ( ١٣ مليار سنة ضوئية )، عن الأرض.
يستغرق الضوء الذي يستقبله التلسكوب، وقتًا للسفر عبر الفضاء.
لذلك، لا نرى الأشياء كما هي الآن، ولكن كما كانت في الوقت الذي أطلقت فيه الضوء الذي سافر لمليارات السنين عبر الكون للوصول إلينا.
لرؤية الأشياء الخافتة جدًا والبعيدة، يحتاج التلسكوب إلى مرآة عملاقة لتجميع الضوء.
يُحدد حَجم منطقة مرآة التلسكوب مدى حساسيته، أو مقدار التفاصيل التي يمكنه رؤيتها.
نظرًا لأن تلسكوب جيمس ويب يحتوي على مرآة أكبر بكثير من تلسكوب هابل، فيمكنه الرؤية حيث أنطلق الضوء من المصدر في الوقت المناسب.
يحتوي التلسكوب على أربعة أدوات علمية موجودة في وحدة أدوات العلوم المتكاملة ( Integrated Science Instrument Module – ISIM).
يعتبر هذا القسم قلب التلسكوب، ويقع خلف المرآة الأساسية مباشرة.
يمكن لأداة تسمى ( المطياف Spectrometer ) أن يدرس الغلاف الجوي للكواكب الخارجية.
على عكس تلسكوب هابل، لن يدور تلسكوب جيمس ويب حول الأرض.
بدلاً من ذلك، سوف يدور حول الشمس، على بعد حوالي ١.٥ مليون كيلومتر، من الأرض في ما يسمى نقطة لاغرانج الثانية L-2.
نقطة لاغرانج، التي سُميت على إسم مُكتشفها، جوزيف لويس لاغرانج، عالم رياضيات من القرن الثامن عشر، تسمح لسحب الجاذبية لكتلتين كبيرتين ( الأرض والشمس ) أن تساوي القوة المطلوبة لجسم صغير، مثل قمر إصطناعي، للتحرك معهم.
سيستغرق الأمر ( ٣٠ يوماً )، لكي يصل تلسكوب جيمس ويب إلى بداية مداره في موضع نقطة لاغرانج L2.
يسمح الدرع الشمسي الكبير بحماية التلسكوب بإستمرار من ضوء وحرارة الشمس.
لن يبقى تلسكوب جيمس ويب ثابتًا عند نقطة المدار L2.
بدلاً من ذلك، سيتحرك في مدار آخر أصغر حجمًا، مشابه تقريبًا في الحجم لمدار القمر حول الأرض، والذي يستغرق حوالي ٦ أشهر.
يضمن هذا المدار الأصغر للتلسكوب إن يبقى بعيداً عن ظلال كل من ( الأرض والقمر )، بحيث يمكن للأدوات العلمية العمل على مدار الساعة، على عكس تلسكوب هابل Hubble، الذي يدخل الظل ويخرج منه كل ٩٠ دقيقة.
Arianespace’s Ariane 5 rocket launches with NASA’s James Webb Space Telescope onboard, Saturday, Dec. 25, 2021, from the ELA-3 Launch Zone of Europe’s Spaceport at the Guiana Space Centre in Kourou, French Guiana. The James Webb Space Telescope (sometimes called JWST or Webb) is a large infrared telescope with a 21.3 foot (6.5 meter) primary mirror. The observatory will study every phase of cosmic history—from within our solar system to the most distant observable galaxies in the early universe. Photo Credit: (NASA/Chris Gunn) 
بعد نجاح إطلاق التلسكوب الأغلى والأحدث في العالم، خلال الأيام الـ ٢٩ القادمة، سيعمل التلسكوب على نشر نفسه، حيث تتضمن هذه العملية آلاف الأجزاء التي يجب أن تعمل بشكل مثالي في التسلسل الصحيح.
لحسن الحظ، يمكن التحكم في كل خطوة من هذه الخطوات على الأرض في حالة وجود مشكلة.
بعد ذلك سوف يمر بفترة ( عمليات تشغيل للتأكد من عمل كل جزء )، في الفضاء، تستمر لمدة ستة أشهر.
حيث يتضمن ( تبريد الأجهزة العلمية بسبب الحرارة الناتجة من أشعة الشمس، عملية وضع التلسكوب في الموقع الصحيح والمعايرة )، ستخضع جميع الأدوات لعملية لعملية تدقيق لمعرفة كيفية عملها.
قال غريجوري روبنسون Gregory L. Robinson، مدير برنامج تلسكوب جيمس ويب في مقر وكالة ناسا، في بيان:-
” إن إطلاق تلسكوب ويب الفضائي لحظة محورية – إنها مجرد بداية “.
“ سنراقب عن كثب الآن ٢٩ يومًا من أيام نشر التلسكوب المُنتظرة والحاسمة.
غريغوري روبنسون Gregory L. Robinson، مدير برنامج تلسكوب جيمس ويب في مقر وكالة ناسا
عندما يقوم التلسكوب بنشر نفسه في الفضاء، سيخضع التلسكوب لتسلسل نشر أصعب وأكثر تعقيدًا على الإطلاق في الفضاء.
بمجرد إكتمال التشغيل، سنرى صورًا مذهلة من شأنها أن تأسر خيالنا “.
سيبدأ تلسكوب جيمس ويب في جمع البيانات والصور في وقت لاحق في عام ٢٠٢٢، حيث ينتظر آلاف العلماء منذ سنوات ليروا ما يمكن أن يظهره لهم هذا التلسكوب.
قال توماس زوربوشن Thomas Zurbuchen، المدير المساعد لمديرية المهام العلمية Science Mission Directorate في وكالة ناسا NASA، في بيان:-
” ستوفر السنة الأولى من عمليات الرصد لتلسكوب جيمس ويب الفرصة الأولى لمجموعة متنوعة من العلماء حول العالم لمراقبة أهداف معينة من خلال مرصد الفضاء الكبير القادم التابع لناسا “.
” العلم المذهل الذي سيتم مشاركته مع المجتمع العالمي سيكون جريئًا وعميقًا “
* مدة المهمة لتلسكوب جيمس ويب هي ( ٥ سنوات )، حد أقصى ( ١٠ سنوات )
لمزيد من المعلومات
قالت وكالة الفضاء الأمريكية- ناسا، يوم الثلاثاء ٤ كانون ثاني / يناير ٢٠٢٢ :-
” إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي نَشر بالكامل الحجاب الشمسي المكون من خمس طبقات يوم الثلاثاء “، وهي مرحلة مهمة لنجاح مهمته لدراسة كل مرحلة من مراحل التأريخ الكوني.
أظهر بث مباشر للوكالة :-
” إن الطبقات الخمس لواقي الشمس منشورة بشكل كامل “
تضمن الطبقات الخمس الواقية للمرصد الوقاية من حرارة الشمس للأجهزة العلمية، وكذلك تضمن بقاء المرصد في الظل حتى يتمكن من إكتشاف إشارات الأشعة تحت الحمراء الباهتة من أقصى الكون.
تم نشر كل طبقة واحدة تلو الأخرى على مدار يومين.
قال بيل أوشز Bill Ochs، مدير المشروع لتلسكوب جيمس ويب Webb ، للصحفيين قبل بدء العملية:-
” عندما أُسأل عن أكثر ما يُبقيك مستيقظًا في الليل، فهو نشر حاجب الشمس “.
السرعة ( ١,٧٨٢.١٢٣١٧ كيلومتر / ساعة )
المرصد الآن على بعد أكثر من منتصف الطريق إلى نقطة مداره، على بعد مليون ميل من الأرض.
سيتم وضع حاجب الشمس بشكل دائم بين التلسكوب ( الشمس، الأرض والقمر ).
إنه مصنوع من مادة خفيفة الوزن تسمى ( كاپتون Kapton )، مطلية بالسيليكون المعالج.
فتح تلسكوب جيمس ويب الجديد مرآته الضخمة المطلية بالذهب اليوم السبت، وهي الخطوة الأخيرة في مسار نشر التلسكوب.
قال توماس زوربوشن :-
“ أنا عاطفي حيال ذلك، يا له من معلم مذهل، نرى هذا النمط الجميل في السماء الآن “.
بدأ مراقبو الطيران في بالتيمور بفتح المرآة الأساسية يوم الجمعة، وفتحوا الجانب الأيسر.
كان المزاج أكثر تفاؤلاً يوم السبت، مع موسيقى مفعمة بالحيوية تملأ غرفة التحكم، حيث أستقر الجانب الأيمن في مكانه.
بعد التصفيق، عادت وحدات التحكم على الفور إلى العمل.
يجب تعديل الأجزاء السداسية في الأيام والأسابيع المقبلة حتى يتمكنوا من التركيز على النجوم والمجرات والعوالم الغريبة، التي قد تحمل علامات حول الغلاف الجوي المناسب للحياة.
يجب أن يصل تلسكوب جيمس ويب، إلى وجهته على بعد مليون ميل ( ١.٦ مليون كيلومتر)، في غضون أسبوعين آخرين.
إذا أستمر كل شيء على ما يرام، فستبدأ المشاهدات العلمية هذا الصيف.
يأمل علماء الفلك في العودة لـ ١٠٠ مليون سنة من تشكل الكون، حيث بدأ الإنفجار العظيم، أقرب مما حققه تلسكوب هابل.
وصل تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى الموقع المطلوب اليوم الإثنين ٢٥ كانون الثاني / يناير ٢٠٢٢، على بعد ٩٠٧,٥٣٠.٥ ميل / ١,٤٦٠,٥٢٨.٧٦٥ كيلومتر.
الجانب المواجه للشمس تبلغ حرارته ( من ١٢.٧٧٧٨ درجة مئوية لغاية ٥٣.٨٨٨٩ درجة مئوية )
الجانب الأخر تبلغ درجة حرارته ( من ١٦٦.٦٦٧ درجة مئوية تحت الصفر لغاية ١٧٥ درجة مئوية – تحت الصفر )
تم التأكد من الإتصال بين مركز التحكم والتلسكوب في النقطة الدائمة لموقعه في نقطة ( لاگرانج L2 Second Sun-Earth Lagrange point ).
من هذه النقطة، سيتبع التلسكوب مسار على شكل ( هالة ) خاص به، يبقيه بمحاذاة ثابتة مع الأرض، ولكن خارج ظلها، حيث تدور الأرض والتلسكوب حول الشمس جنبًا إلى جنب.
بالتالي، فإن المدار في نقطة ( L2 )، تتيح الإتصال اللاسلكي غير المنقطع.
على سبيل المقارنة، يدور تلسكوب هابل الفضائي – البالغ من العمر ٣٠ عامًا، حول الأرض، من مسافة ٣٤٠ ميلاً ( ٥٤٧ كيلومتر )، ويمر بظل الأرض كل ٩٠ دقيقة.
إن ( السَحبْ ) المُشترك ( للشمس والأرض ) في نقطة ( L2 )- وهي نقطة إستقرار الجاذبية، أستنتجها لأول مرة عالم الرياضيات الفرنسي – جوزيف لويس لاگرانج من القرن الثامن عشر – والتي سوف تقلل من إنجراف ( ذهاب التلسكوب ) في الفضاء.
لكن كيث باريش Keith Parrish، مدير تدشين المرصد من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في ولاية ماريلاند، قال للصحفيين اليوم الإثنين:-
” مركز التحكم على الأرض سيقوم بتشغيل الدافع الصاروخي الموجود ضمن التلسكوب، مرة كل ثلاثة أسابيع، لإبقائه على المسار الصحيح في L2 “
سيسمح حجمه وتصميمه – اللذان يعملان أساسًا على طيف الأشعة تحت الحمراء – لـلتلسكوب برؤية عبر سُحب الغاز والغبار ومراقبة الأشياء على مسافات أبعد عبر الزمن، مقارنةً بتلسكوب هابل أو أي تلسكوب آخر.
من المتوقع أن تؤدي هذه الميزات إلى ثورة في علم الفلك، مما يعطي نظرة أولية للمجرات الصغيرة التي يعود تاريخها إلى ١٠٠ مليون سنة فقط بعد الإنفجار العظيم ( Big Bang )، وهي النقطة النظرية التي أدت إلى توسع الكون المعروف منذ ما يقدر بنحو ١٣.٨ مليار سنة.
سيستغرق الأمر عدة أشهر أخرى من العمل لتجهيز التلسكوب للمراقبات الفلكية لأول مرة.
ستبدأ الفرق الأرضية في تشغيل أدوات التصوير والطيف المُختلفة، لإستخدامها في محاذاة المرآة، خلال فترة ثلاثة أشهر.
بعد ذلك لمدة شهرين لمعايرة الأجهزة نفسها.
ستبدأ محاذاة المرآة بتوجيه التلسكوب نحو نجم عادي منعزل، يُطلق عليه ( HD-84406 )، يقع في كوكبة (Ursa Major )، أو “Big Dipper” ، ولكنه خافت جدًا بحيث لا يمكن رؤيته من الأرض بالعين المجردة.
قال لي فاينبرغ Lee Feinberg، مدير العناصر البصرية للتلسكوب، خلال مؤتمر ناسا اليوم الإثنين :-
” إن المهندسين سيقومون بعد ذلك بضبط مقاطع مرآة التلسكوب تدريجيًا، من خلال دمج ١٨ إنعكاس منفصل للنجم في صورة واحدة مركزة “
من المتوقع أن تبدأ المحاذاة الأسبوع المقبل عندما يبرد التلسكوب، الذي يجعل تصميمه للعمل بالأشعة تحت الحمراء ( شديد الحساسية للحرارة ).
الجانب المواجه للشمس تبلغ حرارته ( من ١٢.٧٧٧٨ درجة مئوية لغاية ٥٣.٨٨٨٩ درجة مئوية )
الجانب الأخر تبلغ درجة حرارته ( من ١٦٦.٦٦٧ درجة مئوية تحت الصفر لغاية ١٧٥ درجة مئوية تحت الصفر )
إذا سارت الأمور بشكل جيد، يجب أن يكون التلسكوب جاهزًا لبدء إجراء المشاهدات العلمية بحلول صيف ٢٠٢٢.
في وقت ما في شهر حزيران / يونيو ٢٠٢٢، تتوقع وكالة ناسا أن تعلن عن أولى المشاهدات، وهي مجموعة من الصور الأولية التي تستخدم لإثبات الأداء السليم لأدوات التلسكوب أثناء مرحلة التشغيل.
سيستغرق إنجاز العمل على تسلكوب جيمس ويب وقتاً طويلاً وطموحاً، بما في ذلك خطط تدريب المِرْآة العملاقة على أجسام بعيدة عن الأرض.
يقترب تلسكوب جيمس ويب الفضائي من الإنتهاء من المرحلة الأولى من العملية التي أستمرت لأشهر لمحاذاة المرآة الأساسية للمرصد باستخدام أداة كاميرا الأشعة القريبة من تحت الحمراء (NIRCam).
كان التحدي الذي واجهه الفريق هو التأكد من أن كاميرا الأشعة تحت الحمراء NIRCam كانت جاهزة لجمع الضوء من الأجرام السماوية، ومن ثم تحديد ضوء النجوم من نفس النجم في كل جزء من قطاعات المرآة الأساسية البالغ عددها ١٨ مقطعًا.
النتيجة هي صورة فسيفساء مكونة من ١٨ نقطة منظمة عشوائيًا من ضوء النجوم، وهي نتاج مقاطع مرآة التلسكوب الـ ١٨، تعكس جميعها الضوء من نفس النجم مرة أخرى في المرآة الثانوية للتلسكوبـ Webb وفي كاشفات كاميرا الأشعة القريبة من التحت حمراء NIRCam.
ما يبدو كصورة بسيطة لضوء النجوم الباهت أصبح الآن الأساس لمحاذاة التلسكوب، وتركيزه حتى يتمكن من تقديم مناظر غير مسبوقة للكون هذا الصيف.
خلال الشهر المقبل أو نحو ذلك، سيعدل الفريق تدريجيًا مقاطع المرآة حتى تصبح الصور الثمانية عشر ( نجمة واحدة ).
أثناء عملية التقاط الصور التي بدأت في ٢ شباط / فبراير ٢٠٢٢، تمت إعادة توجيه التلسكوب لـ ١٥٦ موقعًا مختلفًا حول الموقع المتوقع للنجم، وبالتالي ١,٥٦٠ صورة بإستخدام أجهزة الكشف العشرة التابعة لـكاميرا للأشعة القريبة من تحت الحمراء NIRCam ، والتي يبلغ حجمها ( ٥٤ غيغابايت ) من البيانات الأولية.
أستغرقت العملية بأكملها ما يقرب من ٢٥ ساعة، ولكن من الملاحظ أن المرصد كان قادرًا على تحديد موقع النجم المستهدف في كل جزء من أجزاء المرآة خلال الست ساعات الأولى من خلال ١٦ تعرض للضوء.
ثم تم تجميع هذه الصور معًا لإنتاج فسيفساء واحدة كبيرة تعرض الضوء من كل مقطع مرآة أساسي في إطار واحد.
الصور المعروضة هنا ليست سوى جزء مركزي من تلك الفسيفساء الكبيرة، وهي صورة ضخمة بأكثر من ٢ مليار بكسل.
قال مارشال بيرين Marshall Perrin، عالم تلسكوب جيمس ويب وعالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء Space Telescope Science Institute:-
” غطى هذا البحث الأولي مساحة تقارب حجم القمر الكامل، لأن نقاط المقطع من المحتمل أن تكون تلك المنتشرة في السماء، يتطلب أخذ الكثير من البيانات مباشرة في اليوم الأول أن تعمل جميع عمليات تلسكوب جيمس ويب العلمية وأنظمة معالجة البيانات هنا على الأرض بسلاسة مع المرصد في الفضاء منذ البداية، ووجدنا ضوءًا من جميع القطاعات الـ ١٨ بالقرب جدًا من المركز في وقت مبكر من هذا البحث، هذه نقطة انطلاق رائعة لمحاذاة المرآة “.
كل نقطة فريدة مرئية في فسيفساء الصورة هي نفس النجمة التي تم تصويرها بواسطة كل مقطع من مقاطع المرآة الأساسية البالغ عددها ١٨، وهي كنز من التفاصيل التي سيستخدمها خبراء البصريات والمهندسون لمحاذاة التلسكوب بأكمله.
حدد هذا النشاط مواضع محاذاة ما بعد النشر لكل مقطع مرآة، وهي الخطوة الأولى الحاسمة في جعل المرصد بأكمله في محاذاة وظيفية للعمليات العلمية.
NIRCam الكاميرا الأشعة القريبة من تحت الحمراء، هو الجهاز الرئيسي في التلسكوب، تم إختياره عن قصد لإستخدامه في خطوات المحاذاة الأولية لـلتلسكوب، لأنه يحتوي على مجال رؤية واسع وقدرة فريدة على العمل بأمان في درجات حرارة أعلى من الأجهزة الأخرى، وهي معبأة بمكونات مخصصة تم تصميمها خصيصًا للمساعدة في هذه العملية.
سيتم إستخدام NIRCam في جميع أنحاء المحاذاة الكاملة تقريبًا لمرايا التلسكوب.
مع ذلك، من المهم ملاحظة أن الكاميرا NIRCam تعمل في ظروف أعلى بكثير من درجة الحرارة المثالية أثناء التقاط هذه الصور الهندسية الأولية، ويمكن رؤية بعض المشاكل المرئية في الفسيفساء.
سيقل تأثير هذه المشاكل بشكل كبير مع إقتراب التلسكوب من درجات حرارة التشغيل المثالية – المبردة.
قال مايكل ماكلوين Michael McElwain، وهو عالم فلك – عالم المشروع ، في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا.
” كان إطلاق التلسكوب إلى الفضاء حدثًا مثيرًا بالطبع، ولكن بالنسبة للعلماء ومهندسي البصريات، فهذه لحظة مهمة جداً، عندما يشق الضوء من نجم طريقه بنجاح عبر النظام وصولاً إلى كاشف “
من الآن فصاعدًا، ستصبح صور التلسكوب أكثر وضوحًا ومليئة بالتفاصيل وأكثر تعقيدًا حيث تصل أجهزتها الثلاثة الأخرى إلى درجات حرارة التشغيل المبردة المقصودة وتبدأ في التقاط البيانات.
من المتوقع أن يتم تسليم الصور العلمية الأولى إلى العالم في الصيف.
على الرغم من أن هذه لحظة كبيرة، مما يؤكد أن تلسكوب يؤدي الوظيفة المطلوبة، إلا أن هنالك الكثير مما يجب القيام به في الأشهر المقبلة لإعداد المرصد لعمليات علمية كاملة باستخدام جميع أدواته الأربعة.
