مقراب جيمس ويب الفضائي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
مقراب جيمس ويب الفضائي
James Webb Telescope Model at South by Southwest.jpg
تصميم يجسم الحجم الحقيقي للمقراب ويتواجد في أوستن
معلومات عامَّة
المنظمة ناسا [1] بالإضافة إلى مشاركات فعالة لوكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية
شركاء مهمون نورثروب جرومان , بول ايروسبايس
تاريخ الإطلاق مخطط لأن يكون في أكتوبر 2018 [2]
موقع الإطلاق مركز جويانا للفضاء
مركبة الإطلاق صاروخ أريان 5 حسب المخطط له
طول المهمة خمس سنوات كتصميم , يؤمل بأن يستمر عشر سنوات
الكتلة 6,200 كغم (14,000 باوند)
الفترة المدارية دورة كاملة كل سنة واحدة
الموقع على بعد 1.5 مليون كيلو متر عن الأرض , عند L2 من نقاط لاغرانج
نوع التلسكوب ثلاث مرايا بؤرية
الطول الموجي 0.6 Micrometre µm Orange colourorange to 28.5 µm mid-infrared
القطر 6.5 م (21 قدم)
مساحة التجميع 25 م2 (270 sq ft)
البعد البؤري 131.4 م (431 قدم)
الأدوات
NIRCam Near IR Camera
NIRSpec NIRSpec Near-Infrared Spectrograph
MIRI Mid IR Instrument
NIRISS Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph
FGS Fine Guidance Sensor
الموقع الإلكتروني NASA United States
ESA b Europe
CSA/ASC Canada
CNES France



مقراب جيمس ويب الفضائي ( بالإنجليزية James Webb Space Telescope JWST) ويعرف أيضا بـ( الجيل القادم من المقرابات الفضائية) هو مرصد فضائي جار إنشاؤه بناء على مشروع مشترك بين وكالة ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية, المقراب سيوفر قدرة رصد لا مثيل لها ودقة غير مسبوقة , وحساسية عالية من الموجات الطولية الطويلة المرئية حتى الأشعة تحت الحمراء , وهو خليفة المقراب هابل و المقراب سبيتزر , وهو مزود بمرآة مجزأة ذات قطر 6.5 متر كمرآة رئيسة , وسيكون المقراب موجوداً في L2 من نقاط لاغرانج , وسيكون مزوداً بشراع كبير واقي من أشعة الشمس لإبقاء المرآة ومعداته العلمية الأربع الأخرى في درجة الحرارة المطلوبة لعملها وهي أقل من 50 كلفن (220 C° تحت الصفر ).

تم تسميته عام 2002 تكريما لجيمس ويب المدير الثاني لوكالة ناسا. ومن المقرر إطلاقه في أكتوبر عام 2018.


للمقراب تاريخ كبير في التكاليف الغير متوقعة , حيث في عام 2011 قام مجلس النواب في الولايات المتحدة بالتصويت لإنهاء التمويل بعدما وصلت التكاليف المدفوعة ثلاثة مليارات دولار على الرغم من أن 75% من الأدوات كانت في طور الانتاج[3] , تمت استعادة التمويل بعد تسوية قانونية مع مجلس الشيوخ الأمريكي , وارتفع سقف التكاليف حتى 8 مليارات دولار[4] , في نهاية العام 2014 المقراب كان لا يزال وفق الجدول والميزانية المحددة , لكن تحت احتمالية التأخير. [5]

سيوضع في نقطة تبعد عن الأرض 1.5 مليون كيلومتر في الفضاء. يعتبر التلسكوب "ويب" الأول ضمن جيل جديد من المراصد الفضائية المقرر وضعها في مدارات بعيدة عن الأرض تسمح للعلماء بإلقاء نظرة على الكون من دون شوشرة من الأرض.

للحفاظ على درجة حرارة التليسكوب منخفضة لدقة النتائج سيتم وضع التليسكوب في مدار بحيث يقع في منطقة ظل الارض في الفضاء ويتحرك بسرعة مساوية لهذا الظل

كما يحتوى التليسكوب على خمس الواح تعمل كدرع لمنع وصول طيف الاشعة ماتحت الحمراء الصادرة من الشمس اليه لخفض التشويش أيضا

يقوم المقراب بفتح مرآة أساسية يبلغ مساحتها 25 مترا مربعا مطلية بالذهب وسيتم بسطها لتقوم بجمع الأشعة تحت الحمراء على عكس المرآة المستخدمة في التليسكوب هابل التي تقوم بجمع الأشعة المرئية .

نظرة عامة[عدل]

مقراب جيوست (اختصارا لـ James Webb Space Telescope) تم تصنيفه في عام 1996 على أنه الجيل الجديد من المقرابات الفضائية , في عام 2002 تم تسميته بهذا الاسم تكريماً للرئيس السابق لناسا جيمس ويب خلال الفترة(1961-1968) وذلك نظيراً لدوره الهام في برنامج أبولو , وإطلاق الأبحاث العلمية لتكون هي العمليات الأساسية لناسا.[6]

جيوست هو مشروع الإدارة الوطنية للملاحة الفضائية والفضاء (ناسا) وهي وكالة الفضاء الأمريكية , بالإضافة إلى مشاركات فعالة من وكالات دولية مثل وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية.

يتوقع للمقراب أن يزن نصف كتلة المقراب هابل , لكن مرآته الرئيسة (ذات القطر 6.5 متر والمغطاة ببريليوم مذهب كعاكس) ستكون مساحتها لاتقاط الضوء حوالي خمس مرات أكبر من مقراب هابل (25 متر مربع مقارنة ب4.5 متر مربع لهابل) , وهو موجه لفلك الأشعة تحت الحمراء القريبة, لكنه يستطيع أيضاً أن يرصد الضوء المرئي الأحمر والبرتقالي , بالإضافة إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة , وذلك اعتماداً على الأداة المستخدمة , المقراب سيركز على الأشعة تحت الحمراء المتوسطة لثلاثة أسباب أساسية وهي: الانزياح الأحمر العالي للأهداف حيث أن ضوئها المرئي يتحول إلى أشعة تحت حمراء (وذلك كلما طالت المسافة) , الأهداف الباردة كالركام القرصي و الكواكب حيث تشع بالأشعة تحت الحمراء غالباً , وأخيراً بسبب أن هذه الأهداف درستها صعبة للغاية في مقرابات موجودة على سطح الأرض أو من مقرابات موجودة في الفضاء مثل هابل.

المقراب سيعمل في النقطة الثانية من نقاط لاغرانج حوالي 1.500.000 كيلو متر عن الأرض (هابل على بعد 600 كيلو متر فقط) , الأهداف في هذه النقطة يمكنها أن تتخذ مداراً حول الشمس بالتزامن مع الأرض وبالتالي يكون المقراب بمسافة ثابتة دوما عن الأرض , وسيستخدم درعاً واقياً من أشعة الشمس ومن ضياء الأرض وسيحجب الضوء والحرارة مما يساعد على إبقاء المعدات في درجة الحرارة المطلوبة لعمليات الرصد (220 C° تحت الصفر).[7]

موعد الاطلاق مجدول في 2018 عن طريق صاروخ أريان 5 والمدة المتوقعة للمهمة هي خمس سنوات وهدف العلماء لمدها إلى عشر سنوات [8] [9] (بسبب الكمية المحدودة للمادة التي تصحح مدار المقراب) , والمقاول الرئيس لهذه المهمة هو نورثروب جرومان.

تاريخ التطوير[عدل]

مقارنة بين مرآة جيوست ومرآة هابل


التطوير المبكر للمقراب هابل في الفترة مابين 1989 و1994 ونتيجة للخبرات المتراكمة فقد تم ترسيخ مبدأ Hi-Z [10], حيث يكون هناك مقراب ذو مرآة قطرها 4 أمتار تعمل بالأشعة تحت الحمراء وتبعد ثلاث وحدات فلكية , المسافة ستمنح المقراب قدرات عالية لتجنب التلوث الضوئي من الضوء البروجي [11], وأيضا قادت هذه الخبرات لمشاريع أخرى دعيت NEXUS وهي مشاريع أخرى واعدة. [12][13]

وفي عصر السرعة والكفاءة العالية والرخص في منتصف التسعينات , دفع قادة ناسا لمشروع مقراب أقل تكلفة [14], نتج عن ذلك المقرابات الفضائية من الجيل القادم بمرآة تبلغ 8 أمتار وتقع في L2 من نقاط لاغرانج وبتكلفة تقدر بـ500 مليون دولار , في 1997 عملت ناسا مع مركز جودارد للطيران الفضائي [15]و بول ايروسبيس [16]و TRW [17], وذلك لكي تقوم بالتوفيق بين المتطلبات التقنية ودراسة التكلفة , وفي عام 1990 تم إختيار لوكهيد مارتن [18]و TRW لإنشاء التصميم المبدئي [19], في 2002 أرست ناسا مشروع المقراب من الجيل الجديد بتكلفة 824 مليون دولار للمقاول TRW وقد سمي الآن مقراب جيمس ويب الفضائي , التصميم كان بمرآة 6.1 متر وبموعد إطلاق 2010 [20], لاحقاً في ذلك العام أصبح المقاولون هم نورثروب جرومان و بول ايروسبيس.


مقارنات

بالمقارنة مع مشاريع أخرى مقترحة للرصد , أغلبها قد تم الغاؤها أو وضعها في طور التعليق , يشمل ذلك المقراب مكتشف الكواكب الأرضية في 2011 , مهمة الفضاء المتداخل في 2010 , الهوائي الفضائي الليزري مكتشف التداخل في 2011 , مرصد الأشعة السينية الدولي في 2011.

جيوست هو آخر مهمة لفيزياء الفضاء كبيرة قد تم الشروع بها من قبل ناسا في نفس الجيل.

تأخيرات المقراب وتكاليفه الإضافية يمكن مقارنتها بهابل [21], حيث بدأ هذا الأخير كمشروع مقراب فضائي في 1972 ثم عرف فيما بعد بهذاالاسم وقدرت تكاليفه بحوالي 300 مليون دولار (أو حوالي مليار دولار مقارنة بسعر 2006) لكن حتى الوقت الذي تم إرساله فيه إلى الفضاء كلف المشروع أربعة أضعاف المبلغ المقدر , ومنذ إرساله إلى الفضاء وحتى العام 2006 بلغت تكاليف المشروع 9 مليارات دولار وذلك بسبب الأدوات الجديدة وعمليات الصيانة.

في مقال لعام 2006 بدورية نيتشر تم التنويه لدراسة في عام 1984 من قبل مجلس الفضاء العلمي حيث تم تقدير التكلفة لتلسكوب الجيل الجديد بحوالي 4 مليار دولار (حوالي 7 مليار مقارنة بدولار 2006).

المهمة[عدل]

مهمة المقراب الرئيسة هي بحث المجالات الأربعة الآتية وهي: أولاً البحث عن الضوء المنبعث من النجوم والمجرات الأولى بعد الانفجار العظيم , ثانياً دراسة وبحث نشأة وتكوين المجرات وسلسلة تطورها , ثالثاً دراسة نشأة النجوم ونشأة الكواكب , رابعاً دراسة الكواكب وأصل الحياة.[22]

هذه الأهداف يمكن تحقيقها بشكل أكثر كفاءةً عند استخدام الأشعة تحت الحمراء في الرصد عوضا عن الضوء في الجزء المرئي من الطيف , لهذا السبب المقراب لن يستخدم الضوء المرئي أو الأشعة فوق البنفسجية كما هو الحال مع مقراب هابل , بل ستكون له خصائص فريدة وعالية وقدرات متقدمة في مجال فلك الأشعة تحت الحمراء.

المقراب سيكون حساس للموجات الطولية بمدى يتراوح بين 0.6 (الضوء البرتقالي) وحتى 28 ميكروميتر (الإشعاع تحت الأحمر العميق عند حوالي 100 كلفن ( 170 C° تحت الصفر)).


علم فلك الأشعة تحت الحمراء

المقراب يعد وريثاً لمقراب هابل وحيث أن هدفه الأساس هو الرصد بالأشعة تحت الحمراء فإنه يعد أيضاُ وريثاً لمقراب سبيتزر , المقراب سيتجاوز بكثير قدرات كلاهما حيث سيتمكن من رصد مجرات ونجوم قديمة [23], والرصد بالأشعة تحت الحمراء هو المفتاح لسبر أغوار تلك الأجرام القديمة شديدة البعد , وذلك بسبب القدرات الاستثنائية لهذه الأشعة باختراق الغازات والغبار الكوني التي تكون معترضة الفضاء بين الأرض وتلك الأجرام , وبالتالي ستتاح الفرصة لرصد الأهداف الأكثر برودة.

وعلى قدر أهمية الانزياح الأحمر الكوني فإن بخار الماء وأكسيد الكربون في غلاف الأرض يقومان بإمتصاص أغلب هذه الأشعة , المحطات الأرضية المخصصة لرصد الأشعة تحت الحمراء وبسبب هذا الإمتصاص فإن قدراتها محدودة بمجالات معينة للموجات الطولية , بالإضافة إلى أن الغلاف الجوي نفسه يكون مشعاً في الأسعة تحت الحمراء مما يغمر الضوء القادم من الأهداف خارج الكرة الأرضية التي تكون تحت الرصد , هذا يجعل الفضاء هو المكان الأنسب لوضع المقاريب خصوصاً التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء.[24]


المسافة الكونية

كلما كان الهدف بعيداً كلما بدا لنا عمره أصغر , وذلك بسبب أن الضوء يستغرق وقتاً أطول لكي يبلُغنا , نتيجة لتوسع الكون.

أثناء مضي الضوء في الفضاء يصدر منه انزياح أحمر , وبالتالي هذه الأهداف يكون رصدها أكثر سهولة عبر الأشعة تحت الحمراء[25], قدرات المقراب بهذه الأشعة ستقوده لرؤية كامل الأفق حتى المجرات الأولى المتشكلة بعد الانفجار العظيم بمئات السنين فقط.[26]

صورتان لمرقاب هابل يظهر فيها سديم القاعدة حيث في العليا يستخدم الضوء المرئي وفي السفلى تستخدم الأشعة تحت الحمراء.


اختراق الغبار

الأشعة تحت الحمراء تمتلك خصائص ممتازة للعبور بسهولة بين الغبار الكوني والغازات على عكس الطيف المرئي الذي يحجب بسبب هذا الغبار.

هذه الصورتين في اليسار هي لسديم القاعدة وقد تم التقاطها من قبل مقراب هابل , الصورة بالأعلى تم التقاطها عبر الطيف المرئي المعتاد بينما الصورة في الأسفل تم التقاطها باستخدام معدات للأشعة تحت الحمراء من نفس المقراب هابل , ويلاحظ أن نجوما أكثر تبدو أكثر وضوحاً في الصورة بالأسفل.

الرصد بالأشعة تحت الحمراء يتيح دراسة أهداف ومناطق في الفضاء كانت محجوبة من قبل الغبار الكوني أو الغازات وذلك عند استخدام الطيف المرئي مثل : السحابات الجزيئية حيث تنشأ النجوم , والقرص النجمي الدوار حيث تنشأ الكواكب , ونواة المجرات النشطة.[27]


الأهداف الباردة

وهي برودة نسبية حيث تكون درجة الحرارة أقل من عدة الاف مئوية , وبالتالي هذه الأهداف تبعث أشعتها بشكل رئيس عبر الأشعة تحت الحمراء , كما تم وصفها من قبل قانون بلانك , وكنتيجة لذلك أغلب الأهداف التي تكون أقل حرارة من النجوم من الأفضل رصدها ودراستها عبر الأشعة تحت الحمراء , وهذا يشمل السحاب البين نجمي , والنجوم الفاشلة المدعوة قزم بني , والكواكب سواء في مجموعتنا الشمسية أو في مجموعة شمسية أخرى , وكذلك المذنبات والأهداف في حزام كيبر.

مقارنة بين مرصد هابل ومرصد ويب[عدل]

المدار (هابل) : 568 كيلومتر من الأرض،........المدار (ويب) : 5و1 مليون كيلومتر من الأرض،

قطر المرآة(هابل): 4و2 متر ........................قطر المرآة(ويب): 5و6 متر

طول المرصد(هابل): 13 متر ..................... طول المرصد(ويب): 22 متر

وزن المرصد(هابل): 11.100 كيلوجرام........ وزن المرصد(ويب): 6.500 كيلوجرام.

وصلات خارجية[عدل]

اقرأ أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ "NASA JWST FAQ "Who are the partners in the Webb project?"". NASA. Retrieved 18 November 2011.
  2. ^ "JWST factsheet". ESA. 2013-09-04. Retrieved 2013-09-07.
  3. ^ Bergin, Chris. "James Webb Space Telescope hardware entering key test phase". NASASpaceflight.com. Retrieved January 2015.
  4. ^ "NASA budget plan saves telescope, cuts space taxis". Reuters. 16 November 2011.
  5. ^ "Webb telescope at risk of schedule delays, report finds". The Baltimore Sun. December 22, 2014. Retrieved January 2015.
  6. ^ "About James Webb". NASA. Retrieved 15 March 2013.
  7. ^ "The Sunshield". nasa.gov. NASA. Retrieved January 2015.
  8. ^ "About the Webb". NASA.
  9. ^ Mark Clampin (11 July 2014). "James Webb Space Telescope: The Road to First Science Observations". SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2014 (plenary talk) (SPIE Newsroom). doi:10.1117/2.3201407.11. edit
  10. ^ "Advanced Concepts Studies – The 4 m Aperture "Hi Z" Telescope". NASA Space Optics Manufacturing Technology Center.
  11. ^ [http://sci.esa.int/jwst/29551-trw-design-for-jwst/ ESA Science & Technology: TRW design for JWST.4 "STSCI JWST History 1994"]
  12. ^ "Astrononmy and Astrophysics in the New Millennium". NASA
  13. ^ de Weck, Olivier L.; Miller, David W.; Mosier, Gary E. (2002). "Multidisciplinary analysis of the NEXUS precursor space telescope" (PDF). doi:10.1117/12.460079.
  14. ^ "STSCI JWST History 1996". Stsci.edu. Retrieved 2012-01-16.
  15. ^ Goddard Space Flight Center design. spacetelescope.org. Retrieved on 2014-01-13.
  16. ^ ESA Science & Technology: Ball Aerospace design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21.
  17. ^ ESA Science & Technology: TRW design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21
  18. ^ ESA Science & Technology: Lockheed-Martin design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21
  19. ^ "HubbleSite – Webb: Past and Future". Retrieved 13 January 2012
  20. ^ "TRW Selected as JWST Prime Contractor". STCI. 11 September 2003. Retrieved 13 January 2012.
  21. ^ Reichhardt, Tony (March 2006). "US astronomy: Is the next big thing too big?". Nature 440, pp. 140–143
  22. ^ Maggie Masetti; Anita Krishnamurthi (2009). "JWST Science". NASA. Retrieved 14 April 2013.
  23. ^ James Webb vs Hubble
  24. ^ "IR Atmospheric Windwows". Cool Cosmos. Retrieved January 2015.
  25. ^ "IR Astronomy: Overview". NASA Infrared Astronomy and Processing Center. Retrieved 30 October 2006.
  26. ^ "Webb Science: The End of the Dark Ages: First Light and Reionization". NASA. Retrieved 9 June 2011
  27. ^ "IR Astronomy: Overview". NASA Infrared Astronomy and Processing Center. Retrieved 30 October 2006.