قدرتمندترین تلسکوپ‌های فضایی کدامند؟

خبرگزاری ایسنا: عظمت و بی کران بودن کهکشانها دو ویژگی منحصربفردی است که بشر را از ابتدای خلقت شیفته خود کرده و انسان همواره بدنبال شناخت بیشتر آن بوده است.

امسال روز جمعه، ۲۸ آوریل ۲۰۱۷ برابر با هشت اردیبهشت ۹۶ به عنوان روز جهانی نجوم اعلام شده است. به همین مناسبت و سالگرد پرتاب تلسکوپ هابل به فضا به بررسی عملکرد مهمترین تلسکوپ‌های فضایی در جهان پرداخته‌ایم.

رصدخانه فضایی به ابزارهایی مانند تلسکوپ گفته می‌شود که در فضای بیرونی و خارج از جو زمین مستقر شده و برای رصد سیارات دوردست، کهکشان‌ها و دیگر اشیای فضایی به‌کار می‌روند.

تلسکوپ‌های فضایی یا در مداری به دور زمین در چرخش هستند و یا در یکی از نقاط لاگرانژی زمین-ماه و یا زمین-خورشید قرار گرفته‌اند. تلسکوپ هابل یک نمونه از تلسکوپ‌های فضایی‌است.

رصدگرهای فضایی برخی مشکلات رصدخانه‌های زمینی در رصدگری مانند آلودگی نوری و انتشار تابش الکترومغناطیسی را ندارند.

از مزایای تلسکوپ‌های فضایی می‌توان موارد زیر را نام برد:

نبود گرد و غبار در مسیر دید

نبود پراکنش نور خورشید و ماه در اثر مولکول‌های جو سیاره

نبود آلودگی نوری ناشی از مظاهر تمدن بشری

نبود آلودگی جوی و یا رطوبت در هوا

امکان رصد در طول موج‌های نامرئی (جو زمین جلوی پرتوهای ایکس، فرابنفش، فروسرخ و... را می‌گیرد.)

تلسکوپ فضایی اسپیتزر یک تلسکوپ فضایی , در طول موج مادون قرمز است . این تلسکوپ چهارمین و آخرین مرحله از پروژه ی برنامه بزرگ تلسکوپ‌های ناسا بود. در حال حاضر تیم نجومی این تلسکوپ تحت سرپرستی دکتر رابرت گوترموث از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیت‌سونیان اداره می‌شود.

این پروژه ۸۰۰ میلیون دلار آمریکا هزینه در بر داشت. اسپیتزر در ۲۵ اوت ۲۰۰۳ از سکوی پرتاب کیپ کاناورال همراه با موشک دلتا ۲ پرتاب شد. مداری که اسپیتزر دنبال می‌کند مدار معمول زمین‌مرکز نیست بلکه یک مدار خورشیدمرکز است و در نتیجه این تلسکوپ سالانه ۰٫۱ واحد نجومی از زمین دور می‌شود.

قطر آینه اصلی آن ۸۵ سانتیمتر بوده و از برلیوم ساخته شده‌ است و تا ۵٫۵ کلوین سرد شده ‌است. اما خاص‌ترین تلسکوپ فضایی، تلسکوپ هابل است.

۲۷ سال پیش در چنین روزی اولین تلسکوپ فضایی موسوم به هابل در یک برنامه مشترک بین ناسا و سازمان فضایی اروپا توسط شاتل دیسکاوری به فضا پرتاب شد.

نام این تلسکوپ از نام کیهان‌شناسی به نام ادوین هابل گرفته شد. هابل یکی از بزرگترین و پرکاربردترین تلسکوپ‌ها به شمار می‌آید.

هابل اولین تلسکوپی است که می توان آن را در فضا تعمیر کرد و تاکنون حدود پنج بار روی آن تعمیرات صورت گرفته است.

آخرین ماموریت تعمیراتی هابل در سال ۲۰۰۲ میلادی انجام شد. در این ماموریت با تعویض بخش‌هایی از تلسکوپ فضایی، کارایی آن به میزان زیادی افزایش یافت. در این ماموریت صفحات خورشیدی تلسکوپ فضایی که آسیب دیده بودند، تعویض شدند.

منبع تغذیه نیروی الکتریکی که انرژی تلسکوپ را فراهم می‌کرد به کلی تعویض شد و برای این کار برق تلسکوپ فضایی برای اولین بار در فضا و ارتباطش با مرکز کنترل و فرماندهی روی زمین هم قطع شد. همچنین در این مأموریت، دوربین فروسرخ NICMOS که به دلیل مشکل سیستم خنک‌کننده بلااستفاده مانده بود، تعمیر و راه‌اندازی شد.

علاوه بر همه این اصلاحات مهندسان ناسا دوربین بسیار قوی جدید خود موسوم به دوربین پیشرفته نقشه‌برداری را روی تلسکوپ فضایی نصب کردند. عکس‌های خارق العاده این دوربین، تا مدتها مورد بحث مجامع علمی جهان بود.

تلسکوپ فضایی هابل هم مانند بسیاری از ماموریت‌های فضایی موفق دیگر بیشتر از آنچه که پیش‌بینی می‌شد، کار کرده‌ است و زمزمه‌ها درباره بازنشستگی‌اش به گوش می‌رسد.

در مورد زمان پایان کار هابل و چگونگی پایان کارش حرفها متفاوت است اما چیزی که آشکار است این است که تا تلسکوپ فضایی بعدی آمادهٔ رفتن به فضا نباشد، این اتفاق نمی‌افتد. در روز ۱۶ مه ۲۰۰۹ تلسکوپ فضایی هابل تعمیر اساسی شد. این اولین تعمیر یک شی فضایی شامل تعویض برخی باتری‌ها و همچنین دوربین اصلی آن است. انتظار می‌رود پس از این تعمیر این تلسکوپ بتواند هشت سال دیگر نیز کار کند.

تمام فعالیت‌های تلسکوپ فضایی هابل توسط پایگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند. نقطه مرکزی تمام عملیات‌ها تیم عملیات پرواز است که در مرکز پرواز فضایی گودارد واقع در مریلند، قرار دارد.

گرفتن عکس‌های رنگی با تلسکوپ فضایی هابل بسیار پیچیده تر از گرفتن این عکس‌ها با دوربین معمولی است. اولین تفاوت آن است که هابل هرگز از فیلم رنگی استفاده نمی‌کند بلکه با استفاده از آشکارسازهای الکترونیکی خود نور را از فضا جمع آوری و ثبت می‌کند.

این آشکارسازها عکس‌های کیهانی را به صورت رنگی تولید نمی‌کنند و عکس‌ها در مرحله اول سیاه و سفید هستند. عکس‌های نهایی از ترکیب چند عکس سیاه و سفید که رنگ آنها در زمان پردازش به آنها اضافه شده‌ است، به وجود می‌آیند.

رنگها در عکس‌های هابل، که به دلایل مختلف به وجود می‌آیند، همواره همان چیزی نیستند که ما از نزدیک می‌دیدیم(اگر می‌توانستیم آن اجرام را در سفینه فضایی و از نزدیک ببینیم) ما بعضی مواقع از رنگ به عنوان یک ابزار استفاده می‌کنیم به این دلیل که یا باعث بهتر دیدن جزئیات می‌شوند و یا تصور و دیدن آن‌ رنگ‌ها از عهده چشم انسان خارج است.

عکس‌های ارسالی هابل ترکیبی از ترکیب چند عکس سیاه و سفید به نمایندگی رنگ‌های مختلف نور به وجود می‌آیند. پنج ابزار دقیق تلسکوپ هابل یعنی دوربین‌ها، طیف نگارها و حسگرهای رهنمایی بسیار دقیق به طور هماهنگ و مجزا از هم کار می‌کنند تا عکس‌های عالی را از دورترین نقاط هستی به ما برسانند. هر کدام از ابزارها برای مشاهده جهان از راهی منحصربه‌فرد در نظر گرفته شده‌اند.

در اینجا تعدادی از ابزارهای مهم هابل در حال و گذشته، و کار آن‌ها را به طور مختصری بررسی می‌کنیم:

دوربین پیشرفته نقشه برداری: که در مارس سال ۲۰۰۲ میلادی نصب شده‌است، نشانگر نسل سوم ابزارهای دقیق، که روی هابل نصب شده می‌باشد. این دوربین در کنار دیگر وظایف به مشاهده و بررسی آب و هوا در روی دیگر سیارات منظومه شمسی، مشاهده و نقشه برداری از کیهان و همچنین مطالعه نوع و چگونگی توزیع ستارگان می‌پردازد.

دوربین میدان باز و سیاره‌ای هابل: زحمت کش‌ترین ابزار در تهیه مشهورترین عکس‌های هابل است. این دوربین مانند دوربین اصلی هابل برای مشاهده همه چیز به کار می‌رود.

دوربین فروسرخ و طیف نگار: که می‌تواند چند هدف را همزمان طیف نگاری کند، آشکارساز گرمای هابل است. حساسیت آن به امواج فروسرخ باعث شده‌ است که این دوربین برای مشاهده اجرام مبهم آسمانی مانند گازها و غبار میان ستاره‌ای و همچنین مشاهده دقیق ژرفترین قسمت‌های کهکشان بسیار کارآمد باشد.

طیف نگار عکاسی تلسکوپ فضایی: ابزار گردانی بود که تا حدودی مانند یک منشور، نوری که از اجرام آسمانی به تلسکوپ می‌رسد را به رنگ‌های به وجود آورنده آن تجزیه می‌کند. در سال ۲۰۰۴ مشکلی برای آن پیش آمد و از ادامه فعالیت آن جلوگیری کرد البته این ابزار قابل تعمیر است و می‌تواند در ماموریت‌های بعدی تعمیر شود.

حسگرهای راهنمایی دقیق هابل: ابزارهای هدف گیری هستند که به سوی ستارگان راهنما قفل می‌شوند و موقعیت نسبی آنها را نسبت به سوژه در حال مشاهده می‌سنجند. کار تنظیمی که این ابزارها انجام می‌دهند باعث می‌شود هابل در حالت نشانه گیری درست بماند. همچنین این حسگرها برای انجام اندازه گیری‌های آسمانی به کار می‌روند.

دوربین سوژه‌های کم نور: دستگاه مخابره عکس هابل بود. عکس‌هایی که از میدان‌های دید بسیار کوچک گرفته شده بودند با تمام جزئیات ضبط می‌کرد. این ابزار در سال ۲۰۰۲ جای خود را به دوربین پیشرفته نقشه برداری داد.

هابل به حل بسیاری از مشکلات نجوم که دانشمندان قبل از در مدار قرار گرفتن آن با آنها دست و پنجه نرم می کردند، کمک می‌کند.

این تلسکوپ توانست فاصله میان ستارگان را دقیق تر اندازه گیری کرده و سرعت گسترش جهان را تنها با ۱۰ درصد خطا تخمین بزند.

همچنین هابل توانست سن جهان و راهی که پیش رو دارد را اندازه گیری و به دست آورد که این نتایج ناقض بسیاری از نظریات قبلی بود.

هابل هر روز بین ۱۰ تا ۱۵ گیگابایت تصویر برای ستاره شناسان ارسال می کند. حجم این داده ها تاکنون بیش از ۱۰ ترابایت بوده است.

هابل بیش از ۴۰۰ هزار رصد جداگانه از اجرام آسمانی به عمل آورده است و هزاران مقاله نجوم بر اساس اطلاعات هابل نوشته شده است.

این تلسکوپ اولین تلسکوپ نوری بود که توانست از یک سیاه چاله تصویر برداری کند. این سیاه چاله جرمی معادل چندین میلیارد برابر خورشید دارد.

هابل برای اولین بار تصاویری واضح از تولد و مرگ ستارگان ارائه داد.

در سال ۱۹۹۴ هابل از برخورد ستاره ای دنباله دار با مشتری تصویربرداری کرد.

دورترین و قدیمی‌ترین اجرام آسمانی نسبت به زمین که تاکنون نور آنها به زمین رسیده است نیز توسط هابل ثبت شده اند.

در ۹ ژانویه ۲۰۱۳ دورترین ابرنواختر شناخته شده، توسط تلسکوپ هابل کشف شد. فاصله این ابرنواختر حدود ۱۰ میلیارد سال نوری است.

جانشین هابل کدام تلسکوپ است؟

پروژه تلسکوپ فضایی بعدی به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب به اختصار JWSTT با اندازه‌ای بزرگ‌تر و قدرتی بالاتر و البته هدف‌هایی متفاوت در دست طراحی است.

ابعاد این تلسکوپ بزرگتر از هابل است و دارای آینه‌ای عظیم خواهد بود که بر قدرت رصدگری آن می‌افزاید و به علاوه نسبت به هابل دورتر از زمین مستقر خواهد شد. بودجه ۸.۸ میلیارد دلاری تلسکوپ JWSTT آن را به یکی از بزرگترین و پرهزینه ترین پروژه‌های تاریخ ناسا مبدل ساخته است.

چهار ابزار علمی بسیار پیشرفته برای تلسکوپ فضایی جیمز وب در نظر گرفته شده است؛ ابزار مادون قرمز متوسط برای تهیه تصاویر شبیه هابل از کهکشان ها، دنباله دارها و اجرام آسمانی سنگین توسط کنسرسیوم اروپا آماده شده و در سال ۲۰۱۲ به ناسا تحویل داده شد. دوربین فیلتردار مجهز به حسگرهای دقیق FGS-TFI برای تصاویر با وضوح تصویری بالا از سایر اجرام آسمانی نیز توسط آژانس فضایی کانادا ساخته و سال گذشته در اختیار ناسا قرار گرفته است. ابزار دوربین مادون قرمز نزدیک و طیف نگار مادون قرمز نزدیک نیز تا سال ۲۰۱۳ آماده خواهد شد.

پس از این مرحله، عملکرد هر چهار ابزار علمی بر روی تلسکوپ فضایی جیمز وب با ابعاد یک زمین تنیس و شعاع آینه ۵.۶ متری مورد آزمایش قرار می‌گیرد و تست‌های نهایی از سال ۲۰۱۵ آغاز می‌شود. ناسا امیدوار است که برنامه تلسکوپ فضایی هابل با عمر ۲۳ سال را تا سال ۲۰۱۸ و همزمان با پرتاب شدن تلسکوپ فضایی جیمز وب تمدید کند.

آلبرتو کونتی دانشمند دیگر پروژه جیمز وب می‌گوید این ماموریت فراتر از جستجوی صرف برای کشف حیات است، در این ماموریت برای کشف شواهدی از اولین ستاره جهان و اطلاعاتی درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها و حیات نیز تلاش خواهد شد. به گفته وی این تلسکوپ یکی از اصلی‌ترین موانع برای بررسی فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها، یعنی غبارهای فروسرخ را از سر راه اخترشناسان برخواهد داشت.