29 روز وحشت با تلسکوپ فضایی جیمز وب؛ از پرتاب تا پس از آن - وبلاگ ساعت ورزشی

به گزارش وبلاگ ساعت ورزشی، اکنون دقیقا یک ماه تا زمان برنامه ریزی شده برای پرتاب بزرگ ترین مأموریت نجومی سال های اخیر به جای مانده است و تیم های فنی گام های نهایی پیش از پرتاب را برای آماده سازی تلسکوپ فضایی جیمز وب پیش می برند اما این تلسکوپ پس از پرتاب مسیری پرچالش را تا استقرار کامل پیش رو دارد که 29 روز حساس را برای آن رقم خواهد زد.

از زمان ورود کشتی حامل جیمز وب به محل پرتاب در ماه گذشته، آزمایش های آماده سازی جیمز وب 55 روز طول طول خواهد کشید. پس از ورود وب به گویان فرانسه، این تلسکوپ به اتاق تمیز انتقال داده شد و تکنسین های کنترل آلودگی، اطمینان حاصل کردند که رصدخانه از سفر 9300 کیلومتری به سلامت گذشته و بدون هر گونه آلودگی است.

سپس مهندسان مجموعه نهایی آزمایش های الکتریکی و عملکردی را انجام دادند و پیکربندی مکانیکی تلسکوپ را در حالت جمع شده آنالیز کردند تا اطمینان یابند که به خوبی به محل پرتاب رسیده است. به زودی خدمه آموزش دیده با لباس های مخصوص استریل (Hazmat) فرآیند دو هفته ای بارگیری فضاپیمای وب با سوخت هیدرازین و اکسیدنماینده نیتروژن تتروکسید را که برای تأمین نیروی رانشگرهای موشکی و حفظ مدار تلسکوپ احتیاج است، آغاز خواهند کرد.

در گام بعدی وب به ساختمان یکپارچه سازی منتقل می گردد و بر بالای موشک آریان 5 (Ariane 5) نصب خواهد شد تا برای پرتاب آماده باشد. چند برچسب قرمز نهایی نهایی پیش از پرواز برداشته شده اند و چند برچسب سبز اضافه شده هم پیش از پرواز نصب می شوند. سپس کلاهک موشک در بالای آن قرار می گیرد و در جای خود قفل می گردد. این نشان دهنده انتها سفر طولانی آماده سازی وب برای پرتاب است و بدین ترتیب آماده پرتاب از بندرگاه فضایی اروپا یا همان مرکز فضایی گویان (CSG) خواهد بود.

موشک آریان 5 به عنوان یک وسیله پرتابگر کاملا یکپارچه با محموله ای مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (James webb Space Telescope)، چند روز پیش از پرتاب به سمت سکوی پرتاب خواهد رفت. در این مرحله مهندسان به وسیله اتصالات الکتریکی که از اتاق کنترل محموله تا سکوی پرتاب کشیده شده اند، بر موشک نظارت می نماید. این اتصالات هنگام برخاستن موشک از آن جدا می شوند.

چند ساعت پیش از بلند شدن، موشک با سوخت هیدروژن مایع و اکسیدنماینده اکسیژن مایع پر می گردد. حدود نیم ساعت پیش از پرتاب هم مهندسان اتاق کنترل، تأمین نماینده نیروی محموله فضاپیما را از نیروی الکتریکی خارجی به باتری داخلی فضاپیما تغییر می دهند.

پرتاب وب قطعا لحظه ای محوری برای ناسا و شرکای آن در این پروژه یعنی آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) خواهد بود اما این تنها آغاز کار است.

29 روز پس از آن یک زمان هیجان انگیز اما ترسناک است. هزاران قطعه تلسکوپ باید به درستی و گام به گام کار نمایند تا جیمز وب باز گردد و در پیکربندی نهایی خود قرار بگیرد. همه اینها باید در حالی که فضاپیما کاملا تنها در وسعت فضا حرکت می نماید و به سوی مقصدی 1.5 میلیون کیلومتر دورتر می رود، انجام شوند.

پیچیده ترین فرایند استقرار فضایی در انتظار جیمز وب

29 روز حیاتی وب با برخاستن از زمین آغاز می گردد. در ابتا و پس از 206 ثانیه پرواز، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری از جو، دو نیمه کلاهک موشک که هنگام صعود از مجموعه رصدخانه فضایی محافظت می نمایند، به وسیله یک سیستم آتش افکن و فنر از هم جدا می شوند و جیمز وب را در معرض فضا قرار می دهند.

تیم های مأموریت انتظار دارند در مدت کوتاهی پس از این جدایش، سیگنال ارتباطی از تلسکوپ وب دریافت نمایند. سپس تلسکوپ تقریبا 28 دقیقه پس از پرتاب از پرتابگر جدا می گردد و از این لحظه به بعد، تیم زمینی در مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی که در بالتیمور مستقر است، کنترل کامل آن را در دست خواهد داشت تا پیچیده ترین توالی استقرار را که تا کنون در فضا صورت گرفته است، آغاز کند.

برای گگرددن راز کیهان، نخست باید این تلسکوپ را باز کنیم. در پی پرتاب، بیش از 300 نقطه احتمال شکست و 50 عملیات استقرار اصلی باید با موفقیت سپری شوند تا از عملکرد صحیح این ابزار قدرتمند علمی اطمینان حاصل گردد. زیرا در چنین فاصله ای در فضا، امکان فرستادن ربات یا انسانی برای تعمیر تلسکوپ وجود ندارد.

نخستین گام استقرار وب، باز کردن آرایه خورشیدی آن است که بین 31 تا 33 دقیقه پس از برخاست انجام می گردد تا با توان تقریبا 2 کیلووات، از تخلیه بیشتر باتری داخلی جلوگیری کند. بعلاوه برای فعال کردن ارتباط با بالاترین نرخ داده با زمین به وسیله شبکه فضای دوردست ناسا (DSN)، پلتفرم آنتن میانه و با بهره بالا، طی دو ساعت باز می گردد.

12 ساعت و نیم پس از پرتاب، جیمز وب پیشرانه های خود را روشن می نماید و برای نخستین بار چندین اصلاح حیاتی راستا را انجام می دهد تا رصدخانه را به سمت مقصد نهایی خود در مدار راهنمایی کند. این رصدخانه تقریبا دو روز و نیم پس از پرتاب از ماه خواهد گذشت و این حتی سریع تر از زمانی است که فضانوردان آپولو به مدار ماه رسیده بودند.

نخستین استقرار بزرگ وب، توسعه قاب محافظ آن است که ساختار پالت یکپارچه (Unitized Pallet Structure) نام دارد و تقریبا سه روز پس از پرتاب به سمت پایین تا می گردد و فضای کافی را برای ادامه توسعه رصدخانه، باز می نماید. این نشان دهنده آغاز همه استقرارهای اصلی است و تقریبا 5 ساعت طول خواهد کشید تا پالت های جلو و عقب به طور کامل جمع شوند.

چهار روز پس از پرتاب، یک برج تاشو توسعه خواهد یافت تا آینه ها و ابزار تلسکوپ را از مجموعه فضاپیما جدا کند. این جداسازی به شکل مؤثری تلسکوپ را از ارتعاشات و گرمای راهنمایی شده از بستر فضاپیما جدا می نماید. چنین توسعهی بعلاوه به بقیه اجزای بزرگ تر تاشو، مانند آفتابگیر و آینه اصلی امکان می دهد تا فضای کافی برای ادامه حرکات پیچیده خود داشته باشند.

در ادامه استقرار سایه بان محافظ آفتاب که یکی از بزرگ ترین فرآیند های لازم است، تقریبا 5 روز پس از پرتاب به طور رسمی آغاز می گردد. این فرآیند شامل باز شدن یک آرایه آفتابگیر پیچیده به مقدار زمین تنیس است که دارای 140 سازوکار آزادسازی، مجموعه 70 لولا، 400 قرقره، 90 کابل و 8 موتور استقرار به همراه فنرها و چرخ دنده ها است.

در این مرحله پوشش های مخصوصی که از این آفتابگیر در هنگام سفر به فضا محافظت می نمایند، برداشته می شوند. گام بعدی یک نقطه حساس مأموریت خواهد بود. زمانی که همه 107 پین توسعه آفتابگیر پنج لایه که در جای خود قفل شده اند، از جای خود خارج شوند و اتصال ها را آزاد نمایند.

پس از اینکه همه پین های محافظ آفتابگیر با موفقیت برداشته شدند، دو بال که به عنوان بوم های میانی شناخته می شوند، توسعه می یابند تا هر یک از لایه های محافظ آفتابگیر را تقریبا یک روز بعد به شکل نهایی الماس-مانند خود مستقر نمایند.

پس از استقرار کامل، هر یک از پنج لایه با استفاده از قراره ها و سیستم های موتوری خاص تنش و جدا می شوند. انتظار می رود که استقرار و توسعه آفتابگیر بین هشت 8 تا 9 روز پس از بلند شدن به انتها برسد اما در صورت بروز هر گونه مشکل پیش بینی نشده، می توان سرعت آن را کاهش داد.

با انجام کشش و توسعه آفتابگیر، یک رادیاتور ویژه در پشت آینه اولیه مستقر می گردد تا به خنک شدن ابزار علمی یاری کند. در ادامه، ابزار نوری وب و چشم تازه ناسا به کیهان باز می گردد. استقرار تلسکوپ با باز کردن و قرارگیری پایه نگهدارنده آینه ثانویه در محل خود آغاز می شد و انتظار می رود که این مرحله 2 ساعت بعد از روز دهم پرتاب، کامل گردد.

آینه ثانویه یکی از مهم ترین تجهیزات تلسکوپ است که برای موفقیت مأموریت لازم است. این آینه دایره ای کوچک تر از آینه اصلی است که نقش مهمی در جمع آوری نور از 18 آینه اصلی وب در یک پرتو متمرکز دارد.

استقرار آینه اولیه هم قرار است در روز دوازدهم آغاز گردد، با آغاز از پنل های کناری آینه که هر کدام سه بخش آینه را در خود جای می دهند قرارگیری آن ها که شامل بیرون آمدن و محکم شدن در جای خود است، حدود 3 ساعت طول می کشد. در 13 روز بعدی هم انتظار می رود که استقرار بزرگ-مقیاس وب انجام گردد و قفل شدن بال های آینه های اصلی، شکوه کامل تلسکوپ را نمایان کند.

پس از بسته شدن بال های آینه، یک فرآیند 10 روزه و چند مرحله ای برای خارج کردن همه 18 بخش اصلی آینه از پیکربندی حالت پرتاب، آغاز می گردد و در روز 25 به انتها می رسد. سپس برای تنظیم دقیق آینه ها، 126 محرک بسیار دقیق در پشت آن ها، هر آینه را به شکلی ماهرانه شیبدار می نماید. فرآیندی که ماه ها طول می کشد.

در روز بیست ونهم، تلسکوپ وب بار دیگر پیشرانه های خود را روشن می نماید تا خود را در مدار معین شده، دومین نقطه لاگرانژ یا L2، که حدود 1.5 میلیون کیلومتر دورتر از زمین است قرار دهد و رسما دشوارترین و پیچیده ترین توالی استقرار را که تا کنون در فضا صورت گرفته است، به انتها برساند.

بدین ترتیب تلسکوپ فضایی جیمز وب یک فرآیند بسیار حساس و لب مرزی را پیش رو دارد اما ناسا معتقد است که سال ها آموزش و مدیریت پروژه در آژانس های فضایی همکار، به وب در این فرآیند پیچیده یاری خواهد نمود.

در حالی که ماه اول پرتنش ترین بخش استقرار است، شش ماه طول می کشد تا همه ابزارها روشن، کالیبره و راه اندازی شوند تا مجموعه رصدخانه به درستی کار کند و دانشمندان بتوانند نخستین نور را از نگاه آن ببینند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب پس از استقرار، بهترین رصدخانه علوم فضایی دنیا خواهد بود. این فضاپیما اسرار منظومه شمسی ما را حل خواهد نمود، به دنیاهای دوردست اطراف ستاره های دیگر نگاه خواهد نمود و ساختارها و منشأ اسرارآمیز دنیا و مکان ما را آنالیز می نماید تا درک بشر را از کیهان تغییر دهد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از تلسکوپ فضایی جیمز وب در فضا

Credit: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

منابع: SciTechDaily, Space, Universe Today