علوم

أهم 5 عناصر قد تسبب فشل تلسكوب جيمس ويب.

نجاح التلسكوب يعتمد على تكامل كل شيء وتفادي حصول أي مسبب من المسببات الـ344 الممكنة

المصدر: NASA’s James Webb Space Telescope/flickr

فشل تلسكوب جيمس ويب. بعد أكثر من عقد من التأخير، أصبح تلسكوب جيمس ويب الفضائي جاهزًا أخيرًا لسبر أعماق الكون. أكثر من أي تلسكوب آخر على الإطلاق. كل ما تبقى فعله هو نقل جيمس ويب إلى الفضاء ودخول مداره بأمان.

لسوء الحظ، هذه ليست عملية بسيطة. قال باتريك ماكنالي، مهندس الطيران والمدير الإداري لمختبر أبحاث فيزياء الفضاء في جامعة ميشيغان، في مقابلة مع موقع “Interesting Engineering”، إن جيمس ويب قد يكون “أكثر شيء نضعه في الفضاء تعقيداً على الإطلاق”. إذا لم يكن الأمر كذلك، فهو “هناك مع محطة الفضاء [و] هابل”.

ولكن على عكس تلك المهمات، يتعين على ويب اجتياز هذه الخطوات الأخيرة دون أي تدخل بشري. بمجرد إطلاقه، سيعتمد على نفسه فقط.

مقالة ذات صلة: جيمس ويب خليفة هابل بقيمة 10 مليار دولار

تجنب فشل تلسكوب جيمس ويب

عند إنشاء شيء مثل تلسكوب ويب، يحتفظ المصممون بقائمة من العناصر التي سيكون لها عواقب وخيمة. والتي قد تؤدي فشل تلسكوب جيمس ويب أو إلى تعطل المهمة إذا فشل أي منها. وفقًا لماكنالي، الذي لا يعمل في مهمة ويب. الهدف هو إبقاء قائمة “الفشل من نقطة واحدة” قصيرة قدر الإمكان. من خلال تطوير أنظمة النسخ الاحتياطي والتكرار، ولكن قيود التصميم والنفقات غالبًا ما تعني أن بعض العناصر يجب أن تبقى في القائمة.

كان مسبار جاليليو، الذي تم إرساله إلى كوكب المشتري في الثمانينيات، قد فشل في حوالي 30 نقطة. يحتوي الهبوط على المريخ على أكثر من 100 عنصر. ويبلغ طول قائمة ويب للإخفاقات أحادية النقطة 344 عنصرًا. كتب توماس زوربوشن، المدير المساعد لمديرية المهام العلمية في ناسا، في منشور بالمدونة: “أولئك الذين لا يشعرون بالقلق أو حتى الخوف من هذا الأمر لا يفهمون ما نحاول القيام به”.

يكمن أحد أسباب فشل ويب في العديد من نقاط الفشل في طبيعته. يشير ماكنالي إلى أن المصممين واجهوا تحديًا هائلاً عندما يتعلق الأمر بدخول ويب إلى مداره، والذي سيدور حول نقطة لاجرانج، على بعد مليون ميل (1.6 مليون كيلومتر)، مقارنةً بـ340 ميلاً (550 ميلاً) موقع دوران التلسكوب هابل.

تقنيات الصواريخ ليست متقدمة بما يكفي لنقل ما هو أفضل من تلسكوب جيمس ويب

كان على الفريق أن يوازن بين متطلبات تلسكوب قوي يعمل بالأشعة تحت الحمراء والقيود المفروضة على الصواريخ المتاحة حاليًا لحملها إلى المدار. كان النهج الذي استقروا عليه هو طي ويب في مقدمة صاروخ “آريان 5” لإطلاقه ثم جعله ينفتح مرة واحدة في الفضاء، مثل المحولات.

في النهاية، يقول ماكنالي إن أحد أكبر التحديات التي تواجه تلسكوب جيمس ويب ليس العدد الهائل من حالات الفشل أحادية النقطة، بل إن الكثير منها مترابط. قال “لديك جزء واحد يجب أن يطوى بشكل صحيح حتى يتمكن الجزء آخر من الطي بشكل صحيح أيضاً.”

لكنها بعيدة كل البعد عن كونها طلقة في الظلام. أمضى المهندسون والفنيون سنوات في تخيل السيناريوهات وتشغيل عمليات المحاكاة واختبار كل مكون أخير. ووفقًا لصحيفة واشنطن بوست، فقد عمل أكثر من 10000 شخص على مشروع تلسكوب جيمس ويب في بعض القدرات منذ بدء المشروع. ومع ذلك، لا يمكن لأي قدر من التحضير أن يضمن سلامة مثل هذا العرض الطموح للنجوم. لذلك، على الرغم من الميزانية البالغة 10 مليارات دولار (والآمال والأحلام والمهن لجيل من علماء الفيزياء الفلكية) على المحك، لم يكن أمام فريق ويب خيار سوى قبول قائمة طويلة للغاية من اللحظات الحاسمة.

إليك نظرة عامة على أهم التحديات التي يجب أن يتغلب عليها ويب قبل أن يبدأ التلسكوب في إرسال الصور إلى الأرض.

مقالة ذات صلة: تلسكوب جيمس ويب من قناة بنما تم شحنه. لكن لماذا؟

فشل تلسكوب جيمس ويب قد يكون مداره البعيد المنعزل

كما لوحظ سابقًا، لن يدور ويب حول الأرض كما يفعل هابل، على بعد 550 كم فقط. بدلاً من ذلك، سيحتفظ ويب بمدار ضيق حول نقطة تسمى L2، والتي تبعد 930.000 ميل (1.5 مليون كيلومتر) عن الأرض. لاجرانج 2 هي أحد النقاط التي تتحد فيها جاذبية الشمس والأرض بطريقة تجعل من الممكن للقمر الصناعي البقاء في نفس الموضع بالنسبة إلى الأرض. توجد في الواقع خمس نقاط من هذا القبيل، لكن علماء الفلك اختاروا لاجرانج 2 لأنه يحمي ويب من أكبر قدر ممكن من الأشعة تحت الحمراء (المعروفة باسم الحرارة).

بالإضافة إلى ذلك، فإنه مصمم للعمل بمفرده تمامًا. هذا أمر شاق بشكل خاص نظرًا لأنه كان لا بد من صيانة هابل عدة مرات قبل أن يتمكن المهندسون من الحصول عليه في حالة عمل مناسبة. قال ماكنالي: “لقد تم تصميمه للخدمة، ولكن لا توجد طريقة كنا نعرف أنه سيتطلب الكثير من الخدمات.” تقول ناسا أن هذا لن يكون خيارًا لـويب. وفقًا للوكالة، “لا توجد حاليًا أية قدرة خدمة يمكن استخدامها للمهام التي تدور حول لاجرانج 2، وبالتالي فإن تصميم مهمة ويب لا يعتمد على خيار الخدمة”. فيما يتعلق بهذه النقطة، فإن ماكنالي أكثر تفاؤلاً. حيث قال: “إنها ليست مصممة لذلك، لكنني لن أقلل أبدًا من براعة مؤسسة الفضاء”.

مقالة ذات صلة: تلسكوب جيمس ويب، كل ما تحتاج معرفته عنه هنا

الواقي من الشمس

أكبر جزء ويب هو حاجب الشمس. على مساحة تزيد عن حوالي 280 مترًا مربعًا بمجرد نشره بالكامل. سيحمي حاجب الشمس Webb من الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الشمس والأرض والقمر. ستخلق طبقاته الخمس الرقيقة المصنوعة من الكابتون، وهي مادة فضية خفيفة الوزن ذات خصائص حرارية خاصة. فرقًا في درجة الحرارة يبلغ حوالي 316 درجة مئوية بين جانبها الدافئ، الذي يواجهنا على الأرض، والجانب البارد الذي يواجه التلسكوب. بعد ثلاثة أيام من الإطلاق، ستنفتح “المنصات” اللتان تحتويان على مادة مظلة مطوية بإحكام على جانبي التلسكوب. مثل زوج من الأجنحة العملاقة. “يتعين على هؤلاء الخروج بشكل مثالي ليكونوا في مكان آمن حيث قال ماكنالي: “يمكن نشر الشكل بالكامل، ” وأضاف “أنا مهتم جدًا برؤية كيفية نشر هذه المادة الرفيعة والكبيرة جدًا.”

إذا فشلت المنصات في الاستقرار في مكانها تمامًا كما تم تصميمها، يمكن أن “تتالى” المشكلات بسرعة خلال بقية تسلسل الكشف.

سيبدأ النسيج الرقيق لمظلة الشمس في الظهور في اليوم الخامس، بمجرد أن تصبح المنصات في مكانها. في حين أن الثقوب الصغيرة قد لا تسبب مشاكل كبيرة، أشار ماكنالي إلى أن الحطام أو العقبات يمكن أن تضع عبئًا إضافيًا على الآليات الأخرى، مما يمنع النشر الناجح. يزداد التحدي لأنه من الصعب محاكاة كيفية عمل مثل هذه المواد الرقيقة، كما يقول ، لذلك “من الصعب حقًا الحصول على ثقة جيدة بأن كل شيء سيعمل”.

مقالة ذات صلة: إليك كيف يرى تلسكوب جيمس ويب باستخدام 4 أدوات في وقت واحد

المرآة الأساسية

ستنتشر المرآة الأساسية في اليوم الثالث عشر. وهي مطلية بالذهب وتشبه قرص العسل. وهي أكبر مرآة تم وضعها في الفضاء على الإطلاق. بمساحة تجميع أكبر بست مرات من هابل. تطلبت مهمة ويب العلمية مثل هذه المرآة الكبيرة لالتقاط أكبر قدر ممكن من الضوء. ولكن هذا أثبت أنه يمثل تحديًا هندسيًا هائلاً. المحلول عبارة عن مرآة تتكون من 18 شكلًا سداسيًا فرديًا، يبلغ قطر كل منها 1.3 متر. وزنه لكل وحدة مساحة حوالي عُشر وزن هابل! عند طيها داخل هيكل الصاروخ ، تنقسم مرآة ويب إلى ثلاثة أجزاء ستمتد خلال الأسبوع الثاني لـويب في الفضاء.

يتم توصيل كل جزء من مقاطع البريليوم بسلسلة من المحركات الصغيرة، تسمى المشغلات. والتي ستُمكن المركبة من تركيز الضوء في الزوايا الصحيحة تمامًا. هناك مجال ضئيل للغاية للخطأ هنا. حتى أدنى خدش يمكن أن يسبب ضررًا لا يمكن إصلاحه ويدمر قدرتنا على التحديق عبر الكون. ظل هابل غير متصل بالإنترنت لسنوات بينما عوضت أطقمه خطأ في التصنيع ترك مرآته مشوهة بنحو واحد على خمسين من عرض شعرة الإنسان. لسوء الحظ ، كما لوحظ سابقًا ، لن تكون مثل هذه الإصلاحات ممكنة مع ويب.

مقالة ذات صلة: تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرسل أول صوره من الفضاء السحيق

المرآة الثانوية

المرآة العاكسة الثانوية ليست براقة مثل سطح قرص العسل، لكنها لا تقل أهمية. تُثَبت هذه المرآة على ثلاثة أذرع بطول 7.6 متر. وتوجه الفوتونات التي تم جمعها بواسطة المرآة الأساسية إلى التلسكوب نفسه، حيث تنتظر الكاميرات وأجهزة الطيف لتحويل الخصائص الفيزيائية للضوء إلى بيانات. الأذرع، وهي عبارة عن أنابيب مصنوعة من مادة مركبة بسماكة ملليمتر واحد فقط، ستنتشر بعد حوالي 10 أيام من الانفجار.

نتمنى لتلسكوب جيمس ويب رحلة آمنة وأن يمدنا بإستكشافات ومعلومات جديدة عن محيطنا الخارجي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى