كيف يعمل تلسكوب الويب
يتميز التلسكوب ببعض خصائص التصميم الفريدة، مثل المرآة المقسمة والدرع الشمسية الضخمة
داخل مرصد يدور في مدار
تلسكوب JWST تلسكوبٌ حديث ومركبة فضائية متطورة في آن واحد
ولا يرحب بعض الفلكيين باستخدام اسمه.
خارجياً يبدو تلسكوب JWST مختلفاً تماماً عن تلسكوب هابل الذي يشبه التلسكوب التقليدي تماماً، محاط بأنبوب أسطواني يحمي مكوناته البصرية من الضوء الشارد. اعتماداً على موقعه في مداره، يمكن أن يتعرض تلسكوب هابل لكثير منه- أشعة الشمس الحارقة من اتجاه بعينه، والانعكاسات من سطح الأرض من اتجاه آخر وربما حتى القمر. لكن تلسكوب JWST أكثر حظاً. عند النظر إليها من نقطة لاغرانج ،L2 تكون جميع هذه المصادر في الاتجاه نفسه تقريباً، لذا فإن كل ما يحتاج إليه التلسكوب هو درع شمسية واحدة كبيرة. وفوق هذه الدرع، تُبِّتت المكونات البصرية المكشوفة، على شكل مرايا أولية وثانوية. تبدو النتيجة، للوهلة الأولى، كتلسكوب راديوي أكثر منه تلسكوباً بصرياً.
ومع ذلك فمن الناحية الوظيفية، بُني كل من تلسكوب JWST وهابل على المبادئ نفسها. يرتكز كلاهما على مرآة أساسية كبيرة، ولها مهمة حيوية هي تجميع أكبر قدر ممكن من الضوء من الأجرام التي قد توجد على حافة الكون المرئي. مبدئياً، كلما كانت هذه المرآة أكبر، كان ذلك أفضل. في حالة تلسكوب هابل، يبلغ قطر المرآة 2.4 م، وهي مصنوعة من قطعة زجاجية دائرية واحدة. إذا زيد هذا الحجم إلى الحجم المطلوب لتلسكوب JWST- نحو 6.5م- فلن يكون تصنيعها صعباً جداً فحسب، بل ستكون المرآة الناتجة أكبر وأثقل بكثير من أن يُمكن إطلاقها في الفضاء.
بدلاً من ذلك، بنيت مرآة تلسكوب JWST من 18 قطعة سداسية الأضلاع؛ من الممكن طيها للإطلاق ثم نشرها في تكوين تشغيلي عند وصولها إلى الفضاء .على الرغم من أن وكالة ناسا قد فكرت في صنع شرائح زجاجية، مثل مرآة تلسكوب هابل، فقد استخدمت في النهاية البريليوم ،Beryllium وهو معدن قوي جداً وخفيف الوزن يشيع استخدامه في الطائرات عالية السرعة والمركبات الفضائية. يحتاج هذا المعدن إلى تشكيله وصقله بدقة عالية جداً من أجل التقاط صور بالوضوح اللازم- تقدر وكالة ناسا خطأ التلميع بأقل من جزء من المليون من البوصة. بعد تحقيق الشكل المطلوب، طليت أجزاء المرآة بطبقة رقيقة من الذهب الخالص لتعظيم الانعكاس في الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء.
عند تجميع كل الأجزاء معاً، فإنها تحقق القطر المطلوب البالغ 6.5 م للمرآة الرئيسة، وهو أكبر بنحو 2.7 ضعف من حجم مرآة تلسكوب هابل، لكن التحسين الفعلي للأداء أكبر بكثير من هذا. يرجع ذلك لأن قوة المرآة في جمع الضوء تتناسب مع مساحتها وليس قطرها. بالنظر إلى الشكل السداسي للأجزاء والفتحة الموجودة في المركز، تبلغ المساحة الفعالة لمرآة ويب 25 م2، مقارنة بـ4 م2 لمرآة تلسكوب هابل. يعادل هذا تحسين الأداء بأكثر من 6 أضعاف.
الدرع الشمسية
يقع تلسكوب JWST عند نقطة لاغرانج L2، والتي تتعرض باستمرار لضوء الشمس الساطع. يُعَد هذا أمراً صحياً بالنسبة إلى المعدات الموجودة في هيكل المركبة الفضائية، لكنه يضر بالأجهزة البصرية والوحدة العلمية. نظراً إلى أنها ترصد في الأشعة تحت الحمراء، يجب أن تظل باردة بقدر الإمكان حتى تعمل بنحو صحيح. تفصل بين نصفي المركبة الفضائية درع شمسية ضخمة على شكل طائرة ورقية ومؤلف من 5 طبقات، يبلغ طوله 21 م وعرضه 14 م، وهو ما يعادل حجم ملعب للتنس تقريباً. في حين أن حرارة الجانب المضاء بنور الشمس قد تصل إلى 100°س، فإن حرارة الجانب البارد تنخفض وصولاً إلى 237-°س وهو ما يزيد بـ36°س فوق الصفر المطلق.
