มนุษย์เรามีความหิวไม่รู้จักพอที่จะเข้าใจจักรวาล ดังที่คาร์ลเซแกนกล่าวว่า“ การทำความเข้าใจคือความปีติยินดี” แต่เพื่อให้เข้าใจจักรวาลเราต้องการวิธีที่ดีกว่าและดีกว่าในการสังเกตมัน และนั่นหมายถึงสิ่งหนึ่ง: กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ใหญ่โตมหาศาล
ในซีรี่ส์นี้เราจะดู 6 กล้องโทรทรรศน์ซุปเปอร์ของโลก:
- กล้องโทรทรรศน์แมเจลแลนยักษ์
- กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ครอบงำ
- กล้องโทรทรรศน์ 30 เมตร
- กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดในยุโรป
- กล้องโทรทรรศน์สำรวจสรุปขนาดใหญ่
- กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์
- กล้องโทรทรรศน์สำรวจภาคสนามกว้าง
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์“> กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST หรือเวบบ์) อาจเป็นกล้องโทรทรรศน์ซุปเปอร์เทเลสโคปที่คาดการณ์ไว้มากที่สุด อาจเป็นเพราะมันได้ทนเส้นทางทรมานที่กำลังถูกสร้างขึ้น หรืออาจเป็นเพราะมันแตกต่างจาก Super Telescopes อื่น ๆ สิ่งที่มันอยู่ห่างจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร (1 ล้านไมล์) เมื่อมันทำงาน
หากคุณติดตามละครหลังเว็บบ์คุณจะรู้ว่าค่าใช้จ่ายที่มากเกินไปทำให้เกือบจะถูกยกเลิก นั่นจะเป็นความอัปยศที่แท้จริง
JWST ได้ผลิตเบียร์มาตั้งแต่ปี 1996 แต่ได้รับความเดือดร้อนจากการกระแทกตามถนน ถนนและการกระแทกของมันถูกพูดถึงที่อื่นดังนั้นสิ่งที่ตามมาคือบทสรุปสั้น ๆ
ประมาณการเบื้องต้นสำหรับ JWST เป็นป้ายราคา 1.6 พันล้านดอลลาร์และวันที่เปิดตัวในปี 2011 แต่ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นและมีปัญหาอื่น ๆ สิ่งนี้ทำให้สภาผู้แทนราษฎรในสหรัฐอเมริกาย้ายไปยกเลิกโครงการในปี 2554 อย่างไรก็ตามในปีเดียวกันนั้นสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกาได้ยกเลิกการยกเลิก ในที่สุดค่าใช้จ่ายขั้นสุดท้ายของ Webb มาถึง $ 83000000000 โดยมีกำหนดเปิดตัวในเดือนตุลาคม 2018 ซึ่งหมายความว่าแสงแรกของ JWST จะเร็วกว่า Super Telescopes อื่น ๆ
เวบบ์ถูกมองว่าเป็นผู้สืบทอดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งเปิดใช้งานมาตั้งแต่ปี 2533 แต่ฮับเบิลอยู่ในวงโคจรโลกต่ำและมีกระจกหลักที่ 2.4 เมตร JWST จะอยู่ในวงโคจรที่จุด LaGrange 2 และกระจกหลักจะอยู่ที่ 6.5 เมตร ฮับเบิลสังเกตเห็นในช่วงใกล้รังสีอัลตราไวโอเลตมองเห็นและใกล้อินฟราเรดสเปกตรัมในขณะที่เวบบ์จะสังเกตเห็นแสงที่มองเห็นในระยะยาว (สีส้ม - แดง) ผ่านแสงอินฟราเรดใกล้กลางอินฟราเรด สิ่งนี้มีความหมายที่สำคัญสำหรับวิทยาศาสตร์ที่ได้รับจากเวบบ์
James Webb สร้างขึ้นด้วยเครื่องมือสี่อย่าง:
- กล้องใกล้อินฟราเรด (NIRCam)
- สเปกโตรกราฟใกล้ - อินฟราเรด (NIRSpec)
- เครื่องมืออินฟราเรดปานกลาง (MIRI)
- เซ็นเซอร์คำแนะนำแบบละเอียด / อิมเมจอินฟราเรดใกล้และสเปคโตรกราฟแบบสลิตเลส (FGS / NIRISS)
NIRCam เป็นตัวสร้างภาพหลักของ Webb มันจะสังเกตการก่อตัวของดาวฤกษ์และกาแลกซี่แรกสุดประชากรของกาแลคซีใกล้เคียงวัตถุแถบไคเปอร์และดาวอายุน้อยในทางช้างเผือก NIRCam ได้รับการติดตั้งด้วย coronagraphs ซึ่งปิดกั้นแสงจากวัตถุสว่างเพื่อสังเกตวัตถุที่อยู่ใกล้เคียง
NIRSpec จะทำงานในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 5 ไมครอน สเปกโตรกราฟของมันจะแยกแสงออกเป็นสเปกตรัม สเปกตรัมที่ได้นั้นบอกเราเกี่ยวกับวัตถุอุณหภูมิมวลและองค์ประกอบทางเคมี NIRSpec จะสังเกตวัตถุ 100 รายการในครั้งเดียว
MIRI เป็นกล้องถ่ายรูปและสเปคโตรกราฟ มันจะเห็นแสงสีแดงของกาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปดวงดาวที่เพิ่งก่อตัวใหม่วัตถุในแถบไคเปอร์และดาวหางจาง ๆ กล้องของ MIRI จะให้การถ่ายภาพบรอดแบนด์และไวด์ฟิลด์ที่จะจัดอันดับด้วยภาพที่น่าอัศจรรย์ที่ฮับเบิลมอบให้กับเราอย่างต่อเนื่อง สเปคโตรกราฟจะให้รายละเอียดทางกายภาพของวัตถุระยะไกลที่จะสังเกต
ส่วนเซ็นเซอร์คำแนะนำที่ดีของ FGS / NIRISS จะให้เวบบ์มีความแม่นยำที่จำเป็นในการให้ภาพที่มีคุณภาพสูง NIRISS เป็นเครื่องมือพิเศษที่ทำงานในสามโหมด มันจะตรวจสอบการตรวจจับแสงครั้งแรกการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบและการจำแนกลักษณะและสเปคตรัมการขนส่งดาวเคราะห์นอกระบบ
เป้าหมายที่เกินขอบเขตของ JWST รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ อีกมากมายคือการเข้าใจจักรวาลและต้นกำเนิดของเรา Webb จะตรวจสอบชุดรูปแบบกว้าง ๆ สี่แบบ:
- แสงแรกและไอออนไนซ์อีกครั้ง: ในช่วงแรกของจักรวาลไม่มีแสง จักรวาลนั้นทึบ ในที่สุดเมื่อมันเย็นลงโฟตอนก็สามารถเดินทางได้อย่างอิสระมากขึ้น จากนั้นอาจเป็นหลายร้อยล้านปีหลังจากบิกแบงแหล่งกำเนิดแสงแรกเกิดขึ้น: ดาว แต่เราไม่รู้ว่าเมื่อไหร่หรือดาวอะไรบ้าง
- กาแลคซีประกอบอย่างไร: เราคุ้นเคยกับการเห็นภาพที่น่าทึ่งของกาแลคซีกังหันที่มีอยู่ในนิตยสารอวกาศ แต่กาแล็กซีไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป กาแลคซียุคแรกมักมีขนาดเล็กและเป็นก้อน พวกเขาก่อตัวเป็นรูปร่างที่เราเห็นในวันนี้อย่างไร
- การเกิดของดาวฤกษ์และระบบก่อกำเนิดดาวเคราะห์: ดวงตาแหลมของเวบบ์จะมองทะลุผ่านก้อนฝุ่นที่ขอบเขตเช่นฮับเบิลมองไม่เห็น เมฆฝุ่นเหล่านั้นเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์และระบบก่อกำเนิดดาวเคราะห์ สิ่งที่เราเห็นนั้นจะบอกเรามากมายเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบสุริยะของเราเองรวมถึงการส่องสว่างคำถามอื่น ๆ อีกมากมาย
- ดาวเคราะห์และต้นกำเนิดของชีวิต: ตอนนี้เรารู้แล้วว่าดาวเคราะห์นอกระบบเป็นเรื่องปกติ เราพบพวกมันหลายพันดวงที่โคจรรอบดาวทุกประเภท แต่เราก็ยังรู้น้อยมากเกี่ยวกับพวกเขาเช่นบรรยากาศทั่วไปเป็นอย่างไรและหากหน่วยการสร้างของชีวิตเป็นเรื่องธรรมดา
ทั้งหมดนี้เป็นหัวข้อที่น่าสนใจอย่างชัดเจน แต่ในยุคปัจจุบันของเราหนึ่งในนั้นโดดเด่นในหมู่คนอื่น ๆ : ดาวเคราะห์และต้นกำเนิดของชีวิต
การค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ระบบ TRAPPIST 1 ทำให้ผู้คนตื่นเต้นกับการค้นพบชีวิตในระบบสุริยะอื่น TRAPPIST 1 มีดาวเคราะห์ภาคพื้น 7 แห่งและ 3 แห่งอยู่ในเขตเอื้ออาศัย มันเป็นข่าวใหญ่ในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 เสียงกระหึ่มยังคงชัดเจนและผู้คนต่างรอข่าวเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบอย่างกระตือรือร้น นั่นคือสิ่งที่ JWST เข้ามา
คำถามใหญ่หนึ่งคำถามเกี่ยวกับระบบ TRAPPIST คือ“ ดาวเคราะห์มีชั้นบรรยากาศหรือไม่?” เวบบ์สามารถช่วยเราตอบคำถามนี้
เครื่องมือ NIRSpec บน JWST จะสามารถตรวจจับบรรยากาศรอบ ๆ ดาวเคราะห์ได้ อาจสำคัญกว่านั้นคือจะสามารถตรวจสอบบรรยากาศและบอกเราเกี่ยวกับองค์ประกอบของพวกเขา เราจะรู้ว่าถ้ามีบรรยากาศมีก๊าซเรือนกระจกหรือไม่ เวบบ์อาจตรวจจับสารเคมีเช่นโอโซนและมีเธนซึ่งเป็นชีวประวัติและสามารถบอกเราได้ว่าชีวิตอาจมีอยู่บนดาวเคราะห์เหล่านั้นหรือไม่
คุณสามารถพูดได้ว่าถ้าเจมส์เวบบ์สามารถตรวจจับบรรยากาศบนดาวเคราะห์ TRAPPIST 1 และยืนยันการมีอยู่ของสารเคมีชีวประวัติที่นั่นมันก็จะทำงานได้แล้ว แม้ว่ามันจะหยุดทำงานหลังจากนั้น นั่นอาจเรียกได้ไกล แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้อยู่ที่นั่น
วิทยาศาสตร์ที่ JWST จะมอบให้นั้นเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง แต่เรายังไม่ได้อยู่ที่นั่น ยังคงมีเรื่องของการเปิดตัว JWST และการปรับใช้ที่ยุ่งยาก
กระจกหลักของ JWST ใหญ่กว่าฮับเบิลมาก เส้นผ่าศูนย์กลาง 6.5 เมตรหรือ 2.4 เมตรสำหรับฮับเบิล ฮับเบิลไม่มีปัญหาในการเปิดตัวแม้จะมีขนาดใหญ่เท่ากับรถโรงเรียน มันถูกวางไว้ในกระสวยอวกาศและนำไปใช้โดย Canadarm ในวงโคจรโลกต่ำ นั่นจะไม่ทำงานกับ James Webb
เวบบ์จะต้องเปิดตัวบนจรวดเพื่อส่งไปยัง L2 ซึ่งเป็นบ้านในที่สุด และเพื่อที่จะเปิดตัวบนจรวดมันจะต้องพอดีกับพื้นที่เก็บสินค้าในจมูกของจรวด นั่นหมายความว่ามันจะต้องถูกพับขึ้น
กระจกซึ่งประกอบขึ้นจาก 18 ส่วนถูกพับเป็นสามส่วนภายในจรวดและกางออกไปสู่ L2 เสาอากาศและเซลล์สุริยะก็ต้องเปิดออก
เวบบ์จะต้องมีความเย็นอย่างยิ่งในการทำงาน มันมีระบบระบายความร้อนด้วยความเย็น แต่มันก็มีม่านบังแดดขนาดใหญ่ ม่านบังแดดนี้มีห้าชั้นและมีขนาดใหญ่มาก
เราต้องการส่วนประกอบเหล่านี้ทั้งหมดในการปรับใช้สำหรับ Webb เพื่อทำสิ่งนั้น และไม่เคยมีการทดลองแบบนี้มาก่อน
การเปิดตัวของ Webb อยู่ห่างออกไปเพียง 7 เดือน ใกล้มากแล้วเมื่อพิจารณาโครงการเกือบจะถูกยกเลิก มีความอุดมสมบูรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องทำเมื่อมันทำงาน
แต่เรายังไม่ได้อยู่ที่นั่นและเราจะต้องผ่านการเปิดตัวและการใช้งานที่เร้าใจก่อนที่เราจะตื่นเต้นจริงๆ
