การศึกษาจักรวาลและระบบสุริยะกำลังก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว หนึ่งในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดคือการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ทำงานในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ ใกล้รังสีอินฟราเรด และรังสีอินฟราเรดกลาง มีกระจกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6,6 เมตร และประกอบด้วยส่วนหกเหลี่ยม 18 ส่วน กล้องโทรทรรศน์นี้ได้รับการปรับแต่งให้เป็นหอดูดาวอินฟราเรดโดยเฉพาะ
ในบทความนี้ เราจะบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ลักษณะเฉพาะ และผลงานที่มีต่อวิทยาศาสตร์
คุณสมบัติหลัก
เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับรังสีอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์อย่างเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งสามารถสังเกตรังสีอินฟราเรดได้อย่างไม่ถูกรบกวน จึงเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดและแม่นยำที่สุดเท่าที่เคยส่งขึ้นไปในอวกาศ มันถูกออกแบบมาเพื่อสังเกตวัตถุทางดาราศาสตร์ด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน มันสามารถอนุมานถึงวิธีการก่อตัวของกาแล็กซีแรกเริ่ม การกำเนิดของดาวฤกษ์ และชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบเพื่อพิจารณาว่าสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตหรือไม่
แง่มุมนี้เป็นกุญแจสำคัญในการค้นพบสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ได้ประสบความสำเร็จซึ่งช่วยเพิ่มพูนความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาลและต้นกำเนิดของกาแล็กซี
ในทางกลับกัน สิ่งที่ทำให้กล้องโทรทรรศน์นี้พิเศษคือ ด้วยขนาดของมัน มันจะต้องสามารถพับเก็บได้ที่ปลายจรวดเพื่อส่งขึ้นไปในอวกาศ เมื่ออยู่ในอวกาศแล้ว เมื่อพับเก็บแล้ว มันจะต้องสามารถกางออกได้เองขณะเดินทางไปยังสถานที่ทำงานที่อยู่ห่างจากโลก 1,5 ล้านกิโลเมตรความท้าทายอย่างหนึ่งในการพัฒนาเทคโนโลยีคือ มันจะต้องสามารถป้องกันตัวเองจากความร้อนและแสง และระบายความร้อนได้เองโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก
James Webb เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทใด
กล้องโทรทัศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ทำงานในช่วงคลื่นอินฟราเรด ซึ่งต่ำกว่าแสงที่มองเห็นได้ มันสามารถดักจับแสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าของมนุษย์ได้ แต่หากตรวจจับได้ด้วยเครื่องมือที่เหมาะสมก็อาจช่วยในการศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ที่เย็นจัด เช่น ดาวเคราะห์อายุน้อยได้
นอกจากนี้ รังสีอินฟราเรด ยังเป็นรังสีชนิดหนึ่งที่สามารถเดินทางผ่านฝุ่นดาวได้ ซึ่งแสงที่มองเห็นได้ไม่สามารถทำได้ คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถศึกษาวัตถุต่างๆ เช่นเอนูแรนและโปรโตสตาร์ซึ่งถือกำเนิดขึ้นหรืออาจถูกล้อมรอบด้วยฝุ่นดาว ทำให้การสังเกตการณ์ทำได้ยาก ยิ่งไปกว่านั้น แสงอินฟราเรดที่กล้องโทรทรรศน์นี้ตรวจจับได้ อาจเป็นเสียงสะท้อนของการก่อตัวของกาแล็กซีในยุคแรกเริ่ม ในรูปของแสงที่ยืดออกไปจากการขยายตัวของจักรวาล ซึ่งมีแนวโน้มไปทางด้านสีแดงของสเปกตรัม ด้วยเหตุนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จึงถูกเรียกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่สามารถเดินทางข้ามเวลาได้ในบางครั้ง
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์เคลื่อนที่อย่างไร?
กล้องโทรทัศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ วางตัวในแนวเดียวกับโลก และโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยไม่หยุดนิ่ง มันโคจรรอบดวงอาทิตย์ของเราปีละครั้ง โดยโคจรเป็นวงรีทุกๆ ห้าเดือน และด้วยช่องมองภาพแบบแคปตัน กระจกและโมดูลอุปกรณ์ต่างๆ จึงได้รับการปกป้องจากแสงแดดและความร้อนตลอดเวลา จุดสมดุลแรงโน้มถ่วง หรือจุดลากรางจ์ 2 อยู่ห่างจากโลกของเรา 1,5 ล้านกิโลเมตรซึ่งมันต้องการพลังงานเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อยในการเคลื่อนที่
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานนี้ทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสามารถใช้พลังงานที่ดักจับได้จากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อดำเนินการตามคำสั่งที่ส่งมาจากโลก และส่งข้อมูลที่สังเกตได้กลับมายังโลกของเรา การส่งคำสั่งจากโลกเพื่อกำหนดค่าโหมดการสังเกตการณ์หรือไปยังบุคคลอื่นที่ใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อาจใช้เวลา 30 นาทีในการเดินทาง 1,5 ล้านกิโลเมตรระหว่างกล้องโทรทรรศน์และเสาอากาศวิทยุที่ส่งและรับข้อมูล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์ซึ่งเป็นรุ่นต่อมากำลังเผชิญกับความท้าทายเหล่านี้
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ราคาเท่าไหร่?
ตามข้อมูลของ NASA ระบุว่า “ ค่าใช้จ่ายในการสร้าง เปิดตัว และดำเนินงานหอดูดาวอยู่ที่ 8,8 พันล้านดอลลาร์การดำเนินงานห้าปีจะมีค่าใช้จ่าย 860 ล้านดอลลาร์ ทำให้ค่าใช้จ่ายโดยรวมตลอดอายุการใช้งานอยู่ที่ประมาณ 9,66 พันล้านดอลลาร์” อย่างไรก็ตาม มีการเพิ่มเติมว่า กล้องโทรทรรศน์ไม่น่าจะจำกัดการใช้งานไว้เพียงห้าปี แต่คาดว่าจะสามารถทำการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระดับสูงได้โดยมีวัสดุสิ้นเปลืองเพียงพอเป็นเวลาประมาณ 10 ปี
กล้องโทรทรรศน์สามารถจับภาพแสงอินฟราเรดที่ยืดออกได้จากวัตถุที่อยู่ไกลถึง 13.500 พันล้านปีแสงเมื่อดาราจักรกลุ่มแรกก่อตัวขึ้น James Webb ตั้งอยู่ที่ Lagrangian point 2 ซึ่งเป็นจุดสมดุลแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นพร้อมกับโลก
กล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้ดำเนินการโดยสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในเมืองบัลติมอร์สหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์บนโลกติดต่อกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ผ่านเสาอากาศวิทยุในเมืองโกลด์สโตน สหรัฐอเมริกา เมืองมาดริด ประเทศสเปน และเมืองแคนเบอร์รา ประเทศออสเตรเลีย ขึ้นอยู่กับว่าสถานีใดอยู่ใกล้กับกล้องโทรทรรศน์มากที่สุด โดยพิจารณาจากเวลาและตำแหน่งของโลก กล้องโทรทรรศน์รับข้อมูลผ่านเสาอากาศสื่อสาร และเมื่อประมวลผลคำสั่งเสร็จแล้ว ก็จะส่งข้อมูลของตนเองออกไปจากที่นั่นด้วย
นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสามารถส่งโครงการวิจัยของตนเพื่อเข้าถึงข้อมูลสำหรับการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ได้ ในระยะแรก ทีมที่ค้นพบศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ได้ทำการสังเกตการณ์เบื้องต้นเป็นเวลาห้าเดือน ทำให้ข้อมูลพร้อมใช้งานสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นและมืออาชีพ จากนั้นจะเป็นช่วงระยะเวลาการสังเกตการณ์ที่รับประกันสำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ และสุดท้ายคือช่วงระยะเวลาการสังเกตการณ์แบบเปิดสำหรับโครงการที่เข้าร่วมการแข่งขันอยู่แล้วซึ่งจะได้รับสิทธิ์ในการใช้เวลาสังเกตการณ์ของเวบบ์ถึง 80 เปอร์เซ็นต์
โครงการเหล่านี้ต้องส่งโดยไม่เปิดเผยชื่อและไม่ต้องอ้างอิงถึงงานก่อนหน้า เพื่อให้สามารถเลือกได้ตามความเหมาะสมและปราศจากอคติทางเพศ สัญชาติ หรือประสบการณ์ทางวิชาการ
ใครเป็นผู้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์?
ในปี 1988 ริคคาร์โด จาโคนี ผู้บริหารนาซา ได้ตั้งความท้าทายในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีความสามารถเทียบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ก่อนที่จะปล่อยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ความท้าทายในการสร้างกล้องโทรทรรศน์นี้ ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่ (Next Generation Space Telescope หรือ NGTS) รุ่นแรก ได้ถูกนำเสนอครั้งแรกในปี 1989 ในการประชุมทางวิทยาศาสตร์ที่สหรัฐอเมริกา
นี่ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ส่วนบุคคล แต่เป็นความพยายามของทีมที่เปลี่ยนแปลงไปตามวิวัฒนาการและรวบรวมความร่วมมือจากทั่วโลกภายใต้ร่มของ European Space Agency (ESA) องค์การอวกาศแคนาดา (CSA) และกลุ่มพันธมิตรของ อุตสาหกรรมและนักวิทยาศาสตร์
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ และคุณลักษณะต่างๆ ของกล้องโทรทรรศน์