از بالگرد کوچک «نبوغ» ناسا در مریخ چه خبر؟

بالگرد «نبوغ» ناسا که در شکم مریخ‌نورد «پیشگام» به سطح مریخ رسید تا به امروز ۱۹ سورتی پرواز داشته و هنوز کار و ماموریتش تمام شده نیست، بالگرد کوچکی که قرار بود با پنج پرواز به اثری موزه‌ای در سیاره سرخ تبدیل شود.

بالگرد کوچک «نبوغ Ingenuity» یک سال پیش با مریخ نورد «پشتکار Perseverance» در ۱۸ فوریه ۲۰۲۱ میلادی در دهانه جزرو مریخ فرود آمد. وظیفه این بالگرد کوچک این بود تا ثابت کند که اکتشافات فضایی و پرواز در مریخ با وجود جو رقیق آن ممکن است.

«نبوغ» با انجام پنج پرواز پیشگام در بهار گذشته اولین پرنده‌ دست‌ساز بشر شد تا در آسمان دنیایی ورای زمین در آنسوی فضا، جایی که بشر هنوز بدان پا نگذاشته به پرواز در آید.

جاکو کاراس، معاون ناظر بر عملیات نبوغ در «آزمایشگاه پیشرانش جت» ناسا در کالیفرنیا می‌گوید: «کار ما [با نبوغ] هنوز تمام نشده است و جای نگرانی هم نیست و همه چیز خیلی خوب و جای خود است.»

پروازی فراتر از زمین در سیاره‌ای دور

بالگرد ۱.۸ کیلوگرمی که با مریخ‌نورد پشتکار بر سطح سیاره سرخ فرود آمد شش هفته بعد از شکم پشتکار بیرون آمد تا به همراه مریخ نوردش شکارچی نشانه‌هایی از حیات در گذشته‌های دور مریخ باشد، برای یافتن پاسخی به این سوال ابدی نوع بشر؛ آیا حیات در ورای زمین در سیاره‌ای دیگر وجود دارد و امکان آن بوده یا هست؟

«نبوغ» با ماموریت موفق خود و با به پرواز در آمدن در مریخ، نام خود را در کتاب‌های تاریخ هوانوردی در کنار افسانه‌هایی مانند ویلبر و اُرویل رایت ثبت کرد و به احترام پیشگامان فضا کمی فراتر هم رفت و تکه کوچکِ پارچه‌ای از اولین هواپیمایی که برادران رایت در اولین پرواز در دسامبر ۱۹۰۳ میلادی در زمین انجام دادند را با خود به مریخ برد.

ماموریت ۸۵ میلیون دلاری «نبوغ» قرار بود بعد از پنجمین پرواز تمام شده تلقی شود. اما این بالگرد کوچک که انرژی‌اش از نور خورشید تامین می‌شود آنقدر خوب درخشید و خوب عمل کرد که ناسا به ادامه ماموریت آن چراغ سبز نشان داد.

«نبوغ» در شرایط جوی مریخ، توان و قابلیت‌های خود را به چالش می‌کشد. به عنوان مثال، این بالگرد کوچک در سورتی ۱۱ در ۴ اوت، ۳۸۳ متر از سطح مریخ را در پروازی به ارتفاع ۱۲ متر پیمود، رکوردی که این بالگرد کوچک در هیچ کدام از پنج پرواز اولیه که برای آن تعریف شده بود، بدان دست نیافته بود.

این بالگرد کوچک در اکتشاف بلندپروازانه ناسا در مریخ به تیم هدایت‌گر در تعیین مسیر مریخ‌نورد «پشتکار» هم یاری می‌رساند. اطلاعات ارسالی نبوغ در یک مورد تیم را مجاب کرد تا مریخ‌نوردِ شش چرخه پشتکار مسیر درستی را انتخاب کند.

کاراس می‌گوید با بالگرد کوچک نبوغ در می‌یابیم که چگونه پرنده‌های خودکار، بدون کنترل و هدایت انسان می‌توانند به مدت طولانی به پرواز در آیند و در اکتشافات عملی و فضایی در خدمت نوع بشر قرار گیرند.

وی می‌افزاید وقتی ۱۰ سال بعد امروز خود را مرور کنیم خواهیم دید که بالگرد کوچک نبوغ سنگ بنا و آغازی بوده است برای اکتشافات بزرگتر و جسورانه‌تر فضایی در مریخ.

کپسول سیگنوس به فضا ارسال شد

به نقل اسپیس، این کپسول متعلق به شرکت نورتروپ گرومن همراه یک موشک آنتارس در ساعت ۱۷:۴۰ دقیقه به وقت گرینوویچ از مقر پرواز والوپز ناسا در ایالت ویریجینیا به مدار زمین پرتاب شد. ابزار مذکور پس از سفری یک و نیم روزه به ایستگاه فضایی بین المللی می رسد.

پیش بینی می شد تنها مانع عملیات پرتاب وزش باد باشد، اما رای گیری دسته جمعی میان کارشناسان قبل از پرتاب نشان داد آب وهوا مانعی برای انجام عملیات نخواهد بود.

سخنگوی ناسا پس از پرتاب کپسول به فضا گفت: این یک عملیات ایده ال به مدار زمین بود. اکنون سیگنوس در مسیر خود به سمت ایستگاه فضایی بین المللی قرار دارد.

قرار است کپسول سیگنوس علاوه بر حمل بار به مدار زمین، عملیات افزایش ارتفاع محل فعالیت ایستگاه فضایی بین المللی را نیز انجام دهد. مدار ایستگاه فضایی بین المللی باید هر از گاهی تغییر کند زیرا ارتفاع این آزمایشگاه کاهش می یابد و وارد اتمسفر زمین می شود. کریستینا هالونا مهندس سیستم آنتارس و مدیر پروژه مذکور در این باره می گوید: این فرایند بخشی مهم از عملیات نگهداری ایستگاه فضایی بین المللی است.

البته زمان انجام این مانور اعلام نشده است.

اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، کپسول سیگنوس فردا ساعت ۹:۳۵ دقیقه به وقت گرینوویچ به ایستگاه فضایی بین المللی می رسد و ۳ هزار و ۷۶۵ کیلوگرم ذخایر را به آنجا می رساند.

راجا چاری یکی از فضانوردان ماموریت «اکسپدیشن ۶۶» ناسا با استفاده از بازوی رباتیک Candarm2 در ایستگاه فضایی بین المللی کپسول را کنترل می کند. از سوی دیگر کایلا بارون دیگر فضانورد حاضر در ایستگاه به عنوان نیروی پشتیبان عمل می کند.

پس از کنترل کپسول، دستوراتی به بازوی رباتیک ارسال می شود تا بچرخد و آن را به ماژول «یونیتی» متصل کند. در این کپسول علاوه بر مواد غذایی و میوه تازه، تجهیزاتی برای نصب ۲ پنل خورشیدی در ایستگاه در سال جاری میلادی نیز به فضا ارسال می شود. در کنار این موارد سیگنوس حاوی ۲۸۰۰ پوند سخت افزار مانند تانک هوا و ۱۰۰ پوند تجهیزات پیاده روی فضایی وجود دارد.

عملیات مذکور هفدمین پرتاب کپسول تامین ذخیره سیگنوس به مدار زمین است.

منبع : مهر

دانشمندان سرانجام راز درخشش سبز رنگ دنباله‌دارها را کشف کردند

گروهی از شیمی‌دانان به تازگی معمای رنگ سبز درخشان سر دنباله‌دارها را که برای چند دهه محققان را متحیر کرده بود حل کردند. مطالعه روی یک مولکول گریزان صورت گرفت که کلید اصلی این موضوع بود.

دنباله‌دارها چه هستند؟

ابتدا باید بدانیم که دنباله‌دارها چه هستند؟ به گفته ناسا، دنباله‌دارها «گلوله‌های برفی کیهانی از گازها، سنگ‌ها و غبار یخ زده هستند که به دور خورشید می‌چرخند.» دنباله‌دارها در شکل یخ زده می‌توانند به بزرگی یک شهر کوچک روی زمین باشند. هنگامی‌که یک دنباله‌دار در فاصله بسیار نزدیک به دور خورشید می‌گردد، به دلیل غبار و گازهای آزاد شده از جسم، سر سبز درخشانی ایجاد می‌کند.

گرهارد هرزبرگ، دانشمند آلمانی که جایزه نوبل شیمی را برای تحقیقات درباره رادیکال‌های آزاد و سایر مولکول‌ها در سال ۱۹۷۱ دریافت کرد، معتقد بود که فرآیند درخشش سبز رنگ دنباله‌دار می‌تواند به دلیل مولکولی با نام دی‌کربن (کربن دو اتمی) باشد که از دو اتم کربن به پیوند خورده تشکیل شده‌اند. مطالعه جدیدی که در مجله «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم» (Proceedings of the National Academy of Sciences) منتشر شد نظریه هرزبرگ را در معرض آزمایش قرار داد.

«تیم اشمیت»، شیمیدانی که بر این مطالعه در دانشگاه نیو ساوت ولز در سیدنی استرالیا نظارت داشت می‌گوید که دی‌کربن آنقدر واکنش‌پذیر است که گروهی که این مطالعه را انجام می‌دادند نتوانستند یک بطری دی‌کربن تهیه کنند.

وی اضافه کرد دی‌کربن در فضا، درون ستاره‌ها، سحابی‌ها و دنباله‌دارها وجود دارد اما هنگامی که در معرض اکسیژن جو زمین قرار می‌گیرد به سرعت واکنش نشان می‌دهد و می‌سوزد.

این نخستین باری است که دانشمندان توانسته‌اند به‌طور دقیق چگونگی تجزیه مولکول را هنگام قرار گرفتن در معرض پرتوهای قدرتمند فرابنفش بررسی کنند.

اشمیت می‌گوید این نخستین باری است که دانشمندان توانسته‌اند به‌طور دقیق چگونگی تجزیه مولکول را هنگام قرار گرفتن در معرض پرتوهای قدرتمند فرابنفش بررسی کنند.

وی درباره جزییات بیشتر از این تحقیق گفت: «گروه تحقیقاتی در آزمایشگاه باید محیط فضای نزدیک به زمین را با محفظه‌های خلا و سه لیزر مختلف فرابنفش شبیه‌سازی می‌کرد. از آنجایی که دی‌کربن خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد، محققان مجبور شدند آن را در نقطه‌ای با از بین بردن یک مولکول بزرگتر با لیزر سنتز کنند.»

اشمیت می‌گوید که تیم تحقیقاتی آن‌ها تایید کرد که نور سبز دنباله‌دارها از مولکول‌های دی‌کربن می‌آید که وقتی در معرض نور خورشید در فضا قرار می‌گیرند، می‌توانند نور مرئی را جذب و ساطع کنند.

او اضافه کرد که هرزبرگ دهه های قبل درباره دی‌کربن دست می‌گفت و اگرچه درباره مکانیسم سخنان او کاملا درست نیست. وی تاکید کرد اکنون که می‌دانیم چه چیزی باعث درخشش دنباله‌دارها می‌شود، می‌توان اطلاعات بیشتری درباره شکل‌گیری جهان از این بقایای سنگی یخی باستانی آموخت.

جیمز وب در جستجوی 'نور اول'

تاریکی مطلق پیش از نور اول.

نور اول را که هیچ‌کس، اما اندک‌شماری، تجربه تاریکی مطلق را دارند، در اعماق یک غار یا در زیرزمین بی‌پنجره بی‌چراغ، اما معمولا کورسوی نوری هست. حتی آسمان شب هم سیاهی مطلق نیست، ستارگانی سوسو می‌زنند، دور و نزدیک.

این است که تصور تاریکی مطلق در بدو پیدایش آسان نیست، پیش از تولد ماده در بستر انرژی، وقتی فقط تاریکی بوده، نه ستاره‌ای، نه کهکشانی نه نوری.

به آن "عصر ظلمت کیهانی" لقب داده‌اند، عالم هستی پیش از برافروختن اولین ستاره، بین ۳۷۰ هزار تا یک میلیون سال بعد از مه‌بانگ (بیگ‌بنگ). دانشمندان می‌خواهند نگاهی به این عصر بکنند و به ما هم نشان دهند که این دوران چگونه به پایان رسید و نور بر ظلمت پیروز شد.

دریچه‌ای که از آن می‌توان عصر ظلمت را دید، بزرگترین تلسکوپ فضایی به روی ما باز می‌کند، تلسکوپ فضایی جیمز وب که می‌خواهد به به دوردست‌ترین جاهای فضا نگاه کند یا به عبارت دیگر، به دورترین زمان‌ها برگردد، خیلی دور، تا لب پیدایش.

حتی تلسکوپ معروف هابل که جیمز وب جایش را می‌گیرد، نمی‌توانست این‌چنین به ژرفای عالم هستی بنگرد. جیمز وب در مدار خیلی دورتری هم قرار می‌گیرد، در فاصله ۱/۵ میلیون کیلومتری زمین در دومین نقطه لاگرانژی، جاییکه می‌تواند در مدتی معادل زمین یک بار به دور خورشید بگردد. مدار هابل تقریبا ۵۶۰ کیلومتر با زمین فاصله داشت.

جیمز وب با آینه‌ای به پهنای ۶/۵ متر و چهار ابزار فوق‌حساس، به نقطه‌ای کوچک در فضا چشم خواهد دوخت تا پرتو نوری را بییند که ۱۳/۵ میلیارد سال در فضای لایتنهایی سفر کرده است.

جان مادر برنده جایزه نوبل و سردانشمند تلسکوپ جیمز وب می‌گوید این نور اول مثل "سرسوز‌نی‌ سرخ" خواهد بود:

"ما فکر می‌کنیم احتمالا از صد میلیون سال بعد از مِه‌بانگ، ستاره‌ها، کهکشان‌ها یا سیاه‌چاله‌هایی شکل گرفتند. در آن زمان تعدادشان زیاد نبوده اما اگر وجود داشته‌اند و اگر بخت با ما باشد، جیمز وب آنها را خواهد دید."

حتی فکر اینکه می‌توان آثار سیزده میلیارد سال پیش را دریافت کرد، خود بسیار شگفت‌انگیز است، ولی سرعت محدود نور در این هستی بی‌کران و در حال گسترش، چنین چیزی را ممکن کرده است.

پس اگر کاوش را عمیق‌تر و عمیق‌تر در ژرفای فضا ادامه دهیم، قاعدتا باید در نهایت نور نخستین ستارگانی را ببینیم که با هم اولین کهکشان را تشکیل دادند.

بنابراین ده سال برای طراحی و برنامه‌ریزی و بیست سال برای ساختن این دستگاه ده میلیارد دلاری صرف شده تا نقطه کم‌سوی قرمزی را در آسمان ببیند؟ چرا؟ که چه بشود؟

خب، شاید چون اینجا یکی از بنیادی‌ترین پرسش‌ها مطرح است، ما از کجا آمده‌ایم.

عالمی که در مه‌بانگ پا به هستی گذاشت، فقط هیدروژن بود و هلیم و اندکی لیتیوم و دیگر هیچ.

تمام عناصر جدول تناوبی (مندلیف) جز این سه بعدا در کوره ستارگان ساخته شدند و به وجود آمدند.

تمام کربنی که موجودات زنده را شکل می‌دهد یا نیتروژنی که بیشتر جو زمین را تشکیل می‌دهد یا سیلیسی که سنگ و خاک را می‌سازد همگی در واکنش‌های هسته‌ای در ستارگان شکل می‌گیرند یا در انفجارهای عظیمی که به عمر آنها پایان می‌دهد.

ما هستیم چون نخستین ستارگان و اعقاب آنها بذر ماده را در عالم کاشتند.

ربکا بولر اخترشناس دانشگاه آکسفورد که در ساخت جیمز وب شرکت دارد می‌گوید ماموریت این تلسکوپ فضایی کاوش در پیدایش است، همان اصطلاح معروف که "ما همه غبار ستارگانیم."

او می‌گوید از اینکه می‌تواند "شاهد روند شکل‌گیری اولین اتم کربن" باشد بی‌اندازه خوشحال است.

ما چیز زیادی از ستارگان اولیه نمی‌دانیم. کاری که می‌توانیم بکنیم این است که با قوانین فیزیک و مدلسازی کامپیوتری، درکی پیدا کنیم از آنچه که ممکن است اتفاق افتاده باشد.

مارسیا ریکه سرناظر دوربین تلسکوپ جیمز وب تخمین می‌زند ستارگان اولیه جرمی "بین صد تا هزار برابر خورشید" داشته‌اند:

"در واقع یک قاعده در مورد همه ستارگان صدق می‌کند، عمر ستاره رابطه عکس دارد با جرم آن، هر چه جرمش بیش، عمرش کوتاهتر، یعنی سوختش را سریعتر مصرف می‌کند. بنابراین ستارگان اولیه احتمالا فقط یک میلیون سال یا در این حدود عمر کرده‌اند."

زندگی سریع‌، عمر کوتاه. خورشید ما در قیاس کند و تنبل به نظر می‌رسد، پنج میلیارد سال است که می‌درخشد و احتمالا پنج میلیارد سال دیگر هم همچنان می‌تابد.

توضیح تصویر،

یکی از دوردست‌ترین تصاویری که هابل گرفته است

اما اینکه جیمز وب فقط قرار است دنبال نور ستارگان اولیه بگردد آن را خیلی "تک‌منظوره" نمی‌کند؟ پاسخ این است که جیمز وب فقط دنبال نور اول نمی‌گردد، دنبال هر چیزی است که بتواند ببیند، از قمرهای منجمد و دنباله‌دارها در منظومه شمسی تا سیاه‌چاله‌های عظیم در مرکز کهکشان‌ها.

جیمز وب باید آماده مطالعه ستاره‌ها و سیاره‌های اطراف آنها باشد و تنظیم شده تا تمام اجرام هدف را نگاه کند، البته به یک شکل خاص، در پرتو فروسرخ.

هابل تنظیم شده بود تا بیشتر نور مرئی را رصد کند، همان طول موج‌هایی که چشم ما می‌بیند، اما جیمز وب بخصوص برای رصد طول موج‌های بلندتر تنظیم شده، همان طول‌موج‌هایی که از دوردست‌ترین اجرام به ما می‌رسند اما برای ما مرئی نیستند.

ریچارد الیس اخترشناس دانشگاه یوسی‌ال در لندن بی‌صبرانه منتظر کاوش در پایان عصر ظلمت و انفجار نور است: "عالم هستی در حال انبساط است و نور ستارگان بسیار دوردست به سمت قرمز طیف نور میل می‌کند."

"عاملی که کار هابل را محدود می‌کند این است که آنقدر دور را نگاه نمی‌کند که به طیف فروسرخ ستارگان اولیه برسد و چیزی را که ما می‌خواهیم رصدکند. هابل تلسکوپ خیلی بزرگی هم نیست. البته تردیدی نیست که پیشتاز بوده و عکس‌های اعجاب‌انگیزی گرفته است. توان تلسکوپ با توان دوم قطر آینه‌اش نسبت دارد و آینه هابل ۲/۴ متر قطر دارد. برای همین هم به جیمز وب نیاز است."

پرتو فروسرخ (مادون قرمز) را ویلیام هرشل در قرن هجدهم کشف کرد. او ساخت آینه تلسکوپ را هم متحول کرد. ماشین دستی او می‌توانست صفحه‌ای مدور از آلیاژ قلع و مس را آنقدر صیقل دهد تا "آینه" شود.

اما هرشل هم احتمالا ابتکاری را که در ساخت آینه جیمز وب بکار رفته تحسین می‌کرد.

آینه تلسکوپ جیمز وب از فلز بریلیوم ساخته شده که سبک است و در دمای بسیار کم شکل خود را حفظ می‌کند. روی آن را لایه‌ بسیار نازک طلا پوشانده، به ضخامت چند صد اتم.

این ورقه زر آینه اصلی را برای بازتاب پرتو فروسرخ تقریبا به کمال می‌رساند که ۹۸ درصد نور را به آینه فرعی منعکس می‌کند، یعنی پرتوهایی که از ستارگان دوردست به این آینه برسند خیلی کم از دست می‌روند.

آنهایی که این آینه چند تکه ۶/۵ متری را دیده‌اند به کیفیت خیره‌کننده آن اذعان کرده‌اند. حتی برای آنهاییکه دو دهه صرف ساختن آن کرده‌اند، شکوه این آینه عادی نشده است.

لی فینبرگ سرپرست گروه آینه جیمز وب زمان‌هایی را به خاطر می‌آورد که آینه رو به پایین بود و او باید زیر آن می‌رفت تا سامانه نوری آن را بازرسی کند:

"لباس اتاق تمیز پوشیده بودم و از زیر به این سطوح طلایی نگاه می‌کردم و انعکاس خودم را می‌دیدم، همه این صفحات طلا روی من تمرکز کرده بودند و من این انرژی فوق‌العاده حس می‌کردم که در مرکز همه‌شان هستم."

آینه اصلی هابل مشکلی جدی داشت. وقتی هابل در سال ۱۹۹۰ در مدار قرار گرفت دانشمندان فهمیدند که آینه آن خوب صیقل نخورده و اولین تصاویری که ارسال می‌کرد تار بودند.

تا فضانوردان مشکلات آینه را اصلاح نکردند هابل نتوانست بوضوح ببیند، برای همین هم تردید در اینکه آینه جیمز وب بی‌نقص باشد نامعقول نیست.

در اوت ۲۰۱۷، طوفان سهمگین هاروی از فراز تکزاس عبور نکرد، بالای آن ماند و ۱۲۷ میلیارد تن باران را بر این ایالت ریخت. وقتی ایالت زیر آب رفت، جیمز وب هم آنجا بود، در مرکز فضایی جانسون در شهر هیوستون، برای یک تست حیاتی، برای اینکه معلوم شود آینه آماده پرتاب است با نه.

مهندسان جیمز وب را در شبیه‌ساز فضایی قرار داده بودند، همانجایی که سخت‌افزار هدایت آپولو و لباس فضانوردان را در دهه ۱۹۶۰ تست کرده بودند.

این محفظه خلا عظیم یکجا تلسکوپ جیمز وب را (بدون سپر خورشیدی) در خود جا داده بود. هدف از این تست سه ماهه قرار دادن آینه‌ها در سرمای منفی ۲۳۳ درجه سانتی‌گراد (۴۰ درجه کلوین) بود تا ببینند آیا در این دما تنظیم کانونی آینه‌ها همان است که باید باشد یا نه.

برای کسانی هم که روی چهار ابزار فوق‌حساس جیمز وب کار می‌کردند، فرصتی بود تا کارشان را در شرایطی نزدیک به واقعی ارزیابی کنند.

منبع تصویر،NASA/CHRIS GUNN

توضیح تصویر،

جیمز وب داخل محفظه آپولو

پیش‌فرض این بود که از پس هاروی برمی‌آیند.

البته مجبور شدند کامپیوترهایی را که بیرون محفظه آپولو با جیمز وب در ارتباط بودند، با نایلون بپوشانند تا آبی که به دلیل طوفان از سقف چکه می‌کرد به آنها آسیب نزند. اما در داخل محفظه آپولو، جای جیمز وب امن و امان بود و آزمایش هم نشان می‌داد "مشکل هابل" را ندارد.

لی فینبرگ می‌گوید: "قطعات آینه اصلی در پشت خود موتوری دارند که امکان جابجایی آنها و حتی تغییر انحنایشان را می‌دهد."

"قطعات آینه وقتی به فضا می‌رسند هم‌سطح و هم‌راستا نیستند و این موتورها باید این ناهم‌راستایی را از چند میلی‌متر به چند نانومتر کاهش دهند. یعنی یک میلیون برابر دقیق‌تر کنند."

در واقع وظیفه این موتورها این است که ۱۸ تکه آینه مثل یک قطعه واحد عمل کنند.

بگونیا ویلا مهندس ابزار دقیق ناسا می‌گوید: "در محفظه آزمایش همین کار را کردیم. ما می‌دانیم وقتی اولین بار آینه را برای ستاره‌ای تنطیم کنیم، ۱۸ لکه نور می‌بینیم چون ۱۸ قطعه آینه هم‌راستا نیستند. بعد ما این قطعات را تنظیم می‌کنیم تا این نقاط نورانی بر هم منطبق شوند و یک تصویر واحد را شکل دهند که کج‌روی (بیراهش) نوری ندارد و برای کار مناسب است. ما می‌دانیم که جیمز وب درست کار می‌کند."

توضیح تصویر،

آینه برش‌زن و ظرف پلاستیکی در دار

اگر می‌خواهید بفهمید جیمز وب چقدر تلسکوپ فوق‌العاده‌ای است و چرا ساختش بیست سال طول کشیده کافی است نگاه کنید به ظروف پلاستیکی در دار که برای این تلسکوپ ساخته‌اند.

ظاهرشان مثل همین ظرف‌هایی است که با آن غذایتان را سر کار می‌برید ولی کیفیت‌شان فضایی است.

جیلین رایت مدیر مرکز فناوری اخترشناسی بریتانیا می‌گوید "تمام استانداردهای بین‌المللی رعایت شده‌اند" برای اینکه محتویات این ظرف، "سال‌ها بدون ذره‌ای آلودگی تمیز بمانند".

داخل ظرف یک "آینه بُرش‌زن" یدکی قرار دارد، یکی از قطعات "ابزار میان-فروسرخ" (میری) که جیلین و همکارانش ساخته‌اند.

"میری" در واقع ترکیب دوربین، طیف‌سنج نوری و ستاره‌نگار (کروناگراف) است.

آینه برش‌زن شبیه یک آکاردئون مینیاتوری است، تقریبا به اندازه یک سکه پانصد تومانی اما زر اندود. این آینه کوچک از نوارهای شیب‌داری تشکیل شده که پله‌پله کنار هم قرار می‌گیرند.

این ساختار امکان می‌دهد که این آینه، هم تصویر آسمان را دریافت کند هم مثلا نور یک کهکشان یا لبه یک سیاه‌چاله را تفکیک کند و به طیف‌سنج بفرستد. طیف‌سنج، ترکیب شیمیایی، دما، چگالی و سرعت آن جرم را مشخص می‌کند.

اما آنطور که جیلین رایت می‌گوید "این کار نه فقط برای یک نقطه از تصویر بلکه همزمان برای تمام نقاط آن انجام می‌شود، یعنی از دو بعدی تبدیل به سه بعدی می‌شود. ما به آن می‌گوییم داده مکعبی."

منبع تصویر،NASA

توضیح تصویر،

جیمز وب که هفت سال رئیس ناسا بود در فرود انسان روی ماه نقش مهمی داشت

چنین کاری روی کره زمین انجام می‌شود اما برای تلسکوپ فضایی یک نوآوری است. دقت مهندسی‌ای که چنین کاری در فضا نیاز دارد چالش بی‌نهایت بزرگی است. نوارها باید با دقت بسیار ساخته شوند تا لبه‌هایی بی‌اندازه تیز و ظریف داشته باشد وگرنه طول‌موج‌های مختلف نور از این لبه‌ها سرریز و تصویر را مخدوش می‌کنند."‌

یک سال طول کشید تا نهادهای فضایی متقاعد شوند آینه‌های برش‌زن ویژگی‌های مورد نیاز را دارند و نکته همینجاست، این همه کار برای یک قطعه بسیار کوچک در یک تلسکوپ بسیار پیچیده و بزرگ.

برای سرهم کردن جیمز وب هر قطعه باید تست می‌شد، قبل و بعد از اتصال به قطعه دیگر. در واقع کل تلسکوپ بشکل یک عروسک روسی (عروسک‌های تودرتوی هم) ساخته شده است.

مارک کلمپین دانشمند سابق ناسا می‌گوید: "چون این رصدخانه، بزرگ و پیچیده است و چون باید در سرمای انجماد کار کند نمی‌شود همه چیز آن را یک‌باره سوار و بعد تست کرد."

بنابراین، "همه ‌چیز جداگانه، در بسته‌بندی عایق حرارت، کاملا محفوظ شده است. سوار کردن از کوچکترین قطعات شروع می‌شود و پیش می‌رود و در هر مرحله تست می‌شوند. هر چه تلسکوپ بزرگتر و بزرگتر می‌شود، اینکه کار را به عقب برگردانید، ناممکن‌تر می‌شود."

تصور کنید نزدیک به انتهای کار سوار کردن تلسکوپ، ناگهان معلوم شود یکی از آینه‌های برش‌زن نقص دارد. پیاده کردن این رصدخانه ده میلیارد دلاری سیاه‌ترین کابوس ممکن است.

منبع تصویر،NASA/CHRIS GUNN

توضیح تصویر،

جیمز وب در حالت تاشده

مارک مک‌کوریان، اخترشناس فروسرخ، ۲۳ سال‌ بعنوان مشاور سازمان فضایی اروپا در پروژه جیمز وب کار کرده و برخی قطعات آن را پیشتر دیده اما چند هفته پیش از پرتاب از پایگاه فضایی اروپا در گویان فرانسه، برای اولین بار فرصت پیدا کرد تلسکوپ را کامل را ببیند.

با هیجانی در صدا گفت: "نمی‌دانم چه بگویم. شگفت‌انگیز است."

تلسکوپ اکنون در حالت تاشده است و دو رنگ از آن فوران می‌کند، طلایی آینه‌ها و نقره‌ای روکش‌های عایق که کمی هم به بنفش می‌زنند. با اینکه تلسکوپ تاشده اما هنوز به اندازه یک اتوبوس است.

این "اتوبوس"، سروته در نوک مخروطی موشک آریان جا می‌گیرد. مارک مک‌کوریان از اندازه تلسکوپ حیرت کرده و می‌گوید: "وقتی تلسکوپ در فضا باز می‌شود، مثل پرنده‌ای که آزاد در فضا پرواز می‌کند، این صحنه دیدن ندارد؟"

جیمز وب در تمام مدتی که در دست ساخت بوده با منتقدان و منفی‌بافان دست و پنجه نرم کرده، کسانی که مثلا می‌گفتند این تلسکوپ "بیش از حد پیچیده" است.

موضوع وقتی کمی ترسناک می‌شود که در نظر بگیریم جیمز وب تا بتواند رصد کائنات را آغاز کند، باید ۳۴۴ مرحله سرنوشت‌ساز را با موفقیت پشت سر بگذارد. مهندسان به چنین مراحلی "تک‌نقص از کارانداز" (single point failure) می‌گویند، یعنی اگر عملکردی سر وقت و طبق برنامه اجرا نشود احتمالا کل سامانه کار نخواهد کرد.

بعضی از این عملیات سرراست هستند مثل فعال شدن صفحه خورشیدی و آنتن رادیویی در چند دقیقه اول بعد از راه‌اندازی. حتی باز شدن قطعات آینه اصلی هم تقریبا کاری عادی تلقی می‌شود.

اما وقتی کار به سپر حرارتی می‌رسد وضع فرق می‌کند، این سپر که به اندازه زمین تنیس است جیمز وب را از پرتوها و حرارت خورشید در امان نگه می‌دارد.

کریستال پوگا از شرکت هوافضای نورتوپ گرومن بیشتر توضیح می‌دهد: "برای راه‌اندازی بعضی از سخت‌افزارهای مهم، ۱۴۰ سازوکار رهاسازی، نصب و راه‌اندازی هشت موتور و سرهم کردن ۷۰ لولا را باید انجام دهیم، در کنار نصب و راه‌اندازی بلبرینگ‌ها (یاتاقان)، فنرها، چرخ‌دنده‌ها، ۴۰۰ قرقره مکانیکی (پولی) و ۹۰ کابل در مجموع به طول ۴۰۰ متر."

"برای اینکه همه اینها کاملا به ترتیب و بموقع انجام شوند، در طی سال‌ها بارها در ابعاد کوچک و واقعی تمرین کرده‌ایم. ما فقط راه‌اندازی را تمرین نکردیم بلکه بسته‌بندی و بارگیری را هم تمرین کردیم و همین به ما این اعتماد به نفس را می‌دهد که جیمز وب با موفقیت راه‌اندازی می‌شود."

منبع تصویر،EPA

برای ما که از نزدیک در جریان نیستیم مثلا باز شدن تلسکوپ تاشده در فضا خیلی ترسناک به نظر می‌رسد، اگر یکی از بندهایی که این پوشش‌های فوق‌نازک را می‌کشند شل شوند یا حتی بدتر، در بروند چه می‌شود؟

جان مادر نگران نیست، سال‌ها کار در ساخت این تلسکوپ به او رویکردی فلسفی داده است: "من خیالم راحت است" اما "از این هم آگاهم که هر چقدر نقشه‌ات عالی باشد، مثل ما که یک نقشه خیلی خوب داریم، باز هم اتفاق‌های بد ممکن است بیفتند. مسئله این است که نظر من، تاثیری بر سخت‌افزارها ندارد، نگرانی من هم تاثیری بر دستگاه‌ها ندارد. بنابراین من اغلب نگران نیستم."

منبع تصویر،NASA/ESA

اینجا باید بالاخره به یک موضوع دیگر بپردازیم، هزینه. عددی که همه به ان اشاره می‌کنند ده میلیارد دلار است، برای بیست سال ساخت، پرتاب و راه‌اندازی و پنج سال کار جیمز وب در فضا.

رقم بتنهایی خیره‌کننده است اما به یاد داشته باشیم که هابل هم تلسکوپ گرانی بود. به پول امروز، این تلسکوپ تاریخی بیش از هفت میلیارد دلار برای ساخت، قرار گرفتن در مدار و تعمیر و نگهداری خرج برداشت. تا الان باید هزینه هابل دو برابر آن شده باشد.

اما به نظر می‌رسد آنچه هابل از عالم هستی و جای ما در آن نشان داد ارزش هزینه‌اش را داشت.

اگر جیمز وب منشا ستاره‌ای ما را به ما نشان دهد، آیا کسی از هزینه‌اش شکایت خواهد کرد؟

پیتر یانسن مدیر پروژه سابق در سازمان فضایی اروپا می‌گوید ارقام هزینه جیمز وب در ظاهر پر از صفر هستند، "فقط اروپا ۸۰۰ میلیون دلار خرج کرده است."

"اما اگر این را به شهروندان اروپا سرشکن کنیم، معادل نوشیدن یک فنجان قهوه ارزان در یک کافه ارزان در طول بیست سال است."

از پادکست رد شوید و به خواندن ادامه دهی

گام مهم دیگری در تولید برق از همجوشی هسته‌ای برداشته شد

دانشمندان اروپایی می گویند که در تلاش برای توسعه فناوری تولید برق از همجوشی هسته ای - یا همان فرآیند تولید انرژی در خورشید - به یک پیشرفت بزرگ رسیده اند.

آزمایشگاه جی ای تی (JET) در بریتانیا رکورد جهانی میزان انرژی استخراج شده از به هم جوش دادن دو نوع مختلف اتم هیدروژن را شکسته است. رکورد قبلی هم متعلق به جی ای تی بود.

فناوری همجوشی هسته ای در صورت موفقیت به طور بالقوه می تواند بدون تولید آلودگی مقادیر عظیمی انرژی تولید کند.

در آزمایش تازه به اندازه ۵۹ مگاژول انرژی برای مدت ۵ ثانیه (معادل ۱۱ مگاوات برق) تولید شد.

این دو برابر میزانی است که در آزمایش های مشابه در سال ۱۹۹۷ تولید شده بود.

این انرژی خیلی زیادی نیست و با آن فقط می توان ۶۰ کتری آب را جوش آورد. اما اهمیتش این است که نشان می دهد طراحی مشابه یک راکتور همجوشی بزرگتر به نام آیتر - که هم اکنون در فرانسه درحال ساخت است - در مسیر درست پیش می رود.

دکتر جو میلنز سرپرست عملیات در این آزمایشگاه گفت: "آزمایش های جی ای تی ما را یک قدم به نیروی همجوشی نزدیکتر می کند. ما نشان داده ایم که می توانیم یک ستاره ریز را در داخل این تجهیزات تولید کنیم و آن را برای ۵ ثانیه فعال نگاه داریم به طوری که بازدهی بالایی داشته باشد، که واقعا این فناوری را وارد حیطه تازه ای می کند."

ساخت تاسیسات "آیتر" (آی تی ای آر) در جنوب فرانسه با حمایت کنسرسیومی از دولت ها، از جمله اعضای اتحادیه اروپا، آمریکا، چین و روسیه در جریان است. انتظار می رود که این مرکز آخرین گام برای اثبات عملی بودن فناوری همجوشی به عنوان منبع قابل اتکای تولید برق در نیمه دوم قرن جاری باشد.

نیروگاه هایی که در آینده از همجوشی بهره بگیرند گاز گلخانه ای تولید نخواهند کرد و مقدار خیلی کمی فضولات کم دوام رادیواکتیو خواهند داشت.

پروفسور ایان چَپمن مدیر جی ای تی به بی بی سی گفت: "انتظار ما این بود که آزمایش هایی که به تازگی انجام دادیم نتیجه بدهد. اگر نمی داد نگرانی های جدی درباره رسیدن آیتر به اهدافش به وجود می آمد."

همجوشی براساس این اصل علمی کار می کند که با ادغام هسته دو اتم - به جای شکافتن هسته یک اتم چنانچه در نیروگاه های متعارف هسته ای اتفاق می افتد - به آزاد شدن مقدار زیادی انرژی می انجامد.

در قلب خورشید، فشارهای عظیم گرانشی امکان چنین ادغامی در دمای حدودا ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد را فراهم می کند. اما در زمین امکان رسیدن به چنین فشاری ممکن نیست، بنابراین برای جبران آن و عملی شدن همجوشی باید به دمای خیلی بالاتر - بالاتر از ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد - رسید.

منبع تصویر،ITER

توضیح تصویر،

فرآیند احداث آیتر در جنوب فرانسه در جریان است

ماده ای که بتواند این دما را تاب بیاورد وجود ندارد. بنابراین برای رسیدن به همجوشی در آزمایشگاه، دانشمندان راه حلی را طراحی کرده اند: در این فناوری یک گاز فوق العاده داغ - یا پلاسما - در داخل یک میدان مغناطیسی به شکل تیوب (چنبره) نگه داشته می شود.

"جی ای تی" که در کالهم آکسفوردشر قرار دارد، برای تقریبا ۴۰ سال پیشتاز این فناوری بوده است. این آزمایشگاه در ده سال اخیر طوری طراحی شده که آیتر براساس آن ساخته شود.

"سوخت" ارجح آیتر برای تولید پلاسما ترکیبی از دو ایزوتوپ هیدروژن به نام های دوتریوم و تریتیوم خواهد بود.

اندازه ظرف مغناطیسی آیتر ده برابر جی ای تی خواهد بود. امید می رود که آزمایشگاه فرانسوی از نظر مصرف و تولید انرژی به توازن برسد. بعد از آن نیروگاه های تجاری که براساس همجوشی طراحی شده اند باید نشان دهند که تولید برق آنها بیش از انرژی مصرف شده برای جوش دادن هسته هاست.

رسیدن به آن مرحله یک فرآیند طولانی خواهد بود.

دکتر آتینا کاپاتو از اعضای تیم جی ای تی که سی و اندی سال دارد می گوید: "موفقیت در فناوری همجوشی وقت زیادی می برد چون پیچیده است. برای همین است که باید مطمئن شویم که از یک نسل به نسل بعد، دانشمندان، مهندسان و تکنسین هایی هستند که می توانند پروژه را جلو ببرند."

جی ای تی احتمالا بعد از ۲۰۲۳ از فعالیت باز می ایستد و آزمایش پلاسما در آیتر از ۲۰۲۵ یا کمی بعد از آن شروع خواهد شد.