آنها دوربینی را در فاصله یک میلیون مایلی از زمین روشن کردند و رسیدن نخستین فوتونها را تماشا کردند. تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن چشم میدان وسیع خود را گشوده است؛ آشکارساز فروسرخ ۳۰۰ مگاپیکسلی آن فعال شده و همزمان با حرکت به سوی جایگاه رصدی خود نزدیک نقطه ال۲، فرآیندی چندماهه از آزمونها، سرمایش و تنظیم دقیق را آغاز کرده است.
ناسا ابزار میدان وسیع، یا همان دوربین اصلی رومن را راهی برای دیدن پهنههای بسیار گسترده آسمان با وضوحی همسنگ هابل میداند. ایده در بیان ساده است، اما در اجرا بسیار بلندپروازانه: ثبت تصویرهایی که ناحیههایی بزرگتر از ماه کامل را پوشش میدهند، در حالی که جزئیات ظریف لازم برای مطالعه کهکشانها، انرژی تاریک و جهانهای دوردست حفظ میشود. این ابزار برای رصد در مقیاس بزرگ ساخته شده است.
تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا با موفقیت ابزار میدان وسیع ۳۰۰ مگاپیکسلی خود را روشن کرده است؛ یک دوربین فروسرخ عظیم که برای پیمایش بخشهای وسیع آسمان و حفظ جزئیاتی در حد هابل طراحی شده است.
نخستین نور در چند گام: رومن چگونه شروع به دیدن کرد
وقتی مهندسان ابزار میدان وسیع را روشن کردند، صرفا کلیدی را نزدند تا کار علمی آغاز شود. راهاندازی تلسکوپی با این توانایی، ترتیب و هماهنگی دقیقی میطلبد. آشکارسازها باید خشک و آلودگیزدایی شوند. دما باید تا سطح برودتی بسیار پایین کاهش یابد. چرخهای مکانیکی حامل فیلترها و منشورها باید نشان دهند که در ریزگرانش دقیقا مطابق طراحی حرکت میکنند. هر یک از این مراحل بخشی از عملکرد ابزار را تأیید میکند و به تیمها کمک میکند مبنایی قابل اعتماد برای کالیبراسیون آینده بسازند.
صبح ۱۱ سپتامبر، تکنسینها گرمکن ابزار را خاموش کردند و اجازه دادند مجموعه آشکارساز از دمای ایمن هنگام پرتاب، نزدیک منفی ۸۵ درجه فارنهایت، یعنی منفی ۶۵ درجه سلسیوس، به سوی دماهای عملیاتی سرد شود. در روزهای بعد، آرایه ابتدا به حدود منفی ۲۲۵ درجه فارنهایت، یا منفی ۱۴۳ درجه سلسیوس، رسید و در نهایت به سوی نقطه عملیاتی نهایی نزدیک منفی ۳۰۰ درجه فارنهایت، یا منفی ۱۸۳ درجه سلسیوس، حرکت کرد.
این کاهش آهسته دما کاملا عمدی است. سرمایش بیش از حد سریع میتواند به الکترونیک و اپتیک فشار وارد کند. سرمایش بیش از حد کند نیز کالیبراسیون را به تأخیر میاندازد. تیم رومن از برنامهای دقیق پیروی کرد و سپس، زمانی که دما به سطح ایمن رسید، هر ۱۸ آشکارساز فروسرخ را فعال کرد. این حسگرها در مجموع سطحی حساس به نور با مساحتی نزدیک به صفحهنمایش یک لپتاپ فراهم میکنند، اما برای گردآوری نور در طولموجهای فروسرخ ساخته شدهاند؛ طولموجهایی که کهکشانها، ستارهزایی پنهانشده در غبار و نشانههای سیارات فراخورشیدی را آشکار میکنند.
این تصویر آزمایشی نخستین فوتونهای نور ستارگان را ثبت میکند که به ابزار میدان وسیع تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا رسیدهاند. این تصویر به عنوان ارزیابی اولیه عملکرد گرفته شد، در حالی که آرایه آشکارساز هنوز همانگونه که برای پرتاب جمع شده بود قرار داشت و فاصله زیادی با بهترین فوکوس داشت. ابزار علمی اصلی رومن برای نخستین بار چشمان خود را به روی جهان گشوده و دریایی از ستارگان خارج از فوکوس را نشان داده است؛ هر ستاره روی هزاران پیکسل پخش شده است. این تصویر که در کادرهای درونتصویر ابتدا روی یک آشکارساز و سپس روی یک ستاره منفرد بزرگنمایی میکند، مبنایی در اختیار تیم رومن میگذارد تا اپتیک تلسکوپ را همتراز و فوکوس را تنظیم کنند. تیم بهزودی سامانه هدایت دقیق ابزار را فعال خواهد کرد، یعنی رومن میتواند روی هدفها قفل شود. آنها همچنین رصدخانه را فوکوس خواهند کرد؛ کاری که نور هر ستاره را به نقطهای شفاف و دقیق تبدیل میکند، نه به ساختارهای پهن و شبیه دونات که اینجا دیده میشوند و با توجه به پیکربندی فعلی ابزار، کاملا قابل انتظار هستند. تصویرهای علمی رومن که ناسا انتظار دارد تا اوایل ۲۰۲۷ منتشر کند، بسیار واضحتر خواهند بود و کیهان را با جزئیاتی خیرهکننده نشان خواهند داد.
فیلترها، فوکوس و هنر تنظیم یک دوربین فضایی
پس از روشن کردن آشکارسازها، تیمها چرخ عناصر را به کار انداختند؛ مجموعهای بسیار دقیق که فیلترها، منشورها و دیگر قطعات اپتیکی را در خود جای میدهد. این چرخ با یک حرکت انتخاب میکند که کدام رنگها و برشهای طیفی به آشکارسازها برسند. این آزمون نخستین باری بود که این سازوکار بدون اثر گرانش زمین کار میکرد و عملکرد آن مطابق انتظار بود. سپس ابزار به سراغ سازوکار فوکوس رفت. هدف این بود که الگوهای نوری شبیه دونات در قابهای آزمایشی اولیه به ستارگانی نقطهای و تیز تبدیل شوند.
چرا فوکوس تا این اندازه اهمیت دارد؟ چون مزیت رومن فقط در پوشش گسترده نیست، بلکه در تعریف و دقت تصویر نیز هست. تابع پخش نقطهای تیز به اندازهگیریهای قابل اعتماد از شکل کهکشانها، درخشندگی ستارگان و سیگنالهای بسیار کوچکی تبدیل میشود که اخترشناسان برای ردیابی ماده تاریک و انرژی تاریک به کار میبرند. تصویرهای بدفوکوس این حساسیت را محو میکنند و دامنه علمی مأموریت را کاهش میدهند.
پس از کامل شدن بررسیهای چرخ عناصر و فوکوس، مهندسان سامانه کالیبراسیون ابزار میدان وسیع را روشن کردند و جریانهای داده آزمایشی را به زمین فرستادند. آن نخستین قابها عمدا بینقص نیستند. تصویرهای اولیه به تیمها نقشهای عملی میدهند تا ببینند اپتیک پس از پرتاب چگونه قرار گرفته و سازوکارهای همترازی باید چه اصلاحاتی انجام دهند. در ماههای آینده، کالیبراسیون این تلسکوپ را به وضعیت آماده برای علم خواهد رساند.
بررسیهای تاجنگار: آماده شدن برای دیدن جهانهای بیگانه
رومن همچنین ابزار بسیار متفاوتی را فعال کرد؛ ابزاری که نه برای پیمایش گسترده، بلکه برای پنهان کردن نور ستاره ساخته شده است. ابزار تاجنگار یک نمایشگر فناوری است که طراحی شده تا تابش خیرهکننده ستاره را سرکوب کند و نور بازتابی بسیار کمفروغ سیارات در حال گردش به دور آن دیده شود. این یکی از دشوارترین مسائل در اخترشناسی رصدی است. تصور کنید بخواهید از فاصله صدها کیلومتری، کرم شبتابی را ببینید که دور یک نورافکن میچرخد.
مهندسان مرکز فرماندهی تاجنگار در کلتک/آیپک سامانههای الکترونیکی، مکانیکی و حرارتی را بررسی کردند. آنها ارتباط با نرمافزار، دوربینها، ماسکها و آینههای تغییرشکلپذیر را تأیید کردند؛ آینههایی که نور را شکل میدهند تا پراش خنثی شود. تیم همچنین تاجنگار را تا دمای عملیاتی آن، حدود ۷۲ درجه فارنهایت یا ۲۲ درجه سلسیوس، گرم کرد، زیرا بخش زیادی از این ابزار قرار است نزدیک دمای اتاق کار کند. این شرایط به حفظ رفتار قابل پیشبینی مواد در آینههای محرکدار کمک میکند.
این تصویر ماسکهای «مردمک شکلدادهشده» را نشان میدهد که هر یک تقریبا به اندازه یک سکه ۲۵ سنتی آمریکا هستند و در ابزار تاجنگار تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن به کار میروند. این قطعات مهندسیشده با دقت بالا، الگوی پراش نور ستاره را تغییر میدهند تا تابش خیرهکننده مسدود شود و نواحی کمنور پیرامون ستارهها آشکار شوند.
برخلاف ابزار میدان وسیع که باید در دماهای برودتی کار کند، آشکارسازهای تاجنگار برنامه راهاندازی ویژه خود را خواهند داشت. در حال حاضر، تیم تاجنگار با گرم نگه داشتن آشکارسازها ابزار را آلودگیزدایی میکند تا آب و مواد شیمیایی بسیار کممقدار تبخیر و دور شوند. انتظار میرود این فرآیند همراه با کارهای کالیبراسیون متناوب، حدود ۳۰ روز ادامه یابد.
چرا رومن فراتر از یک تصویر زیبا اهمیت دارد
رومن به عنوان یک ماشین پیمایش دقیق طراحی شده است. نقشهبرداری گسترده و عمیق آن به اخترشناسان اجازه میدهد به پرسشهای بزرگ حمله کنند: ماده تاریک کجا قرار دارد، ماهیت انرژی تاریکی که شتاب کیهانی را پیش میبرد چیست، و سامانههای سیارهای شبیه منظومه ما تا چه اندازه رایج هستند؟ مجموعهدادههای غنی این تلسکوپ منبعی برای هزاران دانشمند خواهد بود و مطالعات پیگیری با رصدخانههای دیگر را ممکن میکند.
رومن با ترکیب وضوحی در حد هابل و میدان دیدی صدها برابر بزرگتر، کشفهایی را شتاب میدهد که پیشتر دههها زمان میبردند. میتوان آن را افزودن یک دوربین پانوراما به جعبهابزاری دانست که از قبل عدسیهای تلهفوتوی بسیار دقیق اما کمعرض داشت. نتیجه، شناسایی سریعتر هدفها برای مطالعه طیفی، کاتالوگهای بهتر برای تحلیل همگرایی گرانشی، و آمارهای قابل اتکاتر درباره تکامل کهکشانها و جمعیتشناسی سیارات فراخورشیدی خواهد بود.
دیدگاه کارشناسان
«اینجا همان نقطهای است که ماهها اجرای شبیهساز و آزمون سختافزار با واقعیت روبهرو میشود»، جاش اشلیدر، دانشمند ابزار میدان وسیع در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا، گفت. «پس از سالها تلاش برای ساخت و آزمایش ابزار روی زمین، اکنون تأیید کردهایم که در فضا عملیاتی است. کارهای زیادی باقی مانده، اما در مسیر علمی پیشگامانه قرار داریم.»
«راهاندازی تاجنگار عمدا روشمند و مرحلهبهمرحله است»، اریک کدی، مهندس اپتیک که این تلاشها را در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا رهبری میکند، افزود. «ما در حال آلودگیزدایی و اعتبارسنجی سازوکارها هستیم تا وقتی آزمونهای سرکوب نور ستاره را آغاز میکنیم، ابزار رفتاری قابل پیشبینی داشته باشد. وقتی میخواهید نوری را آشکار کنید که یک میلیارد بار کمفروغتر از ستاره میزبان خود است، همین صبر نتیجه میدهد.»
چشمانداز پیش رو: چه چیزی و چه زمانی انتظار میرود
رومن همزمان با سفر به سوی نقطه پایدار گرانشی ال۲ خورشید و زمین، در فاصله تقریبی یک میلیون مایلی از زمین، راهاندازی خود را ادامه خواهد داد. این سفر محیطی از نظر حرارتی پایدار و دیدی بدون مانع به آسمان ژرف در اختیار فضاپیما میگذارد. در ماههای آینده، تیمها حسگرهای هدایت دقیق ابزار را فعال خواهند کرد تا رومن بتواند با نشانهروی دقیق روی هدفها قفل شود. سپس همترازیهای اپتیکی را کامل میکنند تا تصویر هر ستاره به نقطهای شفاف و تیز تبدیل شود.
ناسا در حال حاضر انتظار دارد نخستین تصویرهای رومن با کیفیت علمی را تا اوایل ۲۰۲۷ منتشر کند. این نخستین انتشارهای عمومی، گذار از راهاندازی مهندسی به عملیات علمی منظم را نشان خواهند داد؛ پس از آن برنامههای پیمایشی سرعت میگیرند و جامعه گستردهتر پژوهشگران استفاده از دادههای رومن را برای تحقیقات گوناگون در اخترفیزیک آغاز خواهد کرد.
جمعبندی
روشن کردن یک دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی در فضا فراتر از یک نقطه عطف فنی است. این رویداد آغاز دورهای تازه در اخترشناسی فروسرخ میدان وسیع را نشان میدهد. ترکیب پهنا و جزئیات در رومن، شیوه جستوجوی اخترشناسان برای سیارات، نقشهبرداری از ماده تاریک و بررسی نیروهای شکلدهنده جهان را دگرگون خواهد کرد. ماههای پیش رو با صبر، دقت و پیشرفتهای گامبهگام همراه خواهد بود. دستاورد نهایی، مجموعهدادههایی است که پرسشهای ما از کیهان را تغییر میدهد.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.