טלסקופ החלל ג'יימס וב

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
טלסקופ החלל ג'יימס וב
James Webb Space Telescope.jpg

הדמיה של טלסקופ החלל ג'יימס וב
מידע כללי
סוכנות חלל נאס"א,[1] עם תרומה משמעותית של איס"א וסיס"א
תאריך שיגור אוקטובר 2018 (מתוכנן)[2]
משגר אריאן 5 (מתוכנן)
אתר שיגור בסיס החלל האירופי קורו שבגיאנה הצרפתית
אתר אינטרנט http://www.jwst.nasa.gov/
משימה
סוג משימה טלסקופ חלל מסוג Korsch, בעל שלוש עדשות
לוויין של השמש
מסלול 1.5 מיליון קילומטר מכדור הארץ, נקודת לגראנז' L2
זמן הקפה שנה
משך המשימה מתוכנן ל-5 שנים, המטרה 10 שנים
מידע טכני
משקל בשיגור 6,200 ק"ג
קוטר 6.5 מטר

טלסקופ החלל ג'יימס ובאנגלית: James Webb Space Telescope; בראשי תיבות JWST), שנקרא בעבר טלסקופ החלל הדור הבא (Next Generation Space Telescope; בראשי תיבות NGST), הוא טלסקופ חלל שתוכנן לתצפיות באינפרה אדום ונחשב ליורשם המדעי של טלסקופ החלל האבל וטלסקופ החלל שפיצר. המאפיינים הטכניים העיקריים של טלסקופ החלל ג'יימס וב הם: מראה ראשית בעלת קוטר של 6.5 מטרים, עמדת תצפית רחוקה שתוצב בנקודת לגראנז' L2 בין כדור הארץ והשמש ולא תושפע מאטמוספירת כדור הארץ ועוד ארבעה כלים מדעיים מיוחדים. שילוב של כל הכלים המדעיים יעניקו לטלסקופ החלל ג'יימס וב רזולוציה ורגישות חסרות תקדים מתחום גלי האור הנראה הארוכים ועד אמצע תחום התת-אדום, ויאפשרו לו לממש את שתי מטרותיו המדעיות העיקריות - חקר היווצרות והתפתחות גלקסיות, וחקר הגורם לתצורה של כוכבים וכוכבי לכת.

מתחילתו בשנת 1996 [3], נעשה הפרויקט בשיתוף פעולה בינלאומי של 17 מדינות[4] ובראשן סוכנות החלל האמריקאית, נאס"א. בשנת 2002 שונה שמו של הטלסקופ ל-James Webb Space Telescope, על שמו של המנהל השני של נאס"א, ג'יימס וב, שהיה חלק בלתי נפרד מתוכנית אפולו.[5]

יכולותיו של טלסקופ החלל ג'יימס וב יאפשרו לו לפעול בתתי-תחומים רבים של האסטרונומיה[6]. אחת מהמטרות כרוכה בתצפיות על מספר גופים המרוחקים ביותר ביקום, שאין אפשרות לצפות בהם עם האמצעים הקיימים בחלל העומדים לרשות האנושות. זה כולל את הכוכבים הראשונים, שנוצרו בתקופת הריוניזציה (אנ'), ותצורת הגלקסיות הראשונות. מטרה נוספת היא מציאת הגורם המקנה לכוכבים את צורתם.

משימת הטלסקופ הייתה מועמדת לביטול על ידי הקונגרס האמריקאי בשנת 2011, לאחר שכבר הוצאו 3 מיליארד דולרים[7] ויותר מ-75 אחוזים מחומרתו הייתה בייצור או בבדיקות[8]. בנובמבר 2011, הפך הקונגרס את החלטתו לביטול פרויקט הטלסקופ ואישר את המשך מימונו שנאמד בכ-8.8 מיליארד דולרים [9].

סקירה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מקורו של טלסקופ החלל ג'יימס וב הוא בטלסקופ החלל "הדור הבא", שתכננו החל בשנת 1996 והתבסס ברובו על טלסקופ החלל האבל משנת 1993.[10] שמו שונה בשנת 2002 לשמו של מנהל נאס"א השני (1961-1968), ג'יימס וב (1906-1992), שהיה בתפקיד מפתח בתוכנית אפולו וייסד את המחקר המדעי כחלק מפעילויות הבסיס של נאס"א.[11]

דקלוקמניית טלסקופ החלל ג'יימס וב

הטלסקופ הוא פרויקט של מנהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי, סוכנות החלל של ארצות הברית, בשיתוף עם סוכנות החלל האירופית וסוכנות החלל הקנדית, וכולל תרומה של 15 אומות נוספות. הקבלן הראשי בפרויקט הוא נורת'רופ גראמן.

שיתוף הפעולה עם אירופה החל באופן רשמי בשנת 2007, וכלל תזכיר שכלל את משגר האריאן 5, NIRSpec,‏ MIRI Optical Bench Assembly וכוח אדם מיומן.[12]

טלסקופ החלל ג'יימס וב יוצב באזור נקודת לגראנז' L2. עצמים באזור נקודה זו יכולים להקיף את השמש בסנכרון עם כדור הארץ. בנוסף, בנקודה זו לא יוטל עליו צלו של כדור הארץ. הטלסקופ ינוע במסלול גדול יחסית ברדיוס של 800,000 קילומטרים סביב השמש.[13]

הטלסקופ מתוכנן לעלות למסלול על גבי משגר אריאן 5 באוקטובר 2018 למשימה בת חמש שנים לפחות, אולם המטרה של נאס"א היא פעילות בת עשר שנים.[14]

השוואה[עריכת קוד מקור | עריכה]

תצורת שיגורו של טלסקופ החלל ג'יימס וב

בניגוד לפרויקטים שטרם עזבו את שולחן התכנונים, בגלל ביטולם או השהייתם, כמו: Terrestrial Planet Finder ‏(2011), ‏ Space Interferometry Mission‏ (2010), ‏Laser Interferometer Space Antenna‏ (2011), ‏Advanced Telescope for High Energy Astrophysics‏ (2011), טלסקופ החלל ג'יימס וב הוא הפרויקט הגדול ביותר של נאס"א לאחר ביטולה של תוכנית קונסטליישן ב-2010 וקרקוען של מעבורות החלל ב-2011.

הדחיות בפרויקט והגידול בעלויותיו משווים אותו לטלסקופ החלל האבל, שתכנונו החל כבר ב-1972 ועלויות הפיתוח שלו מוערכות ב-300 מיליון דולר אמריקאי (1 מיליארד דולר אמריקני במונחי 2006).[15] כאשר נשלח האבל לחלל בשנת 1990 עלויותיו הוערכו פי 4 מכך ו-5 משימות התחזוקה שנשלחו בין 19932005 הגדילו את עלויותיו ל-9 מיליארד דולר (במונחי 2006).

טלסקופי חלל נוספים שבוטלו הם: MAXIM‏ (Microarcsecond X-ray Imaging Mission), ‏SAFIR‏ (Single Aperture Far-Infrared Observatory), ‏SUVO‏ (Space Ultraviolet-Visible Observatory) ‏ו-SPECS‏ (Submillimeter Probe of the Evolution of Cosmic Structure).

מטרות[עריכת קוד מקור | עריכה]

מטרותיו הבסיסיות של טלסקופ החלל הן:

בשל השילוב של הסחה לאדום, אבק כוכבים, וטמפרטורות נמוכות באזורים הנחקרים, חייב הטלסקופ לעבוד באורך גל של אינפרה אדום (בין 0.6 ל-28 מיקרומטר). כדי שהתצפיות לא יופרעו על ידי קרני האינפרה אדום מהשמש והרכיבים עצמם, הטמפרטורה של מכשירי הטלסקופ חייבת להיות נמוכה מאד. לצורך זה, טלסקופ החלל ג'יימס וב יכלול מגן שמש מתכתי כדי שיבלום את קרינת האינפרה אדום הבאה ממנה, וגם מכדור הארץ והירח. הטמפרטורה בצד ה"חם" של מגן השמש צפויה להיות 85 מעלות צלזיוס, ואילו בצד ה"קר" של מכשירי המדידה תשרור טמפרטורה של כ-50 קלווין (220- מעלות צלזיוס). הטלסקופ ימוקם בנקודת לגראנז' L2 ביחס לשמש ולכדור הארץ.

אופטיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

השוואה בין המראה הראשית של ג'יימס וב להאבל לאדם ממוצע

אף על פי שמשקלו של הטלסקופ כמחצית ממשקלו של האבל, הוא יהיה בעל מראה ראשית בקוטר 6.5 מטרים, עם שכבה רפלקטיבית העשויה בריליום מפני שזהו חומר קל וחזק אשר יוכל לאפשר פעילות טובה של המראה ובכל זאת לשמור על משקלה הנמוך של המראה כך שיהיה ניתן לשגר אותה אל החלל. כמו כן מצופה המראה בשכבה דקיקה (בעובי אטומים בודדים, כ-50 גרם) של זהב, בזכות הצטיינותה של המתכת בשיקוף אור בטווח התדרים של האינפרה אדום (ומשום כך היא גם נראית אדמדמה לעין האנושית).

מראה זו לבדה גדולה בהרבה מכל רכב חלל לא מאויש שנשלח אי פעם, והיא בנויה מ-18 מקטעי משושים כדי שיוכלו לקפל את המראה כך שתתאים לטילים, ולאחר השיגור המראה תצא ממצב הקיפול. הצורה הנבחרת היא משושים מפני שאחת הצורות הקרובות לעיגול (הצורה שלמעשה רצויה) היא משושה, ובכך שמייצרים את כל המקטעים בצורת משושים מאפשרים הרכבה בין כל שמונה עשר המקטעים ללא פערים בין מקטע למקטע. מראה זו תעובד בקולמן, אלבמה בחברת "אקסיס טכנולוגיות" (Axsys Technologies). מיקרו-מנועים וחיישנים רגישים ימוקמו על מקטעי המראה הראשית על מנת שתורכב במיקום הנכון.

תכנון הנדסי והרכבה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בפרויקט טלסקופ החלל ג'יימס ווב יש 1,200 מדענים, טכנאים ומהנדסים מארבע-עשרה מדינות בעולם (ויותר מ-27 מדינות בגבולות ארצות הברית) אשר עובדים על בנייתו. גודלו של טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא כמחצית ממטוס 737 אך בכל זאת מסתו מהווה רק כ-8% ממסתו של מטוס מסוג זה (המסה של טלסקופ החלל ג'יימס ווב היא 6,200 קילוגרם ומסתו של מטוס 737 היא 79,010 ק"ג). טלסקופ ג'יימס ווב יהיה הטלסקופ הגדול ביותר שאי פעם שוגר אל מחוץ לכדור הארץ. המדענים אשר עבדו על בנייתו של טלסקופ זה החליטו כי מראה בקוטר של 6.5 מטרים היא מה שנחוץ על מנת לקלוט אור מגלקסיות רחוקות אלה, אך בניית מראה בגודל כזה היא מאתגרת גם לשימוש על פני האדמה ומעולם לא שוגרה מראה בגודל כזה אל החלל.

הלוח האחורי של הטלסקופ הוא מבנה גדול התומך במראות המשושה הגדולות של הטלסקופ. ללוח יש מטרה חשובה מלבד תמיכה במשקל המראה; הוא יהיה גם אמצעי נשיאה ל-2,400 ק"ג של ציוד אופטי ומכשירים. מבנה הלוח נועד גם כדי לספק ביצועי יציבות תרמית חסרי תקדים בטמפרטורות נמוכות של 240- מעלות צלזיוס. בטמפרטורות אלה, הלוח האחורי תוכנן להיות יציב עד 32 ננומטר, כלומר פחות מקוטרה של שערה אנושית.

מאפיין ייחודי לטלסקופ חלל מסוגו של וב, שמבדיל אותו (וטלסקופים אחרים) מטלסקופ החלל האבל, הוא חוסר האפשרות לתיקון תקלות בהתערבות אנושית. הטלסקופ האבל מרחף בגובה של כ-570 ק"מ מעל פני הארץ (כאלפית וחצי מהמרחק לירח), מרחק המאפשר ביקור של מעבורות חלל מאוישות לצורך הוספת ציוד חדש ותיקונים (שאכן נדרשו במקרה של האבל, כולל התקלה הקריטית של כיוון המראה הראשית שלו). לעומתו, הטלסקופ ג'יימס וב יימצא במרחק של 1.5 מיליון ק"מ, פי ארבעה מאשר המרחק לירח. נכון ל-2016 ולפחות עשור אל תוך העתיד, לא יימצא התקן כלשהו בעל כושר הסעה של משימה מאוישת למרחק כזה. על כן כל מערכות הטלסקופ, כולל הפריסה המסובכת בגלל גודלו חסר התקדים, חייבות להיות חסינות-תקלות לחלוטין.

שיגור והצבה[עריכת קוד מקור | עריכה]

השיגור יתבצע בשנת 2018[16], על-גבי טיל אריאן 5 מבסיס החלל האירופי קורו שבגיאנה הצרפתית. הטיל יעניק לטלסקופ מהירות התחלתית בכיוון הנקודה L2, ושלב השיגור האחרון ייפרד ממנו כעבור כמחצית השעה. החל מההיפרדות, הטלסקופ ינוע בכוח ההתמד במהירות הולכת וקטנה, יבצע תיקונים קטנים בנתיב באמצעות רקטות, ויגיע לאזור הנקודה L2 כעבור כחודש. במהלך החודש הראשון יפרוש הטלסקופ בזה אחר זה את הלוח הסולארי, אנטנת התקשורת, מגן השמש, עמוד התמך למראות, ועוד. במהלך 5 החודשים הבאים יבצע הטלסקופ הכנות להפעלה של מכשיריו (בעיקר קירור, מיקום מדויק וכיוון של המראות). במקביל, הטלסקופ יתחיל להקיף את הנקודה L2, כדי להימנע מכניסה לצל של כדור הארץ ושל הירח, ומפגישה עם הגופים שכבר נמצאים באזור הנקודה (לוויין המחקר WMAP, טלסקופ החלל הרשל, וטלסקופ החלל פלאנק, שני האחרונים כבר אינם פעילים). כעבור שישה חודשים מהשיגור, יתחיל הטלסקופ בעבודתו השגרתית.

מצב נוכחי[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערכה של עלותו של הפרויקט שנעשתה ב-2005 הייתה כ-4.5 מיליארד דולר. נכון למרץ 2016, העלות הכוללת של פיתוח, שיגור ותחזוקה ל-10 שנים עומדת על 8.8 מיליארד דולר. הסוכנות האירופית משתתפת בכ-300 מיליון אירו (ובעלות השיגור), והסוכנות הקנדית הוסיפה כ-40 מיליון דולר קנדי. מועד השיגור המתוכנן נדחה מהמועד המקורי (ב-2007) שבע פעמים, ועומד כיום על אוקטובר 2018. הדחיות נבעו בעיקר בגלל הערכות בחסר של הזמן והעלויות, של התכנון ושל הבדיקות ברמת האמינות הנדרשת.

הפרויקט עבר בהצלחה סקירת תכנון ראשונית (PDR) במאי 2008, ועבר את הבדיקות הקריטיות (MCDR) באפריל 2010[17]. בנובמבר 2015 הושלם בהצלחה ניסוי לפריסת שתי "כנפי הצד" של המראה הראשית. כל "כנף" תכיל 3 מתוך 18 המראות המשושות המרכיבות את המראה הראשית. פריסת שתי הכנפיים בזו אחר זו בחלל צפויה לארוך כ-35 שעות[18]. בדצמבר 2015 חתמה סוכנות החלל האירופית, האחראית על שיגור הטלסקופ, על הסכם עם חברת "אריאנספייס" (אנ') לשיגור הטלסקופ על גבי הטיל אריאן 5. ההרכבה של 18 המראות המשושות המהוות את המראה הראשית החלה בנובמבר 2015. החלק ה-18 והאחרון הורכב ב-3 בפברואר 2016, ובהמשך יותקנו שאר המכשירים האופטיים, ותבוצע סדרה של בדיקות קריוגניות, כלומר בתנאי הטמפרטורה הקיצוניים בהם הטלסקופ מתוכן לעבוד[19].

ב-7 במרץ 2016 הודיעה נאס"א שהשלימה את התקנת המראה המשנית. ב-21 במרץ הוכרז על השלמת הבדיקות הקריוגניות של המצלמות והספקטרוגרפים, ושל התקנת מראות הטיסה.

שותפות[עריכת קוד מקור | עריכה]

אוסטריהFlag of Austria.svg  אוסטריה איטליהFlag of Italy.svg  איטליה אירלנדFlag of Ireland.svg  אירלנד
ארצות הבריתFlag of the United States.svg  ארצות הברית בלגיהFlag of Belgium (civil).svg  בלגיה גרמניהFlag of Germany.svg  גרמניה
דנמרקFlag of Denmark.svg  דנמרק הולנדFlag of the Netherlands.svg  הולנד הממלכה המאוחדתFlag of the United Kingdom.svg  הממלכה המאוחדת
יווןFlag of Greece.svg  יוון לוקסמבורגFlag of Luxembourg.svg  לוקסמבורג נורווגיהFlag of Norway.svg  נורווגיה
ספרדFlag of Spain.svg  ספרד פורטוגלFlag of Portugal.svg  פורטוגל פינלנדFlag of Finland.svg  פינלנד
צ'כיהFlag of the Czech Republic.svg  צ'כיה צרפתFlag of France.svg  צרפת קנדהFlag of Canada.svg  קנדה
שוודיהFlag of Sweden.svg  שוודיה שווייץFlag of Switzerland.svg  שווייץ

גלריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]