James Webb Uzay Teleskobu (JWST)

James Webb Uzay Teleskobu (İngilizce kısaltmasıyla JWST), eskiyen Hubble Uzay Teleskobu'nun kısmen ardılı olacak şekilde planlanan bir kızılötesi uzay teleskopudur.

JWST tam anlamıyla bir ardıl olarak görev yapmayacak çünkü Hubble'ın gözlemleyebildiği bütün ışık dalga boylarına duyarlı olmayacak. Esas bilimsel hedefi evrende yer alan daha uzaktaki cisimleri; diğer temel cihazlar veya Hubble'ın görmediği cisimleri gözlemlemek olacak.

JWST, NASA'nın başkanlığında 15 farklı devletin, Avrupa Uzay Ajansı ve Kanada Uzay Ajansı'nın ortak yürüttüğü bir projedir. Yörüngeye fırlatılması sürekli ertelenen teleskobun, en son 2021 yılında fırlatılması planlanmaktadır. Kırmızı ötesi ışığı gözlemlemek için ayarlanmış olan 6,5 metrelik bu teleskop, Dünya'dan neredeyse 1.600.000 kilometre uzaklıkta yörüngeye yerleştirilecektir. Bu uzaklık, Dünya ile Ay arasındaki uzaklığın dört katı kadardır.

Misyonu

Üzerinde yer alacak olan hassas aygıtlar, dev gezegenlerin ve gezegen sistemlerinin kızıl ötesi görüntülerini çekme ve tayflarını ölçerek yaşlarını ve kütlelerini belirleme imkânına sahip olacaktır. Bunların dışında, başka yıldızların çevresinde yer alan disklerin tayf ölçümlerini yaparak, gezegen sistemlerinin doğmasına olanak sağlayan türden olan disklerin bileşenlerini tanımlamaya da imkân verecektir. Son derece hassas aygıtları ve büyük aynasıyla, gezegenlerin doğduğu toz disklerini gözlemleyebilmenin yanında, kendi yıldızlarının önünden geçen gezegenlerin havaküre bileşenlerini de gözlemleyebilecektir. Her ne kadar gezegen bulmak için geliştirilmiş bir teleskop olmasa da, gelişkin yetenekleri bu teleskobun gelecekte yeni gezegenleri inceleyen ve güneş sistemimizin nasıl oluştuğu ve nasıl evrim geçirdiği konularını araştıran gökbilimciler için önemli bir araç haline gelmesi konusunda ümit vermektedir.

 

Özellikleri

JWST, Hubble Uzay Teleskobu'nun yaklaşık yarısı kadar bir kütleye sahip olmasına karşın berilyumla kaplanmış 18 altıgen aynanın birleşmesiyle oluşan ana aynası, 6,5 metre çapı ve 25,4 metrekare yüzey alanıyla Hubble'ınkinden daha büyüktür. JWST'nin tasarımının ana odağı, yakın-kızılötesi astronomidir. Ancak cihazdaki enstrümanlara bağlı olarak turuncu ve kırmızı görünür ışığın yanı sıra orta-kızılötesi bölgeyi de görebilir. Tasarım, üç ana nedenden dolayı yakın ve orta kızılötesine odaklanmıştır:

yüksek-kırmızıya kayan nesnelerin görünür emisyonları kızılötesine kaydırılır

enkaz diskleri ve gezegenler gibi soğuk nesneler güçlü şekilde kızılötesi yayarlar

bu kızılötesi bandın yerden veya Hubble gibi mevcut uzay teleskoplarıyla incelenmesi zordur.

Dünya'nın atmosferi, yer tabanlı teleskopların kızılötesi bantları incelemesini zorlaştırmaktadır. Uzaydaki nesnelerin gözlemi için hedeflenen su, karbondioksit ve metan gibi kimyasal bileşiklerin birçoğu aynı zamanda Dünya atmosferinde de mevcut olduğu için yerden gözlemini karmaşık hale getirmektedir. Hubble gibi mevcut uzay teleskopları, aynaları yeterince soğuk olmadığı için (Hubble aynası yaklaşık 15 °C'de tutulur) güçlü şekilde kızılötesi ışık yayarlar ve bu bantları inceleyemezler. Teleskop, Dünya'nın yaklaşık 1.500.000 kilometre ötesinde, Lagrange noktası (Dünya-Güneş L2) yakınında çalışacaktır. Karşılaştırma yapmak gerekirse Hubble, Dünya yüzeyinden 550 kilometre yukarıdaki bir yörüngede bulunuyor ve Ay, Dünya'dan kabaca 400.000 kilometre uzaklıktadır. Bu mesafe, fırlatma sonrası oluşacak bir sorunda onarımını mevcut olan uzay gemileriyle neredeyse imkansız hale getirmektedir. SpaceX, yeni geliştirdiği Starship fırlatma aracının James Webb'den bile daha büyük uydular ve uzay teleskoplarını gönderme yeteneğine sahip olduğunu ve Mars yörüngesine ulaşmak için tasarlandığını iddia etmektedir. Bu Lagrange noktasının yakınındaki nesneler, Dünya ile eş zamanlı olarak Güneş'in yörüngesinde dönmektedir. Bu da teleskobun kabaca sabit bir mesafede kalmasına[6] ve Güneş ve Dünya'dan gelen ısı ve ışığı engellemek için tek bir güneş kalkanı kullanmasına izin verir. Bu yörünge, uzay aracının sıcaklığını kızılötesi gözlemler için gerekli olan −223.2 °C'nin altında tutacaktır.

Güneş kalkanı

Kızılötesi spektrumda gözlem yapabilmek için teleskobun sıcaklığı, −223.2 °C'nin altında tutulmalıdır; aksi takdirde, kızılötesi radyasyon aletteki enstrümanlara zarar verecektir. Bu nedenle teleskop; Güneş, Dünya ve Ay'dan gelen ışığı ve ısıyı engellemek için büyük bir güneş kalkanı kullanmaktadır. Uzay aracı, bulunduğu yörüngenin konumu itibariyle üç cismi de her zaman uzay aracının aynı tarafında tutarak onları kalkanın arkasında bırakır.

Her bir katmanı insan saçı kadar ince olan beş katmanlı güneşlik, DuPont firması tarafından temin edilen poliimid kaplı bir örtü şeklinde olan Kapton E'den yapılmıştır ve her iki tarafında membran özellikli alüminyum ile kaplanmış olup Güneşe bakan tarafın kaplanmasında katkılı silikon kullanılmıştır. Bu katman, en çok ısınan iki katmandan biridir.

Güneş kalkanı, Ariane 5 roketinin (4.57 × 16.19 m) yük kaportasına sığması için on iki kez katlanacak şekilde tasarlanmıştır. L2 noktasında konuşlandırıldıktan sonra açılarak 14.162 × 21.197 metrelik bir alan uzunluğuna sahip olacaktır. Güneş kalkanı, Northrop Grumman'a teslim edilmeden önce Alabama, Huntsville'deki ManTech'te elle monte edilerek test edilmiştir.

Optik ayna

Teleskobun birincil aynası, 25.4 metrekare toplam alana sahip 6,5 metre çapında altın kaplamalı berilyum reflektörüdür. Ayna, teleskop fırlatıldıktan sonra açılacak olan 18 altıgen parçadan oluşur. Tek parça halinde gönderilmemesinin nedeni, mevcut fırlatma araçlarının yeterli büyüklükte olmamasından kaynaklanmaktadır. Teleskobun uzaydaki ilk kurulumu sırasında aynaları doğru konuma getirmek için hassas mikro motorlar kullanılacaktır. Bu ilk yapılandırmanın ardından, optimum odağı korumak için yalnızca birkaç günde bir güncelleme yapılması yeterli olacaktır. Bu yöntem, yerçekimi ve rüzgar yükünün etkilerinin üstesinden gelmek için hareketli optikler kullanarak, ayna parçalarını sürekli olarak ayarlayan yeryüzündeki karasal teleskoplardan farklıdır. Uzay ortamında çevresel etmenler olmadığı için Webb teleskobunun sürekli hareketlere ihtiyacı yoktur.

JWST'nin optik tasarımı, geniş bir alan üzerinde optik sapmalardan arınmış görüntüler sunmak için kavisli ikincil ve üçüncül aynalardan yararlanan üç aynalı bir sistemdir. Ek olarak, görüntü sabitleme sağlamak için konumunu saniyede birçok kez ayarlayabilen hızlı bir sevk ve idare aynası vardır. Ball Aerospace & Technologies şirketi, NASA ile yapılan bir sözleşme kapsamında, ana yükleniciliği Northrop Grumman Uzay Sistemleri tarafından yönetilen JWST projesinin başlıca optik ayna alt yüklenicisi olmuştur. On sekiz birincil ayna parçası, ikincil, üçüncül, sevk ve idare aynası ve uçuş yedek parçaları Ball Aerospace tarafından üretilip parlatıldı. Birincil aynanın son bölümü 3 Şubat 2016'da ikincil ayna ise 3 Mart 2016'da kuruldu

Posted in: Bilim-Teknoloji, Uzay