من الداخل: تلسكوب جيمس ويب الفضائي — معجزة هندسية في الفضاء

يُعدّ تلسكوب جيمس ويب الفضائي، دون مبالغة، أكثر الأدوات العلمية تعقيداً يُنشر في الفضاء على الإطلاق. استغرق تطويره خمسة وعشرين عاماً، وكلّف نحو عشرة مليارات دولار، واستلزم تعاون وكالة ناسا مع الوكالة الفضائية الأوروبية والوكالة الفضائية الكندية. حين أُطلق في يوم عيد الميلاد 2021 على متن صاروخ أريان 5، أمسك آلاف المهندسين أنفاسهم خلال ما أسموه "344 نقطة إخفاق فردية" — أي عدد الخطوات الحرجة في تسلسل نشره، وكانت أي منها كفيلة بإنهاء المهمة لو فشلت. ونجحت كل واحدة منها.

لماذا النقطة L2؟ موقع الركن المثالي

لا يدور ويب حول الأرض. إنه يدور حول الشمس عند نقطة تُعرف بنقطة لاغرانج الثانية L2، على بُعد نحو 1.5 مليون كيلومتر من الأرض — أي ما يعادل أربعة أضعاف المسافة إلى القمر. عند L2، يخلق تأثير الجاذبية المشتركة للأرض والشمس مع قوة الطرد المركزية للمدار نقطة شبه مستقرة تستطيع فيها المركبة الفضائية الحفاظ على موقعها النسبي من الأرض باستهلاك أدنى للوقود.

لماذا هذا البُعد الكبير؟ لسببين: أولاً، تُبقي L2 ويب دائماً على الجانب الليلي من الأرض، مما يعني أن الأرض والشمس والقمر تقع دائماً على الجانب نفسه من التلسكوب. هذا يُبسّط إدارة الحرارة تبسيطاً هائلاً — فيكفي درع شمسي واحد لحجب المصادر الثلاثة للحرارة في وقت واحد. ثانياً، توفر L2 رؤية غير مقيّدة للسماء العميقة في كل الاتجاهات.

المرآة الذهبية: 6.5 متر من الدقة المتناهية

تبلغ قُطر مرآة ويب الأولية 6.5 متر، وتتكون من 18 قطعة سداسية الشكل مصنوعة من البريليوم ومطلية بطبقة رقيقة جداً من الذهب. اختير البريليوم لخفته ومتانته واستقراره الحراري عند درجات الحرارة شديدة الانخفاض. واختير الذهب طلاءً عاكساً لكفاءته الاستثنائية في عكس الضوء تحت الأحمر — وهي الأطوال الموجية التي صُمّم ويب للرصد بها.

تزن كل قطعة من المرآة نحو 20 كيلوجراماً. صُقّلت القطع بدقة تبلغ نحو 25 نانومتراً — أي ما يساوي عُشر ألف جزء من سُمك شعرة الإنسان. بعد الإطلاق، أجرت محركات خلف كل قطعة تعديلات دقيقة في المواضع لمحاذاة القطع الثماني عشرة في سطح بصري متسق واحد.

الدرع الشمسي: ملعب تنس في الفضاء

يُعدّ الدرع الشمسي من أبرز تحديات التصميم الهندسي لمشروع ويب — وهو بنية ذات خمس طبقات من مادة كابتون مكسوة بالألمنيوم، تبلغ مساحتها ما يقارب مساحة ملعب تنس (نحو 21 متراً في 14 متراً). يحتاج الدرع الشمسي لأن تعمل كاشفات ويب تحت الأحمر عند درجات حرارة بالغة الانخفاض — نحو سالب 233 درجة مئوية — لاكتشاف الإشارات الحرارية الخافتة القادمة من المجرات البعيدة.

يتعرض الجانب المواجه للشمس من الدرع لدرجات حرارة تصل إلى 85 درجة مئوية، في حين يصل الجانب المظلل إلى سالب 233 درجة مئوية. هذا الفارق الحراري الهائل عبر خمس طبقات رقيقة كالورق يمثّل إنجازاً هندسياً نادراً.

الأدوات العلمية: عيون ويب

يحمل ويب أربعة أدوات علمية رئيسية. كاميرا NIRCam هي الأداة التصويرية الرئيسية للتلسكوب، ترصد الضوء في نطاق أطوال موجية تتراوح بين 0.6 و5 ميكرون. أما NIRSpec فيمكنه رصد ما يصل إلى مئة جسم في وقت واحد، وتحليل الضوء لتحديد التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة والكثافة وحركة الأجسام السماوية.

أداة MIRI تعمل في نطاق أطوال موجية أطول (5 إلى 28 ميكروناً)، مما يُمكّن ويب من رصد الأجسام الأكثر برودة، كالمجرات البعيدة التي يتحول ضوءها نحو الأحمر بفعل تمدد الكون.

ما كشفه ويب للبشرية

منذ بدء عملياته العلمية عام 2022، أحدث ويب ثورة في فهمنا للكون البدائي. رصد مجرات تكوّنت بعد ثلاثمئة مليون سنة فحسب من الانفجار الكبير، وهي أكثر ضخامة ونضجاً مما كانت النظريات تتوقع. واكتشف ثاني أكسيد الكربون في غلاف كوكب خارج المجموعة الشمسية للمرة الأولى.

من المتوقع أن يعمل ويب لمدة لا تقل عن عشرين عاماً. ما شهدناه حتى الآن ليس سوى مقدمة لما ينتظرنا.