بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا با موفقیت ابزار میدان گسترده خود را که یک دوربین فروسرخ ۳۰۰ مگاپیکسلی است، روشن کرده است؛ دوربینی عظیم که برای اسکن سریع بخش‌های بسیار وسیعی از آسمان طراحی شده، در حالی که جزئیاتی در حد تلسکوپ هابل را حفظ می‌کند.
به گزارش بیگ بنگ، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا با روشن‌کردن موفقیت‌آمیز ابزار میدان گسترده (Wide Field Instrument یا WFI) به یکی از نقاط عطف مهم مأموریت خود رسیده است. این ابزار یک دوربین فروسرخ ۳۰۰ مگاپیکسلی است که برای بررسی سریع مناطق بسیار وسیعی از کیهان طراحی شده و در عین حال می‌تواند جزئیات فوق‌العاده دقیقی را ثبت کند.
ابزار کرونوگراف(Coronagraph) رومن که برای تصویربرداری از سیارات خارج از منظومه شمسی طراحی شده نیز پس از روشن‌شدن در اوایل ماه جاری، مجموعه‌ای از آزمایش‌های دیجیتال، الکترونیکی و مکانیکی اولیه را با موفقیت پشت سر گذاشته است.
این آزمایش‌ها بخشی از فرایند چندماهه راه‌اندازی و آماده‌سازی تلسکوپ هستند. رومن در ادامه این فرایند، حدود ۱.۶ میلیون کیلومتر به سمت مقصد نهایی خود در دومین نقطه لاگرانژی، یعنی L2، حرکت خواهد کرد.
دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی رومن وارد مدار عملیاتی شد
ابزار میدان گسترده رومن طوری طراحی شده که میدان دید بسیار وسیع را با وضوحی مشابه رصدخانه‌هایی مانند تلسکوپ فضایی هابل ترکیب کند. هر تصویری که این ابزار ثبت می‌کند، ناحیه‌ای از آسمان را پوشش خواهد داد که از نظر ظاهری بزرگ‌تر از کل قرص ماه کامل است.
این میدان دید وسیع و در عین حال دقیق، به دانشمندان اجازه می‌دهد کیهان را در مقیاسی عظیم بررسی کنند. رومن به دنبال سرنخ‌های جدیدی درباره سیارات خارج از منظومه شمسی خواهد بود، پرسش‌های مهم درباره انرژی تاریک را بررسی خواهد کرد و نقشه‌ای از نحوه پراکنده‌شدن و توزیع ماده در سراسر کیهان تهیه خواهد کرد. تصاویر گسترده این تلسکوپ همچنین مجموعه داده‌ای ارزشمند برای انواع دیگر پژوهش‌های علمی فراهم خواهد کرد.
“جاش شلیدر” دانشمند مسئول ابزار میدان گسترده در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، می‌گوید: «پس از سال‌ها تلاش برای ساخت و آزمایش این ابزار روی زمین، اکنون تأیید کرده‌ایم که در فضا نیز عملیاتی است. این یک نقطه عطف بزرگ برای تیم گادرد، تیم‌های صنعتی ما در BAE Systems و Teledyne و مراکز علمی ماست.» او اضافه می‌کند که کارهای زیادی هنوز باقی مانده، اما مأموریت در مسیر دستیابی به کشف‌های علمی تحول‌آفرین قرار گرفته است.
نخستین نور؛ اولین فوتون‌های ستاره‌ای
رومن نخستین فوتون‌های نور ستاره‌ای را نیز با ابزار میدان گسترده خود دریافت کرده است. تصویر آزمایشی اولیه در حالی ثبت شد که آرایه آشکارساز هنوز در همان وضعیتی قرار داشت که برای پرتاب تنظیم شده بود و سیستم اپتیکی تلسکوپ هنوز به بهترین فوکوس خود نرسیده بود.
به همین دلیل، ستاره‌ها در تصویر به‌صورت نقاط واضح دیده نمی‌شوند، بلکه نور هر ستاره روی هزاران پیکسل پخش شده و ظاهری بزرگ و خارج از فوکوس ایجاد کرده است. این تصویر برای تیم رومن اهمیت زیادی دارد، زیرا یک خط مبنا برای تنظیم دقیق اپتیک تلسکوپ و فوکوس آن فراهم می‌کند.
در مرحله بعد، سیستم هدایت دقیق تلسکوپ فعال خواهد شد تا رومن بتواند روی اهداف مشخص قفل کند. سپس مهندسان فوکوس تلسکوپ را تنظیم خواهند کرد تا نور هر ستاره به‌جای شکل‌های پهن و حلقه‌مانند فعلی، به یک نقطه واضح و دقیق تبدیل شود. ناسا انتظار دارد نخستین تصاویر علمی رومن در اوایل سال ۲۰۲۷ منتشر شوند. این تصاویر بسیار واضح‌تر خواهند بود و جزئیات کیهان را با دقت بسیار بالایی نشان خواهند داد.
سردکردن آشکارسازهای فروسرخ
پیش از آنکه مهندسان بتوانند ابزار میدان گسترده را روشن کنند، این ابزار باید به مدت ۱۰ روز بدون فعالیت باقی می‌ماند تا خشک و از آلودگی‌های احتمالی پاک شود. در این مدت، آشکارسازهای آن در دمای نسبتاً بالای منفی ۶۵ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شدند؛ دمایی که برای مقایسه، از دمای نهایی عملیاتی آنها گرم‌تر است.
صبح ۱۱ سپتامبر، مهندسان گرم‌کننده ابزار را خاموش کردند و اجازه دادند WFI تا دمای منفی ۱۴۳ درجه سانتی‌گراد سرد شود. پس از رسیدن به این دما، تیم مأموریت ۱۸ آشکارساز فروسرخ رومن را فعال کرد. مجموع سطح حساس به نور این ۱۸ آشکارساز تقریباً با اندازه یک صفحه لپ‌تاپ قابل مقایسه است.
بعدتر همان شب، سیستم کالیبراسیون ابزار روشن شد و صبح روز بعد، مهندسان توانستند داده‌های آزمایشی را از طریق WFI ارسال کرده و به تیم‌های مستقر روی زمین منتقل کنند. آشکارسازها در طول این آزمایش‌ها همچنان سردتر شدند تا در نهایت به دمای عملیاتی نهایی خود، یعنی حدود منفی ۱۸۳ درجه سانتی‌گراد، برسند.
آزمایش فیلترها، منشورها و سیستم فوکوس
مهندسان همچنین آزمایش مجموعه‌ای از فیلترها، منشورها و دیگر اجزای اپتیکی را آغاز کردند که مشخص می‌کنند چه طول موج‌هایی از نور به آشکارسازها برسند. این سیستم همچنین می‌تواند نور اجرام کیهانی را به رنگ‌ها یا طول موج‌های مختلف تفکیک کند.
این نخستین‌بار بود که این مکانیزم در شرایط بی‌وزنی فضا مورد آزمایش قرار می‌گرفت. در مرحله بعد، تیم مأموریت سیستم فوکوس WFI را بررسی کرد و تأیید شد که این سیستم به‌درستی کار می‌کند. این سامانه وظیفه خواهد داشت صدها هزار تصویری را که رومن انتظار می‌رود در طول مأموریت ثبت کند، به‌درستی در حالت فوکوس نگه دارد.
نتایج آزمایش‌ها نشان داد که ابزار میدان گسترده مطابق انتظار عمل می‌کند و رومن همچنان طبق برنامه پیش می‌رود تا نخستین تصاویر علمی خود را در اوایل سال ۲۰۲۷ ثبت کند.
کرونوگراف رومن؛ تلاش برای دیدن سیارات بیگانه
در کنار دوربین اصلی، کرونوگراف رومن نیز یکی از فناوری‌های بسیار پیشرفته این مأموریت است. این ابزار برای نمایش مستقیم سیاراتی طراحی شده که به دور ستاره‌های دیگر می‌چرخند. مشکل اینجاست که نور یک ستاره بسیار پرنورتر از نور بازتاب‌شده از سیاره‌ای است که در اطراف آن قرار دارد. بنابراین نور ستاره می‌تواند سیاره را کاملاً درخشان و نامرئی کند.
کرونوگراف رومن از مجموعه‌ای از آینه‌ها، ماسک‌ها، حسگرها و اجزای اپتیکی استفاده می‌کند تا نور خیره‌کننده ستاره را سرکوب کند. با مسدودکردن بخش اعظم نور ستاره، این ابزار تلاش می‌کند نور بسیار ضعیف‌تری را که از سیاره اطراف آن بازتاب می‌شود، آشکار کند.
در آزمایش‌های اولیه، دانشمندان و مهندسان مرکز کنترل کرونوگراف در کلتک/IPAC تأیید کردند که می‌توانند با تمام بخش‌های اصلی این ابزار ارتباط برقرار کنند. این بخش‌ها شامل نرم‌افزار، سیستم‌های کنترل دما، مکانیزم‌های حرکتی، دوربین‌ها و سامانه‌های الکترونیکی کنترل‌کننده ابزار هستند.
در عمل، این آزمایش نشان داد که کنترل‌کنندگان روی زمین می‌توانند عملکردهای اصلی کرونوگراف را از راه دور کنترل کنند؛ از جمله مکانیزم‌هایی که ماسک‌ها، فیلترهای رنگی، عدسی‌ها و منشورها را جابه‌جا می‌کنند.
مهندسان همچنین تأیید کردند که سیستم کنترل حرارتی کرونوگراف به‌درستی کار می‌کند. این بخش از تلسکوپ، به‌جز آشکارسازهایش، برای فعالیت در دمایی نزدیک به دمای اتاق طراحی شده و در آزمایش اخیر به دمای ۲۲ درجه سانتی‌گراد رسانده شد.
در ادامه، تیم مأموریت فرایند پاک‌سازی و آلودگی‌زدایی را انجام می‌دهد. در این مرحله، آشکارسازها گرم نگه داشته می‌شوند تا موادی مانند آب یا مواد شیمیایی بسیار جزئی که ممکن است روی سطح آنها باقی مانده باشند، خارج شوند. این فرایند حدود ۳۰ روز ادامه خواهد داشت و در این مدت، گاهی برای انجام برخی فعالیت‌های اولیه کالیبراسیون متوقف خواهد شد.
چرا رومن اهمیت دارد؟
رومن قرار نیست صرفاً یک نسخه بزرگ‌تر از هابل باشد. نقطه قوت اصلی آن، ترکیب میدان دید بسیار وسیع با تصویربرداری دقیق است. هابل می‌تواند جزئیات فوق‌العاده‌ای را از اجرام کیهانی ثبت کند، اما میدان دیدش نسبتاً محدود است. رومن می‌تواند در هر تصویر، ناحیه‌ای بسیار بزرگ‌تر از آسمان را بررسی کند و در نتیجه در مدت کوتاه، حجم عظیمی از داده‌های کیهانی تولید کند.
این تلسکوپ می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا: سیارات فراخورشیدی بیشتری پیدا کنند، ماهیت انرژی تاریک را بهتر بررسی کنند، نحوه توزیع ماده در کیهان را ترسیم کنند و ساختار بزرگ‌مقیاس جهان را با جزئیات بیشتری مطالعه کنند.
و حالا با روشن‌شدن چشم ۳۰۰ مگاپیکسلی آن، رومن یک قدم بزرگ دیگر به آغاز دوران علمی خود نزدیک شده است. این ترجمه بر اساس متن کامل مقاله‌ای است که فرستادی و جزئیات فنی آن، از جمله دماها، ۱۸ آشکارساز، میدان دید و زمان انتشار نخستین تصاویر، حفظ شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=110031
