این تکنیک مهندسی، خالق اصلی عکس‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب است

آینه‌های جیمز وب باید از ماده‌ای ساخته می‌شدند که در سرمای شدید نشکند و در عین حال بسیار سبک باشد. آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب تقریباً‌ ۱۰ برابر بزرگ‌تر از تلسکوپ فضایی هابل بود و در صورت سبک نبودن برای پرتاب با مشکل مواجه می‌شد.

در نتیجه مهندسان روی کار با بریلیوم (یک فلز کمیاب و بسیار سبک) پوشانده شده با یک لایه بسیار نازک از طلا تمرکز کردند. اما مهندسان باید روشی جدید برای ایجاد پودر خالص فلز بریلیوم (O-30-H) پیدا می‌کردند که تا حد ممکن در دمای سرد پایدار باشد.

سپس آینه‌ها به سمت سرد شدن رفتند و چارلی اتکینسون مهندس ارشد پروژه در این باره گفت که اگر چه آینه‌ها شکسته نشدند؛ اما کمی تغییر شکل دادند.

با تغییر شکل آینه‌ها، مهندسان با دوچالش مواجه شدند. ابتدا مهندسان باید مطمئن می‌شدند که آینه هر بار که به شدت سرد می‌شد دقیقا به همان صورت تغییر شکل می‌داد. سپس مهندسان باید برای جبران اثر در دمای اتاق، تغییر شکل کاملاً معکوس را ایجاد می‌کردند. اتکینسون گفت:

در واقع آینه‌ها باید در دمای اتاق بد به نظر می‌رسیدند تا در دمای برودتی، عملکرد عالی داشته باشند.

تکنیک‌ مهندسی در ایجاد آفتابگیر

برای اینکه تلسکوپ فضایی جیمز وب تا حد زیادی سرد نگه داشته شود، باید جلوی هر گونه اثری از نور خورشید گرفته می‌شد. مهندسان برای مقابله با نور خورشید، یک آفتابگیر غول پیکر در مقیاس یک زمین تنیس ساختند.

به نظر اتکینسون یکی از بزرگ ترین چالش‌ها در حین کار، ساخت یک آفتابگیر بود. محافظی که در نهایت ساخته شد،‌ دارای ۵ لایه از جنس کپتون بود و هر کدام از آن‌ها با آلومینیوم پوشانده شده بودند. دو لایه‌ای که از سایر لایه‌ها به خورشید نزدیک‌تر بودند در سمت رو به خورشید خود، پوشش سیلیکونی داشتند تا حداکثر نور و گرما را به فضا منعکس کنند. بنابراین مهندسان با مواد پیچیده‌ای کار می‌کردند.

در مرحله بعدی مهندسان باید از موقعیت مناسب هر لایه اطمینان حاصل می‌کردند. لایه‌ها موازی با یکدیگر نبودند. زاویه آن‌ها دقیقا به صورتی بود که گرمای ایجاد شده توسط بخش فضاپیمای رصدخانه هرگز به تلسکوپ نرسد و به بیرون پرتاب شود. این کار از به دام افتادن گرما جلوگیری می‌کرد.

تکنیک مهندسی برای ثابت نگه داشتن آینه‌ها

بزرگ‌ترین چالشی که مهندسان با آن روبرو بودند، طراحی ساختاری بود که آینه‌های تلسکوپ روی آن قرار می‌گرفتند. این ساختار صفحه پشتی نامیده می‌شود و نقش بسیار مهمی داشت؛ زیرا باید ۱۸ بخش آینه اصلی را در موقعیت خاصی نگه می‌داشت.

اگر این ساختار پشتیبانی در عملکرد خود شکست می‌خورد، کیفیت تصاویر خراب می‌شد. هدف نهایی این بود که ساختار، هر بخش آینه را با خطایی کمتر از ده‌ها نانومتر (میلیاردها متر) نگه دارد. توجه کنید که فناوری‌های قبلی خطا را فقط به ده‌ها میکرومتر کاهش داده بودند؛ یعنی هزار بار کمتر از هدفی که جیمز وب در حال دستیابی به آن بود.

مهندسان این تلسکوپ باید مانند تلسکوپ‌های دیگر، هواپیمای پشتی آن را در دمای برودتی آزمایش می‌کردند. اما سیستم پشتیبانی در این مورد پیچیده‌تر بود. برای دستیابی به دقت مورد نیاز، مهندسان ناچار بودند که دو نوع فناوری را به روشی کاملاً جدید با هم ترکیب کنند.

نتیجه‌ آن تداخل سنجی الگوی لکه‌ای بود که در آن از لیزر و فناوری ویدیو برای اندازه گیری میزان تغییر شکل ناهموار در سرما استفاده می‌شود. اتیکنسون گفت:«ما باید نوعی فناوری ایجاد می‌کردیم تا نوع دیگری از فناوری را تایید کنیم و به نظر من این یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها بود».

دستیابی به تکنیک‌های مهندسی تلسکوپ فضایی جیمز وب چندین دهه طول کشید. اما اکنون زحمات مهندسان به نتیجه رسیده است و تلسکوپ جیمز وب در فضا به طور دقیق کار می‌کند. اتکینسون از این موفقیت بسیار خوشحال است و در یک نشست مطبوعاتی در ماه ژوئن گفت:

این بسیار شگفت‌انگیز است که ما در آستانه تحویل دادن تلسکوپ فضایی جیمز وب به دانشمندان هستیم. ما ابزاری داریم که قرار است به کشف چیزهایی کمک کند که در حال حاضر حتی نمی‌‌دانیم چه سوال‌هایی مربوط به آن از دانشمندان بپرسیم.

منبع :space