Noel Günü’nde NASA, şimdiye kadar yapılmış en güçlü uzay teleskopunu fırlatarak gökbilimcilere verebileceği en büyük hediyelerden birini sunuyor. James Webb Uzay Teleskobu veya JWST olarak adlandırılan uzay gözlemevi, NASA’nın halihazırda Dünya çevresinde yörüngede olan Hubble Uzay Teleskobu’nun halefi olacak. Ve kozmosu inceleme şeklimizi tamamen değiştirmeyi vaat ediyor.
Şimdiye kadar fırlatılmış herhangi bir uzaya bağlı teleskopun en büyük aynasına sahip olan JWST, Evrendeki en uzak yıldızlardan ve galaksilerden bazılarından kızılötesi ışık toplamakla görevlendirilmiştir. Bu yetenekle teleskop, Big Bang’den hemen sonra oluşan en eski nesnelerden bazılarını görüntüleyerek zamanda çok geriye bakabilecek. Bunun da ötesinde, süper kütleli kara deliklerin, uzak uzaylı dünyalarının, yıldız patlamalarının, karanlık maddenin ve daha fazlasının gizemlerini çözecek.
süper kütleli kara deliklerin, uzak uzaylı dünyalarının, yıldız patlamalarının, karanlık maddenin ve daha fazlasının gizemlerini çözecek
NASA, bu teleskopu yapmak ve fırlatma rampasına götürmek için yaklaşık otuz yıldır çalışıyor. Şimdi, teleskop nihayet 25 Aralık Cumartesi günü Güney Amerika’daki Fransız Guyanası’ndaki Kourou’daki Avrupa’nın birincil fırlatma sahasından bir Avrupa Ariane 5 roketinin tepesinde fırlatılacak. Ancak teleskop bir kez uzaya gittiğinde, daha gidecek çok yol var. JWST çok büyük olduğu için katlanmış olarak uzaya uçmalıdır. Uzayda bir kez, tamamlanması iki hafta kadar sürecek karmaşık bir açılma sürecinden geçecek. Ve bu ters origami, teleskopun düzgün çalışması için tam olarak doğru gitmeli.
Tüm bu süre boyunca, JWST, uzay aracının mümkün olduğu kadar çok kızılötesi ışık toplayarak yaşamını sürdüreceği, Dünya’dan 1 milyon mil uzakta bulunan ekstra soğuk bir noktaya seyahat edecek. Bu, yol boyunca işlerin ters gitmesi için birçok fırsatın olduğu son derece karmaşık bir fırlatma ve görevdir. Ancak her şey yolunda giderse, dünya astronomları önümüzdeki beş ila 10 yıl boyunca inanılmaz derecede güçlü bir araca sahip olacaklar.
NASA’nın on yılın en önemli lansmanlarından biri hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin.
Etkileyici Özellikler
JWST hakkında bilinmesi gereken ilk şey çok büyük olmasıdır. Teleskop, 21 fitten veya 6,5 metreden daha geniş bir ışık toplayan aynaya sahiptir. Karşılaştırma için, Hubble’ın aynası 8 fitin veya 2,4 metrenin biraz altında ve Evrende şimdiye kadar gördüğümüz en ikonik nesnelerden bazılarının görüntülenmesinden sorumlu. Daha büyük aynası sayesinde JWST, Hubble’dan 10 ila 100 kat daha hassas olacak ve gökyüzündeki çok soluk nesneleri tespit etmesine olanak tanıyacak.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki JWST proje bilimcisi yardımcısı Amber Straughn, The Verge’e “Bir teleskop aynasını hafif bir kova gibi düşünebilirsiniz” diyor. “Ayna ne kadar büyükse veya kova ne kadar büyükse, o kadar çok şey toplarsınız. Ve elbette, bu durumda, madde uzak Evrenden gelen fotonların ışığıdır.”
JWST’nin birincil aynası Northrop Grumman’da test ediliyorImage: Northrop Grumman
Bu devasa aynayı monte etmek için JWST mühendislerinin onu parçalar halinde inşa etmeleri gerekiyordu. Her biri kabaca bir sehpa boyutunda olan hafif berilyum elementinin 18 altıgen parçasından yapılmıştır. Segmentler birlikte neredeyse mükemmel bir şekilde hizalanmalı, o kadar hassas hareket etmelidirler ki, bir insan saçının çapının yaklaşık 1/10.000’i kadar olan bir ışık dalga boyunun bir kısmı içinde hizalanırlar.
NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde JWST için optik teleskop eleman yöneticisi Lee Feinberg, “Her ayna, diğer aynaları çok küçük bir toleransla eşleştirmek zorundadır, böylece hizalandıklarında tek bir aynaymış gibi davranırlar.” The Verge’i anlatıyor.
“Tek bir aynaymış gibi davranıyorlar”
Aynanın en önemli özelliklerinden biri, ortalama insan saçından yaklaşık 200 kat daha ince bir altın tabakasıyla kaplanmış olmasıdır. Altın, JWST’nin kızılötesinde (kozmostaki en uzak galaksiler ve yıldızlarla ilişkili bir tür ışık) görmesini sağlayan şeydir. Evren genişlediğinden, Dünya’dan en uzaktaki nesneler, bize yakın olanlardan çok daha hızlı uzaklaşıyor. Ne kadar hızlı koşarlarsa, ışıkları o kadar gerilir ve tayfın görünür kısmından kızılötesine doğru kayar. Altın aynaları ile JWST, Dünya’dan 13,6 milyar ışıkyılı kadar uzaklıktaki galaksilerden gelen kızılötesi ışığı görebilmelidir.
Teleskopu geçmişe açılan bir pencere yapan da budur. 13,6 milyar ışıkyılı uzaklıktaki nesnelerden gelen ışığın teleskobun aynasına ulaşması o kadar yıl almış olacak. Evrenin kabaca 13,8 milyar yaşında olduğunu düşündüğümüzden, bu nesnelerin Büyük Patlama’dan sadece 100 ila 250 milyon yıl sonra olduğu anlamına gelir.
Bununla birlikte, kızılötesinde gözlem yapmak inanılmaz derecede zordur. Kızılötesi ışık, mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip her şey tarafından yayılan ısı ile ilişkilidir. JWST gezegenimizin yörüngesinde veya yerin herhangi bir yerinde yaşayamaz; Dünya’dan ve atmosferinden gelen ısı gözlemleri bozacaktır. Çok fazla ısı üretmemesi ve kendi gözlemlerini boşa çıkarmaması için teleskobun kendisinin bile ekstra soğuk olması gerekir. Bu nedenle JWST, dünyamızdan 1 milyon mil uzakta, Dünya ile Güneş arasındaki Lagrange noktası olarak bilinen, yerçekimi ve merkezkaç kuvvetlerinin teleskopun sabit bir yörüngede kalması için doğru olduğu bir yere gönderiliyor. Bu Lagrange noktasında, JWST her zaman Dünya’dan aşağı yukarı aynı mesafede ve konumda kalacaktır.
Bu uzak mesafede bile, Güneş’ten gelen ısı hala bir sorun. Ekstra serin kalmak için JWST, güneşlik olarak bilinen bir şeyle donatılmıştır. Kapton adı verilen, her biri birbiri üzerine yığılmış bir tenis kortu büyüklüğünde beş ultra ince katmandan oluşuyor. En dıştaki katman her zaman Güneş’e bakacak ve 230 derece Fahrenheit’te kavurucu bir sıcaklıkta çalışarak ısısının çoğunu yansıtacaktır. Ancak birbirini takip eden her katman daha soğuk ve daha soğuk olacak, böylece JWST’nin cihazları güzel ve kriyojenik kalacak ve yaklaşık eksi 370 derece Fahrenhayt’ta çalışacak.
Sorunlu Bir Tarih
JWST’nin fırlatma rampasına yolculuğu uzun ve engebeli oldu. Hubble’dan sonraki büyük uzay teleskopunun neye benzemesi gerektiği konusunda yıllarca süren tartışmalardan sonra, Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’ndeki gökbilimciler, 1996’da NASA’nın 4 metre genişliğinde bir aynaya sahip yeni bir kızılötesi uzay teleskopu inşa etmesini resmen önerdiler. Ancak o zamanki NASA yöneticisi Dan Goldin, 4 metrenin yeterince büyük olmadığına karar verdi ve görev tasarımcılarını boyutu 8 metreden fazla artırmaya çağırdı.
Bu karar, uzay aracını inşa etmeyi daha karmaşık hale getirdi. Devasa ayna, JWST’nin katlanmış olarak fırlatılması gerektiği anlamına geliyordu çünkü mevcut hiçbir roket, uzay aracını son konfigürasyonunda barındıracak kadar büyük değildi. Gerçek şu ki, teleskopu gerçeğe dönüştürmek için gereken teknolojiler – bu aynaları mükemmel bir şekilde hizalamak için gereken sistem ve mekanik gibi – hala icat edilmesi gerekiyordu.
NASA’daki Bilim Misyonu Müdürlüğü’nün yardımcı yöneticisi Thomas Zurbuchen, The Verge’e “Bir sonraki tökezleme, düşündüğümüzden çok daha pahalı olmasıydı” dedi.
“Düşündüğümüzden çok daha pahalı”
Başlangıçta, gökbilimciler JWST’yi 2007 ve 2011 yılları arasında 1 milyar ila 3.5 milyar dolar arasında bir tahmini maliyetle başlatmayı umuyorlardı. Ancak on yıllar boyunca, JWST’nin maliyetleri artmaya devam ederken, lansman tarihi ileri geri itildi. Sonunda, milletvekilleri kartopu bütçesi üzerinden projeyi tamamen iptal etmeyi önerdiler. NASA daha sonra 2011’de misyonun tam bir yeniden planını yaptı ve Kongre, teleskopun toplam ömrüne 8,8 milyar dolarlık bir bütçe sınırı koyarken projeyi finanse etmeye devam etmeyi kabul etti. 2018 için yeni bir lansman tarihi belirlendi.
Ancak geliştirme dururken maliyetler artmaya devam etti. Bu arada, mühendisler teleskopu bir araya getirmeye ve uzaya hazırlanmak için test etmeye başladığında, her türlü sorun vardı. Teleskop, uzay aracının ana yüklenicisi Northrop Grumman’dayken, bir noktada araçtan vidalar ve pullar çıkmış gibi görünüyor, mühendisler güneş korumasında yırtıklar buldu ve bir test sırasında birisi aşırı voltaj uyguladı ve bunlardan sadece birkaçını saymak gerekirse. Sonunda, 2018’de NASA, program için nihai bir maliyete karar verdi: hem geliştirmeyi hem de uzay aracının uzaydaki operasyonlarını karşılamak için 9,7 milyar dolar. Ajans ayrıca o yıl piyasaya çıkmayacağını da kabul etti.
Teleskopun son esnemesi sırasında JWST hakkında yeni tartışmalar ortaya çıktı. Bu yılın başlarında, bir grup gökbilimci, Amerika Birleşik Devletleri’nin insanları Ay’a yerleştirme konusundaki iddialı planını denetleyen Apollo programı sırasında bir NASA yöneticisi olan teleskopun adaşı James Webb hakkında endişelerini dile getirdi. Scientific American’da yayınlanan bir makalede, üç gökbilimci NASA’yı teleskopun adını değiştirmeye çağırdı ve Webb’in Lavanta Korkusu sırasında Truman yönetiminde üst düzey bir memur olduğu gerçeğini öne sürdü – LGBTQ bireyler hedeflendi ve federal işgücünden tasfiye edildi . Nihayetinde NASA, kendi iç araştırmasını yaptıktan ve Webb’in dahil olduğuna dair kanıt bulamadığını iddia ettikten sonra teleskopun adını değiştirmemeye karar verdi. Ancak soruşturma yeterince derine inmediği için eleştirildi.
“Webb’de küçük sonuçları olan küçük hatalar yoktur. Mükemmele yakın olmalısın.”
Tartışmalı adı hala bozulmamış olan JWST, nihayet Ekim ayında Fransız Guyanası’ndaki fırlatma sahasına gönderildi. Marka olarak, Güney Amerika’ya geldiğinde sıkıntıları durmadı. Teleskopun fırlatılması başlangıçta 18 Aralık olarak belirlenmişti, ancak teleskop aracılığıyla beklenmedik titreşimler gönderen kırık bir kelepçe bandı ve roket ile yer sistemleri arasında öngörülemeyen bir iletişim sorunu da dahil olmak üzere birkaç aksilik nedeniyle iki kez ertelendi. Kelepçe sorunu çözüldü, ancak ikincisi hala devam ediyor – NASA bunun fırlatma için bir sorun olmaması gerektiğini iddia ediyor.
Zurbuchen’in açıkladığı gibi, bir sorun ortaya çıktığında ne kadar küçük görünse de her türlü önlem alınmalıdır. Uzay aracı o kadar uzun sürdü ve inşa edilmesi o kadar pahalıya mal oldu ki, her şeyin yolunda gitmesi gerekiyor. Aksi takdirde, risk uzayda ölü olan 10 milyar dolarlık bir teleskoptur.
Zurbuchen, “Küçük hatalar… bunların büyük çoğunluğunun küçük sonuçları vardır” diyor. “Webb’de küçük sonuçları olan küçük hatalar yoktur. Mükemmele yakın olmalısın.”
Lansman Sadece Başlangıç
Şu an itibariyle, JWST 25 Aralık’ta 07:20 ET’de başlayacak. Uzaya yolculuğu, Ariane 5 roketi, kabaca son yirmi yıldır Avrupa’nın önde gelen roketi oldu. Ariane 5’in seçimi, güçlü bir fırlatma rekoruna sahip son derece yetenekli bir roket olmasının yanı sıra, NASA’nın Avrupalı ortaklarını gerçekten küresel bir görev olarak kabul edilen bir göreve getiriyor.
Fırlatmanın kendisi, JWST’nin Ariane 5 roketinden ayrılmasından yaklaşık 26 dakika önce sürmelidir. Uzaya roket atmak her zaman riskli olsa da, JWST aslında Ariane 5’ten kurtulduğunda daha fazla endişe olur. Straughn, “Fırlatma gerçekten sadece başlangıçtır” diyor.
“Lansman gerçekten sadece başlangıçtır.”
JWST’nin kalkışıyla her şey yolunda giderse, o zaman NASA tarafından icat edilen bir terim olan “uçta 29 gün” başlar. Teleskopun karmaşık açılma sürecini tanımlamak uğursuz bir ifadedir. Roketten kurtulduktan ve Dünya’dan 1 milyon mil uzaktaki hedefine giderken, uzay aracı yavaşça açılacak ve mekanik bir çiçek gibi çiçek açacak.
JWST’nin fırlatıldıktan hemen sonra yapması gereken ilk şey, tüm uzay aracına güç sağlamak için gerekli olan Güneş’ten enerji toplamaya başlamak için güneş panelini yerleştirmektir. Uzayda bir sonraki gün boyunca, Dünya ile iletişim kurmak için gereken yüksek kazançlı antenini konuşlandıracak. Bundan sonra, gerçekten vahşi ters origami başlar. JWST, şeklini değiştirecek ve günlerce sürecek bir süreç olan hassas güneş koruyucusunu açmaya başlayacak. Bu iyi giderse, teleskop birincil aynasını tamamen açacaktır.
Açma yaklaşık iki hafta sonra tamamlansa bile, JWST nihai hedefinde olmayacak
—Daha haftalar sürecek. Fırlatmaya bir aydan biraz daha az bir süre kala teleskop, kendisini amaçlanan Lagrange noktasında son konumuna getirmek için yerleşik iticilerini ateşleyecek.
Söylemeye gerek yok, birçok gökbilimci, mühendis ve bilim adamı, her şey bitene kadar fazla dinlenmeyecek. Ve başarısız bir kasnağın veya yapışkan bir aktüatörün tüm görevin geleceğini tehlikeye atabileceği pek çok an vardır.
Ancak her şey yolunda giderse, NASA yakında gökyüzünde inanılmaz derecede keskin gözlere sahip olacak. Teleskop son yörüngesine ulaştığında soğuması için biraz zaman harcamak zorunda kalacak ve ardından mühendislerin düzgün çalışıp çalışmadıklarını görmek için tüm aletleri test etmek için birkaç ayları olacak. Ancak JWST, bu yaz en kısa sürede ilk nefes kesici görüntülerini alıyor olabilir. Gökbilimciler için beklemeye değecek.
Straughn, “Bu teleskobun astrofizik için dönüşüm yaratacağını gerçekten düşünüyorum” diyor. “Evren hakkında bizi tamamen şaşırtan şeyler öğreneceğimizi düşünüyorum ve bu, uzaya böyle büyük, cesur bir teleskop yerleştirdiğimizde en heyecan verici beklentilerden biri. Hiç beklemediğimiz şeyleri öğreniyoruz.”