กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (อังกฤษ: James Webb Space Telescope; JWST) เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยองค์การนาซา องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) มีเป้าหมายเพื่อสืบทอดภารกิจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในการเป็นภารกิจฟิสิกส์ดาราศาสตร์หลักของนาซา[8][9] กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 2021 มันสามารถสังเกตภาพในช่วงคลื่นอินฟราเรดด้วยความคมชัดและความไวแสงมากกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล นอกจากนี้ มันสามารถสังเกตวัตถุและเหตุการณ์ที่ห่างไกลในเอกภพได้ด้วย เช่น การกำเนิดและวิวัฒนาการของดาราจักร และลักษณะชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ เป็นต้น
| กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ James Webb Space Telescope | |
|---|---|
 ภาพจำลองกล้องโทรทัศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ | |
| รายชื่อเก่า | Next Generation Space Telescope (NGST; 1996–2002) |
| ประเภทภารกิจ | ดาราศาสตร์ |
| ผู้ดำเนินการ | NASA / องค์การอวกาศยุโรป / องค์การอวกาศแคนาดา / สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ[1] |
| COSPAR ID | 2021-130A |
| SATCAT no. | 50463 |
| เว็บไซต์ | webbtelescope |
| ระยะภารกิจ | |
| ข้อมูลยานอวกาศ | |
| ผู้ผลิต |
|
| มวลขณะส่งยาน | 6161.4 กิโลกรัม[4] |
| ขนาด | 20.197 × 14.162 m (66.26 × 46.46 ft), ฉากกันแสงอาทิตย์ |
| กำลังไฟฟ้า | 2 kW |
| เริ่มต้นภารกิจ | |
| วันที่ส่งขึ้น | 25 ธันวาคม 2021, 12:20 UTC[5] |
| จรวดนำส่ง | อารีอาน 5 ECA (VA256) |
| ฐานส่ง | ศูนย์อวกาศเกียนา, ELA-3 |
| ผู้ดำเนินงาน | อารีอานสเปซ |
| ลักษณะวงโคจร | |
| ระบบอ้างอิง | จุดลากร็องฌ์ที่ 2 ระหว่างโลก-ดวงอาทิตย์ |
| ระบบวงโคจร | วงโคจรฮาโล |
| ระยะใกล้สุด | 374,000 km (232,000 mi)[6] |
| ระยะไกลสุด | 1,500,000 km (930,000 mi) |
| คาบการโคจร | 6 เดือน |
| กล้องโทรทรรศน์หลัก | |
| ชนิด | ระบบลดความบิดเบือนภาพสามกระจกแบบคอร์ช |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง | 6.5 m (21 ft) |
| ระยะโฟกัส | 131.4 m (431 ft) |
| อัตราส่วนโฟกัส | f/20.2 |
| พื่นที่รับแสง | 25.4 m2 (273 sq ft)[7] |
| ความยาวคลื่น | 0.6–28.3 μm (ส้มถึงอินฟราเรดช่วงกลาง) |
| อุปกรณ์ส่งสัญญาณ | |
| ย่านความถี่ |
|
| แบนด์วิดท์ |
|
| เครื่องมือ | |
| FGS-NIRISS | เซ็นเซอร์นำทางความละเอียดสูงและตัวสร้างภาพคลื่นใกล้อินฟราเรดและสเปกโทรกราฟไร้แผ่นบัง |
| MIRI | เครื่องมือวัดอินฟราเรดกลาง |
| NIRCam | กล้องถ่ายคลื่นใกล้อินฟราเรด |
| NIRSpec | สเปกโตรกราฟคลื่นใกล้อินฟราเรด |
| องค์ประกอบ | |
| |
 สัญลักษณ์ภารกิจกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ | |
องค์ประกอบกล้องโทรทรรศน์รับแสง เป็นกระจกสะท้อนหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งประกอบไปด้วยกระจกเบริลเลียมเคลือบทองทรงหกเหลี่ยม 18 ส่วน ซึ่งประกอบกันเพื่อสร้างกระจกเส้นผ่านศูนย์กลาง 6.5 m (21 ft) — ใหญ่กว่ากระจกสะท้อนหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลขนาด 2.4 m (7 ft 10 in) เป็นอย่างมาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จะสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงคลื่นอินฟราเรดกลาง (0.6 to 28.3 μm) ซึ่งต่างจากฮับเบิลซึ่งสังเกตการณ์ตั้งแต่คลื่นใกล้อัลตราไวโอเลต คลื่นแสงที่มองเห็นได้ และคลื่นใกล้อินฟราเรด (0.1 to 1 μm) การที่เจมส์ เวบบ์สังเกตการณ์ในคลื่นที่ต่ำกว่าจะทำให้มันสามารถเห็นวัตถุที่เลื่อนไปทางแดงอย่างมากซึ่งมีเก่าและไกลเกินกว่าที่ฮับเบิลจะมองเห็นได้[10][11] ตัวกล้องโทรทรรศน์จะต้องถูกรักษาไว้ในสภาพเย็นจัดเพื่อที่จะสามารถสังเกตการณ์เคลื่อนอินฟราเรดได้ด้วยไม่มีการรบกวน มันจึงจะถูกปล่อยไปยังบริเวณจุดลากร็องฌ์ที่ 2 ระหว่างดาวโลก-ดวงอาทิตย์ ประมาณ 1.5 ล้าน กิโลเมตร (930,000 ไมล์) จากโลก (0.01 au – 3.9 เท่าระยะทางจากโลกสู่ดวงจันทร์).[12]ฉากกันแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ผลิตด้วยซิลิคอน และแคปตอนเคลือบอะลูมิเนียมจะช่วยรักษาอุณหภูมิของกระจกรับแสงและเครื่องมือวัดให้ต่ำกว่า 50 K (−223 °C; −370 °F).[13]
ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซาเป็นผู้จัดการการพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ และสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศจะเป็นผู้ดำเนินการหลังจากการปล่อย[14] ผู้รับเหมาหลักคือนอร์ทธรอป กรัมแมน[15] ตัวกล้องโทรทรรศน์ถูกตั้งชื่อตามเจมส์ อี. เวบบ์[16] ซึ่งเป็นผู้บริหารองค์การนาซาตั้งแต่ปี 1961 ถึง 1968 และเป็นบุคคลสำคัญในโครงการอะพอลโล[17][18]
การพัฒนาเริ่มต้นขึ้นในปี 1996 สำหรับการปล่อยที่แรกเริ่มวางแผนไว้ในปี 2007 และใช้งบประมาณ 500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ[19] โครงการนี้เกิดการล่าช้าและค่าใช้จ่ายสูงกว่างบประมาณอยู่หลายครั้ง เช่น การออกแบบใหม่ในปี 2005[20] ฉากกันแสงอาทิตย์ขาดระหว่างการทดสอบการกาง คำแนะนำจากคณะกรรมการตรวจสอบอิสระ การระบาดทั่วของโควิด-19[21][22][23] ปัญหากับจรวดอารีอาน 5[24] ปัญหากับตัวกล้องโทรทรรศน์เอง และปัญหาการสื่อสารระหว่างกล้องโทรทัศน์และจรวด[25] ความกังวลในกลุ่มนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับการปล่อยและการกางตัวของกล้องโทรทรรศน์ได้ถูกอธิบายเป็นอย่างดี[26][27]
การก่อสร้างเสร็จสิ้นช่วงปลายปี 2016 หลังจากนั้นจึงเริ่มช่วงการทดสอบอย่างครอบคลุม[28][29] กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ถูกปล่อย ณ เวลา 12:20 UTC ในวันที่ 25 ธันวาคม 2021 ด้วยจรวดอารีอาน 5 จาก กูรู, เฟรนช์เกียนา บริเวณหาดทางตะวันออกเฉียงเหนือของทวีปอเมริกาใต้[5][30][31]
ความสามารถ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์มีมวลเพียงครึ่งหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แต่กระจกสะท้อนหลักของมันซึ่งประกอบไปด้วยกระจกเบริลเลียมเคลือบทองทรงหกเหลี่ยม 18 ชิ้น จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางรวม 6.5 m (21 ft) และมีพื้นที่รับแสง 25.4 m2 (273 sq ft) มากกว่าพื้นที่ของกล้องฮับเบิลถึงหกเท่า[32]
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์นั้นถูกออกแบบมาเพื่อใช้ศึกษาดาราศาสตร์อินฟราเรด แต่ก็ยังสามารถมองเห็นแสงสีส้มและแดง รวมถึงคลื่นอินฟราเรดช่วงกลาง ขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่ใช้ศึกษา การที่การออกแบบเน้นสำหรับการใช้ในคลื่นใกล้อินฟราเรดถึงอินฟราเรดช่วงกลางด้วยสามเหตุผลคือ
- แสงที่มองเห็นได้ที่เปล่งออกมาจากวัตถุที่เลื่อนไปทางแดงมาก จะเลื่อนไปอยู่ในช่วงคลื่นอินฟราเรด
- วัตถุที่เย็นเช่นจานเศษฝุ่นและดาวเคราะห์เปล่งแสงมากที่สุดในคลื่นอินฟราเรด
- การศึกษาคลื่นนี้จากบนพื้นโลกหรือโดยการใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่ปัจจุบันเช่น ฮับเบิล นั้นเป็นไปได้ยาก
กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินจะต้องสังเกตการณ์ผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ถึงบดบังคลื่นอินฟราเรดหลายช่วง และแม้ในช่วงคลื่นที่ชั้นบรรยากาศไม่บดบัง สารเคมีเป้าหมายหลายชนิดเช่น น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน ก็มีอยู่แล้วในบรรยากาศของโลก ทำให้การวิเคราะห์ผลลับซับซ้อนขึ้นไปมาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีอยู่ในปัจจุบันเช่น ฮับเบิล ก็ไม่สามารถศึกษาคลื่นช่วงนี้ได้ เนื่องจากกระจกของมันถูกรักษาไว้ในอุณหภูมิที่ต่ำไม่พอ (กระจกสะท้อนหลักของฮับเบิลถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิประมาณ 15 °C (288 K; 59 °F)) ตัวกล้องโทรทรรศน์เองจึงเปล่งคลื่นอินฟราเรดอย่างรุนแรง[33]
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จะทำงานใกล้จุดลากร็องฌ์ที่ 2 ระหว่างโลก-ดวงอาทิตย์ ประมาณ 1,500,000 km (930,000 mi) ห่างจากวงโคจรของโลก เปรียบเทียบกับวงโคจรของฮับเบิลซึ่งอยู่ 550 km (340 mi) เหนือพื้นโลก และดวงจันทร์โคจรอยู่ห่างจากโลกประมาณ 400,000 km (250,000 mi) จากโลก ด้วยระยะทางที่ห่างไกลเท่านี้จะทำให้การซ่อมหลังการปล่อยหรือต่อเติมยกระดับส่วนเครื่องของเจมส์ เวบบ์ แทบจะเป็นไปไม่ได้ ตัวยานอวกาศจึงจะสามารถเข้าถึงได้เฉพาะในช่วงการสร้างและออกแบบเท่านั้น วัตถุที่อยู่ใกล้จุดลากร็องฌ์นี้สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปพร้อมกับโลก ทำให้ตัวกล้องโทรทรรศน์มีระยะห่างคงที่โดยประมาณ[34] เจมส์ เวบบ์จะหันฉากกันแสงอาทิตย์และบัสเข้าสู่โลกและดวงอาทิตย์เพื่อสะท้อนแสงและความร้อนที่แผ่จากโลกและดวงอาทิตย์ และรักษาการสื่อสาร การเรียงตัวแนวนี้จะรักษาอุณหภูมิของยานอวกาศในอยู่ต่ำกว่า 50 K (−223 °C; −370 °F) ซึ่งจำเป็นจำหรับการสังเกตการณ์คลื่นอินฟราเรด[13][35]
ภาพจากมุมบน
ภาพจากมุมล่าง (ด้านหันหาดวงอาทิตย์)
พิมพ์เขียวของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์
