© NASA, ESA, Northrop Grumman
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์เป็นความสำเร็จที่น่าอัศจรรย์ของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับอวกาศในศตวรรษที่ 21 กล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้ต่อยอดและต่อยอดการทำงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล โดยเดินทางไกลขึ้นและนานขึ้นในอวกาศเพื่อจับภาพที่น่าอัศจรรย์ การบรรลุความสามารถอันน่าทึ่งนั้นเป็นไปได้เพราะกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ในบทความนี้ เราจะถามถึงขนาดของกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เว็บบ์ ตลอดจนแบ่งปันข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นล่าสุดของ NASA
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ใหญ่แค่ไหน?
แล้วกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ใหญ่แค่ไหน? โดยรวมแล้วมีขนาด 69.5 x 45.5 ฟุต (22 x 12 เมตร) ซึ่งเท่ากับขนาดของเครื่องบินเล็กหรือปลาวาฬสีน้ำเงิน! รูรับแสงเพียงอย่างเดียวกว้างกว่า 21 ฟุต (6.5 เมตร) แผ่นบังแดดที่ป้องกันกล้องโทรทรรศน์จากความร้อนสูงเกินไปก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน ที่บังแดด JWST ขนาด 69.5 x 46.5 ฟุต (21.197 x 14.162 เมตร) ใหญ่เท่ากับสนามเทนนิสทั้งหมดด้วยตัวมันเอง แน่นอนว่ากล้องโทรทรรศน์นี้ก็หนักเช่นกัน โดยหนักกว่า 6,200 กก. (13,668 ปอนด์) ซึ่งอยู่ในระดับพอๆ กับรถบรรทุกสินค้าหนัก (HGV)
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดที่อยู่ในวงโคจรในปัจจุบัน
©NASA-GSFC, Adriana M. Gutierrez (CI Lab) – ใบอนุญาต
James Webb เปรียบเทียบขนาดกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศอื่นได้อย่างไร
JWST เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ใหญ่ที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์อวกาศ 90 ตัวที่ NASA และ European Space Agency (ESA) นำขึ้นสู่วงโคจรตั้งแต่ปี 1970
ขนาดของกล้องบดบังกล้องโทรทรรศน์อวกาศ 26 ตัวที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันอย่างชัดเจน รวมถึง:
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (NASA) – 43.5 x 14 ฟุต (13.2 x 4.2 เมตร rs)หอสังเกตการณ์อวกาศไกอา (ESA) – 15.1 x 7.5 ฟุต (4.6 x 2.3 เมตร)Interstellar Boundary Explorer (NASA) – 23 x 27 นิ้ว (58 x 95) cm)
ทำไมกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์จึงใหญ่นัก
JWST ถูกสร้างขึ้นเพื่อสำรวจให้ไกลขึ้นและมองเห็นได้ลึกเข้าไปในอวกาศมากกว่ารุ่นก่อนๆ หอดูดาวที่โคจรรอบนี้มีความไวของความยาวคลื่นที่ล้ำหน้าที่สุด ซึ่งครอบคลุมสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าในขณะที่เก็บแสงที่เก่ามากซึ่งเดินทางใกล้ระยะทางไกลเป็นอนันต์
อันที่จริง ขนาดที่ใหญ่โตเป็นกุญแจสำคัญในความไวที่เพิ่มขึ้น กระจกประกอบขนาดใหญ่ช่วยเพิ่มปริมาณแสงที่สามารถรวบรวมและสะท้อนไปยังตัวรับสัญญาณได้สูงสุด ด้วยเหตุนี้ ความไวที่ได้รับการปรับปรุงนี้ทำให้ JWST สามารถจับภาพอวกาศระยะไกล เช่น ดวงดาวและกาแล็กซีด้วยความละเอียดที่น่าทึ่ง
JWST ยังมีเครื่องมือวัดแสงอัลตราไวโอเลตขั้นสูงที่พัฒนาโดย NASA เพื่อรับข้อมูลที่สามารถขยายความรู้ที่มีอยู่เกี่ยวกับดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา จำเป็นต้องมีแผ่นบังแดดขนาดยักษ์เพื่อให้ JWST เย็นเป็นพิเศษเพื่อไม่ให้ตาบอดโดยการรับพลังงานอินฟราเรด (ความร้อน) ที่แผ่ออกมา เนื่องจากการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ JWST จึงสามารถถ่ายภาพวัตถุในอวกาศที่อยู่ไกลเกินไป จาง หรือเก่าเกินไปสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลรุ่นก่อน
ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในอวกาศ
JWST เป็นหอสังเกตการณ์อวกาศอินฟราเรดที่ติดตั้งเครื่องมือขั้นสูงสำหรับการถ่ายภาพอวกาศที่มีความไวสูง ความละเอียดสูง รวมถึงกล้องอินฟราเรด (NIRCam),สเปกโตรกราฟอินฟราเรด (NIRSpec) เครื่องมืออินฟาเรดกลาง (MIRI) และ อิมเมจอินฟราเรดและสเปกโตรกราฟแบบสลิตเลส (FGS/NIRISS)
เนื่องจากเขา มีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมบทบาทของ NASA ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์นี้ได้รับการตั้งชื่อตาม James E. Webb ผู้ดูแลระบบคนที่สองของ NASA
การพัฒนา JWST นำโดย NASA ที่ NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) ในรัฐแมรี่แลนด์ โดยร่วมมือกับ:
Canadian Space Agency (CSA) องค์การอวกาศยุโรป (ESA)
นอกจากนี้ยังมีนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากประเทศอื่นๆ เข้าร่วมด้วย เช่น สหราชอาณาจักร กรีซ สาธารณรัฐเช็ก และฟินแลนด์
JWST เปิดตัวด้วยจรวด Ariane 5 ECA จาก Kourou ใน French Guiana เมื่อวันที่ 25 ธันวาคม 2021 ปัจจุบันโคจรอยู่ที่จุด Lagrange L2 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 1.5 ล้านกม. ซึ่งเป็นระยะทางไกลที่สุดของ กล้องโทรทรรศน์อวกาศใดๆ ขณะนี้ดำเนินการโดยสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์
นวัตกรรมที่โดดเด่นของกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดยักษ์นี้ ได้แก่ ออปติกน้ำหนักเบา ไมโครชัตเตอร์ และแผงบังแดดขนาดใหญ่ที่ปรับใช้ได้ ซึ่งทำงานร่วมกับตัวกระตุ้นความเย็นเพื่อทำให้กล้องดูเย็น
ประวัติของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์
ก่อนเปิดตัวในปี 2564 แผนการสำหรับทายาทของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เป็นรูปเป็นร่างมากว่า 30 ปี ด้วยเหตุนี้ คณะกรรมการ HST and Beyond จึงก่อตั้งขึ้นในปี 1994 กลุ่มนี้ถูกเรียกประชุมเพื่อตรวจสอบภารกิจและโปรแกรมที่เป็นไปได้สำหรับศตวรรษที่ 21 พวกเขามุ่งเน้นไปที่ศักยภาพในการพัฒนากล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดเย็นขนาดใหญ่มากพร้อมความไวที่เพิ่มขึ้น
นาซ่าน้อมรับแนวคิดนี้ ซึ่งเริ่มวางแผนสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุคถัดไปที่ระบายความร้อนอย่างแข็งขัน เมื่อภารกิจ HST ขยายไปถึงปี 2548 ในปี 2542 นาซ่าได้ริเริ่มการศึกษาค่าใช้จ่ายและข้อกำหนดทางเทคนิคที่จำเป็นสำหรับ กล้องโทรทรรศน์ โดยเลือก Lockheed Martin ร่วมกับ TRW ในการคิดแนวคิดการออกแบบ
ความพยายามในการลดต้นทุนของ NASA ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 นำไปสู่การตัดสินใจสร้างกระจกประกอบของ JWST การออกแบบรังผึ้งนี้ถูกนำมาใช้เพื่อลดความหนาแน่นมวลของกระจกของกล้องโทรทรรศน์ แทนที่จะใช้กระจก ทีมพัฒนาเลือกใช้เบริลเลียมเป็นวัสดุสะท้อนแสง
จากนั้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไปได้เปลี่ยนชื่อเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ในปี 2545 หนึ่งปีต่อมา TRW ได้รับสัญญาว่าจ้างในการสร้าง JWST มูลค่ากว่า 800 ล้านดอลลาร์
ภาพประกอบกล้องโทรทรรศน์เว็บบ์นี้แสดง ที่บังแดดแบบเป็นชั้นและดีไซน์แบบรังผึ้งของกระจกแบบแบ่งส่วน
©Northrop Grumman – ใบอนุญาต
James Web Space Telescope Mission Goals
ระยะเวลาภารกิจเริ่มต้นของ JWST คาดว่าจะอยู่ที่ 10 ปี แม้ว่ากล้องโทรทรรศน์จะยังคงใช้งานได้นานถึง 20 ปี เป้าหมายภารกิจที่ NASA วางแผนไว้ได้แก่:
การค้นหาดาราจักรที่เก่าแก่ที่สุดและวัตถุเรืองแสงที่เก่าแก่ที่สุดเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวของดาราจักรเพิ่มความเข้าใจในการก่อตัวของดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์ ศึกษาองค์ประกอบทางกายภาพและเคมีของระบบดาวเคราะห์
ข้อมูลจำเพาะของ กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เว็บบ์
เพื่อแสดงขนาดและความสามารถของกล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสงที่ใหญ่ที่สุดในอวกาศ ต่อไปนี้เป็นข้อมูลจำเพาะจาก NASA:
ภาพแรกจาก JWST
ในที่สุด NASA เผยแพร่ภาพที่ส่งภาพแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb เมื่อวันที่ 12 กรกฎาคม พ.ศ. 2565 ภาพสีและสเปกตรัมที่น่าทึ่งแสดง ความสามารถทั้งหมดของกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่นี้ได้รับการถ่ายทอดสดจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดในรัฐแมรี่แลนด์
ภาพอันน่าทึ่งที่คัดเลือกโดยตัวแทนจาก NASA, ESA และ CSA รวมถึง Quintet ของ Stephan, Carina Nebula และ Southern เนบิวลาวงแหวน. ความละเอียดที่เป็นเอกลักษณ์ของภาพเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงพลังของกล้องโทรทรรศน์นี้ ตลอดจนเทคโนโลยีอินฟราเรด
หากคุณต้องการดูภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ที่น่าทึ่งเหล่านี้ โปรดอ่านบทความของเรา: ดูเจมส์ผู้งดงาม 30 คน ภาพจากกล้องโทรทรรศน์เว็บบ์อย่างใกล้ชิด
ภาพขนาดมหึมาของ Stephan’s Quintet สร้างขึ้นจากไฟล์ภาพที่แยกจากกันเกือบ 1,000 ไฟล์ และครอบคลุม 1/5 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์
©NASA, ESA, CSA, STScI – ใบอนุญาต
อาจมีมากกว่านี้ กล้องโทรทรรศน์กว่าเจมส์เว็บบ์หรือไม่
JWST อาจต้องหลีกทางให้กล้องโทรทรรศน์ยักษ์มาเจลลันของชิลี (GMT) ในไม่ช้า ขณะนี้ GMT กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่ตั้งใจให้เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดและทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีมา ไม่ใช่กล้องโทรทรรศน์อวกาศ แต่ขนาดของกล้องนั้นใหญ่มากจนมีพลังมากกว่า JWST อย่างน้อยสี่เท่า และมีพลังมากกว่ากล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ที่มีอยู่ถึง 200 เท่า
จากจุดเหล่านี้ กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินนี้จะครอบครองหอดูดาวสูง 12 ชั้นที่ตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามาของชิลี ขนาดที่เสนอประกอบด้วย:
ความสูง 127 ฟุต (39 ม.) น้ำหนัก 4,629,708 (2,100 ตัน) ตัวถังยาว 213 ฟุต (65 ม.) กระจกประกอบประกอบด้วยกระจกรองเจ็ดบานพร้อมความสามารถในการปรับเปลี่ยน
อ้างอิงจาก Giant Magellan Telescope Organisation (GMTO) กำลังพัฒนากล้องโทรทรรศน์ คาดว่าจะเริ่มก่อสร้างได้ในช่วงปลายปี 2020
NASA จะเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่า JWST ภายในทศวรรษนี้
NASA และ ESA ได้ร่วมมือกันอีกครั้งเพื่อพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไปที่อาจมีขนาดใหญ่กว่า JWST เรียกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมัน ตามชื่อนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันผู้ล่วงลับ แนนซี โรมัน โรมาได้รับการขนานนามว่าเป็น”แม่ของฮับเบิล”เนื่องจากเธอมีส่วนร่วมในการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล
คาดว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศ Nancy Grace Roman จะมีขนาดใหญ่กว่า JWST และสามารถถ่ายภาพพาโนรามาขนาดใหญ่ได้ ภาพเหล่านี้จะช่วยในการศึกษาทางสถิติเชิงลึกของเอกภพ ไม่ต้องพูดถึงคำถามสำคัญมากมายในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่สามารถเปิดตัวได้เร็วที่สุดในปี 2027
Rounding Up
เหนือสิ่งอื่นใด ขนาด ขอบเขต และความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ James Webb นั้นไกลเกินกว่า เทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ในปัจจุบัน ภาพที่กล้องโทรทรรศน์นี้สร้างขึ้นไม่เพียงแต่น่าทึ่งเท่านั้น แต่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกอันล้ำค่าเกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาลของเราด้วย
กล้องโทรทรรศน์ James Webb ใหญ่แค่ไหน? คำถามที่พบบ่อย (คำถามที่พบบ่อย)
กล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสงคืออะไร
กล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสงจับและโฟกัสส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) เพื่อสร้าง ภาพที่สามารถดูได้ ความละเอียดของกล้องโทรทรรศน์แบบออปติกจะพิจารณาจากขนาดของรูรับแสงและเลนส์ที่โฟกัสแสง
กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดคืออะไร
กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดได้รับพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากเทห์ฟากฟ้าใดๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์ พลังงานอินฟราเรดเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกับแสงที่มองเห็นได้
อาร์ควินาทีคืออะไร
อาร์ควินาที อาร์ควินาที หรือวินาทีของอาร์คคือ การวัดมุมที่เทียบเท่ากับ 1/3600 ขององศา
จุด L2 คืออะไร
L2 คือจุดลากรองจ์อันที่สอง ซึ่งเป็นตำแหน่งในห้วงอวกาศที่อยู่ห่างจากโลกมากกว่า 1.5 ล้านกิโลเมตรและมี คุณสมบัติความโน้มถ่วงที่ไม่เหมือนใคร ตั้งชื่อตามโจเซฟ หลุยส์ ลากรองจ์ นักคณิตศาสตร์
เบริลเลียมคืออะไร
เบริลเลียมเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่มีคุณสมบัติรวมถึงเสถียรภาพทางความร้อน ความแข็งดัด ความโปร่งใส และความหนาแน่นต่ำ (เนื่องจากเลขอะตอมต่ำ) มีการใช้งานด้านอวกาศและการป้องกันที่หลากหลาย รวมถึงการผลิตกระจกรังผึ้งขนาดใหญ่
กระจกรังผึ้งคืออะไร
กระจกรังผึ้งเป็นกระจกขนาดใหญ่มาก ที่ใช้ในงานทางดาราศาสตร์ กระจกประกอบเหล่านี้ใช้เป็นกระจกหลักในกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง การออกแบบรังผึ้งเป็นที่ชื่นชอบเพราะช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของกล้องโทรทรรศน์ ประหยัดค่าใช้จ่าย และเสียงที่เปล่งออกมาในกระจกสามารถช่วยในการโฟกัสพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า