James Webb Uzay Teleskopu Nedir ve Özellikleri Nelerdir?

İnsanoğlu var olduğundan bu yana doğanın insanoğluna çizdiği sınırları aşmak için mücadele vermiştir. İşte insanlığın aştığı doğal sınırlardan biride uzaydır. Evreni keşfetmek için her gün çalışmalar yapan devletler uzaya binlerce uydu ve astronot göndermiştir. Bunlardan en büyük ve gelişmişi James Webb uzay teleskobudur.

James Webb uzay teleskobu, çeyrek asırdır süren çalışmaların ardından 25 Aralık 2021 tarihinde Avrupa Uzay Ajansı’na bağlı Fransız Guyanasındaki bir üstten, 20 ülke tarafından geliştirilen ve 5.4 çapındaki dünyanın en geniş roketlerinden biri olan Ariane 5 roketiyle yola çıktı. Nasa, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Kanada Uzay Ajansı (CSA) ve 15 farklı ülkenin çalışmaları sonunda 10 milyar dolara yapılan proje, evrenin keşfi için uzaya fırlatıldı.  İsmini Nasa’nın 1961-1968 yılları arasında görev yapmış, insanlığın Ay’a ayak basmasının sağlamış ve Apollo projesini yürütmüş olan James E.Webb’den almıştır. Peki James Webb Uzay Teleskopu insanlık için neden bu kadar önemli?

James Webb Uzay Teleskobunun Görevleri

James Webb Teleskobunun her biri ayrı heyecan verici birde fazla görevi bulunuyor. Birçok bilim insanına göre fırlatma günü, evrenin değiştiği gün olarak anılıyor. James Webb Uzay Teleskobu, başka bir söylemle zamanda yolculuk yapacak. Şu ana kadar evren hakkında bildiğimiz tüm bilgilerin ve fotoğrafların kaynağı olan Hubble Teleskobu‘ndan yaklaşık 100 kat güçlü olan Webb, menzil olarak yaklaşık 13,5 milyar yıl ötesini görebilecek. Bu da Büyük Patlamadan bu yana evrenin oluşumuna tanıklık edilmesi anlamına geliyor. James Webb Uzay Teleskobu evrende bugüne kadar göremediğimiz ve keşfedemediklerimize ulaşmamızı sağlayacak. Gezegenlerin yıldızların nasıl oluştuğu hakkında bizlere bilgi verecek. Bu teleskop Güneş Sistemi’mizin dışındaki gezegenleri ve uyduları çok daha net bir şekilde görüntüleyerek, Dünya benzeri yaşanabilir gezegenlerle ilgili bilgi edinmemizi sağlayacak. Hubble ile 200 binden fazla galaksinin keşfedildiğini düşünürsek James Webb, bize evrenin gizli bilgilerini yakalamamıza olanak sağlayacak. Belki de karanlık maddenin ne olduğunu ya da çok uzak evrenlerdeki yaşam izlerini  keşfedebileceğiz.

James Webb Uzay Teleskobunun Yapısı

James Webb Uzay Teleskobu, 18 hegzagonal ayna ile 6.5 metre çapına (Hubble: 2.4)  sahip dev bir göz şeklinde üretildi. Bu aynalar teleskobun ışığı, yani kızılötesini yakalamasına olanak sağlıyor. Alt kısmında güneşten korunması için bulunan basketbol sahası büyüklüğünde 5 büyük ve kağıttan ince tabaka mevcut. Bu koruyucular teleskobun çalışmasına olanak sağlayan mutlak sıfır(-273,15 derece) sıcaklığına yakın bir ortam sağlayacak. Böylece en dıştaki katmanın maruz kalacağı sıcaklık santigrat cinsinden 110 derece iken teleskobun bulunduğu katmanda sıcaklık eksi 267 dereceleri bulacak.

Bu sıcaklıkta çalışmasının iki başlıca nedeni bulunuyor. İlk olarak evrendeki en uzak ışıkları algılayabilmesi için mutlak sıfıra yakın çalışması gerekiyor. Ayrıca o kadar hassas bir mekaniğe sahip olduğu için kendi sıcaklığı elde edilen kızılötesi verilerde hatalara neden olabiliyor. James Webb Uzay Teleskobu, kızılötesi ışınları algılayabiliyor. Bunun avantajı ise çok uzak galaksiler, mesafenler arttıkça kızılötesine doğru kayıyor. Webb teleskobunun bu özelliği sayesinde milyarlarca yıl öncesindeki galaksilere yolculuk daha da kolaylaşıyor.

Entegre Bilimsel Enstrüman Modülü (ISIM) dahili bilimsel aygıtlara, elektrik, işlemci gücü, soğutma ve stabilite sağlayan bir altyapı platformudur. Grafit-epoksi kompozit malzemesi ile yapılan bu platform teleskop gövdesinin alt bölümünde bulunacak ve bir yön bulma kamerası ile birlikte dört enstrüman taşıyacaktır. Bu enstrümanlar şunlardır;

Yakın-Kızılötesi Kamera (NIRCam): Bu kızılötesi görüntüleyici, görünür tayfın sınırı (0.6 mikrometre) ve yakın-kızılötesi (5 mikrometre) aralığında çalışacak, aynı zamanda dalga cephesi (wavefront) sensörü görevi üstlenecektir.

Yakın-Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec): ESA tarafından hazırlanan bu cihaz, NIRCam ile aynı tayf aralığında, dört farklı gözlemleme modunda çalışarak, ilk yıldızlardan, dış gezegenlere kadar birçok objeyi analiz edecektir.

Orta-Kızılötesi Enstrüman (MIRI): 5 – 27 mikrometre arası orta kızılötesi tayfı, hem kamera hem de spektrometre taşıyan bu cihaz inceleyecektir.

İnce ayar sensörleri ve Yakın-Kızılötesi görüntüleyici/spektrografı: Bu aygıt ise hem ayna odağını ayarlayan hem de yine yakın-kızılötesi görüntülemede kullanılacak cihazlar içermektedir.

James Webb Uzay Teleskobunun Uzay’da İlk 14 Günü

Fırlatmadan kışa bir süre sonra teleskop roketten ayrılacak ve ayarlanmış bir dizi manevra gerçekleştirecek.

Fırlatmadan 31 dakika sonra teleskopa enerji sağlanabilmesi için güneş panelleri açılacak.

20 saat sonra teleskoptaki ateşleyiciler teleskobun yörüngesine gitmek üzere ateşlenecek.

24 saat sonra teleskop üzerindeki iletişim anteni açılacak. Bu sürede o kadar yüksek hıza ulaşacak ki 2 gün içerisinde Ay’ı geçmiş olacak. Teleskoptaki ateşleyiciler bir kere daha ateşlenecek ve yörüngesine doğru bir manevra daha yapacak.

3. gün güneş kalkanlarını taşıyan öndeki ve arkadaki paletler açılacak. Daha sonra teleskopu ve bilimsel aletleri taşıyan gövde operasyonel yüksekliğe getirilecek ve momentum yüzgeçleri açılacak. Bu yüzgeçler güneşin güçlü etkilerine maruz kalacak olan kalkanları dengelemeye çalışacak. Bu aşamalardan sonra kalkanları koruyan özel kaplama yavaş yavaş sökülmeye başlanacak. Daha sonra kalkanları tam ortadan destekleyen telekopik direkler açılmaya başlanacak. Ortada yer alan bir mekanizmayla kalkanın tüm tabakalarının gerginleştirilmesi sağlanacak.

Yolculuğun 10. Gününde cryocooler adı verilen özel soğutucu çalışmaya başlayacak. Ardından optik araçlardan ilki olan ikincil ayna açılacak. 12. Günden sonra aynanın ilk kanadı, 14. Günde ise diğer kanadı açılacak. 16 günün sonunda teleskop tamamen açılmış hale gelecek.

Fırlatmadan yaklaşık 1 ay sonra teleskoptaki ateşleyiciler tekrar ateşlenecek ve teleskop Dünya’dan yaklaşık 1.5 milyon kilometre uzaklıktaki nihai yörüngesine yerleşecek. Bu uzaklık Dünya ile Ay arasındaki mesafenin yaklaşık 4 katıdır.

Uzaklığın yaklaşık dört katıdır. Bundan sonraki aylarda aynaların ve teleskopun kalibrasyonu yapılacak. Her şey yolunda giderse fırlatmadan 6 ay sonra ilk görüntüler bizlere ulaşacak.

James Webb Teleskobunun Görev Süresi

James Webb Teleskobunun birçok kısmı güneş enerjisi ile çalışmaktadır, bazı kısımları ise yakıt ile çalışmaktadır ve bu yakıt eninde sonunda tükenecektir. Dünya’ya olan uzaklığından dolayı yakıt değişimi söz konusu değildir. Bu yüzden James Webb teleskobunun tahmin edilen görev süresi yaklaşık 10 yıldır.