نخستين مأموريت‌هاي علمي تلسكوپ فضايي جيمز وب رونمايي شدند
سال‌ها برنامه‌ريزي و ميلياردها دلار هزينه پشت توسعه‌ي تلسكوپ فضايي جيمز وب (JWST) است. جيمز وب، پروژه‌ي پرچم‌دار مشترك ناسا و آژانس فضايي اروپا (ESA) و آژانس فضايي كانادا است. بااين‌حال به‌اعتقاد بسياري از متخصص كارشناسان، تأخيرها و نگراني‌هاي بودجه نشان‌دهنده‌ي افزايش جاه‌طلبي‌ها و محدوده‌ي بي‌سابقه‌ي اين پروژه است. اگر جيمز وب طبق برنامه ۳۱ اكتبر پرتاب شود، بزرگ‌ترين و پيچيده‌ترين رصدخانه‌اي خواهد بود كه انسان تاكنون به فضا فرستاده است.
جيمز وب با قرارگرفتن در فاصلهي ۱/۵ ميليون كيلومتري از زمين و آن‌سوي مدار ماه، درك انسان از جهان را متحول خواهد كرد؛ اما هدف اين تلسكوپ دقيقاً چيست كه آن را شايسته‌ي ده‌ها سال تلاش و صرف هزينه ساخته است. مؤسسه‌ي علوم تلسكوپ فضايي بالتيمور (STScI) سي‌ام مارس طرح‌هاي پيشنهادي انتخابي برنامه‌هاي ناظر عمومي (GO) را براي اولين سال مأموريت JWST (چرخه‌ي اول) رونمايي كرد.
براساس طرح‌هاي پيشنهادي، تلسكوپ جيمز وب تمام مأموريت‌هاي رصد ازجمله مطالعه جوّ سياره‌هاي فراخورشيدي سنگي تا مطالعه كهكشان‌هاي آغازين را در اولين سال مأموريت خود يا در چرخه‌ي اول انجام خواهد داد. اين پروژه‌ها تقريباً سال آينده همين موقع پس از توسعه‌ي آينه‌ي ۶/۵ متري و سپر خورشيدي چندلايه و فاز شش‌ماهه‌ي فعاليت ابزارها آغاز خواهند شد.
پس از مرحله‌ي آماده‌سازي تلسكوپ، رصدهاي چرخه‌ي اول آغاز خواهند شد و بخشي از مطالعه‌هاي اوليه‌ي جيمز وب (۴۶۰ ساعت اوليه) به برنامه‌هاي ERS اختصاص خواهند يافت. در اين مرحله، ابزارها آزمايش خواهند شد. نزديك به ۴،۰۰۰ ساعت هم به رصدهاي GTO تعلق خواهد گرفت. اين برنامهي اختصاصي دانشمنداني است كه به توسعه‌ي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري جيمز وب كمك كردند؛ اما بخش زيادي از زمان رصدها در سال اول (تقريباً ۶،۰۰۰ ساعت) به برنامه‌هاي GO اختصاص خواهد يافت كه براساس پيشنهاد دانشمندان سراسر جهان، براي استفاده از قابليت‌هاي منحصر‌به فرد تلسكوپ در انديشه متخصصين گرفته شده‌اند. كنت سمباخ، مدير STScI مي‌گويد:
مأموريت‌ها فرصتي بزرگ هستند. فرصت حضور در ميان طرح‌هاي پيشنهادي پذيرفته‌شده در رصدخانه‌اي جديد مي‌تواند علم نجوم را متحول و دستاوردي را محقق كند كه مدت‌ها است جامعه‌ي نجوم در انتظارش است. اين طرح‌ها به توسعه‌ي مسيرهاي آينده كمك خواهند كرد.
تلسكوپي براي همه
تخصيص زمان كلي به‌طورعمدي تعداد ساعت‌هاي مأموريت را افزايش مي‌دهد؛ بدين‌ترتيب مي‌توان مطمئن شد تلسكوپ از زمان حداكثر استفاده را خواهد كرد و هرگز بيكار نخواهد ماند. تعداد كم مأموريت‌ها و بيكار‌ماندن تلسكوپ اشتباهي است كه در زمان مأموريت‌هاي تلسكوپ هابل در دهه‌ي ۱۹۹۰ رخ داد. زمان JWST با دقت زيادي برنامه‌ريزي شده است و انجام اجراي رصد در طول مأموريت‌هاي مختلف را مي‌دهد. اين تركيب تضمين مي‌كند تلسكوپ سوخت خود را تلف نمي‌كند و بار غيرضروري بر آن تحميل نمي‌شود.
برنامه‌هاي پيشنهادي تلسكوپ درجه‌ي اهميت متفاوتي دارند و هيئتي از دانشمندان آن‌ها را محرمانه انتخاب كرده‌اند. هرگونه عامل تأثيرگذار بر تصميم‌گيري ازجمله جنسيت مخفي شد. از ۱۲۰۰ طرح انتخابي، ۲۶۶ دانشمند از ۴۱ كشور انتخاب شدند كه يك‌سوم آن‌ها زن بودند. تقريباً يك‌سوم از پيشنهاددهندگان هم از اعضاي آژانس فضايي اروپا بودند كه شريك اصلي JWST است؛ اما اغلب طرح‌هاي پيشنهادي را دانشمندان آمريكايي ارائه دادند.
جست‌وجو در اعماق كيهان
از ميان كل مأموريت‌هاي رصد، بزرگ‌ترين جايزه به جيهان كارتالتپ از مؤسسه‌ي فناوري راچستر و كيتلين كيسي از دانشگاه آستين تگزاس تعلق گرفت و ۲۰۶.۶ ساعت به مأموريت پيشنهادي آن‌ها با عنوان COSMOS-Web تخصيص داده شد. كارتالتپ و كيسي و همكاران به‌دنبال مطالعه هزاران كهكشان اوليه در جهان هستند كه تمام آن‌ها در بازه‌ي يك‌ميليارد سال پس از بيگ‌بنگ تشكيل شدند. اين كهكشان‌ها به‌قدري كم‌سو هستند كه كشف آن‌ها فراتر از فناوري كنوني بشر است. كارتالتپ معتقد است: «هابل ازانديشه متخصصين اندازه و حساسيت براي اين مأموريت ضعيف بود؛ اما وب مي‌تواند با قدرت بيشتري اجرام كم نور را شناسايي كند.»
برنامهي مذكور به درك بخشي مهمي از تاريخچه‌ي جهان موسوم به عصر يونيزاسيون مجدد كمك مي‌كند كه دوره‌اي شامل چهارصدهزار تا يك‌ميليارد سال پس از بيگ‌بنگ را دربر مي‌گيرد، در اين دوران اولين ستاره‌ها و كهكشان‌ها ظهور كردند. كارتلاتپ مي‌افزايد:
معتقديم دوران يونيزاسيون مجدد در همه‌جا هم‌زمان رخ نداده؛ بلكه در بسته‌ها يا حباب‌هايي رخ داده است. اين حباب‌ها با ساختار عظيم جهان آغازين گره خورده‌اند. اميدواريم بتوانيم نقشه‌اي از اين ساختار را تهيه كنيم.
برنامهي ديگر متعلق به ناتاشا باتالها از مركز پژوهش‌هاي آمس ناسا است. اين پژوهشگر دريافت‌كننده‌ي سومين تخصيص زماني بزرگ مأموريت و بزرگ‌ترين مأموريت سياره‌هاي فراخورشيدي براي مطالعه جوّ چندين سياره‌ي فراخورشيدي به‌شيوه‌اي كاملاً متفاوت با گذشته است. اين پروژه با تخصيص بيش از ۱۴۱.۷ ساعت زمان رصد از آينه‌ي غول‌آساي جيمز وب براي رصد دنياهاي فراخورشيدي و عبور آن‌ها از ستاره‌ي ميزبانشان و مسدودكردن نور ستاره استفاده مي‌كند. بدين‌ترتيب، پژوهشگران مي‌توانند تركيب اوليه و ساختار جوّي اين دنياهاي فراخورشيدي را به‌دست بياورند. دنياهايي كه باتالها رصد مي‌كند، بين يك تا سه برابر زمين هستند و در دسته‌ي ابرزمين يا زيرنپتوني قرار مي‌گيرند. باتالها اعلام مي‌كند:
براي دستيابي به مقصدي مثل جست‌وجوي آثار زيستي در دنياهاي سكونت‌پذير زمين‌مانند به دركي كامل از گوناگوني سياره‌ها نياز داريم. انواع سياره‌ها شامل ابرزمين‌ها و زيرنپتون‌هاي عجيب هستند كه به‌عنوان يكي از سياره‌هاي فراخورشيدي متداول در كهكشان شناخته شده‌اند. هنوز هيچ ايده‌اي از ماهيت آن‌ها نداريم؛ به‌همين‌دليل، مطالعه آن‌ها با جيمز وب اهميت بسيار زيادي دارد.
هدف مهم ديگر اين پژوهش منظومه‌ي سياره‌اي TRAPPIST-1 است كه در فاصلهي چهل سال نوري از زمين قرار دارد كه ميزبان هفت سياره‌ي سنگي در ابعاد زمين است. اين هفت سياره در مدار ستاره‌اي از نوع كوتوله‌ي سرخ قرار دارند. پژوهشگران برخي از دنياهاي اين منظومه را سكونت‌پذير مي‌دانند؛ در‌نتيجه براي درك اين منظومه دو برنامهي GTO و سه برنامهي GO از تلسكوپ جيمز وب متمركز بر آن خواهند بود. لارا كريدبرگ، مدير مؤسسه‌ي نجوم ماكس پلانك در هيدلبرگ آلمان، يكي از سرپرست‌هاي برنامه‌هاي GO است. اين پروژه از JWST براي دسترسي به دماي دومين سياره‌ي داخلي منظومه‌ي تراپيست وان به نام TRAPPIST-1c استفاده مي‌كند و تقريباً ۱۸ ساعت از رصد را صرف مطالعه جوّ آن خواهد كرد.
گرچه سياره‌ي TRAPPIST1-c براي همراهي از حيات بيش‌ازاندازه جديد است، وجود جوّ در آن مي‌تواند نشانه‌اي براي وجود دنياهاي سكونت‌پذير سردتر و سكونت‌پذيرتر در منظومه‌ي ميزبان باشد كه احتمالاً جوّ هم دارند. فعلا تنها جيمز وب مي‌تواند داده‌هاي موردنياز را ارسال كند. كريدبرگ معتقد است:
به مطالعه نقاط دوردست در طيف مادون قرمز نياز داريم. زمين براي اين كار بسيار جديد است؛ به‌همين‌دليل، بايد تلسكوپي در فضا داشته باشيم كه به‌اندازه‌ي كافي براي پوشش طول موجي سرد باشد. جيمز وب، تنها تلسكوپي است كه مي‌تواند اين هدف را محقق كند.
هيچ كجا مانند خانه نيست
قابليت‌هاي جيمزوب براي رصد منظومه‌ي شمسي هم مفيد خواهند بود. نوئمي پينيا آلونسو از دانشگاه فلوريداي مركزي به‌دنبال استفاده از اين تلسكوپ براي مطالعه ۵۹ جرم فرانپتوني (TNO) است. اين اجرام يخي هستند و در آن‌سوي مدار نپتون قرار دارند. اين كمپين رصد ۱۰۰ ساعت به‌طول خواهد انجاميد. جيمز وب مي‌تواند مواد موجود در اين اجرام، ازجمله آب و مواد زيستي پيچيده را شناسايي كند. پينيلا آلونسو مي‌گويد:
دانش فعلي‌مان از منظومه‌ي شمسي با داده‌هايي كه جيمز وب دراختيارمان قرار خواهد داد، مقايسه‌نكردني نخواهد بود.
چند برنامهي پرريسك براي جيمز وب هم ارائه شده‌اند. مارتين كوردينر از مركز پرواز فضايي گدارد ناسا سرپرست يكي از اين برنامه‌ها است و اميد دارد بتواند جرم ميان‌ستاره‌اي مثل امواموا يا دنباله‌دار بوريسف را رصد كند. جيمز وب مي‌تواند اين رصدها را انجام دهد. كوردينر اعلام مي‌كند:
هدف مطالعه تركيب شيميايي اجرام ميان‌ستاره‌اي مثل آب و كربن‌دي‌اكسيد و دستيابي به چشم‌اندازي از مواد موجود در منظومه‌هاي سياره‌اي ديگر است.
برنامه‌هاي يادشده فقط بخش منتخب كوچكي از مأموريت‌هاي علمي جيمز وب هستند. اين برنامه‌ها به‌عنوان شاخصي براي نتايج انقلابي عمل مي‌كنند كه پژوهشگران و عموم مردم از اين تلسكوپ انتظار دارند. فعلا دنيا بايد در انتظاري مضطربانه براي پرتاب موفق جيمز وب به‌سر ببرد و اميدوار باشد تمام قطعات اين تلسكوپ طبق انتظار پرتاب خواهند شد تا پنجره‌اي خارق‌العاده را به‌سمت جهان باز كنند. بايد صبور بود و منتظر نتيجه ماند.
هم انديشي ها