همه چیز درباره تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن

به گزارش اقتصاد معاصر؛ تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن با آغاز سفر خود به نقطه لاگرانژی ۲، وارد یکی از مهم‌ترین مأموریت‌های فضایی ناسا برای کشف اسرار کیهان شده است؛ تلسکوپی که قرار است با دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی خود میلیارد‌ها ستاره و کهکشان را رصد کند و هزاران سیاره فراخورشیدی را شناسایی کند. اما تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن دقیقاً چه تفاوتی با هابل و جیمز وب دارد، چرا ناسا به دنبال کشف راز انرژی تاریک و ماده تاریک با این تلسکوپ است و چگونه قرار است سیاراتی را ببیند که میلیون‌ها برابر کم‌نورتر از ستاره میزبان خود هستند؟ در ادامه این گزارش، از هزینه و زمان مأموریت تلسکوپ رومن تا مقصد آن، ابزار‌های علمی، تعداد ستاره‌ها و سیارات قابل رصد و مهم‌ترین کشفیاتی که دانشمندان از این تلسکوپ انتظار دارند را بررسی می‌کنیم.

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن راهی فضا شد

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، تلسکوپ پرچم‌دار جدید ناسا، با موشک فالکون هوی اسپیس‌ایکس از مرکز فضایی کندی در فلوریدا به فضا پرتاب شد. این موشک ساعت ۷:۲۶ صبح به وقت ساحل شرقی آمریکا، برابر با ساعت ۱۴:۵۶ به وقت ایران، از مجتمع پرتاب ۳۹A به آسمان رفت.

حدود ۳۱ دقیقه پس از پرتاب، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن از مرحله فوقانی موشک جدا شد تا سفر مستقل خود را به مقصد نهایی آغاز کند.

دو بوستر جانبی فالکون هوی پس از انجام مأموریت در دو سکوی مجزا در پایگاه نیروی فضایی کیپ کاناورال فرود آمدند، اما بوستر مرکزی بازیابی نشد؛ زیرا برای رساندن محموله سنگین رومن به مسیر موردنظر به انرژی بیشتری نیاز داشت و سوخت کافی برای بازگشت نداشت.

مقصد تلسکوپ رومن کجاست؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن قرار است حدود ۱۰۰ روز در مسیر رسیدن به نقطه لاگرانژی ۲ یا L۲ در سامانه زمین ـ خورشید حرکت کند.

این نقطه در فاصله تقریبی ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین قرار دارد و تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز در همین منطقه فعالیت می‌کند.

رومن پس از رسیدن به این منطقه، در یک مدار هاله‌ای پیرامون نقطه L۲ قرار خواهد گرفت. انتخاب این موقعیت به تلسکوپ اجازه می‌دهد شرایط مناسبی برای انجام رصد‌های طولانی و گسترده کیهانی داشته باشد.

راه‌اندازی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن چقدر طول می‌کشد؟

فرایند راه‌اندازی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن تقریباً بلافاصله پس از جدایی از موشک آغاز می‌شود.

در نخستین مراحل، صفحات خورشیدی و سپر حرارتی فضاپیما باز خواهند شد. همچنین دو مانور اصلاح مسیر برای روز اول و روز سوم پس از پرتاب در نظر گرفته شده است؛ هرچند دقت پرتاب می‌تواند باعث کاهش یا حتی حذف یکی از این مانور‌ها شود.

برنامه راه‌اندازی رومن به چند مرحله اصلی تقسیم شده است:

- ۱۰ روز نخست: بازکردن اجزای فضاپیما و تخلیه گاز
- ۳۰ روز بعد: راه‌اندازی و بررسی زیرساخت‌های فضاپیما
- ۴۵ روز بعدی: راه‌اندازی و آزمایش ابزار‌های علمی
- روز ۹۰: آغاز مرحله عملیات علمی اولیه

در صورت موفقیت این مراحل، تلسکوپ رومن آماده ورود به برنامه اصلی رصد‌های علمی خواهد شد.

هزینه تلسکوپ رومن چقدر است؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن با هزینه‌ای حدود ۴.۳ میلیارد دلار ساخته شده و یکی از مهم‌ترین مأموریت‌های علمی فضایی ناسا محسوب می‌شود.

مأموریت اصلی رومن برای پنج سال طراحی شده است، اما این تلسکوپ سوخت کافی برای ادامه فعالیت در مدار خود پیرامون L۲ برای دست‌کم ۱۰ سال را در اختیار دارد.

بنابراین، در صورت فراهم بودن شرایط مناسب، داده‌های علمی رومن می‌تواند برای سال‌ها پس از پایان مأموریت اصلی نیز در اختیار جامعه علمی قرار گیرد.

دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی رومن چه کاری انجام می‌دهد؟

مهم‌ترین ابزار علمی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، تصویربردار میدان عریض یا Wide Field Instrument است.

این ابزار به یک دوربین حدود ۳۰۰ مگاپیکسلی مجهز شده که برای انجام پیمایش‌های گسترده نجومی طراحی شده است.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این ابزار، میدان دید بسیار بزرگ آن است؛ میدان دید رومن حدود ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از هابل خواهد بود.

اما برتری رومن فقط به میدان دید محدود نمی‌شود. سرعت پیمایش آن نیز بسیار بالاتر است.

دانشمندان پروژه می‌گویند رومن می‌تواند آسمان را بیش از هزار برابر سریع‌تر از تلسکوپ فضایی هابل پیمایش کند. به همین دلیل، یک پیمایش که برای رومن حدود یک ماه طول می‌کشد، ممکن است برای هابل حدود یک قرن زمان نیاز داشته باشد.

این سرعت بالا یکی از مهم‌ترین دلایلی است که دانشمندان انتظار دارند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن پرسش‌های جدیدی درباره ساختار و تحول جهان مطرح کند.

هدف رومن؛ کشف راز انرژی تاریک و ماده تاریک 

یکی از مهم‌ترین مأموریت‌های تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، مطالعه انرژی تاریک و ماده تاریک است.

این دو پدیده در مجموع حدود ۹۵ درصد محتوای کیهان را تشکیل می‌دهند، اما ماهیت دقیق آنها هنوز برای دانشمندان روشن نیست.

رومن با انجام پیمایش‌های گسترده می‌تواند اطلاعات بسیار دقیق‌تری درباره نحوه انبساط کیهان و ساختار بزرگ‌مقیاس جهان در اختیار دانشمندان قرار دهد.

این اطلاعات می‌تواند به پاسخ دادن به یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های علم کمک کند: کیهان دقیقاً از چه چیزی ساخته شده و چرا با چنین سرعتی در حال انبساط است؟

آیا رومن می‌تواند نظریه‌های فعلی درباره کیهان را تغییر دهد؟

یکی از جذاب‌ترین بخش‌های مأموریت تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، بررسی احتمال وجود نقص یا محدودیت در مدل استاندارد کیهان‌شناسی است.

دانشمندان شواهدی در اختیار دارند که نشان می‌دهد برخی ویژگی‌های انبساط کیهان ممکن است با پیش‌بینی‌های مدل‌های فعلی کاملاً سازگار نباشد.

یکی از فرضیه‌های مهم این است که انرژی تاریک ممکن است در طول تاریخ کیهان ثابت نمانده باشد.

اگر چنین فرضیه‌ای تأیید شود، دانشمندان ممکن است مجبور شوند درک فعلی خود از نحوه انبساط جهان را اصلاح کنند.

حتی این احتمال مطرح است که در مقیاس‌های بسیار بزرگ، نظریه فعلی ما درباره گرانش نیازمند بازنگری باشد.

به همین دلیل، داده‌های تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن می‌تواند فراتر از کشف اجرام جدید، به آزمونی مهم برای نظریه‌های بنیادی فیزیک تبدیل شود.

تلسکوپ رومن چند ستاره و کهکشان را رصد می‌کند؟

حجم داده‌هایی که قرار است تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن تولید کند، بسیار عظیم خواهد بود.

بر اساس برنامه‌ریزی‌های مأموریت، رومن حدود:

- ۲۰ میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری

- ۲ میلیارد کهکشان

- و حدود ۱۰۰ هزار سیاره فراخورشیدی

را بررسی خواهد کرد.

این حجم عظیم رصد‌ها می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین بانک‌های اطلاعاتی نجومی تاریخ را ایجاد کند.

تلسکوپ رومن روزانه چقدر داده تولید می‌کند؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن روزانه می‌تواند تا حدود ۱.۴ ترابایت داده تولید کند.

این داده‌ها از طریق ایستگاه‌های زمینی اختصاصی در نیومکزیکو، استرالیا و ژاپن دریافت خواهند شد.

یکی از ویژگی‌های قابل توجه این مأموریت آن است که داده‌های علمی پس از دریافت، در مدت کوتاهی از طریق سامانه‌های ابری در دسترس عموم قرار خواهند گرفت.

همچنین دانشمندانی که در طراحی و اجرای مأموریت مشارکت داشته‌اند، دوره انحصاری طولانی برای دسترسی به داده‌ها نخواهند داشت؛ موضوعی که می‌تواند مشارکت گسترده جامعه علمی جهانی در بررسی داده‌های رومن را امکان‌پذیر کند.

کشف حدود ۱۰۰ هزار سیاره فراخورشیدی با تلسکوپ رومن

جست‌وجوی سیاره‌های فراخورشیدی یکی دیگر از اهداف مهم تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن است.

دانشمندان انتظار دارند این تلسکوپ حدود ۱۰۰ هزار سیاره فراخورشیدی را شناسایی کند؛ رقمی که می‌تواند تعداد سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده را به شکل چشمگیری افزایش دهد.

رصد‌های رومن فقط به پیدا کردن سیارات جدید محدود نخواهد شد، بلکه دانشمندان می‌توانند درباره جمعیت سیارات در بخش‌های مختلف کهکشان، نحوه شکل‌گیری آنها و ویژگی‌های سامانه‌های سیاره‌ای نیز اطلاعات بیشتری به دست آورند.

تاج‌نگار رومن چگونه سیارات بیگانه را می‌بیند؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن علاوه بر دوربین میدان عریض، ابزار علمی دیگری به نام تاج‌نگار یا Coronagraph دارد.

هدف این ابزار، مسدود کردن نور شدید یک ستاره است تا امکان مشاهده اجرام بسیار کم‌نور اطراف آن، از جمله سیارات فراخورشیدی و قرص‌های غبار، فراهم شود.

این کار به دلیل اختلاف بسیار زیاد روشنایی ستاره و سیاره، یکی از دشوارترین چالش‌های تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی است.

برای درک این دشواری، دانشمندان آن را به تلاش برای دیدن یک کرم شب‌تاب در کنار یک فانوس دریایی از فاصله صد‌ها کیلومتری تشبیه کرده‌اند.

رومن چقدر در کشف سیارات کم‌نور موفق خواهد بود؟

تاج‌نگار‌های امروزی می‌توانند سیاراتی را شناسایی کنند که حدود یک میلیون برابر کم‌نورتر از ستاره میزبان خود هستند.

اما یک سیاره فراخورشیدی مشابه زمین ممکن است حدود ۱۰ میلیارد برابر کم‌نورتر از ستاره میزبان باشد.

تاج‌نگار رومن برای آزمایش فناوری‌های جدید طراحی شده و با استفاده از آینه‌های تغییرشکل‌پذیر فعال تلاش خواهد کرد این فاصله را کاهش دهد.

این فناوری می‌تواند به رومن اجازه دهد سیاراتی را شناسایی کند که تا حدود ۱۰۰ میلیون برابر کم‌نورتر از ستاره میزبان خود هستند.

یکی از مهم‌ترین اهداف این بخش، شناسایی سیاراتی مشابه مشتری است.

۲۰۰۰ ساعت برای آزمایش تاج‌نگار رومن

تاج‌نگار تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن در ابتدا بیشتر یک ابزار آزمایشی برای بررسی فناوری تاج‌نگار‌های پیشرفته محسوب می‌شود.

برای این ابزار در ۱۸ ماه نخست فعالیت تلسکوپ، حدود ۲۰۰۰ ساعت زمان رصد اختصاص داده شده است.

دانشمندان قصد دارند در سریع‌ترین زمان ممکن توانایی‌های این فناوری را آزمایش کنند و سپس از بخش باقی‌مانده زمان برای برنامه‌های علمی بلندپروازانه‌تر استفاده کنند.

تفاوت تلسکوپ رومن با هابل چیست؟

یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها درباره تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، تفاوت آن با هابل است.

هابل به دلیل کیفیت بالای تصاویر و توانایی رصد در طول موج‌های مختلف، همچنان یکی از مهم‌ترین تلسکوپ‌های فضایی تاریخ محسوب می‌شود؛ اما رومن برای پیمایش بسیار گسترده و سریع آسمان طراحی شده است.

میدان دید رومن حدود ۱۰۰ برابر هابل است و می‌تواند بخش بسیار بزرگ‌تری از آسمان را در مدت کوتاه بررسی کند.

به بیان ساده، هابل در بسیاری از پروژه‌ها برای نگاه دقیق به بخش‌های مشخصی از آسمان بسیار قدرتمند است، در حالی که رومن برای ایجاد تصویری بسیار گسترده از کیهان و جمع‌آوری حجم عظیمی از داده‌ها طراحی شده است.

رومن چه تفاوتی با جیمز وب دارد؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن و جیمز وب هر دو از مهم‌ترین تلسکوپ‌های فضایی ناسا هستند و هر دو در نقطه L۲ فعالیت خواهند کرد، اما مأموریت‌های آنها یکسان نیست.

جیمز وب بیشتر برای مشاهده اجرام بسیار دور، نخستین کهکشان‌ها، شکل‌گیری ستاره‌ها و سیارات و مطالعه دقیق اجرام آسمانی طراحی شده است.

در مقابل، رومن بیشتر بر پیمایش‌های وسیع آسمان، انرژی تاریک، ماده تاریک، ساختار کیهان و جمعیت سیارات فراخورشیدی تمرکز خواهد کرد.

در نتیجه، این دو تلسکوپ بیش از آنکه رقیب یکدیگر باشند، می‌توانند مکمل یکدیگر عمل کنند.

چرا نام تلسکوپ به افتخار نانسی گریس رومن انتخاب شده است؟

نام این تلسکوپ به افتخار نانسی گریس رومن انتخاب شده است؛ دانشمندی که نقش مهمی در توسعه برنامه تلسکوپ‌های فضایی ناسا داشت.

او از حامیان جدی استفاده از تلسکوپ‌های فضایی برای مطالعه جهان بود.

نکته جالب این است که رومن در سال ۱۹۵۹ مقاله‌ای علمی درباره امکان مشاهده مستقیم سیارات با چنین تلسکوپ‌هایی منتشر کرده بود.

با توجه به فناوری آن زمان، او در نهایت به این نتیجه رسید که انجام چنین کاری امکان‌پذیر نیست.

اکنون، دهه‌ها بعد، تلسکوپی که به افتخار او نام‌گذاری شده قرار است دقیقاً به دنبال انجام چنین رصد‌هایی باشد؛ موضوعی که به گفته دانشمندان پروژه، احتمالاً اگر نانسی گریس رومن امروز زنده بود، از اینکه پیش‌بینی محدودیت فناوری آن زمان اشتباه از آب درآمده است، خوشحال می‌شد.

چرا مأموریت تلسکوپ رومن برای آینده نجوم مهم است؟

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن تنها یک تلسکوپ جدید نیست؛ این مأموریت قرار است نوع نگاه دانشمندان به کیهان را تغییر دهد.

ترکیب میدان دید بسیار گسترده، سرعت بالای پیمایش، دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی، بررسی میلیارد‌ها ستاره و کهکشان و فناوری تاج‌نگار پیشرفته به رومن اجازه می‌دهد مجموعه‌ای از مطالعات را انجام دهد که پیش از این با یک ابزار واحد امکان‌پذیر نبود.

مهم‌تر از همه، داده‌های این تلسکوپ می‌تواند مشخص کند آیا انرژی تاریک واقعاً در طول زمان تغییر می‌کند یا خیر؛ آیا مدل استاندارد کیهان‌شناسی همچنان می‌تواند جهان را توضیح دهد و آیا نظریه‌های فعلی درباره گرانش در بزرگ‌ترین مقیاس‌های کیهانی نیازمند اصلاح هستند یا نه.

جمع‌بندی؛ تلسکوپ رومن در جست‌وجوی پاسخ بزرگ کیهان

با آغاز سفر تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن به سوی نقطه L۲، یکی از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه‌های نجومی ناسا وارد مرحله تازه‌ای شده است.

رومن قرار است طی مأموریت اصلی خود، آسمان را با سرعتی کم‌سابقه پیمایش کند، میلیارد‌ها ستاره و کهکشان را بررسی کند، هزاران سیاره فراخورشیدی جدید بیابد و درباره انرژی تاریک و ماده تاریک اطلاعات تازه‌ای جمع‌آوری کند.

اگر این مأموریت مطابق انتظار پیش برود، ممکن است مهم‌ترین دستاورد تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن نه فقط کشف اجرام جدید، بلکه پاسخ دادن به پرسشی بنیادی‌تر باشد: واقعاً جهان از چه چیزی ساخته شده و قوانین فیزیکی حاکم بر آن تا چه اندازه با تصور فعلی ما مطابقت دارند؟