قريبًا ، سيكون لدى علماء الفلك والفيزياء الفلكية قدرة مراقبة أكبر مما يعرفون ماذا يفعلون به. لن يقتصر الأمر على تلسكوب جيمس ويب الفضائي يومًا ما ، أو في وقت ما خلال العامين المقبلين ، كما نأمل ، إذا سارت الأمور على ما يرام ، وإذا لم يؤخر الفيروس التاجي ذلك مرة أخرى ، فقم بتشغيله وابدأ العمليات. لكن تلسكوبًا فضائيًا قويًا آخر تابعًا لوكالة ناسا يُدعى WFIRST قد اجتاز مرحلة مهمة ، وهو يقترب خطوة واحدة من الواقع.
WFIRST لتقف على تلسكوب مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال. سيكون لها عدسة 2.4 متر ، بنفس حجم عدسة هابل. لكن WFIRST سيكون له مجال رؤية واسع أكبر 100 مرة من مجال رؤية هابل. ستحمل أداتين علميتين: أداة المجال الواسع (WFI) وأداة التاج. سيتم تجهيزه أيضًا بكاميرا 300 ميجابكسل.
على الرغم من أن كلمة الأشعة تحت الحمراء موجودة في اسم التلسكوب ، إلا أنها ستلاحظ أيضًا في الضوء المرئي. يقول بيان صحفي لوكالة ناسا إن WFIRST سيكون قادرًا على '... اكتشاف إشارات الأشعة تحت الحمراء الباهتة من جميع أنحاء الكون مع إنشاء صور بانورامية هائلة للكون ...' ومن المقرر إطلاقه في وقت ما في منتصف عام 2020.
سوف يلتقط تلسكوب مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WFIRST) التابع لناسا صورًا بجودة هابل تغطي مساحات من السماء أكبر بمئة مرة من تلسكوب هابل. ستسمح هذه الصور الهائلة لعلماء الفلك بدراسة تطور الكون. ستسمح لها أداة Coronagraph Instrument الخاصة بها بتصوير الكواكب الخارجية مباشرة ودراسة غلافها الجوي. الاعتمادات: NASA / GSFC / Conceptual Image Lab
بعد اجتياز معلم مهم مؤخرًا ، منحت ناسا WFIRST الضوء الأخضر لبدء تطوير الأجهزة واختبارها. تصميم WFIRST متقدم بالفعل ، ويستخدم التلسكوب الفضائي الكثير من التكنولوجيا الناضجة بالفعل. هذا أحد الأسباب التي تجعل المشروع يحتوي على تكلفة تطوير متوقعة تبلغ حوالي 3.2 مليار دولار فقط ، وهو أقل بكثير من سعر JWST الذي يبلغ حوالي 10 مليارات دولار.
يستدعي تصميم WFIRST الكثير من التقنيات التي تم تجربتها بالفعل وصحيحة ، لا سيما مكونات التلسكوب بجودة هابل. تقول ناسا أيضًا أن الكثير من التصميم يعتمد على الدروس المستفادة من مسار جيمس ويب الشاق حتى الإكمال.
الخطوة التالية لـ WFIRST هي الانتهاء من تصميم المهمة. ستقوم ناسا ببناء وحدات اختبار ونماذج هندسية لمعرفة ما إذا كان التصميم سيصمد أمام عمليات الإطلاق والعمليات النهائية في الفضاء. بعد الإطلاق ، سيدخل WFIRST ملف مدار هالة عند نقطة Sun-Earth LaGrange 2 ، مثل JWST.
'بمزيج غير مسبوق من الاتساع والعمق ، ستفتح WFIRST حقبة جديدة في مشاهدة كوننا.'
من فيديو ناسا 'صورة محاكاة تُظهر قوة WFIRST التابع لناسا.'
WFIRST له أهداف علمية مثيرة للاهتمام حقًا. باعتباره تلسكوبًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، فهو مناسب للإجابة على أسئلة أكبر حول الكون. أحد الأهداف هو الإجابة على بعض الأسئلة حول الطاقة المظلمة ، القوة الدافعة لتوسع الكون. يريد علماء الكونيات معرفة كيف تغيرت الطاقة المظلمة بمرور الوقت ، وكيف ولماذا يتسارع توسع الكون.
سيعمل التلسكوب أيضًا على الكواكب الخارجية ، وهو أحد أهم الموضوعات في علم الفلك. ما زلنا لا نعرف مدى شيوع أنظمة الطاقة الشمسية مثل نظامنا ، وكيف يتم تحديد صلاحيتها للسكن. سوف يساعد WFIRST علماء الفلك في الإجابة على هذه الأسئلة.
سيستفيد من الهونوغراف الخاص به لتصوير الكواكب الخارجية الكبيرة مباشرة. سيتطلب الأمر أيضًا أطياف تلك الكواكب لتحديد تكوين غلافها الجوي ، وهو أمر سيساعدنا في اكتشاف البصمات الحيوية.
أحد أكثر أهداف WFIRST إثارة للاهتمام هو إجراء تعداد للكواكب خارج المجموعة الشمسية. تخطط ناسا لاستخدام ظاهرة العدسة الدقيقة لإكمال إحصاء إحصائي للكواكب الخارجية في مجرة درب التبانة. العدسة الدقيقة هي عندما يتحرك كوكب غير مرئي خارج نظامنا الشمسي أمام نجم خلفي بعيد. تعمل جاذبية الكوكب كعدسة ، وتضخم ضوء النجوم وتجعله يبدو أكثر سطوعًا. تتوقع ناسا أن WFIRST سيكتشف الآلاف من الكواكب الخارجية بهذه الطريقة ، مع بعض الوثائق مما يشير إلى 70000 كوكب خارجي.
رسم فنان لكوكب خارج المجموعة الشمسية. سيستخدم WFIRST تقنية العدسات الدقيقة لاكتشاف الآلاف من الكواكب الخارجية. حقوق الصورة: NASA / STScI
سوف يعالج التلسكوب أيضًا أسئلة أخرى كما يتم تحديدها. علوم الفضاء - والتلسكوبات الفضائية - مليئة بالمفاجآت ، لذلك من المحتمل أن تكون هناك اكتشافات لا يمكننا التنبؤ بها مسبقًا ، وبعض النتائج المدهشة.
ستوفر WFIRST نفس الصور عالية الدقة مثل Hubble ، ولكن مع مجال رؤية أكبر بكثير. قبل شهرين ، أصدرت وكالة ناسا مقطع فيديو يوضح قوة WFIRST. كما يظهر الفيديو ، تتطلب صورة هابل لمجرة أندروميدا أكثر من 400 صورة فردية ليتم التقاطها وتكوينها في صورة واحدة. استغرق الأمر أيضًا من هابل 4 سنوات للقيام بذلك. سيتمكن WFIRST القوي من إنشاء فسيفساء مماثلة باستخدام صورتين فقط. وستحتاج فقط حوالي 90 دقيقة لالتقاط كل من الاثنين.
على الرغم من أن WFIRST هو تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، إلا أنه يختلف عن JWST - وهو أيضًا نطاق الأشعة تحت الحمراء - بعدة طرق. في حين أن WFIRST سيوفر مناظر بانورامية للكون ، فإن JWST أكثر حساسية في الأشعة تحت الحمراء. لكن حساسية JWST لها ثمن. يتطلب الأمر برودة شديدة لإجراء تلك الملاحظات ، وللتلسكوب واقي من الشمس معقد وحاسم لإبقائه باردًا. يجب طي هذا الدرع الشمسي وتعبئته في الصاروخ للإطلاق ، ونشره قبل بدء تشغيل JWST.
WFIRST هو أيضًا تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، ولكنه لا يتطلب نفس درجة حرارة التشغيل المنخفضة. لا يزال يحتاج إلى نظام تبريد ، ولكن ليس واقٍ من الشمس غير عملي ومعقد تقنيًا. درجة حرارة تشغيل JWST هي 50 كلفن (-223 درجة مئوية أو -370 درجة فهرنهايت). لم يتم الانتهاء من درجة حرارة تشغيل WFIRST بعد ، ولكن وكالة ناسا وثائق التصميم تقول إنها حوالي 200 كلفن (-73 درجة مئوية أو -100 فهرنهايت).
يعد كل من JWST و WFIRST نطاقين للأشعة تحت الحمراء ، وقد تتداخل مهماتهما في بعض النواحي. عندما يجد WFIRST شيئًا ذا أهمية خاصة ، يمكن لـ JWST مراقبته بحساسية أكبر للأشعة تحت الحمراء. هذا النوع من التداخل هو لبنة من مهام وتصميمات التلسكوبات. على سبيل المثال ، القادم مرصد فيرا سي روبين ، التي من المفترض أن ترى أول ضوء في وقت لاحق من هذا العام ، ستقوم بمسح السماء بحثًا عن أجسام عابرة. عندما يتم رصد شيء مثل مستعر أعظم ، سيتم تكليف تلسكوبات أخرى بمراقبته عن كثب.
في الوقت الحالي ، يتم تمويل WFIRST فقط حتى سبتمبر 2020. تتخذ ناسا هذا الإجراء الإداري الاحترازي لأنهم يريدون إنهاء جيمس ويب وتشغيله. وجود مشروعين كبيرين ومعقدين قيد التنفيذ في نفس الوقت - كلا المقرابين الفضائيين - يعقد كلا المشروعين.
تاريخ الإطلاق المبدئي لـ WFIRST هو في وقت ما من عام 2025. ومدة مهمتها المخطط لها هي خمس سنوات.