มาดูกันว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ใหม่เป็นอย่างไร
NASA วางแผนที่จะเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ในวันที่ 22 ธันวาคม พ.ศ. 2564
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมักเรียกกันว่า 'ผู้สืบทอด' ซึ่งเปิดตัวในปี 1990 แต่จริงๆ แล้วมีความคล้ายคลึงกันเพียงใด?
ค้นหาว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเปรียบเทียบกับนักดาราศาสตร์จากหอดูดาวหลวงกรีนิชอย่างไร
วันที่เปิดตัวปัจจุบัน: 22 ธันวาคม 2564
วันที่จันทรุปราคาเต็มดวง
เวลาเปิดตัวที่คาดไว้: 12.20 น. GMT (7.20 น. EST)
สถานที่เปิดตัว: Spaceport ของยุโรป , เฟรนช์เกีย
เปิดตัวสตรีมสด: วางจำหน่ายเร็วๆ นี้
ฮับเบิล | JWST |
มองเห็นได้และรังสีอัลตราไวโอเลต จุดสนใจหลักของฮับเบิลอยู่ที่แสงที่มองเห็นได้และแสงอัลตราไวโอเลต เครื่องมือของมันสามารถสังเกตสเปกตรัมอินฟราเรดส่วนเล็ก ๆ ได้ตั้งแต่ 0.8 ถึง 2.5 ไมครอน แต่ไม่มากเท่าที่ James Webb สามารถทำได้ แต่จะเน้นที่ความสามารถเฉพาะของรังสีอัลตราไวโอเลต (0.1 ถึง 0.4 ไมครอน) ในงานที่ไม่สามารถทำได้จากพื้นดินและเครื่องมือแสงที่มองเห็นได้ (0.4 ถึง 0.8 ไมครอน) ในการสร้างภาพความละเอียดสูงที่เราคุ้นเคยมากที่สุด | สีแดงและอินฟราเรด JWST ได้รับการออกแบบมาเพื่อเน้นส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมตั้งแต่ 0.6 (แสงสีแดง) ถึง 28 ไมครอน (อินฟราเรด) ซึ่งหมายความว่าจะไม่สามารถมองเห็นแสงอัลตราไวโอเลตอย่างฮับเบิลได้ แต่จะโฟกัสไปที่วัตถุที่มีแสงอินฟราเรด เช่น ดาราจักรที่อยู่ห่างไกลออกไปได้ |
แสงเดินทางในช่วงความถี่ตามสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ดวงตาของเรามีวิวัฒนาการเพื่อตรวจจับแถบสเปกตรัมที่เรียกว่า 'แสงที่มองเห็นได้' ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลยที่บรรยากาศของเราปิดกั้นความยาวคลื่นอื่นๆ จำนวนมาก
อย่างไรก็ตาม ยังมีแสงรูปแบบอื่นอีกมากมายที่เรามองไม่เห็น ทั้งในและนอกบรรยากาศของเรา
แสงอินฟราเรดมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าและสามารถทะลุผ่านวัตถุในอวกาศที่แสงที่มองเห็นถูกปิดกั้นได้ เช่น ก๊าซและฝุ่น นี่คือเหตุผลที่ภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ตรวจจับความถี่อินฟราเรดสามารถหยิบวัตถุที่อยู่นอกเหนือเมฆเหล่านี้ออกมา และปรากฏชัดกว่าภาพที่ถ่ายโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อื่นๆ
เฟอร์ดินานด์ มาเจลลัน ใช้เส้นทางอะไร
มุมมองเปรียบเทียบของ Mystic Mountain ( NASA/ESA/M. Livio & Hubble 20th Anniversary Team)
เนื่องจาก JWST ไม่ได้ครอบคลุมแสงประเภทเดียวกับที่ฮับเบิลสามารถทำได้ จึงไม่ 'มาแทนที่' ความสามารถแบบเดียวกับที่ฮับเบิลมีอย่างแท้จริง
อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เราจะสูญเสียความสามารถในการมองเห็นในแสงอัลตราไวโอเลตในลักษณะเดียวกับที่ฮับเบิลทำ โดยการขยายช่วงความยาวคลื่นออกไปเป็นแสงอินฟราเรด JWST จะช่วยให้เข้าถึงส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่ฮับเบิลไม่เคยมี
ฮับเบิล | เจมส์ เวบบ์ |
ฮับเบิลมีความยาว 13.2 เมตร (43.5 ฟุต) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 4.2 เมตร (14 ฟุต) ซึ่งมีขนาดประมาณรถบรรทุกขนาดใหญ่ รูรับแสงของฮับเบิล (ส่วนที่สามารถรับแสงได้) กว้าง 2.4 เมตร | ที่บังแดด JWST มีขนาดประมาณ 22 เมตรคูณ 12 เมตร (69.5 ฟุต x 46.5 ฟุต) มันใหญ่ประมาณครึ่งเครื่องบิน 737 ที่บังแดดมีขนาดประมาณสนามเทนนิส รูรับแสงของ JWST กว้าง 6.5 เมตร |
JWST จะมีที่บังแดดขนาดใหญ่เพื่อช่วยให้กล้องโทรทรรศน์เย็นลง นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งหมด แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดเช่น JWST เนื่องจากวัตถุ 'อบอุ่น' แผ่รังสีอินฟราเรดจำนวนมาก
หากตัวกล้องโทรทรรศน์เองไม่เย็นตัว กล้องโทรทรรศน์ก็เสี่ยงที่จะทำให้ตัวเองมองไม่เห็นแสงของวัตถุใดๆ ที่มันพยายามจะสังเกต
การปรับปรุงหลักที่นี่คือรูรับแสงของกล้องโทรทรรศน์
นี่คือขนาดของรูที่ปลายกล้องโทรทรรศน์อย่างมีประสิทธิภาพ หรือในกรณีของกล้องโทรทรรศน์เช่นนี้ ก็คือขนาดของกระจกที่ใช้เก็บแสง มันเทียบเท่ากับรูม่านตาที่อยู่ตรงกลางดวงตาของเรา ซึ่งเป็น 'รู' ที่มืดมิดซึ่งปล่อยให้แสงส่องเข้ามา
ยิ่งรูรับแสงกว้างขึ้น กล้องโทรทรรศน์ก็จะสามารถรับแสงได้มากขึ้นในคราวเดียว และยิ่งมองเห็นวัตถุที่จางลงเท่านั้น
ฮับเบิลด้วยรูรับแสง 2.4 เมตร สามารถมองเห็นวัตถุได้น้อยกว่าตามนุษย์อย่างน้อย 60,000 เท่า (ซึ่งจากนั้นจะขยายออกไปอย่างมากโดยใช้กล้องถ่ายภาพโดยเปิดรับแสงเป็นเวลานาน)
ด้วยกระจกที่กว้างกว่าเกือบสามเท่า JWST จะสามารถมองเห็นวัตถุที่จางกว่าฮับเบิลได้เกือบเก้าเท่า ทำให้เรามองไปไกลขึ้นในอวกาศได้
ฮับเบิล | JWST |
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโคจรรอบโลกที่ระดับความสูง ~570km | JWST จะไม่โคจรรอบโลกจริงๆ แต่จะนั่งที่จุดลากรองจ์ Earth-Sun L2 Lagrange จุดนี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร เซอร์ฟรานซิส เดรก ใช้เวลานานแค่ไหนในการแล่นเรือรอบโลกในปี 1580? |
กล้องโทรทรรศน์อวกาศมีความได้เปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน เมื่ออยู่เหนือชั้นบรรยากาศ พวกเขาไม่ต้องมองผ่านอากาศที่เคลื่อนตัวเพื่อมองเข้าไปในห้วงอวกาศ ทำให้มองเห็นได้ชัดเจนกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินส่วนใหญ่ที่สามารถทำได้ พวกมันไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ ซึ่งอาจเป็นปัญหาใหญ่สำหรับนักดาราศาสตร์
อย่างไรก็ตาม การอยู่ในอวกาศทำให้การแก้ไขสิ่งที่ผิดพลาดยากขึ้นมาก ฮับเบิลมีข้อบกพร่องเล็ก ๆ น้อย ๆ ในกระจกเมื่อเปิดตัวซึ่งจำเป็นต้องมีภารกิจในอวกาศเพื่อแก้ไข
JWST จะไม่มีการช่วยชีวิตดังกล่าว ห่างออกไป 1.5 ล้านกิโลเมตร ซึ่งไกลกว่าที่มนุษย์เคยเดินทาง หากมีอะไรผิดพลาด จะไม่สามารถมุ่งหน้าไปยังอวกาศและแก้ไขได้
มันถูกวางไว้ในสถานที่ห่างไกลด้วยเหตุผลหลายประการ มันทำให้กล้องโทรทรรศน์อยู่ห่างจากการแผ่รังสีสะท้อนของโลก ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวเลือกมากมายที่ออกแบบมาเพื่อรักษากล้องโทรทรรศน์ที่มีความไวสูงนี้ให้เย็น นอกจากนี้ยังจะอยู่ในสถานที่ที่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และโลกทำงานร่วมกัน ทำให้ง่ายต่อการรักษาตำแหน่งดาวเทียม
ยิ่งวัตถุอยู่ไกลออกไป เรากำลังย้อนเวลากลับไปในอดีต นี่เป็นเพราะเวลาที่แสงเดินทางจากวัตถุมาที่เรา
ด้วยกระจกเงาที่ใหญ่ขึ้นของ JWST จะสามารถเห็นเกือบตลอดเส้นทางกลับไปสู่จุดเริ่มต้นของจักรวาล เมื่อประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน
ด้วยความสามารถในการดูจักรวาลด้วยแสงอินฟราเรดความยาวคลื่นที่ยาวกว่า JWST จะสามารถมองเห็นดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่สุดในจักรวาลของเราได้ง่ายกว่าการมองเห็นแสงอัลตราไวโอเลตของฮับเบิลอย่างแน่นอน
นี่เป็นเพราะว่าแสงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลถูกขยายออกไปโดยการขยายตัวของจักรวาลของเรา ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการเปลี่ยนสีแดง ซึ่งผลักแสงออกจากช่วงที่มองเห็นได้และเข้าสู่อินฟราเรด
โครงการอวกาศมักใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้ แต่ JWST โชคไม่ดีมากกว่าส่วนใหญ่
เมื่อเรือถูกสร้างขึ้น
เดิมทีมีแผนจะเปิดตัวในปี 2550 แต่การออกแบบใหม่ครั้งใหญ่ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นและความล่าช้าส่งผลให้ต้องเลื่อนกลับไปเป็นประมาณปี 2561 อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาการทดสอบตั้งแต่ปี 2559 เป็นต้นไปยังประสบกับความล่าช้าเป็นเวลานาน และเกิดความล่าช้าเพิ่มเติมโดย การระบาดใหญ่ทั่วโลกในปี 2020
การเปิดตัวถูกเลื่อนออกไปเป็นวันที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2564 แต่วันที่นี้ถูกเลื่อนกลับไปไม่ช้ากว่าวันที่ 22 ธันวาคม ภายหลังจาก 'เหตุการณ์' ระหว่างการเตรียมการเปิดตัว NASA กล่าวในแถลงการณ์ว่าจะทำการตรวจสอบปัญหาและยืนยันวันเปิดตัวใหม่
เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นระหว่างปฏิบัติการที่สถานที่เตรียมการดาวเทียมใน Kourou เฟรนช์เกียนา ซึ่งดำเนินการภายใต้ความรับผิดชอบโดยรวมของ Arianespace ช่างกำลังเตรียมที่จะติด Webb เข้ากับอะแด็ปเตอร์สำหรับปล่อยยาน ซึ่งใช้ในการรวมหอดูดาวกับชั้นบนของจรวด Ariane 5 การปลดแถบแคลมป์อย่างกะทันหันโดยไม่ได้วางแผน ซึ่งยึดเว็บบ์ไว้กับอะแดปเตอร์รถปล่อย ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนทั่วทั้งหอดูดาว
แถลงการณ์ของนาซ่า
อาจเกิดความล่าช้าเล็กน้อยหากสภาพอากาศในวันเปิดตัวไม่เหมาะสม แต่นักวิทยาศาสตร์คาดว่าภายในสิ้นปี JWST จะอยู่ในวงโคจรเหนือโลกเพื่อรอการย้ายไปยังที่พำนักสุดท้ายที่ L2 และจุดเริ่มต้น ของยุคใหม่ในทางดาราศาสตร์