تصحیح راستا تلسکوپ جیمز وب در میانه راه چرا و چگونه انجام می گردد؟ - وبلاگ نفس

به گزارش وبلاگ نفس، با وجود آنکه به گفته ناسا موشک آریان 5 تلسکوپ فضایی جیمز وب را در جهتی بهتر از آنچه لازم بود رها نموده، اما باز هم به تعدادی مانور تصحیح میان راستا در این مأموریت پیچیده احتیاج است. عملیاتی که ناسا برای روشن شدن کوتاه مدت پیشرانه داخلی، دستور آن را به رصدخانه می فرستد.

ساعاتی پس از پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در 25 دسامبر (4 دی) تیم وب نخستین مورد از سه تصحیح مداری برنامه ریزی شده را با موفقیت انجام داد تا وب را در جهت مناسب تری برای رسیدن به مدار هاله خود در اطراف نقطه لاگرانژی دوم L2 قرار دهد.

اکنون مرکز فضایی گادرد ناسا توضیحاتی درباره چرایی و چگونگی این مانورها داده است. به گفته ناسا در راستا فرستادن وب به مدار خود پیرامون نقطه لاگرانژی 2 خورشید-زمین بیشتر انرژی لازم، به وسیله موشک آریان 5 تأمین شد. در ادامه و پس از رها شدن و جدایش رصدخانه از پرتابگر، چندین تغییر کوچک در راستا برنامه ریزی شده است تا مجموعه حدود یک ماه بعد به مدار عملیاتی خود برسد.

بزرگ ترین و مهم ترین تصحیح میان راستا (Mid-Course Correction) یا MCC با نام MCC-1a طبق برنامه ریزی 12.5 ساعت پس از پرتاب با موفقیت انجام شد. این زمان به این علت انتخاب شد که هرچه اصلاح راستا زودتر انجام گردد، به سوخت کمتری احتیاج است. این کار تا آنجا که ممکن است سوخت به جای مانده را برای عملیات معمولی وب در طول عمرش باقی می گذارد؛ نخست پایداری در مدار ایستگاه، که شامل تنظیمات کوچک برای نگه داشتن وب در مدار عملیاتی است و دوم حذف تکانه، که در آن از پیشرانه برای خنثی کردن تأثیرات فشار تابش خورشید بر روی آفتابگیر بزرگ تلسکوپ استفاده می گردد.

از سوی دیگر، این آتش تصحیح راستا، بلافاصله پس از پرتاب هم برنامه ریزی نشده بود. بدین ترتیب به تیم دینامیک پرواز زمان داده شد تا داده های ردیابی را از سه ایستگاه زمینی که به صورت شبکه ای گسترده بر روی سیاره زمین قرار گرفته اند، دریافت کند تا موقعیت و سرعت وب با دقت بالایی تعیین گردد.

ایستگاه های زمینی شبکه فضای دوردست ناسا در مالیندی کنیا، کانبرا استرالیا و مادرید اسپانیا داده های محدود لازم پیش از تصحیح راستا را ارائه کردند. بعلاوه با این زمان بندی، فرصت کافی برای انجام آزمایش آتش پیشران مورد احتیاج، پیش از اجرای مانور واقعی وجود داشت. ناسا هم اکنون مشغول تجزیه وتحلیل داده هاست تا تعیین گردد که در ادامه چقدر به اصلاح راستا وب احتیاج است و چه مقدار سوخت پس از آن باقی خواهد ماند؛ اما اکنون این موضوع روشن است که جهت قرارگیری وب در فضا به وسیله پرتابگر آریان 5 بهتر از احتیاجهای هدف گذاری شده، اجرا شده است.

یکی از جنبه های جالب پرتاب وب و اصلاحات میان راستا جیمز وب این است که ناسا همواره هدفی کمتر را برای تصحیح راستا درنظر می گیرد. نقطه L2 و مدار هاله وب پیرامون آن نیمه پایدار هستند. در جهت شعاعی (امتداد خط خورشید-زمین) یک نقطه تعادل وجود دارد که اصولا برای ماندن فضاپیما در آن موقعیت احتیاجی به نیروی پیشرانش نیست. اما این نقطه پایدار نیست و اگر وب اندکی به سمت زمین منحرف گردد، در صورت نبود نیروی پیشرانش اصلاحی، به نزدیک تر شدن ادامه می دهد و به همین ترتیب اگر کمی دورتر گردد، همان راستا را پیش می رود.

مجموعه فضاپیمای جیمز وب فقط در سمت داغ و رو به خورشید پیشرانه دارد تا رانشگرهای داغ، بخش سرد رصدخانه را با گرمای ناخواسته یا خروجی موشک که می تواند روی ابزار نوری سرد، متراکم گردد، آلوده ننمایند. این یعنی پیشرانه ها فقط می توانند وب را از خورشید دور نمایند و امکان نزدیک کردن آن را به خورشید و زمین (تصحیح راستا رو به عقب) ندارند. بنابراین ناسا قرارگیری در پرتاب و تصحیحات میان راستا را طوری طراحی می نماید که همواره وب را در سمت سربالایی پتانسیل گرانشی نگه دارد زیرا اصلا مطلوب نیست که فضاپیما بیش از احتیاج جلو برود و دیگر توانایی بازگشت نداشته باشد.

بنابراین شیوه تزریق جیمز وب در فضا به وسیله پرتابگر آریان 5 عمدا به گونه ای طراحی شده بود که مقداری از سرعت مورد احتیاج در جهت دور شدن از زمین و خورشید، به وسیله خود فضاپیما تأمین گردد. به همین ترتیب مانور تصحیح MCC-1a برای تأمین بیشترین، و نه کل اصلاحات مورد احتیاج (برای اطمینان از اینکه آتش بیش از حد نخواهد بود) اجرا شد. در ادامه هم MCC-1b که برای اجرا در 2.5 روز پس از پرتاب برنامه ریزی شده است و MCC-2 برای اجرا در حدود 29 روز پس از پرتاب (با امکان تغییر زمان بندی به وسیله تیم) و بعلاوه آتش های ایستایی وب در مدار در طول عمر مأموریت، همواره فقط نیروی رانشی خواهند بود. این نیرو به میزان ای است که همچنان کمی از حد نهایی مورد احتیاج برای غلبه بر گرانش خورشید، فاصله باشد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از دور شدن تلسکوپ فضایی وب در جهت خلاف خورشید

Credit: NASA

منبع: NASA