James Webb Uzay Teleskobu

**James Webb Uzay Teleskobu**
James Webb Uzay Teleskobu
Organizasyon	NASA; Avrupa Uzay Ajansı (ESA); Kanada Uzay Ajansı (CSA); STScI
Başlıca yükleniciler	Northrop Grumman; Ball Aerospace & Technologies
Görev türü	Uzay gözlemi
Fırlatma tarihi	25 Aralık 2021
Taşıyıcı roket	Ariane 5
Fırlatma yeri	Guyana Uzay Merkezi
Görev süresi	20 yıl (beklenen) ; 10 yıl (planlanan) ; 5½ yıl (birincil görev) ; 2 yıl, 11 ay, 29 gün (geçen süre)
Web sayfası	jwst.nasa.gov; sci.esa.int/jwst; asc-csa.gc.ca; jwst.stsci.edu telescopiojameswebb.com
Kütle	6.161,4 kg
Boyutlar	20,197 m x 14,162 m
Güç	2 kW
Yörünge Verileri
Yörünge referansı	Lagrange noktası
Yörünge rejimi	Halo yörüngesi
Yörüngede uzak nokta	832.000 km (517.000 mi)
Yörüngede yakın nokta	250.000 km (160.000 mi)
Tekrarlama aralığı	6 ay
Aletler
Ana aletler	Korsch teleskobu
Aktarıcılar
Aktarıcılar	S-band; Ka-band
Bant genişliği	S-band üst: 16 kbit/s ; S-band alt: 40 kbit/s ; Ka-band alt: 28 Mbit/s'e kadar

James Webb Uzay Teleskobu (İngilizce: James Webb Space Telescope, kısaltmasıyla JWST), kızılötesi astronomiye yönelik bir uzay teleskobudur. Uzaya gönderilmiş en güçlü teleskoptur. Eskiyen Hubble Uzay Teleskobu'nun kısmen ardılı olacak şekilde planlanmış, NASA öncülüğünde ve ESA ile CSA'nın desteğiyle geliştirilmiştir. Aralık 2021'de fırlatılmış ve Ocak 2022'de yörüngesine girmiştir.

Adını 2002'de NASA'nın Apollo programından sorumlu müdürü olan James E. Webb'ten alan JWST, 6,5 metre genişliğinde altın kaplama bir aynayla donatılan kızılaltı bir teleskoptur. Bu ayna, 13.5 milyar ışık yılı uzağı, yani evrenin ilk yıldızlarının oluştuğu zamanı görmesini olanaklı kılmaktatır.

JWST, NASA'nın başkanlığında 15 farklı devletin, Avrupa Uzay Ajansı ve Kanada Uzay Ajansı'nın ortak yürüttüğü bir projedir. Kızılötesi ışığı gözlemlemek için ayarlanmış olan 6,5 metrelik bu teleskop, Dünya'dan neredeyse 1,5 milyon kilometre uzaklıkta yörüngeye yerleştirilmiştir. Bu uzaklık, Dünya ile Ay arasındaki uzaklığın dört katı kadardır.

1995'te Hubble'ın ardılı olarak tasarlanan JWST'in tamamlanması uzun sürdü, birçok teknik engelle karşılaştı. 25 Aralık 2021 tarihinde fırlatıldığında L2 (Lagrange noktası 2) konumu etrafında, Güneş'ten uzak, Dünya'nın yörüngesinin 1,5 milyon kilometre ötesinde bir yerde sıkı bir yörüngeye oturmuştur. L2 konumu, uzayda Güneş'in ve Dünya'nın kütleçekiminin birlikte çalışıp Güneş'in etrafında yörüngede dönen bir nesneyi Dünya'yla aynı oranda çektiği, yörünge dönüşünü bir yılda yapmasını sağladığı yerdir. Yani JWST, büyük ölçüde Dünya'nın gölgesindedir; bu durum Güneş'ten gelen ısı kirliliğini önler ve teleskobun derin uzayda çok soluk kızılaltı kaynakları saptamasını olanaklı kılar. NASA, teleskobun Ay'daki bir yabanarısının ısısını dahi saptayabildiğini iddia etmektedir.^[4]

Misyonu

Hasas görüntü verme amaçlı kullanılmıştır.

Üzerinde yer alan hassas aygıtlar, dev gezegenlerin ve gezegen sistemlerinin kızıl ötesi görüntülerini çekme ve tayflarını ölçerek yaşlarını ve kütlelerini belirleme imkânına sahiptir. Bunların dışında, başka yıldızların çevresinde yer alan disklerin tayf ölçümlerini yaparak gezegen sistemlerinin doğmasına olanak sağlayan türden olan disklerin bileşenlerini tanımlamaya da imkân verir. Son derece hassas aygıtları ve büyük aynasıyla, gezegenlerin doğduğu toz disklerini gözlemleyebilmenin yanında, kendi yıldızlarının önünden geçen gezegenlerin havaküre bileşenlerini de gözlemleyebilir. Her ne kadar gezegen bulmak için geliştirilmiş bir teleskop olmasa da gelişkin yetenekleri bu teleskobun yeni gezegenleri inceleyen ve Güneş Sistemi'mizin nasıl oluştuğu ve nasıl evrim geçirdiği konularını araştıran gök bilimciler için önemli bir araç hâline gelmesi konusunda ümit vermektedir.

Özellikleri

JWST, Hubble Uzay Teleskobu'nun yaklaşık yarısı kadar bir kütleye sahip olmasına karşın berilyumla kaplanmış 18 altıgen aynanın birleşmesiyle oluşan ana aynası, 6,5 metre çapı ve 25,4 metrekare yüzey alanıyla Hubble'ınkinden daha büyüktür.^[5] JWST'nin tasarımının ana odağı, yakın-kızılötesi astronomidir. Ancak cihazdaki enstrümanlara bağlı olarak turuncu ve kırmızı görünür ışığın yanı sıra orta-kızılötesi bölgeyi de görebilir. Tasarım, üç ana nedenden dolayı yakın ve orta kızılötesine odaklanmıştır:

yüksek-kırmızıya kayan nesnelerin görünür emisyonları kızılötesine kaydırılır.
Enkaz diskleri ve gezegenler gibi soğuk nesneler güçlü şekilde kızılötesi yayarlar.
Bu kızılötesi bandın yerden veya Hubble gibi mevcut uzay teleskoplarıyla incelenmesi zordur.

Dünya'nın atmosferi, yer tabanlı teleskopların kızılötesi bantları incelemesini zorlaştırmaktadır. Uzaydaki nesnelerin gözlemi için hedeflenen su, karbondioksit ve metan gibi kimyasal bileşiklerin birçoğu aynı zamanda Dünya atmosferinde de mevcut olduğu için yerden gözlemini karmaşık hale getirmektedir. Hubble gibi mevcut uzay teleskopları, aynaları yeterince soğuk olmadığı için (Hubble aynası yaklaşık 15 °C'de tutulur) güçlü şekilde kızılötesi ışık yayarlar ve bu bantları inceleyemezler.^[6] Teleskop, Dünya'nın yaklaşık 1.500.000 kilometre ötesinde, Lagrange noktası (Dünya-Güneş L2) yakınında çalışmaktadır. Karşılaştırma yapmak gerekirse Hubble, Dünya yüzeyinden 550 kilometre yukarıdaki bir yörüngede bulunuyor ve Ay, Dünya'dan kabaca 400.000 kilometre uzaklıktadır. Bu mesafe, fırlatma sonrası oluşacak bir sorunda onarımını mevcut olan uzay gemileriyle neredeyse imkansız hale getirmektedir. SpaceX, yeni geliştirdiği Starship fırlatma aracının James Webb'den bile daha büyük uydular ve uzay teleskoplarını gönderme yeteneğine sahip olduğunu ve Mars yörüngesine ulaşmak için tasarlandığını iddia etmektedir.^[7] Bu Lagrange noktasının yakınındaki nesneler, Dünya ile eş zamanlı olarak Güneş'in yörüngesinde dönmektedir. Bu da teleskobun kabaca sabit bir mesafede kalmasına^[8] ve Güneş ve Dünya'dan gelen ısı ve ışığı engellemek için tek bir güneş kalkanı kullanmasına izin verir. Bu yörünge, uzay aracının sıcaklığını kızılötesi gözlemler için gerekli olan −223.2 °C'nin altında tutmaktadır.^[9]

James Webb Uzay Teleskobu'nun Ariane 5 roketi içindeki konfigürasyonu

Üstten görünümü
Alttan görünümü (güneş kalkanı tarafı)

Güneş kalkanı

Kızılötesi spektrumda gözlem yapabilmek için teleskobun sıcaklığı, −223.2 °C'nin altında tutulmalıdır; aksi takdirde, kızılötesi radyasyon aletteki enstrümanlara zarar verecektir. Bu nedenle teleskop; Güneş, Dünya ve Ay'dan gelen ışığı ve ısıyı engellemek için büyük bir güneş kalkanı kullanmaktadır. Uzay aracı, bulunduğu yörüngenin konumu itibarıyla üç cismi de her zaman uzay aracının aynı tarafında tutarak onları kalkanın arkasında bırakır.^[10]

Her bir katmanı insan saçı kadar ince olan beş katmanlı güneşlik, DuPont firması tarafından temin edilen poliimid kaplı bir örtü şeklinde olan Kapton E'den yapılmıştır ve her iki tarafında membran özellikli alüminyum ile kaplanmış olup Güneş'e bakan tarafın kaplanmasında katkılı silikon kullanılmıştır. Bu katman, en çok ısınan iki katmandan biridir.^[11] Güneş kalkanı, Ariane 5 roketinin (4.57 × 16.19 m) yük kaportasına sığması için on iki kez katlanacak şekilde tasarlanmıştır. L2 noktasında konuşlandırıldıktan sonra açılarak 14.162 × 21.197 metrelik bir alan uzunluğuna sahiptir. Güneş kalkanı, Northrop Grumman'a teslim edilmeden önce Alabama, Huntsville'deki ManTech'te elle monte edilerek test edilmiştir.^[12]

Optik ayna

Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde parçaları bir araya getirilmiş ana ayna

Teleskobun birincil aynası, 25.4 metrekare toplam alana sahip 6,5 metre çapında altın kaplamalı berilyum reflektörüdür. Ayna, teleskop fırlatıldıktan sonra açılan 18 altıgen parçadan oluşur. Tek parça hâlinde gönderilmemesinin nedeni, mevcut fırlatma araçlarının yeterli büyüklükte olmamasından kaynaklanmaktadır. Teleskobun uzaydaki ilk kurulumu sırasında aynaları doğru konuma getirmek için hassas mikro motorlar kullanılmaktadır. Bu ilk yapılandırmanın ardından, optimum odağı korumak için yalnızca birkaç günde bir güncelleme yapılması yeterlidir. Bu yöntem, yer çekimi ve rüzgâr yükünün etkilerinin üstesinden gelmek için hareketli optikler kullanarak ayna parçalarını sürekli olarak ayarlayan yeryüzündeki karasal teleskoplardan farklıdır. Uzay ortamında çevresel etmenler olmadığı için Webb teleskobunun sürekli hareketlere ihtiyacı yoktur.^[13]

JWST'nin optik tasarımı, geniş bir alan üzerinde optik sapmalardan arınmış görüntüler sunmak için kavisli ikincil ve üçüncül aynalardan yararlanan üç aynalı bir sistemdir. Ek olarak, görüntü sabitleme sağlamak için konumunu saniyede birçok kez ayarlayabilen hızlı bir sevk ve idare aynası vardır. Ball Aerospace & Technologies şirketi, NASA ile yapılan bir sözleşme kapsamında, ana yükleniciliği Northrop Grumman Uzay Sistemleri tarafından yönetilen JWST projesinin başlıca optik ayna alt yüklenicisi olmuştur.^[14]^[15] On sekiz birincil ayna parçası, ikincil, üçüncül, sevk ve idare aynası ve uçuş yedek parçaları Ball Aerospace tarafından üretilip parlatıldı. Birincil aynanın son bölümü 3 Şubat 2016'da,^[16] ikincil ayna ise 3 Mart 2016'da kuruldu.^[17]

Bilimsel bulgular

Webb teleskobunun çektiği ilk fotoğrafta SMACS 0723 galaksi kümesinin 4,6 milyar yıl önceki görüntüsü görülmektedir.

ABD Başkanı Joe Biden, teleskobun elde ettiği ilk görüntü olan Webb's First Deep Field'ı 11 Temmuz 2022'de basın açıklamasında paylaşmıştır.^[18] 12 Temmuz 2022 tarihinde ilk tam renkli görüntüler ve spektroskopik veriler NASA tarafından yayınlanmış, teleskobun genel bilim işlemleri resmen başlamıştır.^[19]

JWST'nin elde ettiği ilk görüntüler (12 Temmuz 2022'de yayınlandı)
Karina Bulutsusu'nun "Kozmik Uçurumları"
NGC 3132 (Güney Halka Bulutsusu); sol: NIRCam; sağ: MIRI)
Stephan Beşlisi (NIRCam/MIRI birleşimi)
Stephan Beşlisi (NIRCam)
Stephan Beşlisi (MIRI)
WASP-96b spektrumu

Kaynakça

^ "Who are the partners in the Webb project?". NASA. 13 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Aralık 2020.
^ "Webb Launch". NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Aralık 2021.
^ ^a ^b "JWST Orbit". JWST User Documentation. Space Telescope Science Institute. 11 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Aralık 2021.
^ Astronomi Kitabı (The Astronomy Book), Alfa Yayınları, İstanbul, 2020. (sayfa: 304-305)
^ Lallo, Matthew D. (Ocak 2021). "Experience with the Hubble Space Telescope: 20 years of an archetype". doi:10.1117/1.OE.51.1.011011. 24 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.
^ "Infrared Astronomy From Earth Orbit". ipac.caltech. NASA Spitzer Science Center. 21 Aralık 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.
^ "STARSHIP SN15". SpaceX. 31 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.
^ "James Webb Space Telescope L2 Orbit". stsci.edu. Space Telescope Science Institute. 3 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2021.
^ "ABOUT THE SUNSHIELD". jwst.nasa.gov. NASA. 1 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.
^ "A Solar Orbit". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2021.
^ "the Sunshield". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2021.
^ Morring, Jr, Frank (16 Aralık 2013). "Sunshield". Aviation Week and Space Technology. s. 48.
^ Mallonee, Laura (22 Kasım 2019). "NASA's Biggest Telescope Ever Prepares for a 2021 Launch". Wired. 12 Aralık 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.
^ "GENERAL QUESTIONS ABOUT WEBB". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.
^ "Science Instruments of NASA's James Webb Space Telescope Successfully Installed". NASA. 24 Mayıs 2016. 27 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.
^ "NASA's James Webb Space Telescope Primary Mirror Fully Assembled". NASA. 4 Şubat 2016. 4 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.
^ "NASA's James Webb Space Telescope Secondary Mirror Installed". NASA. 7 Mart 2016. 10 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.
^ Overbye, Dennis; Chang, Kenneth; Tankersley, Jim (11 Temmuz 2022). "Biden and NASA Share First Webb Space Telescope Image – From the White House on Monday, humanity got its first glimpse of what the observatory in space has been seeing: a cluster of early galaxies". The New York Times. 12 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Temmuz 2022.
^ "First Images from the James Webb Space Telescope". NASA. 8 Temmuz 2022. 13 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta James Webb Uzay Teleskobu ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

JWST homepage at NASA 10 Mart 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
JWST homepage at STScI 4 Haziran 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
JWST homepage at ESA 23 Mayıs 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
James Web Space Telescope Mission Profile by NASA's Solar System Exploration16 Mayıs 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Cost overruns put squeeze on Hubble’s successor 15 Ocak 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
AIAA-2004-5986: JWST Observatory Architecture and Performance
AIAA-2006-5593: Development of JWST's Ground Systems Using an Open Adaptable Architecture

[1] "Who are the partners in the Webb project?". NASA. 13 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Aralık 2020.

[2] "Webb Launch". NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Aralık 2021.

[yorunge-3] "JWST Orbit". JWST User Documentation. Space Telescope Science Institute. 11 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Aralık 2021.

[4] Astronomi Kitabı (The Astronomy Book), Alfa Yayınları, İstanbul, 2020. (sayfa: 304-305)

[5] Lallo, Matthew D. (Ocak 2021). "Experience with the Hubble Space Telescope: 20 years of an archetype". doi:10.1117/1.OE.51.1.011011. 24 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.

[6] "Infrared Astronomy From Earth Orbit". ipac.caltech. NASA Spitzer Science Center. 21 Aralık 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.

[7] "STARSHIP SN15". SpaceX. 31 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.

[8] "James Webb Space Telescope L2 Orbit". stsci.edu. Space Telescope Science Institute. 3 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2021.

[9] "ABOUT THE SUNSHIELD". jwst.nasa.gov. NASA. 1 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2021.

[10] "A Solar Orbit". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2021.

[11] "the Sunshield". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Eylül 2021.

[12] Morring, Jr, Frank (16 Aralık 2013). "Sunshield". Aviation Week and Space Technology. s. 48.

[13] Mallonee, Laura (22 Kasım 2019). "NASA's Biggest Telescope Ever Prepares for a 2021 Launch". Wired. 12 Aralık 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.

[14] "GENERAL QUESTIONS ABOUT WEBB". jwst.nasa.gov. NASA. 23 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.

[15] "Science Instruments of NASA's James Webb Space Telescope Successfully Installed". NASA. 24 Mayıs 2016. 27 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.

[16] "NASA's James Webb Space Telescope Primary Mirror Fully Assembled". NASA. 4 Şubat 2016. 4 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.

[17] "NASA's James Webb Space Telescope Secondary Mirror Installed". NASA. 7 Mart 2016. 10 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2021.

[18] Overbye, Dennis; Chang, Kenneth; Tankersley, Jim (11 Temmuz 2022). "Biden and NASA Share First Webb Space Telescope Image – From the White House on Monday, humanity got its first glimpse of what the observatory in space has been seeing: a cluster of early galaxies". The New York Times. 12 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Temmuz 2022.

[19] "First Images from the James Webb Space Telescope". NASA. 8 Temmuz 2022. 13 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]