กล้องโทรทรรศน์จะลอยไปที่จุดเปลี่ยนของแรงโน้มถ่วงระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เว็บสล็อต โดย ราหุล ราว | เผยแพร่เมื่อ 22 ม.ค. 2022 15:00 น
ศาสตร์
ช่องว่าง
การปล่อยจรวด JWST
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ของนาซ่าบนจรวดที่เปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2564 NASA/Bill Ingalls
แบ่งปัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) กำลังเข้าใกล้บ้านใหม่ วันที่ 24 มกราคม จะมาถึงจุดหนึ่งในอวกาศที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า Lagrange point 2 หรือ L2
นี่คือชื่อทางเทคนิคสำหรับจุดเปลี่ยนแรงโน้มถ่วง
ที่ละเอียดอ่อน JWST ถูกผูกไว้กับที่ซึ่งในคู่ Earth-sun แรงดึงดูดของโลกทำให้แรงโน้มถ่วงที่แรงกว่ามากของดวงอาทิตย์สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ นักออกแบบของ JWST ได้วางแผนให้กล้องโทรทรรศน์ของตนลอยไปที่นั่น เพราะที่นั่น กล้องโทรทรรศน์สามารถทำงานได้โดยปราศจากแรงโน้มถ่วงดันให้หลุดออกจากตำแหน่ง
“เรารู้ว่าเราจำเป็นต้องรักษา JWST ไว้ที่ L2” Stefanie Milamนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของ NASA ใน JWST กล่าว
วัตถุที่มีแรงดึงดูดแต่ละคู่ เช่น ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ หรือดาวเคราะห์และดวงจันทร์ดวงใดดวงหนึ่งมีจุดลากรันจ์ห้าจุด ตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์น้อยหรือยานอวกาศสามารถอาศัยอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งจากห้าจุดนั้นโดยไม่ตกจากวงโคจร
ในปี ค.ศ. 1765 นักคณิตศาสตร์ เลออนฮาร์ด ออยเลอร์ ได้บดขยี้สมการความโน้มถ่วงเพื่อหาสามจุดแรก ทั้งสาม—L1, L2 และ L3—สร้างเป็นเส้นตรง เอาโลกและดวงอาทิตย์ L1 อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์: ให้แม่นยำยิ่งขึ้น ห่างจากโลกประมาณ 930,000 ไมล์ (1.5 ล้านกิโลเมตร) L2 ซ่อนตัวอยู่ในด้านไกลของโลก: ห่างจากเราประมาณ 930,000 ไมล์ ซึ่งหันหน้าไปทางขอบนอกของระบบสุริยะ
หลายปีหลังจากออยเลอร์ ในปี ค.ศ. 1772 หนึ่งในนักข่าวที่ใกล้ชิดของเขา—นักคณิตศาสตร์อีกคนชื่อโจเซฟ-หลุยส์ ลากรองจ์—ได้อ่านสมการเหล่านั้นอีกครั้งและตระหนักว่ามีจุดเพิ่มเติมสองจุด: L4 และ L5 พวกมันอยู่ในวงโคจรของโลก โดย L4 อยู่ข้างหน้าเราเล็กน้อยและ L5 อยู่ข้างหลังเราเท่ากัน
L4 และ L5 มีความเสถียรมากกว่ารุ่นเดียวกัน—สามารถดึงก๊าซ ฝุ่น และวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าได้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์น้อยอย่างน้อยสองดวงที่ดวงอาทิตย์และ L4 และ L5 ของโลก และพวกเขากำลังตามล่าหาเพิ่มเติม คู่ดาวเคราะห์ดวงอื่นได้จับวัตถุที่จุดเหล่านี้ด้วย จุด L4 และ L5 ของดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสบดีเป็นแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์น้อยทั้งกลุ่ม ที่รู้จักกันในชื่อโทรจัน ซึ่งยานสำรวจ Lucy ของ NASA จะไปเยือน
L3 เป็นจุดคี่ที่ไม่มีคู่กัน ในการค้นหา คุณต้องไปให้สุดทางอีกฟากหนึ่งของดวงอาทิตย์ ใกล้กับจุดตรงข้ามในวงโคจรของเรา (แต่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดวงอาทิตย์อย่างละเอียด ไม่ใช่จุดตรงกันข้ามทั้งหมด) เป็นไปได้ยากเล็กน้อยที่ยานอวกาศจะไปถึงที่นั่นได้อย่างง่ายดาย ไม่มียานอวกาศที่รู้จักเคยเรียกว่าบ้าน L3
แต่ L1 และ L2 นั้นง่ายกว่ามากสำหรับเราในการเยี่ยมชม
โดยแต่ละส่วนมีระยะห่างจากโลกถึงดวงจันทร์น้อยกว่าสี่เท่า L1 ซึ่งเป็นคอนที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เป็นพื้นดินที่เหมาะสำหรับการกระทืบหรือกระทืบสำหรับภารกิจที่ออกแบบมาเพื่อสังเกตดาวของเราหรือกระแสของอนุภาคในลมสุริยะของมัน
[ที่เกี่ยวข้อง: กล้องโทรทรรศน์ James Webb ของ NASA จะมองผ่านหมอกควันของโลกอื่น ]
ในทางกลับกัน L2 อยู่ในเงาของโลก ไซต์นี้เหมาะสำหรับงานฝีมือที่มองออกไปนอกระบบสุริยะและสู่จักรวาลอันกว้างใหญ่ ปัจจุบันที่เรียกมันว่าบ้านคือไกอาของ ESA ซึ่งกำลังวัดระยะทางไปยังดวงดาวและหอดูดาวเอ็กซ์เรย์ Spektr-RG ในวันที่ 24 มกราคม JWST จะเข้าร่วมกับพวกเขา
จากจุดเริ่มต้นของการวางแผนของ JWST เมื่อหลายสิบปีก่อน นักออกแบบและนักวางแผนของ JWST ตัดสินใจว่า L2 เป็นสถานที่ที่เหมาะสม JWST เป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด ความร้อนก็เป็นอินฟราเรดเช่นกัน ดังนั้นการอยู่ในวงโคจรของโลก—และต้องโคจรรอบดวงอาทิตย์ตลอดเวลา—จึงไม่เหมาะ แม้แต่ความร้อนจากโลกของเราก็อาจทำให้การสังเกตการณ์ที่จู้จี้จุกจิกของกล้องดูดาวลดลงได้
“ความร้อนใดๆ จากโลกหรือดวงจันทร์จะเป็นสิ่งที่เราต้องต่อสู้ด้วย และเรากำลังพยายามตรวจจับสัญญาณที่จางที่สุดของกาแล็กซีและดวงดาวทั่วทั้งจักรวาล” มิลัมกล่าว
การวาง JWST ไว้ที่ L2 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกจะหลีกเลี่ยงปัญหานั้น การอยู่ในเงามืดของโลกยังหมายความว่ากล้องโทรทรรศน์สามารถใช้ที่บังแดดแทนที่จะถูกห่อหุ้มไว้ในท่ออย่างกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล นี่เป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลที่ JWST สามารถใช้กระจกเงามหึมาได้
มีข้อดีอื่น ๆ ในการอยู่ที่ L2 Milam กล่าว ตัวอย่างเช่น การอยู่ห่างจากวงโคจรของโลกหมายถึงการหลบเลี่ยงยานอวกาศอื่นๆ รวมทั้งขยะอวกาศ ส่วนใหญ่ ที่อาจกระแทกเข้าไปในกล้องโทรทรรศน์และทำให้เกิดความเสียหายได้
แต่มีการจับ JWST อยู่ไกลจากโลกเกินกว่าจะบำรุงรักษาได้ง่าย ตรงกันข้ามกับฮับเบิลซึ่งอยู่ในวงโคจรของโลก หมายความว่า NASA จะทำการซ่อมแซมได้ง่าย ซึ่งรวมถึงงานกระจกที่ มีชื่อเสียง
JWST จะไม่ได้รับการแก้ไขที่ L2 แต่จริงๆ แล้วอยู่ในวงโคจรที่ปรับแต่งอย่างละเอียด วงโคจรของมันจะไม่เสถียรอย่างสมบูรณ์เช่นกัน แรงของรังสีของดวงอาทิตย์ที่กดลงบนแผงบังแดดจะค่อยๆ ผลัก JWST ออกจากตำแหน่ง มิลัมกล่าวว่า “ไม่เหมือนฮับเบิล เราไม่ได้รับแรงโน้มถ่วงของโลกเพื่อช่วยเรา” รักษาโมเมนตัมของยานอวกาศไว้
ดังนั้น JWST จะต้องมีการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เข้าที่ การค้นหาสิ่งที่จำเป็น Milam กล่าวว่าเป็นสิ่งที่ผู้ปฏิบัติงานของ JWST จะเล่นด้วยในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า หลังจากที่กล้องโทรทรรศน์มาถึงสถานที่ในวันจันทร์ พวกเขาจะเริ่มตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมือทั้งหมดของมันทำงาน จากนั้นการสังเกตก็เริ่มขึ้น
เมื่อ JWST ตกลงอยู่ใกล้เพื่อนที่ L2 แล้ว ทั้งหมดก็อาจจะเงียบ—อย่างน้อยก็สองสามปี
ภารกิจอื่นอีกกว่าครึ่งโหลถูกกำหนดให้ไปที่นั่น ตัวอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน Nancy Grace ถูกตั้งค่าให้มุ่งหน้าไปที่นั่นในช่วงปลายทศวรรษ 2020 ยูคลิดผู้เฝ้าดูสสารมืดของอีเอสเอก็จะเป็นเช่นนั้น PLATO และ ARIEL กล้องโทรทรรศน์ ESA สองตัวที่จะมองดูดาวเคราะห์นอกระบบ และ LiteBIRD ภารกิจของญี่ปุ่นในการพยายามมองเข้าไปในยุคแรกสุดของจักรวาล เว็บสล็อต
