Yeni Nesil Uzay Teleskobu 1989 yılında ilk fikir olarak ortaya çıktığında bu kadar gecikeceğini kimse beklemiyordu. James Webb Uzay Teleskobu; 2007, 2011 ve 2013 yıllarında uzaya gönderilmek istendi ancak çeşitli sebeplerle ertelenmek zorunda kalındı. Üretilmesinden yörüngeye gönderilmesine kadar her aşaması muhteşem ve hatasız bir planlamayı gerektiren,10 milyar dolarlık bu dev teleskop için her safhanın kusursuz işlemesi gerekiyor. Eğer bir aksilik olmazsa 25 Aralık 2021 tarihinde uzaya fırlatılacak. Geri sayım başladı!

NASA, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Kanada Uzay Ajansı, 29 ABD eyaleti ve 14 ülkede 300’den fazla üniversite, kuruluş ve şirketin, yüzlerce bilim insanının yıllarca süren titiz çalışmasının sonucunda Webb Teleskopu gözetleme yörüngesine ulaşmak için bir ay sürecek yolculuğuna başlayacak. Teleskop, her meraklı ruhun heyecanla cevaplarını beklediği sorulara kısmen ışık tutacak.

Webb Teleskopu’nun Yolculuğu

Webb Teleskopu’nu uzaya taşıyacak büyüklükte bir roket ABD’de bulunmadığından bu tarihi yolculuk için ESA’nın Ariane-5 fırlatma aracı kullanılacaktır. Ariane-5, Fransız Guyana’sındaki Kourou uzay üssünden fırlatılacaktır. Açık haliyle bir tenis kortu  büyüklüğündeki Webb Teleskobu, üzerinde çok düşünülmüş katlama tekniğiyle Resim 1’de görüldüğü gibi milimetrik hassasiyetle kapsüle yerleştirilmiştir. En ufak bir kirlenme ve çizilme olmaması için bütün tedbirler yükleme sırasında alınmış ve kapsül kapatılmıştır.

Teleskop katlanmış haliyle  eni 10,6 metre; boyu ve derinliği ise 4,5 metre olan bir dikdörtgenler prizması şeklindedir. Bu da roketin ön kapağı ile arasında sadece 15-20 santimetrelik bir boşluk kalacağı anlamına gelmektedir. Fırlatma sırasında yaşanacak yüksek titreşimler esnasında bu mesafenin maksimum 9 santimetreye kadar düşmesi beklenmektedir. Kapsül, uzaya çıkış sırasındaki ilk üç dakikada hassas yükünü koruyacaktır. Resim 1’de görüldüğü gibi Ariane 5 kademeli şekilde roketlerinden ayırılarak Webb Teleskobu’nu uzayda kendi başına yapacağı yolculuğunun başlangıç noktasına taşıyacaktır.

Fırlatılmayı takiben bir ay sürecek yolculuk boyunca Resim 2’de gösterilen kademeler sırasıyla gerçekleşecektir. Uzaya ulaşıldığında; güneşlik yerleştirme, teleskop yerleştirme, alet açma ve teleskop hizalaması dahil olmak üzere bir dizi bilim ve kalibrasyon testinden geçecektir. İlk görüntüler Webb Teleskobu fırlatıldıktan yaklaşık altı ay sonra dünyamıza gelmeye başlayacaktır.

O Bir Kaşif !

Fotoğraf çekenler bilir. Diyaframı ne kadar açık tutarsanız o kadar ışık toplarsınız. Teleskoplarda uzayın karanlıklarına ne kadar uzun süre bakabilirlerse, o kadar çok ışık toplarlar. Böylece daha önce varlığından bile haberdar olmadığımız çok uzaklardaki galaksileri görme imkanı doğar. Webb Teleskobu’da bütün insanlık için bunu yapacak ve sahip olduğu devasa aynalarla daha çok ışık toplamaya çalışacaktır.

Webb, kızılötesi sensörlere sahip bir teleskoptur. Daha önce Hubble ile göremediğimiz soğuk uzay cisimlerini görmemizi sağlayacaktır. Resim 3’ de görüldüğü gibi Hubble ile erişebildiğimiz geçmişin kabaca iki katı kadar daha eskiye gitme imkanına sahip olacağız. NASA, James Webb Uzay Teleskobunu dört ana görev alanına odaklanması için tasarlamıştır. Bunlar:

• Evrendeki ilk ışığın,
• Erken evrende galaksilerin bir araya gelişinin
• Yıldızların ve gezegenleri doğuşunun (yaşamın kökenleri dahil)
• 13,5 milyar yıl önce evrenin oluştuğu büyük patlamadan sonra meydana gelen ilk gökadalarının tespitidir.

Webb Teleskobu, evren hakkındaki anlayışımızı ve bildiklerimizi temelden değiştirecektir. Kozmik tarihin her aşamasını; Güneş sistemimizden erken evrendeki en uzak gözlemlenebilir galaksilere kadar aradaki her şeyi keşfetmesi Webb’den beklenmektedir. O bir kaşiftir ve beklenenlerin yanında beklenmedik keşifler de ortaya çıkaracaktır. Evrenin kökenini ve insanlığın onun içindeki yerini anlamamıza yardımcı olacaktır.

Webb Teleskobu’nun Yörüngesi

Daha çok kızılötesi dalga boyunda gözlem yapacak Webb Teleskobunun; daha uzak karanlıklardan ışık toplayabilmesi için kendisinin olabilecek en karanlık ortamda bulunması gerekmektedir. Bu sebeple uzaydaki astropolitik öneme sahip Lagrange 2 (L2) bölgesine konuşlanacaktır. L2 noktası, Güneş ve Dünya’nın yerçekimi kuvvetinin, bir uzay aracının kendileriyle birlikte hareket etmesi için gereken merkezcil kuvveti dengelediği, uzaydaki beş astropolitik konumdan bir tanesidir. Aynı zamanda Lagrange noktaları,  bir uzay aracının yerinde sabit kalması için gereken minimum yakıt harcama noktalarıdır. Yakıt, uzay araçlarının görev sürelerini belirleyen faktörlerin başında gelmektedir. Bu nedenle çok kıymetlidir. Aynı zamanda bu konum, NASA’nın Jet Propulsion Laboratory (JPL) tarafından yönetilen uluslararası bir dev anten dizisi olan Deep Space Network aracılığıyla Webb Teleskobu’nun sürekli iletişim halinde kalmasına imkân vermektedir.

L2,  Dünyadan 1,5 milyon km uzaklıkta bulunmaktadır. Kıyaslama yapabileceğimiz Hubble teleskobu Dünya’dan 570 km uzaklıktadır. Webb Teleskobu, Resim 4’de görüldüğü gibi Güneş çevresinde Dünya ile aynı hızda dönecektir. Dünyanın gölgesinde ve kendi yörüngesinde dönerken güneşi gördüğünde enerji ihtiyacını karşılayacaktır.

Webb Uzay Teleskobu’nun Teknik Özellikleri

James Webb Uzay Teleskobu‘nun ömrü beş yıl olarak belirlenmiştir. Ama on yıl kadar görev yapabilmesi beklenmektedir. Kâşifin görevini yapabilmesi için muhteşem teknolojik gelişmeler ve hatta yeni icatlar yapılmıştır. Bunlardan bazıları:

• Milimetrenin milyonda birine hizalanan , süper soğuk sıcaklıklarda çalışan hafif ve konuşlandırılabilir aynalar ile gelişmiş kompozit yapılar.
• Büyük, ultra hassas kızılötesi ışık dedektörleri.
• Yüzlerce ayrı nesnenin aynı anda spektroskopik ölçümünü sağlamak için her biri insan saçı kalınlığında,  açık veya kapalı olarak programlanabilen, binlerce minik pencereye sahip “Mikro Deklanşör” cihazı.
• Orta-kızılötesi dedektörleri, mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerinde gerekli sıcaklığa kadar soğutan bir  “Kriyo soğutma” cihazıdır.

Webb Teleskobu’nun büyük aynası ve gelişmiş enstrüman takımı; bir tenis kortu boyutunda inşa edilmiş beş katmanlı bir güneşlik ile korunmaktadır. Resim 5’te gösterilen ana ayna 18 altıgen aynanın birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Parçalı ayna teknolojisi büyük çaplı aynaların daha kolay ve az maliyetle yapılabilmesine imkan tanımaktadır. Ayna benzerlerinin aksine gümüş veya alüminyum gibi alışıldık elementlerle değil, berilyumdan yapılmıştır. Kızılötesi ışığın yansımasına yardımcı olmak için mikroskobik olarak ince bir altın tabakasıyla kaplanmıştır. Parçalı aynanın diğer bir önemli özelliği ise katlanarak daha az alana sığabilmesidir.

James Webb Uzay Teleskobu L2 konumuna ulaştığında Resim 6’daki şekilde olacak ve görev yapmaya başlayacaktır. Bu muhteşem kaşif; görünür, yakın kızılötesi ve orta kızılötesi (0,6 ila 28,5 mikrometre) dalga boylarında gözlemleri mümkün kılacak dört araçla donatılmıştır.

Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam):  Evrenin genişlemesi nedeniyle, uzaktaki nesnelerden gelen ışık, spektrumun daha kırmızı ucunda daha uzun dalga boylarına kayacaktır. Bu kamera sayesinde, kızılötesi ışık çok ayrıntılı olarak gözlemlenecek ve evrenin en eski yıldız ve galaksilerinin keşfi mümkün olacaktır.

Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec): Bu cihaz, Big Bang’den sonra oluşan ilk galaksileri arayarak aynı anda 100 nesneyi gözlemleyebilecektir.

Orta Kızılötesi Cihazlar (MIRI): MIRI, Hubble’ın astrofotografi geleneğini takip ederek, uzaktaki gök cisimlerinin inanılmaz uzay fotoğraflarını çekecektir. Cihazın bir parçası olan spektrograf, bilim insanlarının evrendeki uzak nesneler hakkında daha fazla fiziksel ayrıntı toplamasına izin verecektir. MIRI, Kuiper Kuşağı’ndaki uzak galaksileri, soluk kuyruklu yıldızları, oluşum aşamasında olan yıldızları ve nesneleri tespit edecektir.

Hassas Yönlendirme Sensörü/Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf (FGS/NIRISS): FGS, bilimsel araştırmaları sırasında Webb Teleskobu’nun tam olarak doğru yöne yönlendirilmesini sağlamaktan sorumludur. NIRISS ise evrendeki ilk ışığın izlerini araştıracaktır.

Sonuç

Bu makalede çok azına değinilen teknolojiler insanlığın temel bilimlerde, malzeme biliminde ve mühendislikte geldiği noktayı göstermesi açısından ufuk açıcıdır. Webb teleskobunun teorisinden pratiğine, inşasından fırlatılmasına, yörüngesinden konumlanmasına her safhası, her parçası bilim ve bilimsel yöntem demektir. Farklı ülkelerden yüzlerce bilim insanının, binlerce mühendisin, teknisyenin alın teridir. Kaliteli eğitim ve eğitimli insan bir ülkenin sahip olabileceği en büyük zenginliktir. Eğitimli insanların bilim üretebileceği özgürlükçü ve eleştirel düşünceye imkan veren ekosistemi oluşturmak bir ülkenin geleceğine yapılacak en büyük yatırımdır.

NASA’nın hazırladığı medya paketinde; Webb Uzay Teloskopu,  “Kozmik Tarihimizi Ortaya Çıkarmak” tanıtımıyla sunulmaktadır. Bu tanıtım bir abartı değil fizik biliminin bizlere sunduğu bir imkandır. Her cisim az veya çok ısı ve ışık yayar. Kızılötesi sensörler bu ışımayı yakalamamıza imkan verir ve normalde görmediğimiz, göremediğimiz nesneleri görmeye başlarız. Daha uzaktan gelen ışığı yakalamak aynı zamanda daha uzun zaman önce yola çıkmış ışığı yakalamak anlamına gelmektedir. Binlerce değil, milyonlarca değil, milyarca yıl önce doğmakta olan bir yıldızla tanışmaya hazır mısınız?

Not 1: 2002 yılında yeni nesil uzay teleskobuna 1961-68 yılları arasında NASA’nın başında olan James Webb’in ismi verilmiştir.

Not 2: James Webb Uzay Teleskopu hakkında çok detaylı bilgiler NASA’nın ve ESA’nın sayfasında mevcuttur. Bu makaledeki tüm teknik bilgiler ve fotoğraflarda bu web sayfalarından alınmıştır.