راه ترقی -

برای دیدن این کلیپ لطفا امکان استفاده از جاوا اسکریپت را در مرورگر خود فعال نمایید،و از مرورگر خود را بروزرسانی نمایید

بیگ بنگ / نقطۀ لاگرانژ 2 حدود 1.5 میلیون کیلومتر با زمین فاصله دارد که به اختصار «L2» گفته می‌شود. از لحاظ ریاضیاتی، نقاط لاگرانژ راه‌حل‌هایی برای «مسئله‌ی سه جرم در حالت خاص» هستند. دو جسم پرجرم و از لحاظ گرانشی قابل‌توجه در فضا پنج موقعیت خاص را ایجاد می‌کنند که به آنها «نقاط لاگرانژ» گفته می‌شود؛ در این نقاط، نیروهای گرانشی و نیروی گریز از مرکز برای حرکت یک جسم سوم کوچک مثل یک “فضاپیما” تعادل ایجاد می‌کنند.
در حالی که تمام “نقاط لاگرانژ” از لحاظ گرانشی متعادل هستند، اما همۀ آنها کاملا پایدار نیستند. L1، L2 و L3 موقعیت‌هایی «شبه پایدار» با گرادیان‌ گرانش “زین مانند” هستند و نقاط L4 و L5 نسبت به آنها پایدارتر هستند.

پس چرا باید جیمز وب را به مدار لاگرانژ 2 ارسال کنیم؟
چون مکان ایده‌آلی برای یک رصدخانه “فروسرخ” است. در نقطه لاگرانژ 2، خورشید و زمین (و همچنین ماه) همیشه در یک طرف فضا هستند و این باعث می‌شود جیمز وب اپتیک و ابزار تلسکوپی خود را همیشه پشت به خورشید نگه دارد. این امر موجب می‌شود تا ابزار این تلسکوپ برای رصد نور فروسرخ خنک باشند و بتواند هر لحظه نیمی از آسمان را رصد کند. اما برای مشاهدۀ نیم دیگر آسمان تنها کافی است چند ماه صبر کنیم تا این تلسکوپ به منطقه‌ی دیگری از آسمان سفر کند و بخش‌هایی که قبلاً پشت خورشید پنهان بودند را آشکار سازد.
همچنین در این منطقه، زمین به قدری دور است که دمای نزدیک به دمای اتاق که از آن ساطع می‌شود، وب را گرم نمی‌کند. و از آنجایی که L2 یک موقعیت با موازنه گرانشی است، برای وب راحت است که در مدار باقی بماند. توجه داشته باشید که چرخش به دور L2 آسان‌تر، ساده‌تر و کارآمدتر از ماندن در این محدوده است. همینطور، با چرخش به دور L2 بجای ماندن در موقعیت دقیقِ L2، وب هرگز باعث خورشیدگرفتگی توسط زمین نخواهد شد، که این برای پایداری حرارتی وب و تولید برق ضروری است. در واقع، اندازۀ مدار وب به دور L2 بزرگتر از مدار ماه به دور زمین است! همچنین L2 برای در تماس بودن با مرکز عملیات مأموریت بر روی زمین از طریق شبکه فضایی عمیق، بسیار موقعیت خوبی دارد.
سایر رصدخانه‌های مبتنی بر فضا از جمله WMAP، هرشل و پلانک نیز به همین دلیل در نقطه لاگرانژ 2 مستقر بودند.

به طور کلی می‌توان گفت که فرستادن یک فضاپیما به مدار خورشید-زمین L2 کار نسبتاً ساده‌ای است اما معماری وب کمی پیچیده بود. “کارن ریشون”، مهندس ارشد دینامیک پرواز، رساندن وب به L2 و نگه داشتن آن در آنجا را اینگونه توصیف می‌کند:
«فرض یک توپ را تا حد امکان محکم و مستقیم به هوا پرتاب می‌کنید؛ توپ با سرعت بسیار زیادی شروع به حرکت می‌کند اما همانطور که گرانش آن را به سمت زمین می‌کشد، سرعتش کم‌کم آهسته می‌شود. در نهایت، در نقطه اوج متوقف شده و سپس به سمت زمین بر می‌گردد. شبیه کاری که بازوهایتان انجام می‌دهد و به توپ انرژی می‌دهد تا از روی سطح زمین چند متر به هوا برود، موشک آریان 5 نیز به وب انرژی داد تا مسافتی به اندازۀ 1.1 میلیون کیلومتر را طی کند، اما این انرژی به قدری نیست که بتواند از گرانش زمین فرار کند. درست مثل توپ، سرعت جیمز وب نیز کم‌کم آهسته می‌شود و اگر به آن اجازه دهیم، در نهایت متوقف شده و به سمت زمین بر می‌گردد.
برخلاف توپ، جیمز وب به سطح زمین برنمی‌گردد اما در یک مدار به شدت بیضوی با ارتفاع حضیض 300 کیلومتر و ارتفاع اوج 1300000 کیلومتر قرار می‌گیرد. این تلسکوپ هر سه هفته یا بیشتر از رانشگرهای کوچک استفاده می‌کند تا در مدار L2 نگه داشته شود و هر شش ماه یک بار در مداری هاله‌ای به دور آن می‌چرخد.
چرا موشک آریان انرژی بیشتری به جیمز وب نداد و چرا وب به اصلاح مسیر نیاز دارد؟
اگر آریان فقط کمی انرژی بیشتری را نسبت به آنچه وب برای رسیدن به L2 نیاز دارد به آن بدهد، وقتی به مقصد برسد چنان سرعت بالایی دارد که از مدار علمی مورد نظر خود عبور می‌کند و می‌گذرد. “جیمز وب” برای کاهش سرعت باید یک مانور ترمز قابل‌توجه را با رانش به سمت خورشید انجام دهد. این احتراق بزرگ نه تنها به مقدار زیادی پیشران (نیرو محرکه) نیاز داشت، بلکه غیرممکن بود، زیرا باید وب را 180 درجه می‌چرخاند تا به سمت خورشید رانده شود، در نتیجه اپتیک و ابزار تلسکوپ وب را مستقیماً در معرض خورشید قرار می‌داد و سازه‌ها را بیش از حد گرم می‌کرد و به معنای واقعی کلمه چسبی که آنها را در کنار هم نگه می‌دارد را ذوب می‌کرد. نصب رانشگرها بر روی تلسکوپ به عنوان راهی برای هدایت نیروی ترمزِ مستقیم به دلایلی غیرممکن بود و هرگز یک گزینه طراحی نبود.
بنابراین، “جیمز وب” فقط به انرژی کافی از موشک آریان احتیاج داشت تا تضمین شود که انرژی بیش از حد نخواهد بود، اما همیشه به احتراقی از سوی رصدخانه نیاز داشت تا در مدار مورد نظر قرار گیرد. آریان 5 وب را با چنان دقتی مورد هدف قرار داد که اولین و حیاتی‌ترین احتراق ما کوچک‌تر از آن چیزی بود که برنامه‌ریزی و طراحی کرده بودیم و سوخت بیشتری را برای مأموریت بیشتر جیمز وب بجا گذاشت!
در مرحله بعدی آینه‌ها در مقیاس میکرونی و نانومتری حرکت داده می‌شوند تا به موقعیت اپتیکی نهایی برای یک آینه یکدست و همتراز برسند. روند تراز کردن آینه‌ها تقریبا سه ماه طول می‌کشد و بعد از آن جیمز وب می‌تواند نخستین عکس‌ها را ثبت نماید که احتمالا تار هستند تا تنظیم نهایی آینه‌ها انجام شود.