เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศ "เจมส์ เวบบ์"

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ "เจมส์ เวบบ์" (James Webb Space Telescope) หนึ่งในสิ่งประดิษฐ์เพื่อการสำรวจอวกาศของมนุษย์ ที่อาจนำไปสู่การค้นพบทางด้านอวกาศใหม่ ๆ ไขความลับของจุดกำเนิดจักรวาล รวมไปถึงการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล ในช่วงการเริ่มต้นโครงการกล้องอวกาศเจมส์ เวบบ์ มีชื่อเดิมว่า "Next Generation Space Telescope" ก่อนได้รับการตั้งชื่อใหม่เพื่อเป็นเกียรติให้กับเจมส์ อี. เวบบ์ อดีตผู้บริหารองค์การนาซาในช่วงปี 1961-1968 และเป็นผู้อยู่เบื้องหลังคนหนึ่งในความสำเร็จของการส่งมนุษย์อวกาศคนแรกไปดวงจันทร์ในโครงการอะพอลโลในช่วงปี 1969

ปัญหาและอุปสรรคในการพัฒนากล้อง 

ในช่วงแรกของการเปิดตัวโครงการคาดว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จะต้องใช้งบประมาณ 1,000 - 3,500 ล้านดอลลาร์ แม้จะมีการเพิ่มลดงบประมาณอยู่เป็นระยะสุดท้ายกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ใช้งบประมาณไปกว่า 10,000 ล้านดอลลาร์ หรือประมาณ 335,284 ล้านบาท แม้ตัวกล้องประกอบเสร็จสิ้นในช่วงปี 2016 แต่นาซาใช้เวลาในการทดสอบและกว่าจะปล่อยขึ้นสู่อวกาศได้สำเร็จต้องรอจนถึงปี 2021 เนื่องจากประสบปัญหาทั้งในด้านเทคนิคของตัวกล้องที่ไม่สามารถปล่อยให้มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นได้หากถูกส่งขึ้นสู่อวกาศไปแล้ว นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่อยู่นอกเหนือความคาดหมาย เช่น พายุและน้ำท่วมใหญ่ในสหรัฐอเมริกา จนทำให้เจ้าหน้าที่ต้องนั่งเรือเข้ามาทำงาน รวมไปถึงการระบาดของ COVID-19 ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจำนวนมากในสหรัฐอเมริกา

แผ่นกระจกและอุปกรณ์ป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มีลักษณะโดดเด่นจากแผ่นกระจกทรง 6 เหลี่ยม ขนาดใหญ่ 18 แผ่น ความกว้างรวมกัน 6.5 เมตร ด้านบนของตัวกล้องเรียกว่า Optical Telescope Element (OTE) แผ่นกระจกทรง 6 เหลี่ยมแต่ละชิ้นมีขนาดประมาณ 1.32 เมตร ผลิตจากเบริลเลียม (Beryllium) เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากกว่าแก้วและเคลือบด้วยทองคำ สาเหตุที่ต้องแบ่งกระจกออกเป็น 18 แผ่น แยกออกจากกันมาจากการลดน้ำหนักและการส่งกล้องขึ้นสู่อวกาศทำได้ง่ายกว่า

เนื่องจาก "กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์" เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศประเภทคลื่นอินฟราเรดที่จะทำงานได้ดีในอุณหภูมิต่ำ ทีมงานวิศวกรจึงได้ออกแบบ แผ่นบังแสงดวงอาทิตย์ (Sunshield) ขนาดใหญ่หลายตารางเมตร ผลิตจากวัสดุผสมซิลิคอน อะลูมิเนียมและทองคำ เพื่อช่วยป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์ และรักษาอุณหภูมิของกล้องเอาไว้ที่ -223 องศาเซลเซียส โดยในขณะที่กล้องโทรทรรศน์เดินทางไปยังตำแหน่ง L2 แผ่นบังแสงดาวอาทิตย์จะถูกพับเก็บไว้คล้ายการพับกระดาษ และคลี่ออกมาเดินทางไปถึงตำแหน่งที่กำหนด

ทำไมต้องตำแหน่งจุดลากรางจ์ 2 หรือ L2

จุดลากรางจ์ (Lagrange Point ) 2 หรือ L2 ถูกค้นพบโดยนักคณิตศาสตร์อิตาเลียน-ฝรั่งเศส ชื่อ โจเซฟ ลากรองจ์ ในช่วงปี 1772 เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์กันของจุด 5 จุด L1, L2, L3, L4 และ L5 ตามกฎแรงโน้มถ่วง หากใช้โลกอยู่ตรงกลางตำแหน่ง L3 จะอยู่หลังดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง L1 จะอยู่ด้านหน้าของโลกระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง L4 และ L5 จะอยู่ด้านซ้ายขวาของโลก ส่วนตำแหน่ง L2 ซึ่งเป็นจุดที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ จะไปโคจรอยู่บริเวณนั้นตั้งอยู่ด้านหลังของโลกห่างโลกประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร ห่างจากดวงจันทร์ประมาณ 4 เท่า โดยโลกจะบังดวงอาทิตย์อยู่เกือบตลอดเวลา อย่างไรก็ตามมีบางช่วงที่แสงอาทิตย์สามารถส่องมาถึงตำแหน่ง L2 เพียงพอที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยแผงโซลาร์เซลล์ให้กับยาน

ภายหลังกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เดินทางขึ้นสู่อวกาศ กล้องจะเดินทางไปยังตำแหน่ง L2 ซึ่งในตำแหน่งนี้แม้จะยังมีอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงอาทิตย์ แต่ก็มีความสมดุลของแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะใช้ติดตั้ง กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ต้องการความเสถียรในการบันทึกภาพความคมชัดสูง กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ไม่ใช่กล้องตัวแรกที่เดินทางไปประจำยังบริเวณตำแหน่ง L2 ก่อนหน้านี้มีกล้องตัวอื่นเคยถูกส่งไปยังบริเวณนี้ เช่น ดาวเทียม Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ในปี 2001 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Herschel (Herschel Space Observatory) ในปี 2009 ดาวเทียมสำรวจ Planck ในปี 2009

ประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เป็นการรวมเอาสุดยอดเทคโนโลยีของอารยธรรมมนุษย์เอาไว้ในกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวเดียว และใช้งบประมาณในการก่อสร้างและขนส่งแพงที่สุดในประวัติศาสตร์การพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ ผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ อาจนำไปสู่การไขความลับจักรวาล จุดกำเนิดของจักรวาล นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่ากล้องจะสามารถมองย้อนกลับไปกว่า 13,600 ล้านปีแสง ในยุคที่กาแล็กซีเพิ่งถือกำเนิดขึ้นในอวกาศหรือประมาณช่วงที่แสงถือกำเนิดขึ้นประมาณ 1% นอกจากนี้ยังสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สังเกตการณ์ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ เพื่อการค้นพบใหม่ ๆ รวมไปถึงดาวเคราะห์ที่อาจมีสภาพที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech