Yeni Bir Uzay Çağını Başlatacak Olan James Webb Uzay Teleskobu'nun Özellikleri
evet, vakit geldi çattı. yaklaşık 20 yıllık bir çalışmanın ardından, dünya'nın en iyi mühendisleri, bilim insanları ve gökbilimcileri yepyeni bir uzay çağını başlatıyor. james webb uzay teleskobu'nun fırlatılmasına çok az bir süre kaldı. 25 aralık'ta fırlatılması planlanıyor. (kötü hava koşulları nedeniyle yine ertelenmezse.)
öncelikle, adı neden james webb?
ismini nasa'nın ikinci müdüründen alıyor ki bu adam bütün apollo görevlerini ve 75 den fazla uzay görevini yönetti 60 lı yıllarda.
teleskobun adı aynı zamanda "webb" ve "jwst" olarak da anılıyor. bende aşağıda bu kısaltmayı kullanıyorum yer yer.
bugüne kadarki en büyük uzay teleskobu kendisi. ünlü hubble teleskobundan yaklaşık 100 kat daha güçlü. daha büyük bir alanı kapsıyor ve hassaslık derece inanılmaz fazla.
bazı bilim adamları/kadınları james webb teleskobuna zaman makinası adını da veriyorlar hatta. bunun sebebi ise çok büyük + geniş + uzun bir dalga boyuna sahip. bu sayede zamanda çok daha gerilere bakabiliyor. evrende oluşan ilk galaksiler ve yıldızları örnek gösterebiliriz buna.
aynasından bahsedeyim. o gördüğünüz sarı renkli ve bal peteği şeklindeki altıgen aynaların toplam çapı 2.7 katı daha büyük. yani hubble teleskobunun kapladığı alanın 6 katı daha büyük bir alana sahip james webb teleskobunun aynası. toplamda 18 adet altıgenden oluşuyor ve 6,5 metre genişliğe sahip. yaklaşık olarak 25 metre karelik bir alan kaplıyor.
6,5 ton ağırlığı var jwst'nin. hubble teleskobunun yaklaşık yarı katı ağırlığında diyebiliriz.
teleskobun en önemli parçalarından biri de güneş kalkanı. görsellerde gördüğünüz o gri renkteki alan yani. bu kalkanın görevi ise teleskobun ana aynasını ve ikinci berilyum dan yapılmış ve aynı ilk aynadaki gibi altınla kaplanmış ikinci aynasını korumak. teleskobun soğuk kalmasını sağlamak ana amacı diyebiliriz buna detaylara çok girmeden. açıldığı zaman yaklaşık 20-25 otomobil büyüklüğünde bir alan kaplıyor. 5 katmandan oluşan bu kalkan kapton adı verilen bir materyalden yapılmış durumda. bu madde aynı zamanda uzay giysilerinde ve astronot kıyafetlerinde kullanılan ana maddedir. tamamen alüminyum ile kaplı bu 5 katmanda. bildiğimiz alüminyum folyo ile kaplamışlar teleskobu yani bozulmasın diye :)
her 5 katmanda bir birinden bir kaç cm fark ile ayrı duruyor. en aşağıdaki en sıcak, en sondaki en soğuk olacak şekilde çalışıyor diyebiliriz. katmanların ayrı olmasının olayı bu. gelen sıcaklığı 5 kademede soğutuyor. en dış katmanda sıcaklık 85 derece. en iç katmanda ise sıcaklık -233 derece arkadaşlar. yani 5 katmanda toplamda 318 derecelik ortalama bir sıcaklık değişimi oluyor. teleskobun düzgün çalışabilmesi için sıcaklığın -223 derecelerde olması gerekiyor. o kadar hassas bir sıcaklık dengesi var yani anlayacağınız. aksi takdirde kızılötesi radyasyon bütün bileşenlere zarar veriyor.
bu noktada jwst'deki sıvı helyumda bu soğutmaya yardımcı oluyor gerektiği noktalarda. ama işte bu sıvı helyum sınırlı miktarda var.
jwst'nin aynaları neden altın renginde ve içeriği nedir?
teleskobun aynası berilyum adı verilen çok özel bir maddeden yapıldı. bu madde sayesinde büyük miktarlarda ışık toplayıcı güç alabiliyor. görmüş olduğunuz altın renginin sebebi ise aynanın gerçekten de altın ile kaplanmış olması. çok ince bir tabaka, hatta şöyle söyleyeyim, 1000 atom büyüklüğünde bir tabaka bu. nasıl yani 100 atom tabakayı nasıl hesaplamışlar ki diye düşünüyor olabilirsiniz. bu ayrı bir başlığın ayrı bir konusu. işin içinde inanılmaz detaylar var. şimdilik özet geçiyorum. şu kadarını söyleyebilirim ki, bu 1000 atom kalınlığında altın kaplama alan toplamda sadece 48.25 gram altın ile yapıldı. 6,5 metre genişliğe sahip olduğunu hatırlatmak isterim.
bu tabaka sayesinde kızılötesi spektrumdaki yansımayı optimize ediyorlar.
jwst (teleskobun kısaltılmış adı), yakın kızılötesi ve orta kızılötesi radyo dalgalarını tespit edebilmesi için dizayn edilmiş bir teleskop. bu seviyeler ışığın ve insan gözünün tespit edemediği seviyelerdir en basit tabirle.
teleskobun çalışabilmesi için tamamen donmuş olması gerekiyor.
mesela şöyle bir görsel örnekle anlatayım. daha rahat anlaşılsın. aşağıda paylaştığım görsel carina nebulasına ait:
soldaki görsel, görülebilen ışıkta çekilen fotoğrafı. sağdaki ise kızılötesi ışık ile çekilen fotoğrafı. yani eski teknoloji hubble teleskobu ile çekilen fotoğrafı. aradaki farkı gördüğünüz zaman olayı doğrudan anlayacaksınız zaten. kızılötesi ışıkta çekilen fotoğrafta on binlerce yıldızı görebiliyorsunuz. james webb uzay teleskobunun çekeceği fotoğraf bu sağdaki fotoğrafın bile 100 katı netliğinde olacak ortalama. bunu bir hayal etmeye çalışın. edemiyorsanız merak etmeyin, her şey doğru ve düzgün giderse zaten 6 ay sonra hayal etmenize gerek kalmayacak :)
jwst'nin maliyeti ne kadar peki?
teleskobun yaklaşık 10 milyar dolar maliyeti var. ama tabi bu sadece malzemesi, taşınması, fırlatması, yakıtı vs. birde bu işte çalışan binlerce insanın maaşlarını da düşünmek gerekiyor. maliyetin çok çok daha yukarıda olduğunu tahmin edebilirsiniz haliyle. fakat toplamda 11-12 milyar doları geçtiğini şahsen düşünmüyorum. ama bu benim kişisel tahminim, bir yere dayandırabilecek veriye sahip değilim. maaş konusu biraz muallakta kalan bir bölüm. maaş dışında maliyetinin 10 milyar doları bulduğu ise gerçek bir veridir.
peki ne kadar hassas bu teleskobun tespit gücü?
yapılan detaylı bir çalışma sonucunda, teleskop yörüngesine oturduktan sonra ayın yüzeyinde duran bir arıyı tespit edebilecek. bakın ne dedim ben. yanlış mı yazdı acaba diye düşünüyorsunuz şuanda. hayır. ayın yüzeyindeki bir arıyı tespit edebiliyor. evet arıyı.
tabi bunu pat diye yapamıyor. bu inanılmaz detaylı ve küçük objeyi tespit etmek için zamana ihtiyacı oluyor ve arının hareket etmemesi lazım :)
ama hemen hayal kırıklığına uğramayın çünkü bu bir sorun değil. evrendeki nesnelere baktığınızda hepsi sabit görünüyor. yani tam olarak nasıl anlatırım emin değilim ama belki başka bir konuda bunu detaylandırırım daha sonra veya başka biri yazıp açıklayabilir benim yerime.
james webb uzay teleskobunun ömrü ne kadar peki?
her şeyin bir ömrü var arkadaşlar elbette. hiç bir şey sonsuza kadar süremez değil mi? (çok mu karamsar oldu acaba). jwst'nin ömrü yaklaşık 5,5 ila 10 yıl arasında. yani bu ortalama süre bittiğinde kendisi ile vedalaşacağız. bunun sebebi de araçtaki yakıt miktarı. e niye yakıta ihtiyaç duyuyor ki diye soracak olanlarınız olabilir. bunun sebeplerinden biri uzaydaki çekim güçleridir. sabit bir yörüngede kalabilmesi için belirli aralıklarla yakıtını kullanarak yörüngesini sabitleme ihtiyacı duyuyor.
ayrıca yüksek teknoloji kızılötesi dedektörleri sürekli soğuk kalmak için sıvı halde helyum tüketiyor.
peki bu süre arttırılamaz mı? bilimsel olarak mümkün. ama teknik anlamda henüz yapılamıyor. insanlı bir görev olması lazım ki teleskoba gidilip, yakıtı ve bakımları gerçekleştirilsin. teleskoba zarar vermeden temas sağlanmalı vs. bu da apayrı bir konu başlığı gerektiriyor. henüz planlanmadı böyle bir görev. ama dediğim gibi 10 yıl içinde yapılması bilimsel olarak mümkün.
jwst uzayda nerede olacak? (hangi yörüngede yani)
teknik detaylara girmeden en basit haliyle söylemem gerekirse, jwst, dünya'yı güneş ile arasına alacak şekilde, dünya'nın 1,5 milyon kilometre uzağına yerleşecek. peki neden daha yakına yerleşmiyor? böylelikle daha kolay ulaşabiliriz kendisine diye düşünenler olacaktır. bunun önündeki en büyük engel uzay çöplüğü arkadaşlar. müthiş bir çöplük var yörüngede. en ufak bir parça bile, atıyorum 1 cmlik bir uzay çöplüğü bile binlerce km hızla yol aldığı ve dünya etrafında dolaştığı için, silahtan çıkan kurşun misali, teleskobu delip geçer.
jwst'nin çalışmaya tam anlamıyla başlayacağı zaman/tarih nedir?
teleskop fırlatıldıktan sonraki 29 gün süre içinde bir çok kritik manevralar yapacak ve yörüngesine yerleşecek. bu 29 gün en sorunlu sıkıntılı zaman arkadaşlar. bir sürü tehlikeden geçecek. her hamlesinin çalışması ve doğru olması lazım. öyle bir gerginlik yani. ama tabi önce fırlatmayı başarılı bir şekilde gerçekleştirmek lazım.
uzaya taşıyacak olan roket 5 metre çapında kargoları götürebiliyor şu anda maksimum. e bizim jwst ise çok çok daha büyük bir alan kaplıyor. (basket sahasının yarısı kadar neredeyse). haliyle teleskop kargo bölümüne yerleşebilmek için paket haline getiriliyor ki inanılmaz yüksek mühendislik gerektiren bir şey bu. zaten dünya'nın en iyi mühendisleri çalışıyor bu iş için.
teleskop uzaya fırlatıldıktan sonra sırasıyla 50 büyük açılış adımı ve 178 adet ayrılma işlemi gerçekleştirecek kendi içerisinde. toplamda 50 adet parçası açılacak, yerleşecek, yerine oturacak, yer değiştirip doğru konuma geçecek vs. hepsinin de başarılı olması lazım. bir tanesinin bile hatalı olmaması gerekiyor. yani teknik olarak 1 yanlış bütün doğruları götürüyor bu sınavda.
bütün işlemler bittikten sonra, teleskobun tam anlamıyla çalışır hale gelmesi 5-6 ayı bulacak.
şu anda dünya tarihindeki en kapsamlı ve en detaylı uzay görevi olacak bir başka deyişle.
peki fırlatmada neler olacak? çok detaylandırmadan, sırasıyla yazayım
26 dakika boyunca roket ilerleyecek kalkıştan itibaren. daha sonra üçüncü aşama bittiğinde motorlar duracak ve kargo bölümünün kapıları açılacak. teleskop roketten ayrılacak.
güneş panellerini açacak ve elektrik üretmeye başlayacak. fırlatmadan yaklaşık 12 saat sonra jwst, sahip olduğu 6 adet reaksiyon çarkları ile kendini hedefine çevirecek-yönlendirecek. momentum kazanmasını sağlayacak teleskobun. bu reaksiyon çarklarına 3 adet star trackers ve 6 adet jiroskop eşlik edecek ki teleskop uzayda o an nerede ve nereye doğru gidiyor anlaşılsın. hani en basit haliyle yazıyorum yoksa detaylı burası baya. uzayda aşağı yukarı sağ sol, kuzey güney vs olmadığı ve dünya'daki pusulalar haliyle çalışmadığı için başka pusulalara ve göstergelere ihtiyacınız oluyor.
daha sonra yörüngesine otururken, teleskoptaki ufak roketler önemli bir kaç manevra yapması için ateşlenecek. burası da çok önemli çünkü bahsettiğimiz bu 1,5 milyon km uzaklıktaki yörüngeye oturup dünya'nın yörüngesinden ayrışabilmesi için gerekiyor.
fırlatılışından yaklaşık 12-13 gün sonra teleskobun yaklaşık yarısı açılmış olacak. geriye kalan kısmın açılması da yaklaşık 10 günü bulacak.
bu süre içerisinde çekilecek bir yıldız fotoğrafı olacak. bu fotoğraf tam 18 adet olacak. yukarıda bahsettiğim 18 adet altıgenin tek bir aynı olarak çalışmaya başlaması için, bu 18 adet fotoğraf uzun işlemler sonunda koordine edilip tek bir fotoğrafa dönüştürülecek. böylelikle optik ayarları yapılmış olacak. yani basit bir tabirle, çekilen fotoğrafın ayarları yapılacak ki bundan sonraki tüm çekilecek fotoğraflarda bu optimizasyon kullanılsın. tüm aynalar koordine hale getirilecek. bunu neden başta yapmadık peki? çünkü teleskobu katlayıp paket halde uzaya yolladığımız için. sonra yukarıda bahsettiğim şekilde teleskop açılıp yerleşince tüm optiklerin ve aynaların ayarlarının baştan yapılması ve kontrol edilmesi gerekiyor. sebebi bu. aynı zamanda teleskopta bulunan diğer tüm bilimsel aletlerde açılmadan sonra optimize edileceği için, bu süreç bu kadar uzun sürecek.
ama hepsi bittiği anda, teleskop eğer sorunsuz çalışabiliyorsa, görevine başlayacak ve helyum soğutucularda devreye girecek.
peki james webb teleskobu tam olarak neler yapabilecek?
en temel anlatımla şöyle söyleyebilirim. kızılötesi ışık dalgalarını gözlemleyecek ve çok çok uzak mesafelerde ki çok eski objeleri tespit edebilecek. büyük patlamadan sonra oluşan çoğu yıldızı ve güneş sistemi'ni tespit edecek. yaklaşık olarak 13.8 milyar yıl yaşındaki evrene bakıyor olucaz. şu anki tahmin edilen yaşının %2-3'üne tekabül ediyor bu zaman. bu yüzden zaman makinesi deniliyor bir bakıma bu teleskoba. çünkü zamanda çok çok gerilere bakabiliyor olucaz.
bu nasıl oluyor ki diyenler olacaktır yine. ışığın uzayda kat ettiği mesafesi ve hızı nedeniyle bize ulaşması anlık olmuyor. mesela güneş ile aramızdaki mesafe 149.600.000 km. gökyüzüne kafanızı kaldırıp, güneş'e baktığınızda onun 8,3 dakika önceki halini görüyorsunuz. çünkü ışığın uzayda kat ettiği mesafe, onun bize gözükebilir olması için belli bir süre yol almasına ihtiyaç duyuyor. gördüğünüz güneş aslında 8,3 dakika önce oradaydı yani. hani buradan hesap edin işte. baktığımız trilyonlarca km uzaktaki gezegenlerin aslında yıllar yıllar önceki halini görüyor olacağız. aslında başka bir konu da bu, başka bir zaman üstünden geçeriz. burada bu kadar açıklama yeterli olur.
her neyse, zamanda yolculuk yapmanın dışında, çevremizdeki yüzbinlerce-milyonlarca yıldız sistemi'ni net bir şekilde gözlemleyebileceğiz. yıldızlarını, gezegenlerini görebileceğiz. onların analizlerini mutlak doğrulukta veya buna çok yakın bir şekilde inceleyebileceğiz.
tabii ki onları fotoğraflayamayız ama gezegenlerin büyüklükleri, kütleleri, içlerindeki gazları, varsa sıvı haldeki oksijene kadar detaylandırabileceğiz. bu da bir gezegende yaşama elverişli bir koşul olup olmadığını bize net bir şekilde anlatacak. özellikle metan, karbondioksit ve su(helyum+oksijen) gibi elementler aranılacak. zaten kilit noktada bu. yani evrende yalnız mıyız sorusunun cevabını buradan itibaren bulacağız.
atıyorum dünya ile aynı koşullara ve ortama sahip bir gezegende yaşamın olmaması diye bir ihtimal %1 bile değildir. bugüne kadar binlerce dünya benzeri gezegen keşfedildi. teleskop sadece bunlara bile odaklanırsa ki odaklanacak, evrende yalnız olup olmadığımızın cevabını alabileceğiz. ama bu birincil görevi değil. ikincil görevi. nasa'nın asıl amacı bu gezegenlerin analizlerini yaptıktan sonra, yapılan çalışmaların neticesinde, bu elemelerden geçen gezegenlere bir çok teleskobu odaklamak olacak. nihai cevaplar ondan sonra gelecek. ama suyu, oksijeni, karbonu vb yaşam için gerekli yapıtaşlarının bulunduğu bir gezegende yaşamın olmama olasılığı neredeyse yok. bu ayrı bir konu. buna da burada girmeyeceğim şimdilik.
peki bunu nasıl yapacak bu alet? bir başka yazıda bunu detaylıca anlatıcam sanırım, çünkü bilimsel bir konu bu epey. takdir edersiniz ki. james webb uzay teleskobunda sadece aynalar, optikler vs yok. aynı zamanda olağanüstü bilimsel aygıtlar ve donanımlar da var.
bunun dışında kendi güneş sistemimizdeki her gezegenin ise öyle fotoğrafları ve analizi çekilecek-yapılacak ki, muhtemelen kendi dünyamız hakkında bildiklerimiz kadar bilgi sahibi olucaz onlar hakkında da.
mesela, plüto'nun yüzeyinde bir otomobil olsaydı, ön koltukta birinin oturup oturmadığını görebilmemizi sağlayan netlikte fotoğraf çekebiliyor olucaz.
aynı zamanda güneş sistemi'ndeki tüm meteorlar ve asteroidleri de fotoğraflayıp takip edebileceğiz.
sonuç itibariyle, insanlık için atılan en büyük adımlardan biri bu james webb uzay teleskobunun fırlatılması ve çalışmaya başlaması. uzay hakkında bildiğimiz her şeyin çok ötesine geçeceğiz. bazı bilgilerimiz yenilenecek. bazıları gerçekliğini kaybedecek. hiç bilmediğimiz tonlarca yeni bilgilere sahip olacağız. uzayda yaşam var mı sorusuna mutlak bir yanıt bulma olasılığımız ise hiç bu kadar gerçekçi olmamıştı ki beni en çok heyecanlandıran şey bu.
eğer her şey başarılı olur; fırlatma, birleşme ve ayılmalar başarıyla sonuçlanırsa, bundan yaklaşık 6 ay - 1 yıl sonra dünya yepyeni bir çağa giriş yapacak.
İnsanlık Olarak Uzayda Keşfettiğimiz Gizemli Şeyler
