ورود به عصر طلایی ستاره‌شناسی

از هر طرف که نگاه کنید تلسکوپ فضایی جیمز وبِ ناسا، یکی از جسورانه‌ترین و پرچالش‌ترین سرمایه‌گذاری‌های تاریخ این سازمان فضایی است. ساخت و آزمایشِ این رصدگر پیچیده و پیشرفته، نیازمند جسارت بسیار بود. هزینه‌های این اقدام فناورانه و ساخت این رصدگر به حدود 9‌میلیارد دلار رسید و به همین دلیل نیازمند همکاری سازمان‌های فضایی اروپایی و کانادایی است. تلسکوپ فضایی جیمز وب، همان‌قدر که مرزهای عملی را گسترش می‌دهد، به بودجه‌ای کلان نیز نیاز دارد. ایده ساخت این تلسکوپ در اواخر دهه 80 میلادی مطرح شد. در آن زمان نیاز به ساخت ابزاری برای کاوش در تاریخِ 13.5‌میلیارد ساله کیهانی و آشکارسازی پرتوهای ضعیف فروسرخِ به‌جامانده از اولین کهکشان‌ها و ستارگان، به شدت احساس می‌شد. امروزه نیز فهرست وظایف و خدمات علمی تلسکوپ جیمز وب رو به گسترش است. اکنون دانشمندان، به توانایی اخترشناختی این تلسکوپ پی برده‌اند که با بعضی معیارها، بیش از صد برابر توانایی تلسکوپ فضایی هابل است. می‌توان تضمین کرد که با پرتاب و آغاز به فعالیتِ موفقِ تلسکوپ جیمز وب، عملا آینده تمام گرایش‌های علم نجوم روشن‌تر خواهد شد. اما با وجود روند فزاینده هزینه‌ها و تأخیر در پرتاب و ارسال آن به فضا (که به‌تازگی و بی‌سروصدا، از سال 2018 به سال 2019 موکول شد)، این ماشین زمانِ تلسکوپی، بیش از پیش زیر ذره‌بین کنگره رفته است. در جلسه‌ای که اوایل ماه دسامبر در کنگره برگزار شد، «توماس سربوخن»، کارشناس مدیریت مأموریت‌های علمی ناسا، برای برطرف‌کردن هرگونه شک و شبهه درباره وضعیت تلسکوپ جیمز وب، پیشنهاد بازبینی مستقل طرح در ژانویه 2018 را مطرح کرد. وقتی قانون‌گذاران درباره پرتاب تلسکوپ جیمز وب، طبق برنامه در بهار 2019 از آقای سربوخن سؤال کردند، این‌گونه پاسخ داد: «با اطلاعاتی که تا این لحظه در دست دارم، معتقدم این امر امکان‌پذیر است».
نمی‌توانیم تلسکوپ را‌ در فضا مستقر کنیم
دیدِ قوی تلسکوپ فضایی جیمز وب مدیون آینه اصلی و عظیم 6.5 متری آن است. این آینه از ساختمانی چهار طبقه هم بلندتر است و شامل 18 عدد شش‌ضلعی متشکل از بریلیوم سبک‌وزن با روکش طلا می‌شود. پس از راه‌اندازی تلسکوپ، این آینه بزرگ‌ترین جسم پرتاب‌شده به فضا می‌شود. این تلسکوپ، حامل ابزار شناسایی منابع فروسرخ کم‌نور است. این رصدگر باید در دماهای خیلی پایین عمل کند و بدین منظور «عایق خورشیدی» چند لایه در ابعاد زمین تنیس طراحی شده تا آن را از گرمای خورشید محفوظ نگه دارد. موقعیت استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب منوط به اندازه‌گیری‌های درست است. پس از پرتاب تلسکوپ به‌‌‌کمک موشک اروپایی آریان-5 از گویانِ فرانسه و گذشت حدود صد روز از سفر فضایی آن، تلسکوپ در فاصله‌ای حدود یک‌میلیون و 600 هزارکیلومتری زمین، فراسوی مدار گردشی ماه، جای می‌گیرد. محل استقرار تلسکوپ در محدوده نقطه لاگرانژی خورشید و زمین، موسوم به نقطه L2 است. در این نقطه برآیند کشش جاذبه زمین، خورشید و ماه به گونه‌ای است که تلسکوپ در راستای سیاره ما قرار می‌گیرد و به دور ستاره ما می‌گردد. متصدیان این تلسکوپِ فضایی با ارسال دستوراتی از زمین، از راه دور این تلسکوپ را ارزیابی و تنظیم کرده و در عرض شش ماه آن را برای ارسال آنلاین داده‌های علمی آماده می‌کنند. باید در نظر داشت که پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب به تنهایی خطراتی به همراه دارد چه رسد به اینکه قرار باشد عایق خورشیدی ظریف و آینه قطعه‌قطعه‌شده و عظیم آن نیز به عمق فضا پرتاب و در آنجا فعال شود. تماشای پرتاب تلسکوپ فضایی سوار بر موشک، منظره پرتنشی خواهد بود. «جان گرانسفلد»، فضانورد اسبق، معتقد است: «هر بار پرتاب موشک به خارج از زمین با خطراتی همراه است. خوشبختانه آریان-5 در این مورد سابقه خوبی دارد». او کسی است که سه‌بار در مدار پایین زمین با شاتل فضایی سفر کرد تا تجهیزات نوری هابل را تعمیر کند.
دانشمند برجسته مرکز سفرهای گوادرد در مریلند، از تلسکوپ فضایی جیمز وب به‌عنوان ابزار علمی چندکاره‌ای یاد می‌کند که ورای همه انتظارات است. گرانسفلد می‌گوید: «فرض کنید در پرتاب موشک به مسیر لاگرانژ خورشید-زمین موفق بوده‌ایم، مسئله پرچالش بعدی، استقرار تلسکوپ است و برخلاف هابل امکان اینکه تا نزدیکی آن در فضا سفر کنیم و موقعیتش را تثبیت کنیم، وجود ندارد. بنابراین به امید دستاوردهای شگرف، مخاطراتِ راه را به جان می‌خریم». «اسکات ویلوبی» مدیر پروژه تلسکوپ فضایی جیمز وب در شرکت هوافضای نورثروپ گرومن در ردونو بیچ از ایالت کالیفرنیا، اذعان دارد که تلاش‌های مختصری برای بالابردن عمر مفید این تلسکوپ مانند هابل صورت گرفته است. به گفته ویلوبی، این شرکت هوافضا، پیمانکارِ اصلی ناسا در توسعه و راه‌اندازی تلسکوپ فضایی جیمز وب است و موظف است روی تلسکوپ، «کمربند رابط پرتاب سفینه» را تعبیه کند که برای فضانورد یا روبات کنترل از راه دور، قابل دستیابی باشد. اگر سفینه فضایی دیگری به منطقه L2 در نزدیکی تلسکوپ فضایی جیمز وب پرتاب شود، قادر خواهد بود در صورت نیاز آن را تعمیر کند یا مخزن سوختش را پر کند تا عمر کاری‌اش را افزایش دهد؛ گرچه درحال‌حاضر، بودجه‌ای برای چنین عملیات محیرالعقولی در نظر نگرفته‌اند. طبق گفته گرانسفلد، درحال‌حاضر گروهی از رصدگرهای ‌فضایی نظیر هابل و مجموعه رو به رشد از تلسکوپ‌های فضایی قوی‌ای که از زمین کنترل می‌شوند، وجود دارند که مسئولیت منحرف‌کردن یا خنثی‌کردن دسته‌ای از خطرات سفرهای فضایی را دارند که از آنها با عنوان «روز بد» یاد می‌شود و این امکان وجود دارد که تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز با آنها مواجه شود. این مشکلات می‌تواند شامل برخورد موشک یا بی‌ثباتی موقعیت تلسکوپ یا اتفاقی از پیش تعریف‌نشده باشد. گرانسفلد مدعی است: «کمبود رصدگرهای فضایی بسیار تأسف‌بار است، ولی معتقدم که خیلی زود می‌توانیم شرایط را بهبود ببخشیم. چه تلسکوپ فضایی جیمز وب موفق شود و چه نشود، عصر طلایی علم ستاره‌شناسی پیش‌روی ماست».
بحت درباره توانایی‌های موشک
در جلسه ماه دسامبر کنگره که بر سر موضوع تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ‌های فضایی آتی ناسا بحث و تبادل ‌نظر شد، «برایان بابین»، رئیس کمیته فضایی، با طرح این پرسش که چرا پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب با آریان-5 صورت می‌گیرد و نه با یک «موشک آمریکایی مطمئن»، این تصمیم‌گیری را زیر سؤال برد. وی همچنین از خطرات انتقال تلسکوپ به سایت پرتاب اروپایی در آمریکای جنوبی نیز سؤالاتی پرسید. وقتی مجله ساینتفیک امریکن این پرسش را مطرح کرد، دو عضو ارشد ناسا در تیم تلسکوپ فضایی جیمز وب درستی کار را تضمین کردند. «جان لاورنس» مهندس ارشد سیستم‌های مکانیکی و همکار پرتاب سفینه در ناسا، به همراه «اریک اسمیت»، مدیر برنامه و محقق طرح تلسکوپ فضایی جیمز وب در دفتر مرکزی ناسا، هر دو به اتفاق نسبت به این اقدام، با درنظرگرفتن جوانب احتیاط، خوش‌بین هستند. آنها توضیح می‌دهند: «تلسکوپ فضایی جیمز وب سوار بر موشک پایدار و مطمئن آریان-5 پرتاب خواهد شد، این موشک در 15 سال گذشته، 81 پرتاب متوالی موفق داشته است». علاوه‌ بر این، با وجود تعاملات مکرر میان تیم تلسکوپ فضایی جیمز وب و پیمانکاران موشک از شرکت فرانسوی آریان‌اسپیس، جای هیچ شک و شبهه‌ای باقی نمانده است. در کنار این مراودات، پشتیبانی و مشاوره بخش‌های دیگر ناسا و سازمان فضایی اروپا، درک عمیق‌تری نسبت به چند و چون مسئله فراهم کرده است. لاورنس و اسمیت می‌گویند که این همکاری 14ساله به گسترش رابطه محکمی میان سازمان فضایی اروپا و آریان‌اسپیس منجر شده و این همکاری به ثبات طولانی‌مدتی رسیده ‌است. آنها متذکر می‌شوند که ناسا این اطمینان خاطر را پیدا کرده که تمام ابعاد و زوایای پرتاب‌کننده با دقت و کفایت، پیش از پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب بررسی و مطالعه شده است.
به دنبال مقصر
کابوس‌های تیره و تاریک محققان این پروژه این است که اگر در لحظه پرتاب اختلالی ایجاد شود، تلسکوپ فضایی جیمز وب در آتش خواهد سوخت و اگر موفق نشود در موقعیت L2 جای بگیرد، بر اثر یخ‌زدگی از بین خواهد رفت. برای آن دسته از ستاره‌شناسان که آینده تحقیقاتی خود را حول موفقیت این تلسکوپ در درازمدت چیده‌اند، شکست پروژه و نابودی تلسکوپ به منزله ایست قلبی کیهان‌شناسی است. «جک بِرنز»، استاد اخترفیزیک و علوم سیاره‌ای در دانشگاه کلرادو از ایالت بولدر می‌گوید: «پیامدهای شکست، بسیار فاجعه‌بارتر از چیزی است که تصور کنید. تصور ازدست‌رفتن 9‌ میلیارد دلار بودجه مالی، پیامدهای وخیمی را برای ناسا و اخترفیزیک در پی خواهد داشت. کمیته‌های متعددی در کاپیتال هیل (ساختمان کنگره) برای رسیدگی به این موضوع گرد هم می‌آیند و هیئت‌های مستقلی برای تحقیق و تفحص تشکیل می‌شود». برنز می‌گوید مسیر این بررسی‌ها جاده طولانی و پیچ‌درپیچی از اتهامات و اکاذیب است. در نظر بگیرید که در غیاب «باربارا میلوسکی» مدافع سابق تلسکوپ فضایی جیمز وب در کنگره، اوضاع خراب‌تر هم می‌شود. میلوسکی سناتور کهنه‌کار دموکرات از ایالت مریلند است که به‌تازگی از کار دولتی بازنشسته شده است.
برنز می‌گوید: «بنابراین برسرزبان‌افتادن و در معرض توجهات قرارگرفتن اصلا به نفع نیست، بسته به ابعاد شکست پروژه، قرارداد مأموریت‌های علمی- فضایی به‌ندرت به پیمانکاران واگذار می‌شود و مدیرانِ ناسا زودتر از موعد بازنشسته می‌شوند». برنز می‌گوید به محض اینکه تلسکوپ در فضا مستقر شود و شروع به کار کند، بودجه اختصاصی سالانه آن کم می‌شود و آن سهم از سرمایه که آزاد شده، صرف حمایت از پروژه تلسکوپ بزرگ بعدی ناسا می‌شود. هرگونه نقص در رصدگر با وجود 9‌‌میلیارد دلار هزینه‌ای که صرف آن شده، عملا به حذف سهم بزرگی از بودجه علمی ناسا منجر می‌شود که برنامه‌ریزی‌های آینده تلسکوپ فضایی جیمز وب را نیز تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. برنز در ادامه تصریح می‌کند: «یک دهه زمان می‌برد تا کمیته بتواند اعتبار ما را در برابر کنگره و دولت برگرداند، بنابراین اصلا نباید به شکست پروژه فکر کرد، همان‌طور که در دوران رکود اقتصادی شنیدیم که می‌گفتند تلسکوپ فضایی جیمز‌وب بزرگ‌تر از آن است که با شکست مواجه شود». بِرنز تصدیق می‌کند در دهه گذشته ناسا و پیمانکارانش، اجزای تلسکوپ فضایی جیمز وب را چندین‌بار تست کرد‌ه‌اند. او می‌گوید: «در پنج سال گذشته مدیریت پروژه نسبت به گذشته بهتر شده است. اگر این تأخیر زمانی تا سال 2019 خسارت مالی در پی داشته باشد، ولی متضمن موفقیت پروژه باشد، تصمیم درستی اتخاذ شده است».
باز هم تأخیر؟
رفته‌رفته موج شایعاتی رو به افزایش است که حاکی از تغییر زمان پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال 2019 است. «توماس یانگ»، مدیر اسبق ناسا گوادرد و عضو کمیته ملی آکادمی نجوم و اخترفیزیک، در مجمع ماه دسامبر اذعان کرد تلسکوپ فضایی جیمز وب همچنان با مشکلاتی روبه‌رو است. یانگ تصریح کرد: «ارزیابی‌های فعلی تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان می‌دهد که سرهم‌بندی و آزمایش تلسکوپ خیلی بیشتر از آنچه در برنامه پیش‌بینی شده است، طول خواهد کشید. در نتیجه تأخیر زمانی و خرج‌شدن سهم زیادی از پس‌انداز مالی، پروژه چندان دور از انتظاری نیست. به نظر من تا زمانی که ناظری مستقل برنامه جدیدی طراحی نکند، نمی‌توان زمان پرتاب و بودجه مورد نیاز را برآورد کرد». در این حال «کریستینا چاپلین»، مدیر منابع مالی و انسانی دیوان محاسبات آمریکا (که گروه ناظر بر بودجه فدرالی است) به افزایش قابل توجه هزینه‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب و تأخیر در برنامه آن پی برده است. چاپلین خاطرنشان کرد که پیش از آنکه برنامه گسترش و توسعه طرح تلسکوپ فضایی جیمز وب مورد تأیید قرار گیرد، برایند هزینه‌ها بین یک تا سه‌ونیم ‌میلیارد دلار تخمین زده شده بود و انتظار می‌رفت در فاصله سال‌های 2007 تا 2011 به فضا پرتاب شود. وی همچنین تأکید کرد که تا به اینجا هزینه ساخت، پرتاب و فعال‌سازی تلسکوپ درمجموع 9‌ میلیارد دلار برآورد شده است. چاپلین هشدار داد که با پیشروی پروژه و نزدیک‌شدن زمان پرتاب، چالش‌های تکنیکی در طرح ظاهر می‌شود که نیازمند وقت و هزینه برای اصلاح است و تبعا به تأخیر زمانی بیشتر هم منجر می‌شود. وی در متن اظهارنامه‌اش گفته است: «با درنظرگرفتن توأمان مشکلات احتمالی در یکپارچه‌سازی و آزمایش عملیات پیشِِ‌رو و پایین‌بودن سطح ذخایر برنامه نسبت به الزامات تعیین‌شده ازسوی مرکز ناسا (که مسئول پروژه تلسکوپ فضایی جیمز وب است)، چندان دور از انتظار نیست که تاریخ پرتاب که پس از بازبینی ژوئن 2019 اعلام شده، بازهم به تعویق
انداخته شود».
در مسیر راه‌اندازی
آخرین مراحل کار روی تلسکوپ پیش از آنکه به سایت پرتاب منتقل شود، در نورثروپ گرومن در ایالت کالیفرنیا اجرا می‌شود. ماه اکتبر گذشته مهندسان شرکت، برای اولین‌بار، زیرمجموعه پنج‌لایه عایق خورشیدی را تحت کشش کامل نصب کردند. افزون بر این، در ماه نوامبر، مجموعه ابزارهای علمی و اِلِمان‌های نوری، شامل 18 آینه از جنس بریلیوم سبک، مورد ارزیابی‌های شدید و دقیقِ صدروزه قرار گرفتند. این آزمایش‌ها در دالان بزرگی از مرکز فضایی جانسونِ ناسا در هیوستون از ایالت تگزاس اجرا می‌شد. این آزمایش‌ها با شبیه‌سازی شرایط خلأ و سرد فضا، عملکرد مطلوب سخت‌افزاری تلسکوپ را در موقعیت نقطه‌2 لاگرانژ بررسی کردند. با نزدیک‌شدن به زمان پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب، فاز پایانی یکپارچه‌سازی شروع می‌شود، ابزار و تلسکوپ، سفینه فضایی و عایق خورشید واحد منسجم و تکمیل رصدگر را تشکیل می‌دهند. در حقیقت تلسکوپ به پرمخاطره‌ترین فاز اجرائی خود وارد می‌شود که در آن بسیاری از مشکلات نمود پیدا می‌کنند و ممکن است برنامه زمانی جابه‌جا شود. تنش حول این پروژه پرمخاطره و پرهزینه به بزرگی تنش و کشش عایق خورشیدی چندلایه متصل به فنر است. احتمال شکست خیلی کم است، ولی هزینه فاجعه‌باری در پی خواهد داشت. اما باید در نظر داشت که پرده‌برداشتن از عمیق‌ترین رموز عالم هستی به‌ارزانی حاصل نخواهد شد.
www.scientificamerican.com
پی‌نوشت:
* لئونارد دیوید، نویسنده کتاب «مریخ: آینده ما بر سطح سیاره سرخ» است که مؤسسه نشنال‌جئوگرافیک آن را منتشر کرده است. این کتاب به همراه پخش سریال «مریخ» کانال نشنال‌جئوگرافی، منتشر شده است. بیش از پنج دهه است که دیوید به‌عنوان نویسنده سایت space.com گزارش‌هایی از صنعت فضایی منتشر می‌کند.