James Webb Viễn Vọng Kính Lớn nhất Của Loài Người Từng Được Chế Tạo
Nhưng điều gì đã khiến nó bị đình truệ lâu đến như vậy?, theo nghĩa đen, nó rất phức tạp. Và video sau đây sẽ lý giải phần nào về lí do vì sao kính thiên văn James Webb lại mất nhiều thời gian đến như vậy. Nhưng trước hết, chúng ta hãy có một cái nhìn tổng quan nhanh về một công trình Khoa Học kỹ thuật tuyệt diệu này.
Kính thiên văn có 18 đoạn hình Lục giác được làm bằng Beryllium mạ vàng, chúng kết hợp với nhau để tạo ra một chiếc gương dài 6,5 mét, Một Viễn vọng kính lớn nhất của Loài người từng dược chế tạo đưa vào không gian.
Có một lý do rất chính đáng để CHẾ TẠO một kính viễn vọng lớn như vậy trong không gian, đó là trong chân không vũ trụ, không có bầu khí quyển để quan sát bằng kính viễn vọng.
Nếu bạn nhìn vào các video được chụp bằng kính viễn vọng trên mặt đất, bạn có thể thấy rằng có một chút của sự cong vẹo hình ảnh. điều này là do sức nóng gây ra, trong không gian vũ trụ cũng giống như vậy nếu bạn nhìn vào.
Công nghệ đang ngày càng được cải thiện để chống lại ảnh hưởng của khí quyển đối với viễn vọng kính trên mặt đất, nhưng bạn không thể thự sự thay thế được trong không gian, một lý do lớn khác để có kính viễn vọng không gian James webb trong không gian là vì nó là kính viễn vọng hồng ngoại cực kỳ nhạy cảm, và theo cách này, nó khác với kính Hubble chỉ có khả năng nhìn dưới ánh sáng thông thường và tia cực tím. Bạn sẽ thấy một con đường nhựa vào những ngày nắng nóng có hình ảnh cong vẹo ánh sáng, đó là chưa đề cập đến tất cả những hạt bụi và các hạt khác trong khí quyển, phản xạ ánh sáng lên chúng sẽ gây cản trở việc quan sát kính của viễn vọng kính.
Trên thực tế, kính James webb cũng giống như kính thiên văn Spitzer, một loại kính viễn vọng không gian khác nhưng có mặt gương nhỏ hơn nhiều – đường kính 85 cm.
Nó Nhìn thấy khi bất kỳ vật thể ấm nào phát ra bức xạ hồng ngoại, một kính viễn vọng trên mặt đất sẽ dễ dàng bị nhiễu bởi các vật thể gần đó và bầu khí quyển.
Tuy nhiên, trong chân không vũ trụ, viễn vọng kính James Webb được che trở khỏi ánh nắng mặt trời, bằng một chiếc khiên chách nhiệt khổng lồ, điều đó có nghĩa là các thiết bị khoa học giữ cho nhiệt độ ở mức -220 độC. Một kính viễn vọng hồng ngoại lớn như vậy sẽ có nghĩa là chúng ta có thể nhìn trở về khoảng sâu của dòng thời gian hàng tỷ năm và rút ngắn lại chỉ còn vài trăm triệu năm sau vụ nổ Bigbang.
Điều này sẽ cho chúng ta một cái nhìn sâu sắc về sự hình thành của Vũ trụ hơn bao giờ hết. Kính viễn vọng James Webb cũng sẽ xem xét các ngôi sao riêng lẻ và thậm chí cố gắng quan sát các ngoại hành tinh, cụ thể để thử và xem thành phần bầu khí quyển của chúng, làm điều này bằng cách nhìn vào quang phổ ánh sáng của các hành tinh khi ngôi sao mẹ của nó tỏa ánh sáng khắp bầu khí quyển của hành tinh đó.
Vậy, điều gì đã làm đình truệ dài hạn ngày ra mắt của Kính James Webb trong suốt những năm qua? Well, sự chậm trễ lớn nhất là do thông số kỹ thuật thiết kế. Ví dụ như tấm gương CỦA viễn vọng KÍNH, chẳng có thiết bị phóng không gian nào có thể lắp được một tấm gương rộng 6,5 mét bên trong, vì vậy những chiếc gương phải được thiết kế theo cách cho phép chúng có khả năng gập lại trong quá trình phóng. Chính vì điều này đã làm tăng thêm độ phức tạp cho thiết kế, vì 18 tấm gương hình lục giác sẽ nhắm vào một vật thể cách xa trái đất hàng tỷ năm ánh sáng có nghĩa là chúng phải được cân chỉnh tinh vi với độ chính xác được tính bằng nanomet.
kết quả là, không chỉ các tấm gương lục hình giác có khả năng gập lại khi được phóng ra không gian, mà mỗi tấm gương này còn phải có chức năng điều khiển độc lập ở một mức độ tỉ mỉ rất cao. Và một thách thức thiết kế khác với những gương này sẽ là trọng lượng của chúng. Nếu sử dụng một chiếc gương có trọng lượng tương đương với gương trên kính hubble có nghĩa là chiếc gương của James webb sẽ nặng gấp 10 lần so với hiện nay,
quá nặng cho một thiết bị đẩy tên lửa để đưa nó đến đích trên quỹ đạo không gian. Vì vậy, các kỹ sư đã sử dụng một chiếc gương đột phá, có trọng lượng siêu nhẹ, nhưng cũng đủ độ cứng và được mạ vàng cho bề mặt phản chiếu.
không thể tin được, với thiết kế này, mỗi phân khúc gương chỉ nặng 20kg. sau đó bạn có thể tự hỏi, tại sao họ không sử dụng duy nhất beryllium cho chiếc gương? well, vì beryllium thực sự là thứ kim loại rất khó đánh bóng, và các nhà thiết kế cần chiếc gương này phải trơn tru trong phạm vi được tính bằng nanomet.
điều này tạo thêm một khó khăn cho quá trình xây dựng. thực ra Beryllium cũng không lý tưởng để phản chiếu ánh sáng hồng ngoại, nhưng vàng thì có. bạn có thể nhìn vào những tấm gương này và nghĩ oh wow, chúng được mạ bao nhiêu vàng? thực tế, không nhiều lắm, tổng cộng ít hơn 3 gram. Làm thế nào mà họ có được một lớp vàng mịn trên những chiếc gương này? Vâng, kỹ thuật họ sử dụng khá khéo léo .
Những chiếc gương được đưa vào buồng chân không và một số vàng sau đó được bốc hơi vào buồng kính. vàng ở dạng hơi này sẽ bay lấp đầy trong khoang và ngưng tụ trên tất cả các bề mặt, bao gồm cả mặt gương.
Sự ngưng tụ vàng này mang lại một kết quả là cực kỳ đồng đều của bề mặt gương, đây là một kỹ thuật làm bóng mà chẳng thể hoàn thành thông qua bất kỳ phương pháp nào khác.
Một trong những thông số kỹ thuật thiết kế quan trọng khác của kính viễn vọng Không gian James weeb là có thể xem hàng trăm Vật thể cùng một lúc.
cách họ sẽ đạt được điều này là thông qua một số sáng kiến đột phá được phát minh riêng cho Jameswebb, nhưng công nghệ này sẽ tiếp tục mang lại lợi ích cho nhiều lĩnh vực khác như công nghệ sinh học, y học và truyền thông. Cụ thể, đó là một loạt các cửa chớp siêu nhỏ có thể đo cường độ và ánh sáng quang phổ từ nhiều vật thể riêng lẻ ở xa. cùng lúc, cùng thời điểm. trong khi công nghệ quang phổ chẳng phải mới mẻ gì, khả năng nhìn thấy tới 100 đối tượng cùng lúc .
Đây là một ví dụ về dữ liệu mà nó sẽ thu thập, mỗi dải là một lần đọc phổ của màn trập riêng. mỗi màn trập cũng đáng kinh ngạc ở chỗ nó chỉ có chiều rộng chỉ bằng một vài sợi tóc người. nhiều thiết bị riêng biệt phải được thiết kế dành riêng cho kính thiên văn này là các cảm biến camera hồng ngoại. đây là những công nghệ hiện đại.
Các máy dò hồng ngoại lớn nhất và nhạy nhất từng được chế tạo. sẽ có ba máy dò khác nhau, mỗi máy cho các bước sóng khác nhau trong vùng hồng ngoại. chúng rất tiên tiến ở chỗ chúng không chỉ lấy một mẫu trên mỗi pixel, thay vì một số mẫu, có nghĩa là chúng có thể giảm nhiễu và cảm thụ nếu một tia vũ trụ chạm vào pixel và loại bỏ nó.
Một vấn đề thiết kế khác mà họ phải giải quyết là nhiệt lượng dư thừa. như tôi đã đề cập, kính viễn vọng hồng ngoại cực kỳ nhạy cảm với nhiệt, thậm chí nhiệt do chính bản thân chiếc kính thiên văn tạo ra. có một bộ tản nhiệt được thiết kế ở phía bên này để cho phép kính viễn vọng điều tiết mọi nhiệt lượng mà nó tự tạo ra, vì các thiết bị cần phải lạnh, -20 độ C . một trong những di tích trên James Webb, MIRI, yêu cầu nhiệt độ thậm chí còn lạnh hơn, nó chỉ có thể hoạt động ở 7 độ kelvin, hoặc -266 độ c. điều này có nghĩa là nó cần máy lạnh riêng, về cơ bản là một ống chứa đầy khí heli lạnh chảy thông qua từ thiết bị, từ một máy bơm ở dưới cùng của tàu vũ trụ. Máy bơm là một vấn đề vì chúng có độ rung, do đó, một máy bơm có độ rung siêu thấp phải được phát triển.
Nguồn nhiệt lớn nhất trong Thái Dương hệ của chúng ta là mặt trời và để chống lại điều này, các kỹ sư đã thiết kế tấm màng chắn nắng.
Có tất cả năm lớp màng, mỗi lớp màng sẽ mỏng hơn độ dày của một sợi tóc người để giữ cho gương được mát và được bảo vệ khỏi bức xạ nhiệt của mặt trời. màng này ở phía đối diện với mặt trời, gần như có thể đạt tới nhiệt độ 100c, trong khi các dụng cụ khoa học ở phía bên kia vẫn lạnh ở mức âm -20 độ c.
Xem Video James Webb
Một lần nữa, do hạn chế của thiết bị tên lửa Phóng, những tấm màng chắn nhiệt sẽ bắt đầu bị gập lại và khi đến quỹ đạo không gian, nó sẽ bắt đầu được kéo ra một cách tinh tế trong suốt vài ngày cho đến khi nó được kéo dài ra hoàn toàn. Chính những tấm màn chắn nhiệt này trên thực tế là một trong những lý do cho sự chậm trễ gần đây nhất cho ngày ra mắt của kính viễn vọng. trong quá trình thử nghiệm quy trình triển khai này, một trong những màng bị xé rách, có nghĩa là các nhà khoa học phải thay thế nó và xem xét lại thiết kế để đảm bảo điều này sẽ không xảy ra trong lần ra mắt thực tế.
Bởi vì đây là chi tiết rất quan trọng với kính viễn vọng James webb, nếu có sự cố xảy ra, sẽ chẳng có cách nào để khắc phục một khi nó ở trong không gian. vì vậy phải đảm bảo là họ phải làm mọi thứ trong khả năng của mình để đạt được nó ngay lần đầu tiên. Và với một thiết kế phức tạp như vậy, có rất nhiều thứ có thể sai xót. Chỉ cần nhìn vào quá trình phóng ra không gian để nó đi đến vị trí quỹ đạo cuối cùng của mình, mà nhân tiện là điểm hậu L2 phía sau Trái đất và vượt ra ngoài quỹ đạo của mặt trăng. Thật là điên rồ. Chưa từng có một lực nào lớn đến vậy từ trước nay, và tôi chẳng thể biết bất cứ điều gì sẽ phù hợp với nó trong thời gian tới. Kính viễn vọng không gian James webb thực sự vẫn đang được chế tạo ngay lúc này, mọi thứ đã hoàn thành, họ chỉ đang kiểm tra kỹ lưỡng từng hệ thống của mình để đảm bảo mọi thứ diễn ra suôn sẻ.
Bởi vì nếu nhiệm vụ này thành công, chỉ cần một chiếc kính thiên văn loại này sẽ làm sáng tỏ rất nhiều bí ẩn của vũ trụ. Viễn vọng kính Hubble từng là một kỳ quan, nhưng Kính James Webb sẽ là một bước tiến nghiêm túc.
Nguyễn Hoàng Thế Anh
www.uViet.net
0 views
