James Webb Telescope(ભાગ-3)

 

 

સૂર્ય તરફથી લગભગ 200 KW જેટલી ઉર્જા હરસમયે sunshield સાથે ટકરાતી રહેશે. આ ઉર્જા એટલે ગરમી. sunshield માં પાંચ આવરણો છે અને તેમની વચ્ચે ખાલી જગ્યા રાખવામાં આવી છે. કેમ? આ માટે ગરમી કઇરીતે transfer(સ્થાનાંતર) થાય તે સમજવું પડશે. ગરમી ત્રણ પ્રકારે સ્થાનાંતર થાય. (1) conduction એટલેકે સીધા સંપર્ક(direct contact) દ્વારા (2) convection એટલેકે અણુઓની ગતિ દ્વારા (3) radiation એટલેકે electromagnetic તરંગો દ્વારા(જુઓ નીચેની ઇમેજ-1). બે આવરણ વચ્ચે ખાલી જગ્યા હોવાથી conduction અને convection તો શક્ય જ નથી. હાં radiation દ્વારા ગરમી આગળ વધી શકે, તો તેના માટે વૈજ્ઞાનિકોએ કેપ્ટોન(Kapton) નામક એક તત્વનો ઉપયોગ કર્યોં. કેપ્ટોન એક thermoplastic polyamide film છે. જેને અમેરિકાની Dupont કંપનીએ બનાવી છે. કેપ્ટોન એક અવાહક(insulator) છે. તે રેડિયેશનને આગળ જતું રોકે છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ-2).

-

sunshield ને એલ્યુમિનિયમ વડે પણ coating કરાઇ છે પરંતુ સાથેસાથે તેના પહેલાં અને બીજા આવરણ(કે જે સૂર્ય તરફ હોય છે) ઉપર સિલિકોનનું coating પણ કરાયું છે. જેનું કારણ છે કે સિલિકોન thermal energy ને શોષી લે છે. શોષી લીધા બાદ તે ગુલાબી કલરનું થઇ જાય છે. માટે ઘણી ઇમેજોમાં sunshield ગુલાબી કલરની દેખાશે(જુઓ મુખ્ય ઇમેજ). જેનું કારણ સિલિકોન છે. આ sunshield નું કદ એક ટેનિસ કોર્ટના બરાબર છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ). ટૂંકમાં આ sunshield નું કાર્ય ટેલિસ્કોપના mirrors તેમજ અન્ય સાધનોને રેડિયેશનથી બચાવવાનું છે.

-

તેના mirror વિષે વાત કરીએ. જેમ્સ વેબમાં ચાર mirrors લાગ્યા છે. જુઓ નીચેની ઇમેજ જેમાં તરંગોની દિશા પણ દર્શાવી છે કે, તરંગો કેવીરીતે primary mirror થી લઇને camera sensor સુધી પહોંચશે. આ સઘળા મિકેનિઝમમાં mirror ની ગોઠવણ(allignment) ખુબ મહત્વની છે. mirror ના એેન્ગલ થોડાં ઘણાં પણ આમતેમ થઇ ગયાં, તો મળનારા data અસ્પષ્ટ થઇ જશે.

-

જેમ્સ વેબના mirrors અત્યારસુધીના સૌથી હળવા mirrors છે.તેનો primary mirror 18 hexagonal(ષટ્કોણ) shell નો બનેલ છે. આ સંપૂર્ણ માળખું પહેલાં curve આકારમાં બનનાર હતું, જેના કુલ વજનનું અનુમાન 250 કિ.ગ્રા આંકવામાં આવ્યું હતું પરંતુ ષટ્કોણ આકારમાં બન્યા બાદ તેનું વજન થયું 21 કિ.ગ્રા. મતલબ ઇજનેરોએ અહીં 92% જેટલાં વજનને ઓછું કરી નાંખ્યું. વજનના ઘટાડાનો શ્રેય તેના ષટ્કોણ આકારને આભારી છે. આ mirror આટલો હળવો થયો છતાં તેની મજબૂતાઇ, સુરક્ષા, કાર્યક્ષમતામાં રતિભાર પણ ફરક નથી પડ્યો. આ mirror એટલો movable છે કે તે પોતાના આકારને નાનામાં નાનો કરી શકે છે.

-

આ mirror તમને ગોલ્ડન કલરનો દેખાશે, તો શું તે સોના(gold)નો બન્યો છે? જવાબ છે....હાં અને ના. હાં એટલા માટે કેમકે તેમાં સોનાનો ઉપયોગ તો બેશક થયો જ છે પરંતુ એટલી જૂજ માત્રામાં કે વાત જ ન પુછો. હકિકતે આ mirror...Beryllium નો બન્યો છે. Beryllium સ્ટીલ કરતાં છ ઘણું સખત(stiff) છે તેમજ તે ખુબજ હળવું હોય છે પરંતુ તેની અતિમહત્વપૂર્ણ ખાસિયત છે કે તે deform(વિકૃત) નથી થતું. અર્થાત તેની ઉપર ગમે તેટલો ફોર્સ લગાડો, તે પોતાનો આકાર નથી બદલતું. આ કારણે જ તેની પસંદગી કરવામા આવી છે. કેમકે અગર નીચા તાપમાને જો તેના આકારમાં લેશમાત્ર પણ ફેરફાર થયો તો mirror માં misalignment થશે અને તેનું focus બગડી જશે. બીજું કે તે વીજળી અને ઉષ્માનો સારો સુવાહક છે તેમજ તેનાં magnetic ગુણધર્મો નથી.

-

હવે આવીએ gold તરફ કે સોનાની કેમ જરૂર પડી? બેરિલિયમ વિકૃત તો નથી થતું પરંતુ તે પરાવર્તક(reflector) નથી. આપણને તો reflector જોઇએ જે primary mirror થી secondary mirror સુધી તરંગોને પહોંચાડે. સોનાની ખાસિયત છે કે તે visible light નું તો એટલું સારૂં reflector નથી પરંતુ infrared નું ખુબજ સારૂં reflector છે. માટે વૈજ્ઞાનિકોએ બેરિલિયમ ઉપર એક સ્પેશ્યલ ટ્રીટમેન્ટ વડે સોનાનું આવરણ ચઢાવ્યું છે. કેટલું? 100 નેનોમીટર(યાદરહે આપણાં વાળની સરેરાશ જાડાઇ 70,000 નેનો મીટર છે).

-

જેમ્સ વેબની sensitivity(સંવેદનશીલતા) કેટલી છે? ધારોકે ચંદ્ર ઉપર ફક્ત 5 watt ના સળગતા બલ્બને તમે ટેલિસ્કોપ વડે જોઇ શકો છો, તો જેમ્સ વેબ આનાથી 120 ગણી lighter વસ્તુને જોઇ શકે છે. નાસાના વૈજ્ઞાનિકોનું કહેવું છે કે ઘણાં દૂરથી જે ફોટોન આપણી તરફ આવી રહ્યાં છે તે એક સેકન્ડમાં એક ફોટનના દરે આવી રહ્યાં છે. આ એટલી બધી low frequency છે કે વાત જ જવા દો. આટલી low frequency ને પણ જેમ્સ વેબ detect કરશે.

-

જ્યારે આપણે હબલ ટેલિસ્કોપને સ્પેસમાં મોકલ્યું ત્યારે શરૂઆતી સમયમાં તેના દ્વારા જે તસવીરો આપણને મળી, તે out of focus/ધૂંધળી હતી(જુઓ નીચેની ઇમેજ). વૈજ્ઞાનિકો પરેશાન થઇ ગયાં. પછી તેમને અંદાજો આવ્યો કે તેના mirrors માં ગોઠવણ(adjustment) ની જરૂર છે. હવે જો કે હબલ તો આપણી ઘણું નજીક હતું માટે આપણે ત્યાં servicing માટે એક ટીમ મોકલી અને તેમણે તેના mirrors ને એડજસ્ટ કર્યાં તેમજ flexible બનાવ્યા. ત્યારબાદ આપણી પાસે ઘણી સ્વચ્છ છબીઓ આવવાની શરૂ થઇ ગઇ. આ સ્થિતિને ધ્યાનમાં રાખી વૈજ્ઞાનિકોએ જેમ્સ વેબમાં programmable mirrors નો ઉપયોગ કર્યોં. જેથી અહીં પૃથ્વી ઉપરથી જ તેમને adjust કરી શકાય.

 

(ક્રમશ:)