تلسکوپ نانسی گریس رومن؛ چشم جدید ناسا برای درک بخش‌های مرموز کیهان

در حالی که به گفته‌ی مقامات ناسا، هیچ نمایشگری توانایی نمایش تصاویر عظیم آن را ندارد، «تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن» (Nancy Grace Roman Space Telescope) یکی از مهم‌ترین پروژه‌های آینده‌ی ناسا در زمینه‌ی اخترفیزیک است که برای پاسخ به پرسش‌هایی بنیادین درباره‌ی انرژی تاریک، ماده‌ی تاریک و سیارات فراخورشیدی طراحی شده است.

این تلسکوپ که پیش‌تر با نام WFIRST شناخته می‌شد، قرار است دیدی گسترده و بی‌سابقه از کیهان ارائه بدهد و به‌نوعی می‌توان آن را ادامه دهنده‌ی مسیر تلسکوپ‌های بزرگی مانند هابل و جیمز وب دانست؛ اما با تمرکز بر تصویربرداری میدان گسترده که امکان مطالعه‌ی هم‌زمان میلیون‌ها جرم کیهانی را فراهم می‌کند.

تلسکوپ زیتازی مدل Nature 300

8,160,000

تومان

تلسکوپ زیتازی مدل F70076 NEW

19,033,900

تومان

خرید تلسکوپ از دیجی‌کالا

مشاهده همه

تاریخچه و نام‌گذاری تلسکوپ رومن

تلسکوپ نانسی گریس رومن نتیجه‌ی چندین طرح پیشنهادی برای مأموریت‌های مشترک انرژی تاریک میان ناسا و وزارت انرژی آمریکا است. ایده‌ی اولیه از نیاز به یک رصدخانه‌ی فضایی با میدان دید وسیع در طول موج فروسرخ شکل گرفت؛ ابزاری که بتواند در کنار تلسکوپ‌هایی مانند هابل و جیمز وب، تصویر کامل‌تری از جهان ارائه دهد.

طرح ابتدایی «تلسکوپ نقشه‌برداری فروسرخ میدان گسترده» (Wide-Field Infrared Survey Telescope) یا به اختصار WFIRST نام داشت و شامل یک تلسکوپ سه آینه‌ای بدون مانع با قطر 1.3 متر بود که از یک ابزار واحد، یک تصویرگر مرئی تا فروسرخ نزدیک/طیف‌سنج منشور بدون شکاف تشکیل می‌شد.

در سال 2012 این امکان فراهم شد که ناسا از تجهیزات تلسکوپ «دفتر شناسایی ملی» (NRO) برای انجام مأموریت WFIRST استفاده کند. در حقیقت NRO پیشنهاد اهدای دو تلسکوپ، به اندازه‌ی تلسکوپ فضایی هابل، اما با فاصله کانونی کوتاه‌تر و در نتیجه میدان دید وسیع‌تر را داد. با این پیشنهاد که توسط تیم علمی و فنی تکمیل شد، پروژه شتاب زیادی گرفت و دریافت آینه‌های 2.4 متری، پروژه را از طرح مفهومی به یک مأموریت عملیاتی تبدیل کرد.

نانسی گریس رومن در کنار مدل تلسکوپ فضایی هابل

در سال 2020 تلسکوپ WFIRST به افتخار نانسی گریس رومن (زاده‌ی 16 می 1925، درگذشته‌ی 25 دسامبر 2018)، نخستین رئیس بخش نجوم ناسا که نقشی کلیدی در توسعه‌ی تلسکوپ هابل داشت، نام تازه‌ای پیدا کرد. تغییر نام این پروژه نه تنها جنبه‌ای نمادین داشت، بلکه اهمیت تاریخی این مأموریت را در ادامه‌ی مسیر کاوش‌های فضایی نشان می‌دهد.

در حقیقت، رومن یکی از مأموریت‌های «پرچم‌دار» (Flagship) ناسا محسوب می‌شود که انتظار می‌رود به اندازه‌ی اثرگذاری هابل در دهه‌ی 1990 میلادی، تحول‌آفرین باشد.

خواندنی‌ها

همه‌چیز درباره تلسکوپ‌های فضایی

روند توسعه‌ی تلسکوپ رومن

مانند همه‌ی پروژه‌های علمی بزرگ ناسا، توسعه‌ی تلسکوپ نانسی گریس رومن نیز با چالش‌ها و تأخیرهایی همراه بوده است. مهم‌ترین گذرگاه‌ها در روند توسعه‌ی این تلسکوپ به‌صورت زیر است.

2010 – معرفی در پیمایش دهه‌ای
در گزارش ده‌ساله‌ی اخترفیزیک آمریکا، پروژه‌ای با نام WFIRST به‌عنوان اولویت اول مأموریت‌های فضایی بزرگ معرفی شد. این نقطه‌ی آغاز رسمی مسیر علمی تلسکوپ رومن محسوب می‌شود.

2012 – انتقال آینه‌ها از NRO به ناسا
اداره شناسایی ملی، دو مجموعه‌ی اپتیکی 2.4 متری را به ناسا اهدا کرد. این اتفاق یک نقطه عطف مهندسی بود که طراحی مأموریت را به‌طور اساسی تغییر داد و آن را به سطحی مشابه هابل از نظر اندازه‌ی آینه رساند.

2013 تا 2015 – مطالعات مفهومی و بازطراحی مأموریت
ناسا با استفاده از آینه‌های جدید، طراحی WFIRST را بازنگری کرد. در این مرحله، مشخص شد که مأموریت می‌تواند علاوه بر کیهان‌شناسی، در حوزه‌ی سیارات فراخورشیدی هم نقش مهمی ایفا کند.

2016 – ورود رسمی به فاز توسعه
فاز توسعه‌ی اولیه (Phase A) پروژه رسما آغاز و طراحی‌های مهندسی دقیق‌تر آغاز شد. در این مرحله، ابزارهای اصلی مانند WFI و کرونوگراف برای این رصدخانه‌ی فضایی تعریف شدند.

2018 – تأیید ادامه‌ی پروژه پس از بررسی‌های بودجه
با وجود چالش‌های مالی و حتی پیشنهاد لغو پروژه، ناسا پس از بررسی‌های مستقل، ادامه‌ی مأموریت را تأیید کرد. این تصمیم از اهمیت علمی بالای این تلسکوپ حکایت داشت.

2020 – تغییر نام به نانسی گریس رومن
نام پروژه از WFIRST به Nancy Grace Roman Space Telescope تغییر یافت تا از نقش تاریخی او در توسعه‌ی نجوم فضایی تقدیر شود.

2021 تا 2023 – ساخت و آزمایش اجزای اصلی
در این دوره، ساخت آینه، ابزارهای علمی و دیگر بخش‌های فضاپیما آغاز شد. همچنین آزمایش‌های حرارتی و مکانیکی برای اطمینان از عملکرد در شرایط فضایی انجام گرفت.

عملیات نهایی تکمیل تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن

2024–2025 – یکپارچه‌سازی و تست نهایی
اجزای مختلف تلسکوپ به‌تدریج مونتاژ و آزمایش‌های نهایی برای آمادگی پرتاب انجام شد. در نهایت در آوریل 2026 ناسا از تکمیل تلسکوپ خبر داد.

2026 – پرتاب به فضا
طبق برنامه‌ریزی قرار است این تلسکوپ در 30 آگوست 2026 (8 شهریور 1405) با موشک فالکون هوی به نقطه‌ی لاگرانژی 2 (L2) فرستاده شود و مأموریت علمی خود را آغاز کند.

اهداف علمی تلسکوپ نانسی گریس رومن

اهداف علمی تلسکوپ رومن بر سه محور اصلی متمرکز است: انرژی و ماده‌ی تاریک، ساختار کیهان و سیارات فراخورشیدی. رومن از چندین روش مستقل مانند ابرنواخترها، عدسی گرانشی ضعیف و نوسانات آکوستیکی باریونی برای بررسی سرخ‌گرایی و انبساط جهان استفاده می‌کند تا مشخص شود آیا این انبساط ناشی از یک انرژی ناشناخته است یا واقعا نقصی در نظریه‌ی نسبیت عام وجود دارد.

این تلسکوپ همچنین با استفاده از پدیده‌ی ریزعدسی گرانشی، به جستجوی سیارات فراخورشیدی می‌پردازد و با شناسایی هزاران سیاره‌ی تازه، می‌تواند آماری گسترده از انواع سیستم‌های سیاره‌ای ارائه دهد. داده‌هایی که به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند که سیستم‌هایی مشابه منظومه‌ی شمسی تا چه حد در کهکشان رایج هستند و چه شرایطی برای شکل‌گیری حیات در آن‌ها وجود دارد.

به‌طور خلاصه هدف اصلی این تلسکوپ، پاسخ به برخی از بزرگ‌ترین سوالات کیهان‌شناسی پیرامون سه محور زیر است:

• مطالعه انرژی تاریک و ماده تاریک
• کشف و تحلیل سیارات فراخورشیدی
• بررسی ساختار و تکامل کهکشان‌ها

ویژگی‌های فنی تلسکوپ رومن

آینه‌ی اصلی تلسکوپ رومن، درست مشابه هابل، 2.4 متر قطر دارد اما طراحی اپتیکی آن به‌صورت سه آینه‌ای انجام شده که امکان دستیابی به میدان دید بسیار وسیع را فراهم می‌کند. این تلسکوپ در محدوده‌ی طول موج 0.48 تا 2.3 میکرومتر (نور مرئی تا مادون قرمز نزدیک) فعالیت می‌کند و می‌تواند تصاویر بسیار دقیق و گسترده‌ای ثبت کند.

ترکیب وضوح بالا با میدان دید بسیار وسیع، یکی از مهم‌ترین مزیت‌های تلسکوپ رومن است. به‌طوری که تصاویر آن از نظر کیفیت قابل مقایسه با هابل هستند، اما مساحتی حدود 100 برابر بیشتر را پوشش می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود سرعت نقشه‌برداری آسمان به‌طور چشمگیری افزایش یابد و امکان مطالعه‌ی میلیاردها کهکشان در مدت زمان مأموریت فراهم شود.

ابزارهای علمی تلسکوپ رومن

تلسکوپ میدان گسترده‌ی رومن، دو ابزار علمی را با خود حمل می‌کند که هر دو در دسامبر 2024 روی آن نصب شدند.

ابزار میدان دید گسترده (Wide Field Instrument)

این ابزار اصلی‌ترین بخش علمی رصدخانه‌ی فضایی رومن است که امکان تصویربرداری وسیع و دقیق از آسمان را فراهم می‌کند. یک دوربین 300 مگاپیکسلی پیشرفته که به‌صورت تصویربرداری چندطیفی و طیف‌سنجی را به‌صورت هم‌زمان انجام می‌دهد. به همین دلیل هم «جرد آیزاک‌من» (Jared Isacman) هنگام اعلام تکمیل نهایی رومن، اشاره کرد که هنوز هیچ نمایشگری که بتواند تصاویر آن را در خود جای دهد، ساخته نشده است.

مقایسه‌ی میدان دید رومن با هابل

این ابزار دارای فیلترهای متعدد و آشکارسازهای پیشرفته‌ی «تلورید کادمیوم جیوه» (HgCdTe) است که امکان ثبت تصاویر با وضوح بالا در میدان دید وسیع را فراهم می‌کنند. با استفاده از WFI دانشمندان می‌توانند ساختار بزرگ‌مقیاس جهان را بررسی کرده و توزیع ماده‌ی تاریک را به کمک اثرات گرانشی تحلیل کنند. قابلیت طیف‌سنجی نیز به دانشمندان امکان می‌دهد تا اطلاعات دقیقی درباره ترکیب و فاصله اجرام کیهانی به‌دست آورند.

ابزار تاج‌نگار (Coronagraph Instrument)

«تاج‌نگار» (کرونوگراف) یکی از پیشرفته‌ترین بخش‌های تلسکوپ محسوب می‌شود که با حذف نور شدید یک ستاره، امکان مشاهده‌ی مستقیم سیارات اطراف آن را فراهم می‌کند. این کار با استفاده از آینه‌های تغییرشکل‌پذیر و تکنیک‌های سرکوب نور، اختلاف شدت بسیار زیاد میان ستاره و سیاره را کاهش می‌دهد.

در حقیقت هدف اصلی این ابزار، نمایش توانایی‌های فناوری برای مأموریت‌های آینده است و فناوری آن می‌تواند راه را برای نسل بعدی تلسکوپ‌هایی که به دنبال سیارات شبیه زمین هستند، هموار کند. هرچند در این مأموریت نیز تصاویر و طیف‌هایی از سیارات غول‌پیکر و دیسک‌های غباری اطراف ستارگان ارائه خواهد داد.

صفحه‌ی آشکارساز ابزار فروسرخ میدان گسترده‌ی رومن

تفاوت تلسکوپ رومن با هابل و جیمز وب

تلسکوپ رومن از نظر فلسفه‌ی طراحی کاملا با هابل و جیمز وب تفاوت دارد. در حالی که هابل برای تصویربرداری با وضوح بالا از بخش‌های محدود آسمان طراحی شده و جیمز وب مسؤولیت مشاهده‌ی اجرام بسیار دور در اعماق فضا را بر عهده دارد، رومن بر پوشش گسترده‌ی آسمان متمرکز است. این تفاوت باعث می‌شود که هر سه تلسکوپ نقش مکمل یکدیگر را داشته باشند.

به بیان دیگر، رومن به دانشمندان امکان می‌دهد ابتدا یک نقشه‌ی وسیع از کیهان تهیه و سپس با استفاده از تلسکوپ‌هایی مانند جیمز وب و هابل، جزئیات دقیق‌تر یک منطقه‌ی خاص را بررسی کنند. این رویکرد چندمرحله‌ای، یکی از مؤثرترین روش‌ها برای مطالعه‌ی ساختار و تکامل کیهان در مقیاس‌های مختلف به‌شمار می‌رود.

زمان پرتاب و موقعیت مداری

بر اساس برنامه‌ریزی‌های فعلی، پرتاب تلسکوپ رومن برای سپتامبر 2026 برنامه‌ریزی شده و قرار است با استفاده از یک فروند موشک «فالکون هوی» (Falcon Heavy) از پایگاه فضایی کندی به فضا پرتاب شود تا در مدار هاله‌ای اطراف نقطه‌ی لاگرانژی L2 قرار بگیرد. این نقطه در فاصله‌ی حدود 1.5 میلیون کیلومتری از زمین قرار دارد و شرایط پایداری را برای رصدهای طولانی‌مدت فراهم می‌کند.

طرحی گرافیکی از تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن در مدار هاله‌ای نقطه‌ی لاگرانژی 2

مدار هاله‌ای L2 مزایای متعددی دارد که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به کاهش تداخل نور خورشید و زمین و امکان حفظ دمای پایدار برای ابزارهای فروسرخ اشاره کرد. قرار گرفتن در این نقطه همچنین امکان ارتباط پایدار و مصرف انرژی بهینه را فراهم می‌کند.

این شرایط برای انجام مشاهدات دقیق و طولانی‌مدت بسیار کلیدی است و به همین دلیل بسیاری از تلسکوپ‌های مدرن مانند جیمز وب هم در همین ناحیه مستقر شده‌اند.

اهمیت تلسکوپ رومن در آینده نجوم

با توجه به اینکه مأموریت رومن، یکی از مأموریت‌های علمی استراتژیک است، تردیدی نیست که این تلسکوپ فضایی نقشی کلیدی در آینده‌ی نجوم داده‌محور ایفا خواهد کرد و حجم عظیم داده‌های تولید شده توسط آن، برای تحلیل‌های آماری و مدل‌سازی کیهان بسیار ارزشمند خواهند بود.

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن

از مهم‌ترین اثرات آن در نجوم حرفه‌ای می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. این داده‌ها می‌توانند به ایجاد نقشه‌های سه‌بعدی دقیق از توزیع کهکشان‌ها و ماده‌ی تاریک کمک کنند.

• تولید کلان‌داده از ساختار کیهان
• کمک به حل معمای انرژی تاریک
• کشف هزاران سیاره‌ی تازه
• تکمیل نقشه‌ی سه‌بعدی جهان

علاوه بر این، ترکیب داده‌های رومن با مأموریت‌های دیگر، امکان بررسی جامع‌تر کیهان را فراهم می‌سازد. این تلسکوپ می‌تواند پلی میان رصدهای گسترده و مطالعات عمیق ایجاد کند و به درک بهتر منشأ، ساختار و آینده‌ی جهان کمک نماید.

جمع‌بندی

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن را می‌توان نسل جدیدی از رصدخانه‌های فضایی دانست که با تمرکز بر میدان دید وسیع، سرعت بالا و تحلیل کلان‌داده، افق‌های تازه‌ای در نجوم ایجاد خواهد کرد. این مأموریت نه‌تنها مکمل تلسکوپ‌های پیشین محسوب می‌شود، بلکه نقش حیاتی در پاسخ به پرسش‌های بنیادی درباره جهان ایفا خواهد کرد.

در مجموع، رومن به‌عنوان نقشه‌بردار بزرگ کیهان شناخته می‌شود؛ ابزاری که می‌تواند تصویر کلی جهان را با دقتی بی‌سابقه ترسیم کند و مسیر پژوهش‌های آینده را درباره‌ی مرموزترین ویژگی‌های کیهان شکل دهد.

تلسکوپ زیتازی مدل Nature 300

8,160,000

تومان

تلسکوپ زیتازی مدل F70076 NEW

19,033,900

تومان

خرید تلسکوپ از دیجی‌کالا

مشاهده همه

عکس کاور: طرحی گرافیکی از تلسکوپ نانسی گریس رومن
اعتبار عکس‌ها: NASA

منابع: NASA, Space, STScI, ESA