تصحیح مسیر تلسکوپ جیمز وب در میانه‌ی راه چرا و چگونه انجام می‌شود؟
با وجود آنکه به گفته‌ی ناسا موشک آریان ۵ تلسکوپ فضایی جیمز وب را در جهتی بهتر از آنچه لازم بود رها کرده، اما باز هم به تعدادی مانور تصحیح میان مسیر در این مأموریت پیچیده نیاز است. عملیاتی که ناسا برای روشن شدن کوتاه‌مدت پیشرانه‌ی داخلی، دستور آن را به رصدخانه می‌فرستد.
ساعاتی پس از پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در ۲۵ دسامبر (۴ دی) تیم وب نخستین مورد از سه تصحیح مداری برنامه‌ریزی شده را با موفقیت انجام داد تا وب را در جهت مناسب‌تری برای رسیدن به مدار هاله‌ی خود در اطراف نقطه‌ی لاگرانژی دوم L2 قرار دهد.
اکنون مرکز فضایی گادرد ناسا توضیحاتی درباره‌ی چرایی و چگونگی این مانورها داده است. به گفته‌ی ناسا در مسیر فرستادن وب به مدار خود پیرامون نقطه‌ی لاگرانژی ۲ خورشید-زمین بیشتر انرژی لازم، توسط موشک آریان ۵ تأمین شد. در ادامه و پس از رها شدن و جدایش رصدخانه از پرتابگر، چندین تغییر کوچک در مسیر برنامه‌ریزی شده است تا مجموعه حدود یک ماه بعد به مدار عملیاتی خود برسد.
بزرگ‌ترین و مهم‌ترین «تصحیح میان مسیر» (Mid-Course Correction) یا MCC با نام MCC-1a طبق برنامه‌ریزی ۱۲٫۵ ساعت پس از پرتاب با موفقیت انجام شد. این زمان به این دلیل انتخاب شد که هرچه اصلاح مسیر زودتر انجام شود، به سوخت کمتری نیاز است. این کار تا آنجا که ممکن است سوخت باقی‌مانده را برای عملیات معمولی وب در طول عمرش باقی می‌گذارد؛ نخست پایداری در مدار ایستگاه، که شامل تنظیمات کوچک برای نگه داشتن وب در مدار عملیاتی است و دوم حذف تکانه، که در آن از پیشرانه برای خنثی کردن تأثیرات فشار تابش خورشید بر روی آفتابگیر عظیم تلسکوپ استفاده می‌شود.
از سوی دیگر، این آتش تصحیح مسیر، بلافاصله پس از پرتاب هم برنامه‌ریزی نشده بود. بدین ترتیب به تیم دینامیک پرواز زمان داده شد تا داده‌های ردیابی را از سه ایستگاه زمینی که به‌صورت شبکه‌ای گسترده بر روی سیاره‌ی زمین قرار گرفته‌اند، دریافت کند تا موقعیت و سرعت وب با دقت بالایی تعیین شود.
ایستگاه‌های زمینی شبکه‌ی فضای دوردست ناسا در مالیندی کنیا، کانبرا استرالیا و مادرید اسپانیا داده‌های محدود لازم پیش از تصحیح مسیر را ارائه کردند. همچنین با این زمان‌بندی، فرصت کافی برای انجام آزمایش آتش پیشران مورد نیاز، پیش از اجرای مانور واقعی وجود داشت. ناسا هم‌اکنون مشغول تجزیه‌وتحلیل داده‌هاست تا مشخص شود که در ادامه چقدر به اصلاح مسیر وب نیاز است و چه میزان سوخت پس از آن باقی خواهد ماند؛ اما اکنون این موضوع روشن است که جهت قرارگیری وب در فضا توسط پرتابگر آریان ۵ بهتر از نیازهای هدف‌گذاری شده، صورت گرفته است.
طرحی گرافیکی از مدار تلسکوپ جیمز وب
Credit: NASA
یکی از جنبه‌های جالب پرتاب وب و اصلاحات میان مسیر جیمز وب این است که ناسا همیشه هدفی کمتر را برای تصحیح مسیر درنظر می‌گیرد. نقطه‌ی L2 و مدار هاله‌ی وب پیرامون آن نیمه‌پایدار هستند. در جهت شعاعی (امتداد خط خورشید-زمین) یک نقطه‌ی تعادل وجود دارد که اصولا برای ماندن فضاپیما در آن موقعیت نیازی به نیروی پیشرانش نیست. اما این نقطه پایدار نیست و اگر وب اندکی به سمت زمین منحرف شود، در صورت نبود نیروی پیشرانش اصلاحی، به نزدیک‌تر شدن ادامه می‌دهد و به همین ترتیب اگر کمی دورتر شود، همان مسیر را پیش می‌رود.
مجموعه‌ی فضاپیمای جیمز وب فقط در سمت داغ و رو به خورشید پیشرانه دارد تا رانشگرهای داغ، بخش سرد رصدخانه را با گرمای ناخواسته یا خروجی موشک که می‌تواند روی ابزار نوری سرد، متراکم شود، آلوده نکنند. این یعنی پیشرانه‌ها فقط می‌توانند وب را از خورشید دور کنند و امکان نزدیک کردن آن را به خورشید و زمین (تصحیح مسیر رو به عقب) ندارند. بنابراین ناسا قرارگیری در پرتاب و تصحیحات میان مسیر را طوری طراحی می‌کند که همیشه وب را در سمت سربالایی پتانسیل گرانشی نگه دارد زیرا اصلا مطلوب نیست که فضاپیما بیش از نیاز جلو برود و دیگر توانایی بازگشت نداشته باشد.
بنابراین شیوه‌ی تزریق جیمز وب در فضا توسط پرتابگر آریان ۵ عمدا به گونه‌ای طراحی شده بود که مقداری از سرعت مورد نیاز در جهت دور شدن از زمین و خورشید، توسط خود فضاپیما تأمین شود. به همین ترتیب مانور تصحیح MCC-1a برای تأمین بیشترین، و نه کل اصلاحات مورد نیاز (برای اطمینان از اینکه آتش بیش از حد نخواهد بود) اجرا شد. در ادامه هم MCC-1b که برای اجرا در ۲.۵ روز پس از پرتاب برنامه‌ریزی شده است و MCC-2 برای اجرا در حدود ۲۹ روز پس از پرتاب (با امکان تغییر زمان‌بندی توسط تیم) و همچنین آتش‌های ایستایی وب در مدار در طول عمر مأموریت، همیشه فقط نیروی رانشی خواهند بود. این نیرو به اندازه‌ای است که همچنان کمی از حد نهایی مورد نیاز برای غلبه بر گرانش خورشید، فاصله باشد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از دور شدن تلسکوپ فضایی وب در جهت خلاف خورشید
Credit: NASA
منبع: NASA
آقای نیک‌رو به پوشش اخبار جیمز وب ادامه بدین.