چه تلسکوپی جانشین تلسکوپ فضایی هابل خواهد بود؟

هابل، تلسکوپ معروف و ارزشمند ناسا (NASA) و سازمان فضایی اروپا (ESA) سال‌هاست که فعالیت می‌کند و می‌توان گفت که به سن بازنشستگی نزدیک شده است. ناسا از سال‌ها پیش پروژه‌ی تلسکوپ فضایی جیمز وب، جانشین تلسکوپ هابل، را آغاز کرده و این تلسکوپ در آخرین مراحل پیش از پرتاب قرار دارد. اما مشکلات پیش‌آمده باعث تأخیر در پرتاب جیمز وب شد و کماکان باید منتظر ارسال این تلسکوپ به فضا بود.

بااین‌حال برنامه‌ریزی‌ها برای طراحی یک تلسکوپ بزرگ‌تر و کارآمدتر پیش‌ازاین در ناسا آغازشده است. چهار گروه از دانشمندان در حال آماده کردن طرح‌هایی برای نسل بعدی مأموریت‌های پرچم‌دار اخترفیزیکی ناسا هستند. حدود دو سال دیگر تنها یکی از این طرح‌ها برگزیده خواهد شد تا پروژه‌ی ساخت آن آغاز شود. تلسکوپی که در اواسط دهه‌ی۲۰۳۰ به فضا ارسال خواهد شد.

هنوز قیمتی برای پروژه‌های پیشنهادی اعلام‌نشده است. هرچند که معمولاً پروژه‌هایی در این رده به بودجه‌ای بیش از یک میلیارد دلار نیاز دارند. تلسکوپ فضایی جیمز وب اما بسیار پرهزینه‌تر از آب درآمد و پس از سال‌ها تأخیر در ارسال و افزایش بودجه با هزینه‌ای بالغ‌بر ده میلیارد دلار آماده‌ی پرتاب خواهد شد.

ناسا مسئولیت طراحی، توسعه و اجرایی کردن یکی از چهار طرح پیشنهادی را بر عهده خواهد داشت اما انتخاب یک پروژه از میان چهار گزینه بر عهده‌ی آکادمی ملی علوم آمریکا (NAS) خواهد بود. انتخابی سخت که کمیته‌ای از آکادمی ملی علوم آن را با نظرسنجی از اخترشناسان آمریکا انجام خواهد داد.

در ادامه خلاصه‌ای از چهار طرح پیشنهادی را مرور خواهیم کرد.

یکی از گزینه‌های پیشنهادی تلسکوپی بانام نقشه‌بردار فروسرخ، مرئی و فرابنفش بزرگ (LUVOIR) است. تلسکوپی که می‌توان آن را نسخه‌ای تکامل‌یافته از تلسکوپ هابل دانست که عالم را در طول‌موج‌های فرابنفش، فروسرخ و مرئی رصد خواهد کرد.

این تلسکوپ آینه‌ای با قطر حدود ۱۵متر، یعنی شش برابر قطر آینه‌ی تلسکوپ هابل، خواهد داشت. به‌عبارت‌دیگر تفکیک‌پذیری یا رزولوشن لوویر شش برابر هابل و توان گردآوری نور آن ۴۰برابر این تلسکوپ خواهد بود.

دو طراحی متفاوت برای این تلسکوپ در نظر گرفته‌شده است. طراحی اول که در بالا به آن اشاره شد به‌گونه‌ای انجام‌شده که ارسال تلسکوپ به فضا با سامانه‌ی پرتاب فضایی (SLS) ناسا صورت گیرد. هرچند که این ماهواره‌بر عظیم فعلاً از برنامه عقب است و آماده‌ی پرتاب نشده است. اگر ساخت این ماهواره‌بر لغو شود نسخه‌ی کوچک‌تری از لوویر با آینه‌ای به قطر هشت متر طراحی خواهد شد.

فعالیت لوویر گستره‌ای از موضوعات مختلف نجومی را پوشش خواهد داد. موضوعاتی مانند جست‌وجو برای یافتن سیارات فراخورشیدی مناسب برای شکل‌گیری حیات، مطالعه‌ی شکل‌گیری و تکامل ستاره‌ها و کهکشان‌ها، نقشه‌برداری از ماده‌ی تاریک و تصویربرداری از اجرام منظومه‌ی شمسی.

رصدخانه‌ی سیارات فراخورشیدی زیست ‌پذیر (HabEx) باهدفی بزرگ طراحی‌شده است: آشکارسازی مستقیم و تصویربرداری از سیارات فراخورشیدی زیست ‌پذیر به دور ستاره‌های خورشیدمانند.

این تلسکوپ علاوه بر جست‌وجو برای یافتن نشانه‌های زیستی مانند آب و متان تلاش خواهد کرد تا از سیارات زمین‌مانند به‌طور مستقیم تصویربرداری کند.

اساس کار این تلسکوپ بسیار خاص و عجیب است. ساختاری بزرگ و گل‌مانند بانام استارشید (Starshade) در این رصدخانه استفاده خواهد شد که با کمک آن نور ستاره‌ پوشانده می‌شود. به‌این‌ترتیب نور شدید ستاره مانع از ثبت نور کم سیارات پیرامون آن نخواهد شد. با این روش می‌توان نور اندک سیارات را آشکار و به‌طور مستقیم از آن‌ها تصویربرداری کرد.

قطر آینه‌ی هابکس چهار متر در نظر گرفته‌شده است اما استارشید آن بسیار بزرگ‌تر خواهد بود.

این تلسکوپ علاوه بر ثبت تصاویر در طول‌موج مرئی در طول‌موج فرابنفش و فروسرخ نیز کیهان را رصد خواهد کرد. به‌این‌ترتیب کاربرد این تلسکوپ تنها در پژوهش‌های مربوط به سیارات فراخورشیدی خلاصه نخواهد شد.

این تلسکوپ را می‌توان جانشینی برای رصدخانه‌ی پرتوایکس چاندرا دانست. لینکس باهدف رصد اولین سیاهچاله‌های عالم طراحی‌شده است. علاوه بر این رصدهای پرتوایکس لینکس به دانشمندان در فهم شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی کمک خواهد کرد. رصد ابرنواخترها دیگر موضوعی است که این تلسکوپ به بررسی آن خواهد پرداخت.

قطر این تلسکوپ ۳متر در نظر گرفته‌شده است.

تلسکوپ فضایی اوریجینز نیز درزمینه‌ی سیارات زیست پذیر فعالیت خواهد کرد و به دنبال حل معمای چگونگی شکل‌گیری این سیارات خواهد بود.

این تلسکوپ در طول‌موج فروسرخ آسمان را رصد خواهد کرد. رصد در این طول‌موج این امکان را فراهم می‌کند تا با پشت سر گذاشتن ابرهای غبار نمایی شفاف را از ستاره‌ها و سیاراتی که در حال شکل‌گیری‌ هستند مشاهده کنیم. این تلسکوپ را می‌توان نسل بعدی تلسکوپ فضایی هرشل دانست. مأموریتی اروپایی که به مدت چهار سال و تا سال۲۰۱۳ آسمان را در طول‌موج فروسرخ کاوش کرد.

قطر این تلسکوپ فضایی ۹.۱متر در طراحی اول و یا ۵.۹متر در طراحی دوم در نظر گرفته‌شده است و دانشمندان این پروژه اعلام کرده‌اند که این تلسکوپ هزار برابر از تمام تلسکوپ‌های فروسرخی که تاکنون به فضا ارسال‌شده‌اند حساس‌تر خواهد بود.

تصمیم‌گیری درباره‌ی انتخاب یکی از این چهار طرح حدود دو سال دیگر طول خواهد کشید. پس‌ازآن نیز حدود پانزده سال زمان لازم است تا طراحی و توسعه‌ی طرح به پرتاب منجر شود.

تا آن زمان ناسا دو مأموریت مهم دیگر را در رده‌ی مأموریت‌های پرچم‌دار اخترفیزیک پیش رو دارد: تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ نقشه‌برداری فروسرخ میدان باز (WFIRST). پرتاب جیمز وب در سال‌های اخیر چند بار به تعویق افتاده و طبق برنامه‌ی فعلی قرار است در سال ۲۰۲۱ به فضا ارسال شود. تلسکوپ نقشه‌برداری فروسرخ میدان باز نیز در حال آماده شدن برای پرتاب در سال۲۰۲۵ است.