زومیت |
2 روز پیش

چگونه می توان تلسکوپی برای جستجوی ماده تاریک ساخت زومیت

چگونه می‌توان تلسکوپی برای جستجوی ماده تاریک ساخت؟

چگونه می‌توان تلسکوپی برای جستجوی ماده تاریک ساخت؟

تلسکوپ یوکلید به‌زودی بررسی دومیلیارد کهکشان را آغاز خواهد کرد. فعالیت این تلسکوپ نقطه‌ی تحولی در فناوری فضایی است؛ اما چنین تلسکوپ‌هایی چگونه و با کدام فناوری ساخته می‌شوند؟

نیرویی اسرارآمیز موسوم به انرژی تاریک جهان را فراگرفته است. این نیرو عامل افزایش سرعت انبساط جهان و افزایش فاصله‌ی کهکشان‌ها با سرعتی بالا است؛ اما مشکل اینجا است که هنوز هیچ اطلاعات مشخصی درباره‌ی این نیروی تاریک وجود ندارد. چرا نمی‌توان به ماهیت این نیروی مهم پی برد؟

در دهه‌های اخیر، جستجوی انرژی تاریکی به یکی از پرسش‌های کلیدی ستاره‌شناسان تبدیل شده است؛ اما به‌زودی قرار است تلسکوپی جدید به بررسی این معما بپردازد. تلسکوپ فضای یوکلید از آژانس فضایی اروپا (ESA) در نیمه‌ی دوم سال ۲۰۲۲ پرتاب خواهد شد. این تلسکوپ نیز مانند تلسکوپ‌های دیگر ابزاری ماشینی است که با هدف حل برخی رازهای انرژی تاریک به فضا فرستاده خواهد شد.

یوکلید همچنین به بررسی ماده‌ی تاریک خواهد پرداخت؛ ماده‌ای نامرئی و عجیب که بیشترین بخش جرم جهان را تشکیل می‌دهد. پی‌بردن به ماهیت انرژی و ماده‌ی تاریک می‌تواند درک ما از کیهان را متحول کند. کاترین هیمنز، استاد اخترفیزیک دانشگاه ادینبورگ می‌گوید: «درحال‌حاضر، هیچ نظریه‌ی واحدی درباره‌ی ماهیت انرژی تاریک وجود ندارد.»

هیمنز یکی از اعضای کنسرسیوم یوکلید هم است؛ گروهی شامل هزاران دانشمند که داده‌های جمع‌آوری‌شده‌ی یوکلید را بررسی خواهند کرد. وی می‌افزاید: «بزرگ‌ترین پرسشی که با آن روبه‌رو هستیم، این است: عامل پدیده‌ی انرژی تاریک چیست؟» یوکلید بر‌اساس طرح تلسکوپ‌های قبلی ازجمله تلسکوپ پلانک آژانس فضایی اروپا ساخته شده است که از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳ به بررسی پرتوهای پس‌زمینه‌ی ماکروویوی کیهانی پرداخت. این پرتوها حرارت باقی‌مانده از بیگ‌بنگ هستند.

مقاله‌های مرتبط:

به‌گفته‌ی رن لاوریس، دانشمند پروژه‌ی یوکلید در ESA، انتظار می‌رود یوکلید شتاب حاصل از انرژی تاریک را با دقتی پنج تا ده برابر بهتر از تلسکوپ‌های کنونی اندازه‌گیری کند. همچنین، یوکلید با اندازه‌گیری و ارزیابی ماده‌ی تاریک درک ما از ساختار جهان را متحول می‌کند و امکان بررسی نظریه‌های بنیادی جهان را خواهد داد. هیمنز بیان می‌کند:

با بررسی تغییرات جاذبه در این ساختارها می‌توانیم نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین را در کل جهان آزمایش کنیم.

آغاز ساخت یوکلید

ده سال از آغاز ساخت تلسکوپ یوکلید می‌گذرد. آژانس فضایی اروپا این مأموریت را در سال ۲۰۱۱ انتخاب کرد. از آن زمان پیمان‌کارها مشغول طراحی و ساخت تلسکوپ بودند. در سال ۲۰۲۰، یوکلید در اتاق تمیز کارخانه‌ی ایرباس در تولوز فرانسه، مونتاژ و تست شد. طول سازه‌ی کامل یوکلید ۴/۵ متر است و عرض آن به ۳/۱ متر می‌رسد. وزن این تلسکوپ ۲۱۶۰ کیلوگرم است و از دو بخش تشکیل شده: ماژول سرویس که وظیفه‌ی تأمین توان تلسکوپ را عهده‌دار است و ماژول پیلود (payload) که آینه‌ها و ابزار تلسکوپ را دربر دارد.

ماژول‌های یوکلید

بخش اصلی تلسکوپ آینه‌ی اصلی آن است که در ماژول پیلود درکنار دو ابزار دیگر قرار دارد: ابزاری برای عکس‌برداری از جهان در طیف نور مرئی و ابزاری برای عکس‌برداری در طیف مادون قرمز. آینه‌ به عرض ۱/۲ متر یکی از سه آینه‌ای است که همراه با یکدیگر تلسکوپ نوع کورش را می‌سازند. این آینه از سیلیکون کاربید ساخته شده و پوششی از نقره و سطحی هموار دارد که امکان رصد نور دریافتی از کهکشان‌های جهان را می‌دهد. برای تست دقت آینه، از یک آینه‌ی متمرکز‌کننده‌ی تخت برای کالیبره‌‌کردن نور استفاده می‌شود. پائولو موسی، مدیر پروژه‌ی سازه‌های تلسکوپ از شرکت فضایی تالس آلنیا می‌گوید: «از این آینه برای ترازکردن آینه‌های تلسکوپ استفاده می‌شود.»

تراز آینه‌های تلسکوپ

لاوریس می‌افزاید:

هدف ما در طول مأموریت شش‌ساله‌ی تلسکوپ، رصد دومیلیون کهکشان با نرخ سی کهکشان در هر عکس است.

دانشمندان می‌‌توانند شکل و حرکت کهکشان‌ها را بررسی کنند. شکل کهکشان‌ها سرنخ‌هایی از ماده‌ی تاریک مخفی و حرکت آن‌ها و تأثیر انرژی تاریک را نشان می‌دهند. این تلسکوپ با دقت و مقیاسی بی‌سابقه به رصد آسمان خواهد پرداخت. در گذشته، هیچ تلسکوپی موفق نشده از تعداد زیادی از کهکشان‌ها عکس‌برداری کند. ماتریسی شش در شش از دستگاه‌های بار جفت‌شده (CCD) روی تلسکوپ نور کهکشان‌ها را ثبت می‌کند (تصویر فوق).

تست ابزارهای تلسکوپ

دو ابزار تلسکوپ که در ماژول پیلود قرار دارند، عبارت‌اند از: کانال تصویربرداری بصری (VIS) و نورسنج و طیف‌سنج فروسرخ نزدیک (NISP). با اینکه کیفیت یوکلید از نظر فنی پائین‌تر از تلسکوپ فضایی هابل است که در سال ۱۹۹۰ پرتاب شد، حجم تصویربرداری آن می‌تواند مجموعه‌ای از کهکشان‌های جهان آغازین را آشکار کند که در نوع خود بی‌سابقه است.  لاوریس ادامه می‌دهد:

می‌توانیم نقشه‌ای سه‌بعدی از ماده‌ی تاریک را تا فاصله‌ی ده‌میلیارد سال قبل تهیه کنیم و بر‌اساس توزیع کهکشان‌ها، انبساط جهان و تأثیر انرژی تاریک بر آن را دقیق ارزیابی کنیم.

کابل‌های شتاب‌سنج

دانشمندان برای اطمینان از عملکرد صحیح و سالم ماندن تلسکوپ در طول سفر فضایی با موشک روسی سایوز، آن را لرزاندند تا واکنش قطعات را ببینند. کابل‌هایی که در تصویر فوق می‌بینید، به شتاب‌سنج‌هایی وصل هستند که این لرزش‌ها را به‌وجود می‌آورند. موسی می‌گوید:

این کابل‌ها به ابزارها وصل می‌شوند و به بخش‌های مختلف تلسکوپ چسبانده می‌شوند و شتاب در هر بخش از تلسکوپ هم بررسی و تحلیل می‌شود.

پس از تست‌های یادشده در تولوز، تلسکوپ به مرکز فضایی Liege در بلژیک فرستاده می‌شود. در این مرکز، در خلأ حرارتی تست می‌شود تا از سالم‌ماندن آن در پهنای یخبندان فضا اطمینان حاصل شود.

تست حرارتی تلسکوپ یوکلید

تلسکوپ یوکلید در فاصله‌ی تقریبی ۱/۵ کیلومتری از زمین قرار می‌گیرد. در این منطقه، گرانش زمین و خورشید ترکیب می‌شوند و درنتیجه تلسکوپ با حداقل مصرف سوخت در وضعیتی ثابت قرار می‌گیرد. یک مستطیل مسطح به نام سپر خورشیدی که از پلاستیک تقویت‌شده‌ی فیبر کربنی ساخته شده است، از سمت رو به خورشید تلسکوپ محافظت می‌کند. دمای تلسکوپ برای عملکرد صحیح باید تقریبا منفی ۱۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد باشد؛ درنتیجه سمتی از تلسکوپ که به طرف خورشید نیست، با پوشش حرارتی به رنگ طلایی پوشانده می‌شود که برای پایین نگه‌داشتن دما از میلار (لایه پولیستری) و کپتون (پوشش عایق حرارتی) ساخته شده است.

فیلتر دیکروئیک

دو آینه‌ی دیگر تلسکوپ از سیلیکون کاربید ساخته شده‌اند و نور جمع‌آوری‌شده به‌وسیله‌ی آینه‌ی اصلی را به دو ابزار تلسکوپ هدایت می‌کنند. شیء آبی در اینجا (تصویر بالا) فیلتر دورنگ‌نما (دیکروئیک) نامیده می‌شود که نور را به طول موج‌های مرئی و نزدیک به مادون قرمز تقسیم می‌کند و درعین‌حال یک آینه‌ی تاشوی زرد هم وظیفه‌ی هدایت نور را برعهده دارد. تمام این سازوکار باعث می‌شود تلسکوپ تصاویر دقیقی از کهکشان‌ها و شکل آن‌ها را ثبت کند. گوسپ راکا، مدیر پروژه‌ی یوکلید در ESA می‌گوید:

اگر بخواهید از چیزی که شکل دارد، عکاسی کنید، باید مطمئن شوید کیفیت تصویر دچار بدشکلی نشود. به‌همین‌دلیل، یوکلید به عملکرد بی‌نقص چشمگیری نیاز دارد.

پوشش محافظ آلومینیومی ابزارها

یوکلید در طول دوران بررسی خود از جهان، روزانه ۸۰۰ گیگابایت داده را از ابزارهای خود مثل VIS تولید خواهد کرد. بر‌اساس تصویر فوق این ابزار در پوششی آلومینیومی قرار دارد که قبل از پرواز حذف می‌شود. سپس، داده‌ها به آنتن‌های مستقر در زمین ارسال و از آنجا برای گروه‌های مختلف دانشمندان برای تحلیل و تست ارسال می‌شوند.

لباس‌های سفید برای تست یوکلید

توسعه‌ی قطعات تلسکوپ در سال ۲۰۱۳ و پس از تکمیل مرحله‌ی طراحی آغاز شد. مونتاژ قطعات هم تقریبا دو سال پیش و از فوریه‌ی ۲۰۱۹ شروع شد. سپس، تلسکوپ روی یک سیستم گردان قرار داده شد. موسی می‌افزاید:

برای کار با تلسکوپ، به پوشیدن لباس‌های سفید نیاز بود تا از هرگونه آلودگی نوری جلوگیری شود.

تلسکوپ یوکلید در سال ۲۰۲۲ از مرکز اروپای کوئورو در گویان فرانسه پرتاب خواهد شد.

قطعات تلسکوپ

در فاز تست تلسکوپ، از ابزارها و قطعات مختلفی استفاده شد که برخی از آن‌ها بعدا حذف شدند. لاورن بروارد، مدیر برنامه‌ی یوکلید در ایرباس می‌گوید:

در طول تست‌های مکانیکی، به ابزار متعددی نیاز داریم. برای مثال، برخی قطعات بخش‌های مختلف تلسکوپ را حین انجام کار نگه می‌دارند؛ اما پس از پایان پروژه دیگر نیازی به آن‌ها نیست.

کابل‌های تلسکوپ

کابل‌های روی بورد تلسکوپ می‌توانند به‌قدری داغ شوند که تصاویر را مختل کنند؛ درنتیجه باید دور از آینه‌های تلسکوپ قرار داده شوند. همچنین، ممکن است کابل‌ها با یکدیگر تداخل داشته باشند و باعث ایجاد نویز در تصاویر شوند. در تصویر فوق، تست تطبیق‌پذیری الکترومغناطیسی را می‌بینید که برای اطمینان از عملکرد صحیح کابل‌ها انجام می‌شود. بروارد ادامه می‌دهد:

تعداد قطعات الکترونیکی داخل تلسکوپ باید به حداقل برسند. به این صورت یوکلید به دقت بسیار زیاد موردنیاز برای انتقال داده‌های جهان خواهد رسید.

کاهش دمای تلسکوپ

برای کاهش دمای تلسکوپ، از رادیاتور استفاده می‌شود که گرمای ابزارها را جذب و به داخل خلأ پمپ می‌کند، این روش در دیگر مأموریت‌های فضایی هم رایج است. برای مثال، در ایستگاه فضایی بین‌المللی از این روش برای پیشگیری از گرمای ناشی از نور خورشید استفاده می‌شود. موسی می‌گوید:

در خلأ هیچ هوایی وجود ندارد که گرما را جذب کند. به‌همین‌دلیل، نیاز به رادیاتور وجود دارد. رادیاتور به ابزارها وصل می‌شود و تضمین می‌کند گرما مانع از بررسی دقیق کهکشان‌ها نخواهد شد.

براکت ماژول پیلود

ماژول پیلود یوکلید شامل آینه‌ها و ابزارها روی ماژول سرویس حاوی قطعات الکترونیکی با شش براکت نصب می‌شود. یکی از این براکت‌ها را در شکل بالا می‌بینید. پوشش حرارتی هم در بالا برای محافظت از ماژول پیلود قرار می‌گیرد که دقیقا در جهت مخالف سپر خورشیدی است. ساخت چنین تلسکوپ دقیقی با قابلیت رصد دومیلیارد کهکشان، دستاورد کمی نیست. رصد بسیاری از این کهکشان‌ها در شرایط فعلی دشوار است؛ اما با آینه‌ی دقیق یوکلید دقت رصدها افزایش خواهد یافت.



#‌فناوری #‌تکنولوژی #‌علمی منبع: زومیت

بیشتر...


تبلیغات

تبلیغات

مطالب مرتبط

حذف شدن آیکون باتری لپ تاپ یکی از مشکلاتی است که برخی کاربران با آن مواجه می شوند. در این مطلب با چند روش رفع این مشکل آشنا می شوید.

2 روز پیش

کوچک کردن بینی در فتوشاپشاید بتوان گفت که فتوشاپ، کاربردی ترین نرم افزار ادیت کردن عکس در جهان است. این نرم افزار قدرتمند، برای انجام کار های بسیار زیادی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کار هایی که می توانید آن را در فتوشاپ انجام دهید، ایجاد تغییرات در چهره ی یک شخص است. برای مثال، شما می توانید

2 روز پیش

اضافه کردن لینک به استوری اینستاگرام قرار دادن لینک در استوری اینستاگرام فقط برای اکانت های بالای 10 هزار فالور ممکن است شما به عنوان یک کاربر اینستاگرام حتما می دانید که برای گذاشتن لینک در استوری خود می توانید بسیاری از بازدید کنندگان خود را به شبکه های اجتماعی دیگر مانند تلگرام، فیس بوک و ...

2 روز پیش

به گزارش خبرنگار ایمنا، حتماً تا به امروز برای شما هم پیش آمده که از متنی عکس گرفته‌اید، اما پس از گرفتن عکس متوجه می‌شوید که بسیار سیاه است و حتی صاف هم نیست. با این روش می‌توانید عکس‌های این‌چنین را مانند فایل اسکن شده بسیار تمیز و مرتب کنید.مرحله اول: پس از باز کردن عکس در فتوشاپ و انتخاب ابزار

3 روز پیش

به‌تازگی برندگان و تصاویر تقدیرشده مسابقه عکاس سال پرندگان ۲۰۲۱ اعلام شده است. برای دیدن تصاویر برتر ششمین دوره از مسابقه جهانی عکاسی از پرندگان با زومیت باشید.

3 روز پیش

خودروی چینی چانگان ایدو سدان خانوادگی و شهری می باشد که از پیشرانه BLUE CORE بهره می برد. با بررسی چانگان ایدو همراه ما باشید.

3 روز پیش

پیام رسان واتساپ در ایرانقبل از اینکه پیام رسان واتساپ در ایران به این سطح از استفاده و کاربرد برسد، پیام رسان های دیگری مانند تلگرام، توسط مردم ایران استفاده می شدند. اما پس از گذشت سال ها، پیام رسان تلگرام در ایران فیلتر شد. در نتیجه، مردم به دنبال یک پیام رسان بودند که بتوانند به عنوان جایگزین

4 روز پیش

گوشی شیائومی Mi 11i پرچمدار اقتصادی است که از سخت افزار توانمند و لانچر اختصاصی بهره می برد. با بررسی شیائومی Mi 11i همراه آرگا باشید.

4 روز پیش

سیستم عامل را می‌توان مهم‌ترین نرم افزاری که بر روی کامپیوترها نصب می‌شود دانست. سیستم عامل رابط کاربر و سخت افزار است، چرا که کاربر به صورت مستقیم امکان استفاده از سخت افزار را ندارد و این سیستم عامل است که دستورات را از کاربر دریافت کرده و به سخت افزار ارسال می‌کند و نتیجه اجرای دستور را از سخت

4 روز پیش

مسابقه عکاسی با پهپاد مهم‌ترین مسابقه جهانی در زمینه عکاسی هوایی است. این مسابقه، پروژه‌ای از مسابقات سیه‌نا است که تازگی برندگان سال ۲۰۲۱ خود را اعلام کرده.

5 روز پیش

در ژوئن 2021 شرکت مایکروسافت از ویندوز ۱۱ رونمایی کرد و قرار است نسخه نهایی آن در پاییز عرضه شود. با بررسی ویندوز ۱۱ همراه ما باشید.

5 روز پیش

مینی کوپر s خودروی جذاب بریتانیایی است که در کشور قیمت بسیار بالایی را به خود اختصاص داده است. با بررسی این جذاب دوست داشتی همراه ما باشید.

6 روز پیش

اگر علاقمند هستید تا بدانید بهترین دوربین های موبایل در سال 2021 متعلق به کدام یک از گوشی های هوشمند می باشد این مطلب آرگا را دنبال کنید.

۱ هفته پیش

مایکروسافت نرم افزار math solver را در نسخه 91 مرورگر اج ادغام کرده تا بدون نیاز به نصب برنامه یا جابجایی بین پنجره های مختلف از آن استفاده کنید.

۱ هفته پیش

رنگ آبی از رنگ‌های نادر در طبیعت است و کمیابی آن با شیمی و فیزیک نحوه تولید رنگ‌ها و سازوکار بینایی ما ارتباط دارد.

۱ هفته پیش

بیشتر...