James Webb Teleskobu’nun aynası: uzaydaki en büyük ayna

James Webb Uzay Teleskobu’nun görevlerinden biri de galaksilerin genç olduğu zamanları izlemek. Bunu yapabilmek için James Webb çok uzak galaksilere bakmalı, bizden 13 milyar ışıkyılından daha uzaktakilere. Bu kadar uzak gökcisimleri aşırı derecede sönüktür. Görebilmek için oldukça büyük bir aynaya ihtiyaç var.

Emektar uzay teleskobu Hubble ile James Webb’in aynalarının karşılaştırması

Bir teleskobun size gösterebileceği detay doğrudan doğruya ışık toplama gücüyle ilişkilidir. Büyük bir ayna tıpkı yağmurda daha geniş ağızlı bir leğenin daha küçük olana göre daha fazla su toplaması gibi küçük aynalara göre daha fazla foton toplar. Daha fazla foton daha detaylı görüntü elde etmenizi sağlar.

Mühendislik

Uzaya gönderilen en büyük ayna olacacak olan Webb Teleskobu’nun birinci aynası 6.5 metre çapında tasarlandı. Bu kadar büyük bir ayna beraberinde iki büyük mühendislik problemi getiriyor: Boyut ve ağırlık.

Sıradan bir teleskop aynasını büyüttükçe kalınlığı da arttırmanız gerekir. Eğer Hubble’ın aynası (2.4 metre) James Webb’e uygun biçimde büyütülecek olsaydı, kalınlığından ötürü uzaya taşınamayacak kadar ağır olurdu.

Webb’i geliştiren takım ayna yapımı için yeni yollara saparak 6.5 metrelik aynayı yeterince hafif ve güçlü yapmayı başardı. Aynanın birim alandaki ağırlığı, Hubble’ınkinin sadece 1/10’u.

Webb’in geliştiricileri parçalı aynayı hem hafif hem de güçlü olan berilyumdan imal ettiler. Segment denilen her ayna parçası ortalama 20 kg ağırlıkta.

Katlanan aynalar

Uzaya yük göndermekteki tek sorun ağırlık değil. Eğer göndereceğiniz şeyin boyutları fazla büyükse onu sığdıracak bir roket bulamayabilirsiniz.

Ağırlık problemini çözmede yardımcı olan parçalı yapı aynı zamanda boyut problemini çözmekte de yardımcı oluyor: ayna tek parça olmadığı için ayna yapısının katlanması mümkün hale geldi. 1.32 metre genişlikteki 18 altıgen ayna parçarı katlanır masa gibi bükülebilir bir iskeletin üzerinde duruyor.

Teleskobun 0.74 metre çaplı ikinci aynasını tutan kollar da katlanır özellikte. Bu sayede devasa ayna rokete sığdırılabilecek.

altıgen

Peki neden klasik aynalar gibi daire şeklinde değil de altıgen aynalar kullanılıyor?

Altıgen parçalar kabaca dairesel biçimde, katlanabilir aynaya izin veriyor ve arada boşluk kalmayacak biçimde birleştirilebiliyorlar. Eğer parçalar yuvarlak olsaydı, birleştirdikten sonra aralarda kaçınılmaz biçimde boşluklar oluşurdu.

James Webb’de kullanılan tüm aynalar tek karede. Soldakiler birincil ayna parçaları. Sağ üstte ikincil ayna görülüyor. Onun altında birincil aynanın arkasında gönderilen ışığı dedektörlere yönlendirecek üçüncü ayna ve ince ayar aynası görülüyor.

Aynanın kabaca da olsa dairesel biçim alması sayesinde ışınlar dedektörlerin bulunduğu alanda çok küçük bir noktaya odaklanabiliyor. Örneğin ayna elips biçimli olsaydı bir kenarı daha uzun olurdu; kare ayna ise merkezdeki bölgenin dışına fazlaca ışık yollayacaktır.

kusursuz odağı yakalamak

Bir ayna segmentinin arkadan görünüşü.

Büyük bir ayna milyarlarca ışıkyılı uzaktaki galaksileri görüntülemek için tek başına yeterli değil. Kusursuz bir odaklama kabiliyeti de gerekiyor. Aynalı teleskobu olanlar düzgün görüntü elde etmek için kolimasyon ayarının ne kadar önemli olduğunu bilirler.

Elinizde 18 parçalı bir ayna varsa bu işi başarabilmek gerçekten büyük bir mühendislik problemine dönüşüyor. Tüm aynalar doğru yere bakmak zorunda.

James Webb’in birincil aynasının parçaları ile burada toplanan ışığı dedektörlere yansıyan ikinci aynasının doğru noktaya bakması, arkalarında yer alan altışar adet tahrik motoru sayesinde mümkün oluyor. Birincil ayna parçaları ayrıca merkezlerinde eğriliklerini ayarlamaya yarayan ekstradan bir tahrik motoruna daha sahipler.

Birincil ayna segmentlerini tek bir büyük ayna gibi hizalamak, her bir aynanın insan saçı kalınlığının 10,000’de 1’i hassaslıkta doğru biçimde hizalayabilmekle mümkün oluyor. James Webb’i tasarlayan mühendis ve bilim insanlarının bunu nasıl yapacaklarını tam manası ile icat etmeleri gerekti.

Webb teleskobu evrende ilk oluşan galaksileri gönderdikleri kızılötesi ışınlarla gözlemleyecek. Burada şöyle bir zorluk var: sıcak cisimler ısı enerjisini kızılötesi ışınımla salarlar. Eğer Webb’in aynası yeterince soğuk olmazsa, kendi yaydığı kızılötesi ışınım, uzak galaksilerden aldığı sönük ışınları tamamen bastırır.

Webb’in aynasını çok soğuk tutmak gerekiyor

Bu durumu engellemek için James Webb’in aynası çok soğuk tutulmalı. Kryojenik, çok düşük sıcaklıkları tanımlamak için kullanılır; −150 °C ile mutlak sıfır (−273 °C) arasındaki bölgeyi kapsar. Webb’in aynası işte bu kriyonojik bölgede, yaklaşık -220 °C sıcaklıkta muhafaza edilecek.

James Webb 12 metre genişlikte, 40 tonluk kapısı olan mahzen benzeri kriyojenik test odası Chamber A önünde. Burada uzayın aşırı soğuk ve vakumlu ortamı yaratılarak teleskop yaklaşık 100 gün boyunca test edildi.

Bu zorluğun üstesinden gelebilmek için teleskop çok uzakta, Dünya’dan 1.5 milyon km ötedeki L2 noktasında konuşlanacak konuşlanacak.

Ayrıca Güneş, Ay ve Dünya’dan gelen kızılötesi ışınların optik teleskoba ulaşamaması için özel bir malzemeden üretilmiş devasa bir güneş kalkanına sahip olacak.

kaynak: jwst.nasa.gov |

katlanabilir ayna etrafındaki hayaletler

Şimdiye kadarki en güçlü uzay teleskobu sayılan James Webb Uzay Teleskobu titreşim ve akustik testlerini tamamladı. Fotoğrafta  kontrol mühendisi, testler sırasında aynanın herhangi bir bulaşma ile kirlenip kirlenmediği tespit etmeye çalışıyor. Bunun için ışıkları söndürülmüş olan temiz odada, biri ultraviyole lambalı fenerler kullanıyor. NASA fotoğrafçısı Chris Gunn bu anı kaydedebilmek için uzun pozlama yapmış. Bu nedenle kontrol mühendisi ve teknisyenlerin suretleri hayaletvari biçimde fotoğrafa silik şekilde yansımış.

James Webb’in ana aynası 18 altıgen parçadan oluşmakta ve bu parçalı yapı fotoğrafta görüldüğü şekilde aynanın katlanabilmesine olanak sağlamakta. Bu sayede dev uzay teleskobu rokete sığabilecek.

Kaynak: NASA |

Haftalık Gökyüzü Raporu – 13

 

su-24

Türkiye hava sahasının ihlal eden bir Rus savaş uçağı düşürüldü. Ardından gelen diplomatik krizi muhtemelen ekonomik sarsıntılar da izleyecek. Belçikalı fizikçilere göreyse her iki ülkenin yöneticilerinin konu hakkında yaptığı açıklamalarda bazı yanlışlar var.

Kış geldi

Kış geldi, havalar iyice soğuyacak. Genel olarak insanda sıcak hissiyatlar uyandıran Antalya’nın dağlarına kar geçen hafta geldi bile. Aşağıdaki kare Süleyman Kaynar tarafından TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi BİTOM facebook grubunda paylaşıldı:

bakirtepe-ilk-kar2015

 

halkalı gezegen Mars!

mars-rings

Yeni bir çalışma yakın komşumuz Mars’ın milyonlarca yıl sonra halkalarıyla ünlü Satürn’e benzeyebileceğini öne sürüyor. Gezegenin içteki uydusu Phobos gün geçtikçe Mars’a biraz daha yaklaşmakta. Genel olarak bu uydunun 30 milyon yıl kadar sonra Kızıl Gezegen’e düşeceği düşünülüyor ancak bu yeni çalışmaya göre Phobos çarpmadan, çekim etkisiyle paramparça olabilir ve bu durumda ardında bıraktığı enkaz bir halka meydana getirir.

Falcon’un enkazı İngiltere’ye ulaştı

Fırlatması başarısızlıkla sonuşlanan ve okyanusa çakılan Falcon 9 enkazından bir parça Britanya’nın güney batı sahillerindeki Scilly takım adalarında ortaya çıktı. Uluslararası Uzay İstasyonu’na kargo taşıyan roket fırlatmadan iki dakika sonra patlamıştı. Okyanus akıntıları sayesinde ABD Florida’dan kalkan roket, İngiltereye kadar uzun bir yol katedebildi.

rocket-debris

İlk kez bir roket dikine iniş yapmayı başardı

SpaceX firmasının ürettiği Falcon roketleri henüz başarılı olamasa da okyanus üzerinde bir platforma inecek şekilde tasarlanıyor. Yeniden kullanılabilir ve dolayısıyla daha ucuz roket hayali kuran Elon Musk’ın bu hedefine başka bir ekip daha önce ulaşmayı başardı.

Fırlattığı roketi başarılı şekilde dikine inmeyi başaran Blue Origin şirketi bu araçla yörüngeye yük ve insan taşımayı planlamıyor. Küçük çaplı bu fırlatma sistemi sadece belli sayıda uzay turistini taşıyan bir kapsülü 100 km’den daha yukarı çıkartmayı planlıyor. Kapsül daha sonra paraşüt yardımıyla yere iniyor.

uzay istasyonunda Şükran Günü

Geçtiğimiz perşembe günü Amerikalılar Şükran Günü’nü kutladılar. Bu ulusal bayramın en önemli kültürel motiflerinden biri kuşkusuz hindi. Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki Amerikalı astronotlar da bayramlarını uzay usulü hindi tetrazzini (genelde kırmızı et kullanılmadan, spagetti ve sosla yapılan bir yemek) yaparak kutladılar. Üstelik yemeğin hazırlanması sadece 15 dakika sürdü (video).

Fransız Uzay Ajansı 50 yaşında

asterix

13 Kaısm’da Paris’te gerçekleşen terör saldırıları nedeniyle, Fransız Uzay Ajansı CNES 50. yıl kutlamalarını iptal etti. Fransa’nın uzay macerası günümüzden 50 sene evvel Asterix isimli roketin fırlatılmasıyla başlamıştı. Fransa, Sovyetler, ABD, Kanada, Birleşik Krallık ve İtalya’nın ardından uzaydaki 6., uydusunu kendi roketiyle Karman Sınırı’nın ötesine taşımayı başaran 3. ülke olmuştu. Asterix aynı zamanda uzaya çıkan ilk çizgi karakter.

Fransızların kontrol odası o dönemki muadillerine göre oldukça mütevazı
Fransızların kontrol odası o dönemki muadillerine göre oldukça mütevazı

James Webb’in aynasının ilk parçası takıldı

Hubble’ın yerine geçmesi heyecanla beklenen James Webb teleskobunun 18 parçadan oluşan 6.5 metrelik aynasının ilk parçası monte edildi. 2018 yılında fırlatılması planlanan bu teleskop Dünya çevresindeki bir yörüngede değil, Dünya’dan 1.5 milyon km ötedeki L2 noktasında konuşlanacak. Hubble’ın görüş alanı Güneş ve Dünya tarafından kısıtlanıyor, 90 dakikalık yörünge süresince gözlem yaparken bu durumun hesaba katılması gerekiyor. Webb teleskobu, L2 noktasında kelimenin tam anlamıyla sabit kalacak ve Güneş ve Dünya her zaman aynı bölgede yer alacağı için çok daha geniş bir alanı rahatça gözleyebilecek.

james-webb-ilk-ayna

RS-25’ler geri dönüyor

NASA Mars’a astronot ulaştırmayı amaçlıyor. Bu görev için ağır yükleri uzağa taşıyabilecek güçlü roketlere ihtiyaç var. İşte bu iş için, dünyanın en güçlü roketi olan mamut Uzay Fırlatma Sistemi (SLS) kullanılacak. Bu sistemin ilk kademesine beş katı yakıtlı ek roketin yanısıra 4 adet RS-25 roket motoru güç verecek. RS-25’leri mutlaka görmüşsünüzdür. Hani emekliye ayrılan mekiklerin sahip olduğu 3 adet roket motoru da RS-25’ti. NASA bu roketlerin yükseltilmiş halini yeniden üretmesi için Aerojet Rocketdyne ile sözleşme imzaladı.

rs-25_engine

Cuma günü İÜ Amatör Astronomi Kulübü etkinliği var

İstanbul Üniversitesi Amatör Astronomlar Kulübü‘nün 4 Aralık Cuma günü bir etkinliği olacak. Programda “Mikrodan Makroya Gezegen Oluşumu”, “Dark Side of the Astronomy” sunumlarından sonrasında ise hava şartları iyi olursa gökyüzü gözlemi var.

Dronlar Alemi

m44_DroneCompetitions_Pilots-1

Dronlara plaka

Daha önceki raporlardan birinde ABD’de Federal Havacılık İdaresi’nin insansız hava araçlarına kayıt zorunluluğu getirmeyi planladığını yazmıştım. Yeni habere göre konu üzerinde çalışan bir komisyon 250 gramdan daha ağır tüm dronların kayıt kapsamına alınmasını değerlendiriyor. Eğlence amaçlı kullanılan İHA’larda film kaydı için yararlanılan küçük ve hafif GoPro kamerasının bile 111g olduğu düşünülünce çok küçük araçlar dışında kalanların üzerlerinde plaka gibi görünebilir biçimde kayıt numaralarını taşımaları gerekecek.