به گزارش آماج، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن متعلق به ناسا پس از انجام مجموعه‌ای از آزمایش‌ها و تنظیمات بسیار دقیق، عملکردی فراتر از پیش‌بینی دانشمندان نشان داده است. کیفیت تصویربرداری ابزار میدان‌دید گسترده این تلسکوپ اکنون نزدیک به ۳۰ درصد بهتر از مقدار پیش‌بینی‌شده است؛ پیشرفتی که می‌تواند به ثبت تصاویر واضح‌تر از بخش‌های وسیعی از جهان و بررسی دقیق‌تر رازهای کیهان کمک کند.
مهندسان ناسا برای دستیابی به این نتیجه، تنها تغییرات بسیار کوچکی در سامانه اپتیکی تلسکوپ ایجاد کردند. در یکی از مهم‌ترین تنظیمات، آینه ثانویه تنها به اندازه حدود یک‌شانزدهم قطر موی انسان جابه‌جا شد؛ حرکتی ناچیز که توانست دقت تمرکز نور را بهبود دهد.
این دستاورد گام مهمی در آماده‌سازی تلسکوپ رومن برای مأموریت علمی خود به شمار می‌رود؛ مأموریتی که با هدف بررسی ماده تاریک، انرژی تاریک و دیگر پرسش‌های اساسی درباره ساختار و تحول جهان انجام خواهد شد.
آزمایش دقیق ابزارهای علمی تلسکوپ رومن
پس از فعال‌سازی ابزار میدان‌دید گسترده در ماه سپتامبر، مهندسان آزمایش‌های جامعی را آغاز کردند تا عملکرد تک‌تک اجزای این سامانه و هماهنگی آن‌ها با یکدیگر را بررسی کنند.
نخستین مرحله بر بررسی ۱۸ آشکارساز این ابزار و تجهیزات الکترونیکی مرتبط با آن‌ها متمرکز بود. هر آشکارساز تقریباً به اندازه یک برگه یادداشت کوچک است و وظیفه ثبت نور دریافتی را بر عهده دارد.
در مرحله بعد، چرخ فیلترها و اجزای اپتیکی بررسی شدند. این سازوکار چرخان امکان انتخاب طول‌موج‌های مشخص نور را فراهم می‌کند و به جداسازی نور ورودی بر اساس رنگ‌های مختلف کمک می‌کند؛ قابلیتی که برای مطالعه ویژگی‌های اجرام آسمانی اهمیت زیادی دارد.
مهندسان همچنین سامانه کالیبراسیون داخلی را آزمایش کردند. این سامانه از دیودهای نورگسیل یا LED استفاده می‌کند که می‌توانند با فرمان از زمین، نورهایی با رنگ و شدت متفاوت تولید کنند. با اندازه‌گیری واکنش آشکارسازها به این نورهای کنترل‌شده، دانشمندان می‌توانند تفاوت حساسیت بخش‌های مختلف را شناسایی و اصلاح کنند.
بررسی سازوکار تنظیم فوکوس و سامانه کنترل دما نیز از دیگر مراحل این آزمایش‌ها بود. کنترل دما اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا اجزای حساس ابزارهای علمی برای عملکرد دقیق باید در محدوده‌های حرارتی مشخصی نگه داشته شوند.
مکسیم ریزو، مهندس سامانه ابزار میدان‌دید گسترده در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا، فرایند کالیبراسیون را به کوک کردن پیانو یا گیتار پیش از اجرا تشبیه کرده است؛ فرایندی که در آن همه اجزا تنظیم می‌شوند تا دستگاه بتواند در طول استفاده، عملکردی پایدار و دقیق داشته باشد.
تلسکوپی که پیش از تنظیمات هم عملکرد درخشانی داشت
هم‌زمان با آزمایش ابزارهای علمی، گروه دیگری از مهندسان روی تنظیم دقیق هم‌راستایی آینه‌ها و دیگر اجزای اپتیکی تلسکوپ کار کردند. نتایج اولیه نشان داد که این اجزا حتی پیش از اصلاحات جدید نیز با دقت بسیار بالایی در موقعیت مناسب قرار داشتند.
متیو بولکار، مسئول سامانه‌های اپتیکی تلسکوپ رومن در مرکز گادرد ناسا، اعلام کرد که آزمایش‌ها و مدل‌سازی‌های گسترده پیش از پرتاب، به‌خوبی نتیجه داده‌اند و در نهایت تنها اصلاحات کوچکی برای رسیدن به هم‌راستایی تقریباً ایدئال مورد نیاز بوده است.
این دقت بالا اهمیت زیادی دارد، زیرا شرایط پرتاب و محیط فضا با شرایط آزمایش روی زمین تفاوت دارد. نیروهای واردشده هنگام پرتاب می‌توانند باعث جابه‌جایی‌های بسیار کوچک در تجهیزات حساس شوند. همچنین نبود گرانش و تفاوت در تغییرات دما و میزان رطوبت می‌تواند بر رفتار سامانه‌های اپتیکی اثر بگذارد.
تلسکوپ فضایی رومن در ۳۰ اوت ۲۰۲۶ پرتاب شد. به گفته بولکار، نتایج ارزیابی‌های اخیر نشان می‌دهد آزمایش‌های زمینی توانسته‌اند عملکرد واقعی تجهیزات را با دقت بالایی پیش‌بینی کنند؛ به‌طوری‌که هر دو ابزار علمی به عملکرد مورد انتظار رسیده‌اند یا از آن فراتر رفته‌اند.
تغییر موقعیت آینه با دقتی کمتر از قطر موی انسان
تلسکوپ رومن برای جمع‌آوری نور اجرام دوردست و هدایت آن به سوی ابزارهای علمی خود، از مجموعه‌ای پیچیده از آینه‌ها و اجزای اپتیکی استفاده می‌کند. برای ثبت تصاویر واضح، نور باید در مسیری بسیار دقیق حرکت کند و حتی ناهماهنگی‌های میکروسکوپی می‌توانند بر کیفیت تصویر تأثیر بگذارند.
آلدن جورلینگ، مهندس ارشد اپتیک در پروژه رومن، توضیح داد که تیم مهندسی آینه ثانویه را حدود یک‌شانزدهم قطر موی انسان جابه‌جا کرده است. این تغییر، ارتفاع آینه ثانویه نسبت به آینه اصلی را اندکی اصلاح کرد.
برای درک بهتر اندازه این تغییر، می‌توان آن را با ارتفاع ساختمان امپایر استیت در نیویورک مقایسه کرد. اگر ارتفاع آینه در این مقیاس تصور شود، تغییر ایجادشده اندکی کمتر از ضخامت یک سکه یک‌سنتی آمریکایی در نوک آن ساختمان خواهد بود.
هرچند چنین جابه‌جایی کوچکی در مقیاس انسانی تقریباً قابل مشاهده نیست، در سامانه‌ای که باید نور اجرام بسیار دور را با دقت بالا متمرکز کند، می‌تواند تفاوت چشمگیری ایجاد کند.
ابزار تاج‌نگار نیز به عملکرد مورد انتظار رسیده است
مهندسان در ابتدا تمرکز خود را بر ابزار تاج‌نگار (کرونوگراف) تلسکوپ رومن گذاشتند؛ ابزاری که تصاویر آن اندکی خارج از فوکوس بود. با این حال، مشکل از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد کمتر بود و اصلاح آن نسبتاً آسان انجام شد.
تاج‌نگار اکنون به سطح عملکرد مورد نظر گروه مهندسی رسیده است. با این وجود، تنظیمات دوربین و پیکربندی آینه‌های تغییرشکل‌پذیر آن همچنان بررسی خواهد شد. این آینه‌ها می‌توانند شکل خود را با دقت بسیار بالا تغییر دهند تا خطاهای مسیر نور اصلاح شود.
یکی از قابلیت‌های مهم تاج‌نگار، کاهش نور مزاحم اجرام بسیار درخشان است تا مشاهده اجرام کم‌نور در نزدیکی آن‌ها امکان‌پذیر شود. تیم مأموریت قصد دارد در هفته‌های آینده توانایی این ابزار را برای مسدود کردن نور ناخواسته آزمایش کند؛ قابلیتی که می‌تواند در مطالعه اجرام کم‌نور، از جمله اجرام نزدیک به منابع درخشان، اهمیت داشته باشد.
کیفیت تصاویر ابزار میدان‌دید گسترده ۳۰ درصد بهتر شد
نتایج نهایی اندازه‌گیری‌ها نشان داد که ابزار میدان‌دید گسترده تلسکوپ رومن به عملکرد اپتیکی نزدیک به ۳۰ درصد بهتر از پیش‌بینی‌ها دست یافته است.
مهندسان پیش از پرتاب، معیار کیفیت اپتیکی این ابزار را حدود ۹۰ نانومتر بر اساس معیار RMS تعیین کرده بودند. این شاخص میزان خطای اپتیکی سامانه را توصیف می‌کند؛ به بیان ساده، نشان می‌دهد جبهه موج نور ورودی تا چه اندازه از حالت ایدئال و کاملاً متمرکز فاصله دارد.
برای درک ابعاد این اندازه‌گیری، ۹۰ نانومتر تقریباً هزار برابر کوچک‌تر از قطر یک تار موی انسان است. در چنین مقیاس کوچکی، حتی نقص‌هایی که از نظر روزمره ناچیز به نظر می‌رسند، می‌توانند بر وضوح تصاویر نجومی اثر بگذارند.
پس از انجام اصلاحات، مهندسان خطای اپتیکی ۶۳ نانومتر RMS را اندازه‌گیری کردند؛ رقمی که به‌طور محسوسی بهتر از معیار اولیه ۹۰ نانومتری است. این نتیجه نشان می‌دهد تلسکوپ می‌تواند تصاویری واضح‌تر از سطح پیش‌بینی‌شده در مرحله طراحی تولید کند.
جورلینگ با اشاره به این دستاورد گفت تصاویر حاصل از پیمایش‌های گسترده آسمان با تلسکوپ رومن از آنچه انتظار می‌رفت، واضح‌تر خواهند بود. او این نتیجه را حاصل سال‌ها مدل‌سازی دقیق، اندازه‌گیری‌های حساس و آزمایش‌های گسترده دانست.
این پیشرفت چه اهمیتی برای کشف رازهای کیهان دارد؟
تلسکوپ فضایی رومن برای بررسی بخش‌های وسیعی از آسمان طراحی شده است. ترکیب میدان دید گسترده با کیفیت تصویربرداری بالاتر می‌تواند به دانشمندان کمک کند داده‌های دقیق‌تری از اجرام آسمانی جمع‌آوری کنند و ساختارهای کیهانی را در مقیاس‌های بزرگ‌تر بررسی کنند.
از اهداف اصلی این مأموریت، مطالعه ماده تاریک و انرژی تاریک است؛ دو مؤلفه ناشناخته که نقش مهمی در درک دانشمندان از ساختار و تحول جهان دارند. کیفیت بالاتر تصاویر می‌تواند در تحلیل داده‌های این بررسی‌ها مفید باشد، هرچند میزان دستاوردهای علمی نهایی به داده‌های مأموریت و تحلیل‌های بعدی وابسته خواهد بود.
با رسیدن هر دو ابزار علمی تلسکوپ رومن به عملکرد مورد انتظار یا فراتر از آن، یکی دیگر از مراحل مهم آماده‌سازی این رصدخانه فضایی پشت سر گذاشته شده است. نتیجه تنظیماتی که در مقیاس بسیار کوچک انجام شده‌اند، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای آغاز رصدهای علمی و بررسی دقیق‌تر کیهان فراهم می‌کند.
برای دنبال کردن تازه‌ترین اخبار نجوم، اکتشافات فضایی و فناوری‌های علمی، به آماج مراجعه کنید.
