විශ්වයේ ආරම්භය සජීවීව දකින්න අභ්‍යවකාශයට යන දුරේක්ෂය - James Webb

· 2 min read
විශ්වයේ ආරම්භය සජීවීව දකින්න අභ්‍යවකාශයට යන දුරේක්ෂය - James Webb

අප යම්කිසි දෙයක් දකින්නේ ඒ වස්තුවේ සිට පැමි⁣ණෙන ආලෝකය අපේ ඇසට වැටුණු විටයි. කෙසේ නමුත් ආලෝකයේ වේගයට සීමාවක් ඇත. රික්තය තුළදී ආලෝකය ගමන් ගන්නා වේගය තත්පරයට කිලෝමීටර් 299,792.458 ක් පමණ වේ. එනම් අප කිලෝමීටර් 299,792.458 ක් දුරින් තියන වස්තුවක් නරඹන්නේ නම් අප දකින්නේ තත්පරයට පෙර එයින් පැමිණි ආලෝකයයි. සූර්යයාගේ සිට ආලෝකය පෘථිවියට පැමිණීමට මිනිත්තු 8 ක් පමණ ගත වේ. එනම් අප සෑම විටම දකින්නේ අප නරඹන මොහොතට මිනිත්තු 8 කට පමණ පෙර තිබූ සූර්යයායි.

මේ ලෙසින් අප තව දුරින් ඇති වස්තූන් නරඹන විට අප ඒ දකින්නේ ඒ වස්තුවෙන් අතීතයේ නිකුත් වූ ආලෝක කිරණයි. මේ නිසාම ආලෝකයේ වේගය ඇසුරින් දුර මැනීම සඳහා ඒකකයක් හඳුන්වා දී ඇත. ඒ ආලෝක වර්ෂයි. ආලෝක වර්ෂයක් යනු තත්පරයට කිලෝමීටර් 299,792.458 ක වේගයෙන් ගමන් ගන්නා ආලෝකය වසරක් තුළ ගමන් කරන දුරයි. ආලෝක වර්ෂයක් කිලෝමීටර්වලින් කියනවා නම් නමයයි බිංදු 12 ක් පමණ වේ (9.461 × 10¹² km).

අපගේ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයට ආසන්නතම තාරකාව වන ප්‍රොක්සිමා සෙන්චූරි තාරකාවට ඇති දුර ආලෝක වර්ෂ 4.243 ක්ය. එනම් අප දකින්නේ ප්‍රොක්සිමා සෙන්චූරි තරුව වර්ෂ 4.423 ක් අතීතයේ තිබූ ආකාරයයි. ඇන්ඩ්‍රොමීඩා චක්‍රාවාටයට ඇති දුර ආලෝක වර්ෂ මිලියන 2.5 කි. එනම් අප දකින්නේ වසර මිලියන 2.5 ක් අතීතයේ තිබූ ඇන්ඩ්‍රොමීඩා චක්‍රාවාටයයි. මෙලෙසින් අප තවත් ඈත වස්තූන් නිරීක්ෂණය කරන්නේ නම් අපට තවත් අතීතය නැරඹීමට හැකි වේ. විද්‍යාඥයින් සොයාගෙන ඇති ආකාරයට විශ්වයේ වයස අවුරුදු බිලියන 13.8 ක් පමණ වේ.

එනම් මහා පිපිරුම සිදු වී වසර බිලියන 13.8 ක් ගත වී ඇත. එයින් අදහස් වන්නේ අපට යම්කිසි ආකාරයකින් ආලෝක වර්ෂ බිලියන 13.8 ක් දුර නැරඹීමට හැකි නම් අපට මහා පිපිරුම දැක බලා ගැනීමට හැකි විය යුතුය. ආලෝක වර්ෂ බිලියන 13.8 ක් දුරම නැරඹීමට නොහැකි වුවත් ඒ ආසන්නයටවත් නැරඹීමෙන් විශ්වයේ මුලින්ම තරු, චක්‍රාවාට නිර්මාණය වන ආකාරය දැක ගැනීමට හැකි විය යුතුයි.

ඉතින් විද්‍යාඥයින් මේ පිළිබඳව සිහින දකින්නේ බොහෝ කාලයක සිටයි. ඔවුන්ගේ ඒ සිහිනය සැබෑ වීමට ඇත්තේ තවත් මාස කිහිපයක් පමණි. 1996 දී ආරම්භ වූ "මීළඟ පරම්පරාවේ අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂ" (Next Generation Space Telescope) ව්‍යාපෘතියේ ප්‍රතිඵලය වූ "ජේම්ස් වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය" මේ වන විට දියත් කරන ස්ථානය වෙත ප්‍රවාහනය කිරීමට සූදානම කරමින් පවතී.

80, 90 දශකවල නාසා ආයතනය මඟින් කොම්ප්ටන්, චන්ද්‍රා, හබල් හා ස්පිට්සර් නමින් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂ 4 ක් දියත් කරන ලදී. Great Observatories නමින් හැඳින්වූ මෙම වැඩසටහන මඟින් විශ්වය පිළිබඳ බොහෝ තොරතුරු ලබා ගන්නා ලදී. ඒ නිසා තවත් දියුණු දුරේක්ෂයක් යැවීම සඳහා මීළඟ පරම්පරාවේ අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය ව්‍යාපෘතිය ආරම්භ වන්නේ 1996 දීය. ඇමරිකාවේ නාසා ආයතනය සමඟින් කැනඩා අභ්‍යවකාශ ඒජන්සිය (CSA) හා යුරෝපා අභ්‍යවකාශ ඒජන්සිය (ESA) මෙම ව්‍යාපෘතියට එක් වූ අතර දුරේක්ෂය නිපදවීම සඳහා කොන්ත්‍රාත්තුව දිනා ගන්නේ TRW සමාගමයි.

පසුව ඒ සමාගම Northrop Grumman සමාගම විසින් මිලදී ගත් අතර ව්‍යාපෘතිය Northrop Grumman සමාගම විසින් ඉදිරියට කරගෙන යන ලදී. නාසා ආයතනයේ ගොඩාඩ් අභ්‍යවකාශ මධ්‍යස්ථානය මේ ව්‍යාපෘතිය කළමණාකාරණය කරන අතර දුරේක්ෂයට සම්බන්ධ කරන කැමරා ආදී විද්‍යාත්මක උපකරණ නිපදවන්නේත් ගොඩාඩ් මධ්‍යස්ථානයයි . Ball Aerospace Technologies සමාගම මෙම අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයේ "දුරේක්ෂ කොටස" නිපදවීම සිදු කරන අතර දුරේක්ෂයේ සැකිල්ල නිපදවීම හා අවසන් එකලස් කිරීම භාර වූයේ Northrop Grumman සමාගමටයි.

James Webb අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂය

දුරේක්ෂයක වැදගත්ම කොටසක් වන්නේ එහි ප්‍රාථමික දර්පණයයි. විශ්වයේ සිට එන ආලෝකය දුරේක්ෂයේ නිරීක්ෂක උපකරණවලට කේන්ද්‍ර ගත කරන්නේ මේ දර්පණ පද්ධතියෙනි. හබල් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයේ ප්‍රාථමික දර්පණයේ විශ්කම්භය මීටර් 2.4 ක් පමණ වේ. ජේම්ස් වෙබ් දුරේක්ෂයේ ප්‍රාථමික දර්පණය මීටර් 6.5 ක් පමණ වේ. මෙය සාදා ඇත්තේ බෙරිලියම්වලින් සෑදූ රන් ආලේපිත ෂඩාශ්‍රාකාර කොටස් 18 කිනි.

මෙහි ආලෝකය එකතු කිරීමට 25.4 m² ක වර්ගඵලයක් ඇත. මෙය තනි දර්පණයක් ලෙස නිපදවූවා නම් වර්තමානයේ ඇති කිසිම රොකට්ටුවක ගෙන යාමට නොහැකි වන නිසා මෙය කොටස් තුනකට හැකිළිය හැකි දර්පණයක් ලෙස සකස් කර ඇත. මීට අමතරව ආලෝක කිරණ නිසි ආකාරව නිරීක්ෂක උපකරණ වෙත යොමු කිරීමට ද්විතියක හා ත්‍රිතියික දර්පණ දෙකක් ඇත. මෙහි එක් එක් දර්පණ නියමිත දිශාවට මුහුණලා සිටින පරිදි හැරවීමට මෝටර් 126 ක් සවි කර ඇත.

James Webb දුරේක්ෂයේ ප්‍රාථමික දර්පණය

වෙබ් අභ්‍යවකාශ දුරේක්ෂයේ අරමුණ මහා පිපිරුමෙන් පසු බිහි වූ විශ්වයේ මුළින්ම සෑදුණු තරු හා චක්‍රාවාට පිළිබඳ අධ්‍යයනයයි. ආරම්භක අවස්ථාවෙි පවතින විශ්වය නිරීක්ෂණය කිරීමට නම් බැලිය යුත්තේ අධෝරක්ත කලාපයේය. එයට හේතුව මෙයයි. මහා පිපිරුමෙන් පසු විශ්වය ඉතා වේගයෙන් ප්‍රසාරණය වූ නිසා ඒ කාලයේ නිකුත් වූ ආලෝකය ඇතුළු සියලුම විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ප්‍රසාරණය විය. එනම් සියලුම තරංගවල තරංග ආයාමය වැඩි විය. ඒ නිසා ඒ කාලයේ නිකුත් වූ ආලෝක කිරණවල තරංග ආයාමය අධෝරක්ත කලාපයට ප්‍රසාරණය වී ඇත.

මේ නිසා අතීත විශ්වය නිරීක්ෂණය කරන ජේම්ස් වෙබ් දුරේක්ෂය තැඹිලි පැහැයේ සිට මධ්‍යම අධෝරක්ත තරංග දක්වා (0.6 to 28.3 μm) කලාපය නිරීක්ෂණය කරයි. නමුත් අධෝරක්ත තරංග නිරීක්ෂණය කිරීම ඉතා අසීරු කාර්යයකි. මන්දයත් උෂ්ණත්වයක් ඇති සෑම වස්තුවකින්ම අ⁣⁣ධෝරක්ත කිරණ නිකුත් වෙයි. දුරේක්ෂයේ දර්පණ සාමාන්‍ය කාමර උෂ්ණත්වයේ පමණ පවත්වා ගත්තොත් එහි උෂ්ණත්වය මඟින් නිකුත්වන අධෝරක්ත කිරණ, දර්පණ මඟින් පරාවර්තනය කර එවන ඈත තරුවල අධෝරක්ත කිරණ සමඟ මිශ්‍ර වී තරුවේ තොරතුරු විකෘති කරයි. ඒ නිසා දුරේක්ෂයේ දර්පණ හා විද්‍යාත්මක උපකරණවලින් නිකුත් වන අ⁣ධෝරක්ත කිරණ අවම කිරීමට ඒවා අධික ලෙස සිසිල් කළ යුතු වේ.

Kapton වලින් සෑදූ, මිනිස් කෙස් ගසක් තරම් ඝනකමක් ඇති ස්ථර 5 කින් සමන්විත සූර්ය ආවරණයක් (Sun Shield) මේ සඳහා භාවිතා කරයි. මීටර් 14×20 තරම් විශාල මේ ආවරණය දියත් කරන අවස්ථාවේදි රොකට්ටුව තුළ හසුරා තැබීම සඳහා  ඉතා කුඩා ප්‍රමාණයකට හැකිළිය හැක. මේ සූර්ය ආවරණය මඟින් හිරු එළිය අවහිර කරන අතර දුරේක්ෂයේ දර්පණ හා නිරීක්ෂණ උපකරණ -220°C තරම් අධි ශීත උෂ්ණත්වයක පවත්වා ගනී.

සූර්ය ආවරණය

James Webb දුරේක්ෂය ක්‍රියා කිරීමට නියමිත වන්නේ Sun-Earth L2 Halo Orbit නමින් හැදින්වෙන කක්ෂයකයි. මෙය බොහෝ දෙනෙක් අසා නැති කක්ෂයකි. යම් කිසි වස්තුවක් පෘථිවියේ සිට කිලෝමීටර් මිලියන 1.5 ක් සූර්යයාගෙන් ඉවතට ගෙන ගිය විට, එය පෘථිවි ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්‌ෂේත්‍රයෙන් ඉවත් වී සූර්ය කක්ෂයකට ඇතුල් වේ. නමුත් මෙය මත තවමත් පෘථිවි ගුරුත්වාකර්ෂණය ක්‍රියාකරයි. මෙය ක්‍රියාකරන්නේ සූර්යයාගේ ගුරුත්වාකර්ෂණය ක්‍රියා කරන දිශාවටමයි. එනම් මේ වස්තුව මත සූර්යයාගේ සහ පෘථිවියේ ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයන් දෙක එකතු වී ක්‍රියාකරයි.

මේ නිසා මෙය මත ක්‍රියාකරන සම්පූර්ණ ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය වැඩි වේ. මේ නිසා මේ වස්තුව පෘථිවියට වඩා සූර්යයාගෙන් දුරින් තිබුනත්, මෙය මත ක්‍රියාකරන ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය වැඩි වේ. ඒ නිසා මෙහි කක්ෂීය ප්‍රවේගය වැඩි වේ. වෙනත් ආකාරයකට කියනවා නම් මෙම ස්ථානයේ තනිව පැවති වස්තුවකට සූර්යයා වටා යාමට ගත වන කාලයට වඩා, දැන් මෙම වස්තුවට සූර්යයා වටා යාමට ගත වන කාලය අඩු වේ.

මෙය ඇත්තේ පෘථිවියේ සිට සූර්යයාගෙන් ඉවතට කිලෝමීටර් මිලියන 1.5 ක් දුරින් නම් මෙම වස්තුවට සූර්යයා වටා යාමට ගත වන කාලය, පෘථිවියට සූර්යයා වටා යාමට ගත වන කාලයට සමාන වේ. එනම් මේ වස්තුව නිරන්තරයෙන්ම පෘථිවිය හා සූර්යයා යා කරන රේඛාවේ පවතී. මෙම ස්ථානය හදුන්වන්නේ සූර්ය-පෘථිවි පද්ධතියේ දෙවන Lagrange ලක්ෂ්‍යය හෙවත් Sun-Earth L2 ලක්ෂ්‍යය ලෙසයි.

කෙසේ නමුත් මෙම ලක්ෂ්‍යය ගතික වශයෙන් අස්ථායි (Dynamically Unstable) වේ. එනම් යම් කිසි වස්තුවත් ස්ථායි ස්ථානයෙන් ඉවතට තල්ලු වූවොත් එය දිගින් දිගටම ඈතට ගමන් කරයි. මේ නිසා ඇත්තටම මෙම ලක්ෂ්‍යයේ ඇති වස්තූන් එක ස්ථානයක ස්ථායීව පවතිනවා වෙනුවට එම ස්ථානය වටා ඉහළ පහළ හෝ දෙපැත්තට ගමන් කරමින් පවතී. මේවා කක්ෂ ලෙස හැදින්වූවත් සාමාන්‍ය කක්ෂවලට වඩා වෙනස් කක්ෂ විශේෂයකි. සාමාන්‍ය කක්ෂයකදී වස්තුවක් ගමන් කරන්නේ තවත් වස්තුවක් වටාය. නමුත් මෙම කක්ෂවලදී වස්තූන් ගමන් කරන්නේ Lagrange ලක්ෂ්‍යය වටායි. මෙහිදී James Webb දුරේක්ෂය යොමු කරන්නේ Halo Orbit නමින් හැදින්වෙන කක්ෂයකටයි. එහිදී දුරේක්ෂය Sun-Earth L2 ලක්ෂ්‍ය වටා වෘත්තයකට ආසන්න හැඩයකින් ගමන් කරනු ඇත.

James Webb දුරේක්ෂයේ Sun-Earth L2 Halo Orbit එක

මේ කක්ෂයේ පවතින විට දුරේක්ෂය සෑම විටම සූර්යාලෝකයට නිරාවරණය වී පවතී. නමුත් සූර්ය ආවරණය මගින් එකම පැත්තේ ඇති පෘථිවියෙන් හා සූර්යයාගෙන් එන අලෝකය අවහිර කරන අතර දුරේක්ෂයේ දර්පණයට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට සිසිල් වී අධෝරක්ත නිරීක්ෂණ සිදු කිරීමට හැකි වේ. හිරු එළියට මුහුණ දෙන පැත්තේ සූර්ය පැනල හා අනෙකුත් උපකරණ පවතී.

James Webb දුරේක්ෂයේ උෂ්ණත්වය පාලනය කරන ආකාරය

James Webb දුරේක්ෂය පෘථිවියේ සිට කිලෝමීටර් මිලියන 1.5 ක් දුරට යන නිසා මෙහි දෝෂයක් ඇති වූවොත් එය පිළිසකර කිරීමට හැකියාවක් ඇත්තේ නැහැ. ඒ නිසා මෙම දුරේක්ෂය පරිපූර්ණ ලෙස සාදා දියත් කළ යුතු වේ. දෙසැම්බර් 18 වනදා ප්‍රංශ ගයනා‌වේ Kourou අභ්‍යවකාශ මධ්‍යස්ථානයෙන් Airanespace සමාගමේ Ariane 5 රොකට්ටුවකින් දියත් කරන James Webb දුරේක්ෂය මාසයක් පමණ ගත වන විට එහි ක්‍රියාකාරී ස්ථානයට පැමිණෙනු ඇත. ඒ ගමන් කරන කාලයේදී සූර්ය ආවරණය, ප්‍රාථමික දර්පණය ඇතුළු හකුළා තිබූ කොටස් එකින් එක දිග හරිනු ඇත. මෙම දිග හැරීමේ ක්‍රියාවලිය මේ YouTube වීඩියෝවෙන් නරඹන්න.