تابعونا

تليسكوب جيمس ويب .. في الهندسة لازم تتك علي الصبر.

في الأخر دي كاميرا وعشان تعمل كاميرا جامدة لازم العدسة تبقي كبيرة وده معناها وزن زيادة بس انت مش عايز التليسكوب يبقي تقيل .. ازاي تعمل كاميرا العدسة بتاعتها قوية بس في نفس الوقت خفيفة؟ .. وزن تليسكوب جيمس ويب حوالي 6 طن وده تقريباً نص وزن تليسكوب هابل الفضائي اللي حيطلع بره الخدمة خلاص والمفروض إن تليسكوب جيمس ويب حيحل محله رغم إن عدسات الكاميرا بتاعة تليسكوب جيمس ويب أقوي الضعف من العدسات اللي متركبه علي تليسكوب هابل .. عملوها ازاي دي؟

17 يوليو، 2022 1.7 ألف

النجاح مش بيجي بالساهل .. متنساش ده .. لو متعبتش مش حتوصل .. دي واحدة من المسلمات اللي ربنا خلق بيها الأرض زيها زي مسلمة إن المحشي اللي بتعمله مراتك لا يقارن بالمحشي بتاع الست والدتك وإن الأهلي بياخد الدوري .. من كام يوم انتشرت علي السوشيال ميديا صور التقطها تليسكوب جيمس ويب الفضائي وناس كتير عملت شير وكومنتات .. فيه اللي بيتريق وفيه اللي بيسبح بمجد الله عز وجل .. عادي دي طبيعة السوشيال ميديا .. بس النهاردة إحنا جايين نحكيلك القصة اللي ورا الصورة .. قصة تليسكوب جيمس ويب الفضائي .. عايزك تعرف إنها قصة طويلة ومعقدة وتفاصيلها كتير بس حتطلع منها بأهم درس لازم تحطه دايماً في دماغك .. النجاح مش بيجي بالساهل.

أول حاجة تكون عارفها ودي معلومة ممكن تصدمك أنا عارف إن عملية تصميم وتصنيع واختبار التليسكوب خدت أكتر من 25 سنة .. أيوه إحنا بقالنا ربع قرن محتاسين في البتاعة دي ومكناش عارفين نطلعه الفضاء ازاي ولا نشغله ازاي  .. تاني معلومة أنا برده عارف إنها حتصدمك إن البتاع ده لما طلع الفضاء قضي شهر كامل بيعمل سلسلة من المناورات الجوية شبه اللي كانت بتتعمل في فيلم Top Gun:Maverick بس في الفضاء عشان خاطر يبدأ يشتغل .. أي غلطة كان ممكن تحصل في الشهر ده كانت كفيلة إن مهمة التليسكوب كلها تفشل وكل الفلوس اللي اتدفعت في الخمسة وعشرين سنة اللي فاتوا تكون حرفياً وبدون أي مبالغة اترمت علي الأرض .. أظن السؤال دلوقتي هو طب ليه النكد ده كله؟ .. حنستفاد إيه يعني من البتاع ده؟ .. ده سؤال مهم بشكل انت لا تتخيله.

تبقي غلطان لو تخيلت إن تليسكوب جيمس ويب ده عبارة عن كاميرا هاي ديفينيشن باعتينها الفضاء عشان تعمل فوتوسيشن للنجوم .. مش ده الهدف بتاعه خالص .. صحيح التليسكوب فيه كاميرا البؤرة بتاعتها عرضها 6.5 متر بتقدر إنها تصور نحلة طايرة علي القمر ودي مش مبالغة الكاميرا جامدة أوي للدرجة دي بس انت باعت التليسكوب ده عشان يشوف الماضي .. ده مش تليسكوب فضائي Space Telescope .. ده Space-Time Telescope .. اللي ححاول أشرحه دلوقتي حتحس إنه معقد شوية زي ما أكون بشرحلك الفكرة بتاعة فيلم Interstellar وهي إن لما أنا ابعت كاميرا تصور حاجة بعيد أوي في الكون فاللقطة اللي الكاميرا بتصورها مش بتوريك هو إيه اللي بيحصل دلوقتي حالاً .. لا خالص .. انت حرفياً لما بتخلي الكاميرا بتاعة التليسكوب تصور حاجة بعيد فهي بتديلك لقطة لحاجة حصلت من 13.8 مليار سنة .. انت فعلياً كأنك جايب كاميرا وبتصور بيها نشأة الكون .. ازاي المجرات بتتكون .. حتقدر تشوف بنفسك خطوة بخطوة هو ازاي الثقب الأسود بيتكون .. السؤال دلوقتي تعمل ده ازاي؟

الصورتين دول بيوروك نفس الحاجة وهي الحلقة الجنوبية Southern Ring وفيه ناس تانية بتسميها Eight-Burst ودي عبارة عن نيبيولا Nebula .. كلمة نيبيولا معناها شوية التراب اللي بيتجمعوا حول نجم بيموت وفي حالة الحلقة الجنوبية هم عبارة عن نجمين بيدوروا حول بعض والاتنين بيحتضروا سوا مع بعض علي بعد 2000 سنة ضوئية من الأرض  .. هي حاجة رومانسية شوية لو فكرت فيها الحقيقة .. بس عشان ابسطهالك حاول تتخيل إن الصورتين متاخدين بفلترين .. الصورة اللي علي الشمال بنسبة تركيز أشعة تحت الحمراء متوسطة Mid-infrared ودي لو ركزت فيها شوية حتلاقي النجمين متصورين مع بعض .. والصورة اللي علي اليمين بNear-Infrared وباين فيها اللون الأورانج وده عبارة عن تكتل من الهيدروجين الجزيئي Molecular Hydrogen وده عبارة عن ذرتين هيدورجين اتحدوا مع بعض في حين إن اللون الأزرق ده اللي في النص يبقي غاز مشحون بشحنة كهربية.
دي من الصور اللي صورها تليسكوب جيمس ويب والناس علي السوشيال ميديا اتريقوا عليها بما فيه الكفاية وفيه منهم اللي قالك دي رخامة جالاكسي بس متصورة بكاميرا عاملة زوم .. المهم خلينا نتكلم جد شوية .. شايف شوية النجوم المنورين بزيادة دول؟ دول مجموعة نجوم اسمهم SMACS 0723 والصورة اللي انت شفتها دي مش معناها إن ده شكل النجوم دلوقتي .. لا حضرتك .. الصورة دي حاول تتخيل إنها سكرين شوت من حاجة حصلت من 4.5 مليار سنة .. مش بس كده .. فيه شوية نجوم حتحس إنهم واخدين كيرف شوية .. تخيل إن الصورة دي تبقي سكرين شوت لنجم من 13 مليار سنة .. فيه نظرية مشهورة أوي في علم فيزياء الفلك بتقول إن بعد الانفجار العظيم Big Bang اللي نشأ بسببه الكون فيه نجوم كتير مكنتش زي النجوم اللي إحنا عارفينها دلوقتي لإنها كانت نجوم ضخمة أكبر بكتير من الشمس وكانت بتتكون بشكل أساسي من الهيدورجين والهيليوم .. لكن النجوم دي مستحملتش وانفجرت وتحولت لثقوب سوداء ضخمة لسه موجودة لحد دلوقتي في قلوب المجرات اللي في الكون .. لو النظرية دي صح فتليسكوب جيمس ويب حيثبت ده إنه يفضل يصور أكنه بيعمل فيديو للنجوم دي ونشوف Live هل هي انفجرت ولا لا.
يمكن دي أجمل صورة صورها تليسكوب جيمس ويب .. دي اسمها كارينا نيبيولا Carina Nebula ودي حضرتك أبسط تشبيه ليها إنها مقبرة وحضانة في نفس الوقت علي بعد 7,600 سنة ضوئية من الأرض .. اللي انت شايفه زي ما يكون تراب ده يبقي حطام نجوم انفجرت واللي بيتولد جواه نجوم جديدة في قلب مجرة الطريق اللبني اللي إحنا عايشين فيها.
دي صورة خلت علماء الفلك يهرشوا في شعرهم شوية .. البتاعة دي اسمها Stephen’s Quintet أو خماسية ستيفان .. دول عبارة عن خمس مجرات علي بعد 290 مليون سنة ضوئية من الأرض جوه كوكبه أو Constellation اسمها بيجاسوس Pegasus وعمالين يقربوا من بعض .. هوبا الصور بتاعة تليسكوب جيمس ويب بتقولنا إن فيه ثقب أسود في النص بين المجرات الخمسة ويمكن هو ده السبب في إنهم بيقربوا من بعض.

في الأخر دي كاميرا وعشان تعمل كاميرا جامدة لازم العدسة تبقي كبيرة وده معناها وزن زيادة بس انت مش عايز التليسكوب يبقي تقيل .. ازاي تعمل كاميرا العدسة بتاعتها قوية بس في نفس الوقت خفيفة؟ .. وزن تليسكوب جيمس ويب حوالي 6 طن وده تقريباً نص وزن تليسكوب هابل الفضائي اللي حيطلع بره الخدمة خلاص والمفروض إن تليسكوب جيمس ويب حيحل محله رغم إن عدسات الكاميرا بتاعة تليسكوب جيمس ويب أقوي الضعف من العدسات اللي متركبه علي تليسكوب هابل .. عملوها ازاي دي؟ .. العدسات بتاعة تليسكوب جيمس ويب مصنوعة من مادة نادرة جداً اسمها بيريليوم Beryllium والبريليوم ده أخف من الألمونيوم بس أقوي من الصلب .. العدسات اتقطعت علي 18 قطعة مسدسة (شكل سداسي يعني) والقطع دي كلها اترشت بطبقة من الذهب والطبقة الذهب دي فكرتها إنها تعكس أكبر قدر ممكن من الأشعة تحت الحمراء .. لحد دلوقتي الكلام حلو بس فيه مشكلة هي اللي كانت حتقسم ظهر المشروع كله .. درجات الحرارة.

معلومة ممكن تبقي جديدة عليك إن درجة حرارة الفضاء مش باردة .. بالعكس الفضاء إلي حد ما دافي وده بيعمل مشكلة إنه بيشوش علي العدسات بتاعة التليسكوب اللي هي أساساً كل اللي بتعمله إنها بتصطاد الأشعة تحت الحمراء اللي ماشية في الكون .. طب والحل؟ .. اعمل شمسية .. فيه شمسية شبه شمسية البحر بالضبط مكونة من خمس طبقات ومصنوعة من مادة مُصنعة اسمها كابتون Kapton .. المفروض إن الشمس حتبقي في ظهر العدسة وعشان كده الشمسية دي حتتفرش في ظهر العدسة عشان ضوء وحرارة الشمس متأثرش عليها .. لما ده بيحصل العدسات زي ما تقول كده بتصور في الظل من ورا الشمسية فدرجة حرارة العدسات بتوصل 40 كلفن يعني -233 درجة مئوية .. أيوة درجة الحرارة بتبقي بالسالب زي ما انت قريت .. المشكلة إن كده بقي عندك تليسكوب وعدسات وشمسية و لا أكننا طالعين رحلة الساحل وزي ما انت بتروح الساحل و بتملي شنطة العربية بأكل وشرب ومايوهات وشنط سفر لازم تتحشر في العربية اللي حتسافر بيها فكمان التليسكوب لازم نطبقه جوه صاروخ فضائي عشان لما يطلع في الفضاء الخارجي يفك نفسه من التطبيقة دي.

ده حيبقي شكل التليسكوب بعد ما يفك نفسه من تطبيقته ويبدأ ويشتغل.
معلومة رقم واحد: تليسكوب جيمس ويب المفروض إنه حيمشي رحلة مسافتها 1.6 مليون كيلومتر .. معلومة رقم اتنين: التليسكوب بيتكون من حتت كتير فهو عامل زي جاكت الشتاء التقيل بتاعك بياخد حيز كبير من الدولاب بس عشان تحطه في شنطة السفر لازم تطبقه .. شنطة السفر هي الصاروخ أريان خمسة اللي شايل التليسكوب واللي بمجرد ما يطلع بره الغلاف الجوي للأرض حيقضي شهر كامل في عملية إنه ازاي يفرد نفسه تاني من التطبيقة اللي إحنا طبقنهاله عشان نحشره جوه الصاروخ .. معلومة رقم ثلاثة: خلال الشهر ده المفروض إن التليسكوب يكون عمل حاجتين .. إنه يفك نفسه .. وإنه يكون قطع رحلة 1.6 مليون كيلومتر لحتة من الفضاء اسمها L2 والمطلوب منه إنه يفضل يدور في مدار حول النقطة دي .. معلومة رقم ثلاثة: النقطة L2 دي واحدة من خمس نقاط في الكون كله اللي مجال الجاذبية بتاع الشمس وبتاع الأرض والقمر بيلغوا بعض أو بيكنسلوا بعض .. معلومة رقم أربعة: لمدة 3 شهور التليسكوب حيبدأ سلسلة من الاختبارات عشان يتأكد إن الكاميرات والأجهزة بتاعته شغاله زي الفل ومحصلهاش حاجة من عملية الإطلاق .. معلومة رقم خمسة: بعد كده التليسكوب حيقضي شهرين في عملية المعايرة Calibrating عشان يتأكد إن الصور والقرايات اللي هو بيصورها مضبوطة .. ده يفسرلك ليه التليسكوب انطلق للفضاء في ديسمبر 2021 بس أول صورة يصورها كانت في يوليو 2022.

تليسكوب جيمس ويب وبالمناسبة اسمه بالإنجليزي James Webb Space Telescope واختصاراً بيتقال عليه JWST عشان لو شفت الاختصار ده تبقي عارفه هو مشروع معقد وتفاصيله كتير .. مبدأياً هو تعاون مشترك بين وكالة الفضاء والطيران الوطنية الأمريكية اللي انت عارفها باسم ناسا NASA وبين وكالة الفضاء الأوروبية European Space Agency أو ESA اختصاراً ووكالة الفضاء الكندية Canadian Space Agency أو CSA إختصاراً .. المشروع تكلفته عدت 10 مليار دولار بحيث NASA  شالت أغلب تكاليفه والحتة اللي ESA تكفلت بيها هي مرحلة الإطلاق .. ده معناه إن ESA كانت مسئولة إنها تحط التليسكوب علي متن صاروخ أريان خمسة Ariane 5 وتطلقه من مركز فضاء جيانا الموجود في مدينة كوروا ودي تبقي في دولة اسمها جيانا الفرنسية ودي دولة في شمال قارة أميركا الجنوبية .. مشاكل تليسكوب جيمس ويب إنه مش بس عبارة عن تعاون بين جهتين المفروض ينسقوا الشغل بينهم .. لو أنا جيت قلتلك إن فيه مشروع وليكن مثلاً مول تجاري أو فندق كان محطوطله ميزانية وجدول زمني للتسليم ولما جه يتسلم للعميل لقينا إن الميزانية بتاعته إتضربت في إتنين والتسليم إتأخر عشر سنين كاملة عن التارجيت اللي كان محطوط في بداية المشروع فطبيعي إنك تسأل نفسك هو معلش يعني ليه كل ده؟ .. طبيعي إنك تقول لنفسك هم مين البهايم اللي شغالين في NASA دول؟

لحظة إطلاق التليسكوب الفضائي جيمس ويب اللي علي الورق بتملكه وكالة الفضاء والطيران الوطنية الأمريكية ناسا NASA علي متن الصاروخ أريان خمسة Ariane 5 اللي بتملكه شركة Arianspace والإطلاق تم من منصة الإطلاق الأوروبية مركز فضاء جيانا الموجودة في مدينة كورو في دولة جيانا الفرنسية والإطلاق ده تم يوم 25 ديسمبر 2021.
ده شكل تليسكوب جيمس ويب وهو متطبق .. هو متقفل بحيث ارتفاعه الإجمالي حوالي 40 متر والمفروض إن المهندسين بتوع وكالة الفضاء الأوروبية يحشروه زي ما هو كده جوه صاروخ أريان خمسة.
العلبة البيضاء دي بيسموها Fairing أو Nose Cone ودي تبقي مقدمة الصاروخ أريان خمسة ودي زي ما انت شايف أسطوانة عرضها 5.5 متر وارتفاعها 17 متر .. اللي انت شايفه قدامك إن فيه ونش شايل المقدمة دي وبينزلها براحة خالص عشان جسم التليسكوب جيمس ويب يخش جواها شحط.
شكل التليسكوب وهو متطبق وداخل شحط في مقدمة الصاروخ أريان خمسة .. بالمناسبة يعني الصاروخ ده بطريقة تركيب التليسكوب فيه بالشكل ده خلت فيه 433 نقطة معرضة في أي لحظة إنها تنهار والناس بتوع هندسة الطيران بيسموها Points of Failure ودي النقاط اللي قبل الإقلاع دورك كمهندس إنك تتأكد مليون في المية إنك مأمن نفسك كويس.

فيه غلطات حصلت وقت التصميم زي مثلاً إنهم إختاروا غاز الفريون الغلط عشان يبرد المحابس اللي بتتحكم في المحرك الصاروخي .. فيه غلطات حصلت وقت التنفيذ زي مثلاً إن فني نسي يقرط علي شوية مسامير فلما جم يختبروا التليسكوب المواسير طارت من مكانها وكانت مصيبة .. غلطة تانية في التنفيذ لما مهندس ركب واحدة من الكلامبات Clamps اللي بتثبت التليسكوب في مكانه غلط وبرده في تجربة من التجارب التليسكوب كان كله حيقع علي الأرض ويتكسر مية حتة .. شوية ولقينا إن فيه مشكلة في برمجة شبكة الإتصالات .. كل التأخيرات دي خلت إن موسم هطول الأمطار الموسمية بدأ فده خلي الإطلاق يتأخر أكتر لديسمبر 2021 .. غير كل المشاكل الهندسية دي واللي تقدر تكتب فيها كتب طلعت أزمة تانية سببها اسم التليسكوب اللي متسمي علي اسم (جيمس ويب) مدير NASA في الستينات واللي فيه ناس بتقول إنه حط كذا نقطة في لايحة NASA عشان يمنع انضمام المهندسين والفنيين الشواذ جنسياَ.

المهم إن دلوقتي ربنا ستر الحمد لله والتليسكوب اشتغل وبدأ يندع وصورلنا شوية صور زي الفل لكن فاضل بس نختم المقالة دي بإننا نقيم المشروع ده بشيء من الهدوء .. مطلوب نعرف إحنا حققنا إيه ومستنينا إيه في المستقبل؟

  • التليسكوب شغال زي الفل .. زمان لما كنا بنعتمد علي تليسكوب الفضاء هابل كان دايماً بيدينا صور Blurry يعني أكنك بتصور حد بكاميرا الموبايل وتحرك ايدك فالصور بتطلع وحشة .. ده كان بيتطلب إن NASA كل فترة تبعت رواد فضاء للتليسكوب عشان يضبطوا الكاميرا .. ده مش بيحصل مع تليسكوب جيمس ويب مش بس لإن الكاميرا بتاعته جاحدة إنما كمان عشان هو بعيد عن الأرض مسافة 1.6 مليون كيلومتر.
  • من هنا وإنت طالع فيه حنفية دراسات علمية وأبحاث دكتوراه حتغرق الدنيا .. لحد دلوقتي فيه 13 مشروع دراسة علمية حيبدأوا يشتغلوا علي الكام صورة اللي التليسكوب صورها .. الأبحاث دي حتدرس حاجات مختلفة وملهاش علاقة ببعض زي المجموعة الشمسية .. المجرات وعلاقتها ببعض .. الثقوب السوداء وغيرها .. حماس العلماء بتوع فيزياء الفلك للموضوع شبه حماسك كده لما يتقالك ليفربول ومانشستر سيتي حيلاعبوا بعض 3 ماتشات في أسبوع.
  • دلوقتي بقي عندك طريقة إنك تشوف الكواكب اللي ينفع يتعاش عليها واللي بيتقال عليها Exo-Planets .. خد عندك مثال صغير بالكوكب WASP-96b .. ده كوكب بينا وبينه 1,120 سنة ضوئية .. علماء كتير قالوا إنه ينفع يحتضن حياة وهم جابوا المعلومة دي من شوية الصور اللي صوروها ليه من التليسكوبات الأرضية وتليسكوب هابل .. الجديد بقي في تليسكوب جيمس ويب إنه مش بس قدر يصور الكوكب WASP-96b إنما كمان قدر يحللك الغلاف الجوي بتاعه .. ده معناه إن خلال السنين الجايه حيبقي واضح مين هي الكواكب في الكون اللي شبه كوكب الأرض وتقدر تعيش عليها كبني أدم.
  • التليسكوب حرفياً بينطبق عليه كلمات الأغنية ماشي في نور الله يدعي ويقول يا رب .. انت في أي لحظة ممكن كوكيب أو مذنب يخبطك في وشك وحتبقي مصيبة سودا .. ده اللي حصل فعلاً في مايو 2022 لما مذنب ضرب واحدة من المرايات بتاعة التليسكوب بس ربنا ستر والضرر مكنش كبير لكن ده ميمنعش إن كل يوم المهندسين بتوع NASA بيصحوا الصبح يدعوا ربنا يسترها.
الخرابيش اللي زي ما يكون حد حكلك اكصدام عربيتك دي تبقي خبطة مذنب في المرايات بتاعة تليسكوب جيمس ويب .. خبطات زي دي هي اللي المهندسين بتوع NASA بيترعبوا منها.

أنا بس عايز أختم بإني أتكلم عن الدرس المستفاد لينا كمهندسين من معجزة تليسكوب جيمس ويب وهي إن إياك تكسل تعمل الHomework بتاعك .. أوعي تقول الحتة دي مش مهمة أو مفيش وقت ادرسها بالشكل الكافي .. التفاصيل هي اللي بتفرق .. المشروع ده كان ممكن يبقي كارثة بكل المقاييس لولا إصرار المهندسين بتوع NASA إنهم يختبروا كل خطوة مرة واتنين وثلاثة لحد ما يتأكدوا إن كل حاجة ماشية صح .. صحيح المشروع ميزانيته اتضربت في إتنين .. صحيح تسليمه إتاخر .. بس انت متخيل الكارثة اللي كانت حتحصل لو استعجلنا .. أو قلنا المشروع ده فاست تراك يا باشمهندس ..كنت خسرت كل حاجة .. أوعي تنسي إن الهندسة اللي بحق وحقيقي لازم تتك فيها علي الصبر عشان متشيلش أوبح بعدين.

المصادر:

مهندس ميكانيكا بحب الصحافه و الكتابه .. مؤمن بان من حق كل بني ادم انه يعرف الحقيقه ورا الخبر .. رسالتي انك تفهم حقيقه اللي بيحصل عشان لما تقرر رايك تكون فاهم انت بتقرر علي اي اساس

اترك تعليق

بريدك الالكتروني لن ينشر. يجب ملئ الخانات بعلامة *

من فضلك ادخل التعليق!

من فضلك ادخل الأسم!

من فضلك ادخل البريد الالكتروني!من فضلك ادخل بريد الكتروني صحيح!