Kính thiên văn James Webb – 'người quan sát bầu trời' sau Hubble

Kính thiên văn không gian Hubble lên quỹ đạo vào năm 1990 và dự kiến sẽ kết thúc công việc của mình vào khoảng 2020, sau 30 năm hoạt động. Mang tên nhà thiên văn Edwin Hubble (1889-1953)-nhà khoa học đã tạo ra cuộc cách mạng trong thiên văn và trong tư tưởng khoa học của nhân loại khi tìm ra bằng chứng về một vũ trụ giãn nở, chiếc kính thiên văn này đã không phụ lòng của những người mong đợi. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kính thiên văn James Webb – “người quan sát bầu trời” sau Hubble Kính thiên văn James Webb – “người quan sát bầu trời” sau Hubble Kính thiên văn không gian Hubble lên quỹ đạo vào năm 1990 và dựkiến sẽ kết thúc công việc của mình vào khoảng 2020, sau 30 năm hoạt động. Mang tên nhà thiên văn Edwin Hubble (1889-1953)-nhà khoa học đã tạo racuộc cách mạng trong thiên văn và trong tư tưởng khoa học của nhân loại khi tìmra bằng chứng về một vũ trụ giãn nở, chiếc kính thiên văn này đã không phụ lòngcủa những người mong đợi. Trong suốt chặng đường đã qua của mình, kính thiênvăn Hubble (nay gọi tắt là Hubble) đã thực hiện các khám phá quan trọng trong hệmặt trời (quan sát sự va chạm giữ sao chổi Shomaker-Levy va chạm vào khí quyểncủa Sao Mộc), các ngôi sao và môi trường liên sao (vòng đời của bụi, khí, sao), cácvụ nổ siêu tân tinh (siêu tân tinh 1987A), lỗ đen, thiên hà, vũ trụ giãn nở và các vụnổ vũ trụ. Thách thức đặt ra cho các nhà thiên văn và kỹ sư là phải tạo ra được mộtchiếc kính thiên văn mới để thay thế khi Hubble “nghỉ hưu”. Nhận ra rằng việcnghiên cứu và chế tạo một chiếc kính thiên văn phải mất vài thập kỉ, chỉ vài thángtrước khi Hubble được phóng lên quỹ đạo, Riccardo Giacconi (1), lúc đó là giámđốc Viện khoa học kính thiên văn không gian (Space Telescope Science Institute)đã kêu gọi giới thiên văn cùng thảo luận lập kế hoạch xây dựng chiếc kính thiênvăn hậu duệ của Hubble. Dự án kính thiên văn James Webb (2) của NASA đã đượctriển khai từ nhiều năm nay với sự hợp tác của các cơ quan hàng không củaCanada và Châu Âu, dự tính sẽ tiêu tốn khoảng 5 tỷ USD và sẽ được phóng vào năm2014. Thách thức kỹ thuậtThấu kính Thông tin từ các vật thể thiên văn di chuyển trong không gian dưới dạng sóng (hay ánh sáng, hạt), bất cứ kính thiên văn nào cũng có một hệ thống thấu kính để thu nhận dạng ánh sáng này và địnhhướng nó đi đúng vào vị trí của các máy móc phân tích nằm đằng sau kính. Đối vớicác nhà thiên văn thì thấu kính chính, tiếp nhận trực tiếp ánh sáng, là đáng quantâm nhất bởi vì nó quy định độ phân giải lớn nhất mà kính thiên văn có thể phântích tức là cấu trúc nhỏ nhất mà kính thiên văn có thể phân biệt, đồng thời ảnhhưởng đến độ nhạy cảm tức là độ sáng của các vật thể mà kính thiên văn có thểnhìn thấy. Thấu kính chính càng lớn và càng tốt sẽ cho ra hình ảnh rõ nét hơn,phân biệt được các vật thể nhỏ và mờ hơn, nhìn xa hơn. Mối liên hệ giữa độ phângiải với bước sóng và đường kính (D) của kính gọi là giới hạn nhiễu xạ: Vì vậy, một trong những mục tiêu của kính thiên văn James Webb là phải có thấu kính lớn hơn nhiều lần so vớiHubble. Câu hỏi tiếp theo là lớn cỡ nào, dùng loại vật liệu gì, cấu trúc gì? Để đưa lênkhông gian một cách dễ dàng thì ưu tiên hàng đầu là nhẹ, gọn, bền, ổn định vàkhông được lớn quá kích thước của con tàu vũ trụ. Để thỏa mãn các điều kiện kỹthuật và nhiệm vụ khoa học đặt ra, một bản thiết kế chiếc kính đường kính 6.5mbằng kim loại berylium (kim loại nhẹ thứ hai sau Lithium) đã ra đời. Với độ dày chỉ2.5mm, tổng khối lượng của chiếc kính là 21kg. Điểm đặc biệt là chiếc kính nàykhông phải là một khối thống nhất như thường gặp mà bao gồm 18 kính hình lụcgiác đều nhỏ hơn ghép lại. Việc chia nhỏ thành 18 chiếc kính sẽ làm cho tổ hợpkính này khó bị biến dạng do các tác động bên ngoài nhưng sẽ đòi hỏi phải đượcmài rất nhẵn và ghép vào nhau với độ chính xác cực kỳ cao.Giá đỡ và tấm chắn tia mặt trờiĐể đo được các vật thể có độ sáng thấp và nhỏ thì thấu kính phải có giá đỡ để nókhông bị rung, không làm nhòe hình ảnh và phải có tấm chắn sáng để ngăn sứcnóng và ánh sáng từ mặt trời, mặt trăng, trái đất, hành tinh… làm nhiễu tín hiệu.Giá đỡ của kính rất chắc chắn, cho chỉ cho phép các tấm kính xê dịch trong khoả ...