ทำไมกระจก James Webb เหมือนกับกระจก IKEA เจาะเบื้องหลังการออกแบบและวิศวกรรม - ตอนที่ 2
ทีนี้มาดูส่วนประกอบของกระจก James Webb กัน กระจกของมันประกอบไปด้วยแผ่นห้าเหลี่ยม 18 แผ่น ที่มีลักษณะที่แตกต่างกันเพียงแค่ 3 รูปแบบเท่านั้น คือ A Segment, B Segment และ C Segment (หมายความว่าทำแบบมาแค่ 3 แบบแล้วเอามาทำซ้ำ) เพื่อประกอบกันเป็นกระจก โดยกระจกแต่ละแผ่นนั้นจะทำจากธาตุ Beryllium เนื่องจาก Beryllium นั้นเบามาก (มีเลขอะตอมแค่ 4) และสามารถคงรูป (ไม่ยืดหดหรือขยับ) ในอุณหภูมิต่ำ (James Webb จะต้องเย็นถึง 33 เคลวิน หรือ -240 องศาเซลเซียส)
ภาพกระจกตัวต่าง ๆ ที่ประกอบขึ้นเป็น Primary Mirror ของกล้อง James Webb ที่มา – NASA
แผ่น Beryllium ดังกล่าวจะถูกนำมาฉาบด้วยทองคำบริสุทธิ์ เพื่อให้สะท้อนแสงในย่านอินฟราเรดได้ดี เนื่องจากมันจะดูดซับแสงที่มีความถี่สูง ๆ ได้ดี และสะท้อนแสงในย่านความถี่ต่ำ ๆ (ในทางสีแดง) ออกมาได้ ซึ่งเราไม่ต้องการความถี่ที่ไม่จำเป็น (ไม่งั้นมันจะร้อน) เราอยากได้แค่อันที่จะใช้ ก็เลยเลือกใช้ทองคำมาฉาบแทน ภาพสะท้อนจึงเป็นสีทอง ๆ เพราะมันตัดย่านความถี่สูง ๆ ออกไปนั่นเอง
ทีนี้กระจกแต่ละแผ่นก็จะต้องสามารถปรับ Align ตัวมันเองได้ด้วย เนื่องจากแรงสั่นสะเทือนตอนปล่อยและการเลื่อนย้ายต่าง ๆ อาจจะทำให้ตำแหน่งของกระจกนั้นคลาดเคลื่อนไป ไม่ตรงกับจุดโฟกัส ทำให้วิศวกร ต้องออกแบบ ตัวปรับกระจก ให้ก้ม เงย หงาย หมุน ยกตัว (เหมือนปรับกระจกรถนั่นแหละ) แค่มีความแม่นยำสูงในระดับที่ละเอียดระดับ 1/10,000 ขอขนาดเส้มผมมนุษย์
ตัว Actuator ที่ใช้ปรับกระจกในแต่ละ Segment ของกล้อง James Webb Space Telescope ที่มา – NASA
กระบวนการนี้ถูกทำหลังจากที่กล้อง James Webb เดินทางสู่อวกาศแล้วโดยจะใช้เวลาหลักวันในการปรับ (เพราะต้องละเอียดมาก ๆ) กระจกทั้งหมด 18 ตัวจะถูกปรับด้วยอัลกอริทึมที่วิศวกรรออกแบบมา เพื่อส่งภาพไปที่ Secondary Mirror
Secondary Mirror ของกล้อง James Webb Space Telescope ที่มา – NASA
การออกแบบแบบนี้ยังช่วยให้ James Webb ยังสามารถพับกระจกบางส่วนได้แก่ B3, C2, B,2 และ B6, C5, B5 ที่พับไปด้านหลังเพื่อให้สามารถใส่เข้าไปในจรวดได้ ซึ่งถ้าเราทำแบบนี้กับกระจกแบบวงกลม เราจะเสี่ยงที่จะทำให้กระจกกางออกมาอย่างไม่สมมาตร และทำให้ระบบกล้องของเราพังไปเลยก็ได้
James Webb ขณะพับ Segment B3, C2, B,2 (ฝั่งขวา) จะเห็นว่าพอพับออกมาแล้ว จะช่วยลดความกว้างของตัวกล้อง ทำให้นำไปใส่กับจรวด Ariane 5 ได้ ที่มา – NASA
และแน่นอนว่า กล้อง James Webb Space Telescope ไม่ได้อยู่ในบ้องเหมือน Hubble แต่เปลือยออกมา ก็อาจจะทำให้มีแสงเล็ดลอดเข้ามาได้ เหมือนเราถ่ายรูปด้วยกล้องแล้วเจอ Glare, Flare เข้ามา จนต้องหา Hood หรือ Matte มาใส่ James Webb ก็แก้ปัญหานี้ด้วยการติดแผ่นซับแสงสีดำ (ที่เหมือนถุงขยะ) ไว้บริเวณขอบ ๆ (ตามภาพด้านบน) รวมถึงห่อตัวแขนของ Secondary Mirror ด้วยวัตถุชนิดเดียวกันเพื่อป้องกันการสะท้อนที่ไม่จำเป็นด้วย
แท่งยื่น ๆ สีดำที่รับภาพจาก Secondary Mirror เข้ามา ที่มา – NASA
นอกจากนี้ พอภาพสะท้อนไปยัง Secondary Mirror แล้วสะท้อนกลับมาที่แท่งยื่น ๆ ตรงกลาง หลายคนอาจจะสงสัยว่าในนั้นมีอะไร คำตอบก็คือในนั้นจะมีตัวกระจกอีก 3 ตัวก่อนที่จะสะท้อนภาพเข้าไปยัง Sensor (ซึ่งหลายคนไม่ค่อยพูดถึงกันเพราะมันอยู่ในไอ้ยื่น ๆ สีดำนี้อีกที) หนึ่งในองค์ประกอบสำคัญก็คือ Fine Steering Mirror, Fine Guidance Sensor และ Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph ซึ่งสองส่วนนี้นอกจากจะเป็นการช่วยปรับภาพในช่วงสุดท้ายแล้ว ยังทำหน้าที่เป็นเหมือน Optical Image Stablizer ให้กับตัวกล้องด้วย (เนื่องจากกล้องอาจขยับหรือสั่นจากการหมุน)
ตัว Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph ที่มา – NASA
ระบบทั้งหมดนี้จะทำงานร่วมกันอย่างละเอียดที่สุด เพื่อให้ภาพที่สะท้อนเข้ามายังตัว Sensor หรือ Spectrograph ชัดเจนมากที่สุด ช่วยให้เราสามารถมองเห็นไปยังแสงในยุคแรก ๆ ที่จักรวาลของเราถือกำเนิดขึ้นมาได้ โดยขนาดของกระจก Primary Mirror ที่ใหญ่ถึง 6.5 เมตร ทำให้มันกลายเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ใหญ่ที่สุดในโลกตอนนี้
ก่อนหน้านี้การทำงานดาราศาสตร์อินฟราเรดจำเป็นต้องใช้กล้องอย่าง Kepler Space Telescope หรือ Splitzer Space Telescope แต่กล้อง Kepler, Splitzer มีขนาดเล็กมาก กระจกขนาดแค่ประมาณ 1 เมตรเท่านั้นเอง
และตอนนี้ กล้อง James Webb Space Telescope ก็กำลังโคจรอยู่ที่จุด Lagarange L2 หลังจากที่มันเพิ่งเข้าสู่วงโคจรเสร็จเรียบร้อย เพื่อกลายเป็นดวงตาดวงใหม่ ที่นักดาราศาสตร์ทั่วโลกเฝ้ารอมานาน
จริง ๆ บทความนี้นอกจากเรื่องกล้อง James Webb แล้ว สิ่งหนึ่งที่เราอยากให้ทุกคนสังเกตก็คือเรื่องราวรอบ ๆ ตัวและการตั้งคำถามจากสิ่งที่เราเห็น เพราะไม่ว่าจะกระจกในห้องน้ำที่เรามองทุกเช้า กระจกมองข้างรถยนต์ แว่นตา มันก็คือหลักฟิสิกส์แบบเดียวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศซับซ้อนที่สุดในโลกตอนนี้
- 6
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
