Hubble Uzay Teleskobu; hani şu sosyal medyada karşımıza çıkan etkileyici uzay görüntülerinin, tek bir karesinde yüzbinlerce yıldız ve gezegen olan fotoğrafların bize ulaşmasını ve uzay bilimindeki pek çok bilginin güncellenmesini sağlayan şaheser. Tabi bir de Kepler Uzay Teleskobu var. Dünyamıza karakteristik olarak en çok benzeyen gezegenin (Kepler-452b) kaşifi olan teleskop. Ve nihayetinde, çeyrek asırlık yoğun mücadeleler ve uzun gecikmelerden sonra başarılı bir şekilde uzaya fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu. Küçük bir metaforla bu üç teleskobun karşılaştırmasını yapmama izin verin: Kepler küçük kardeş, Hubble ortanca kardeş, James Webb ise büyük kardeş. Ancak büyük kardeşin diğerleriyle arasında inanılmaz derecede farkları olduğunu tahayyül edin. Hem fiziksel olarak hem de kapasite olarak kat kat daha yetkin ve zeki bir büyük kardeş. Şimdi gelelim James Webb'in akla hayale sığmayacak özelliklerinden bahsetmeye!

1- James Webb Uzay Teleskobu, aslında önceki Hubble Uzay Teleskobu'ndan daha hafiftir. Bu gerçek çoğumuz için şok edici bir özellik. Genellikle, bir şeyin daha büyük bir versiyonunu oluşturmak istiyorsanız (özellikle söz konusu uzay teleskopları olduğunda), daha ağır ve daha büyük olması gerekir. Karşılaştırma için:

Hubble 2,4 metre çapındaydı, sağlam bir ana aynası ve 4.0 metrekarelik bir toplama alanı vardı.

Toplama Alanı (Collecting Area): Bir teleskopun sahip olduğu elektromanyetik radyasyonu toplayabilen alan miktarı. Bu, bir teleskopun hassasiyeti için önemlidir çünkü ne kadar fazla radyasyon toplayabilirse (yani, toplama alanı ne kadar büyükse), loş nesneleri algılaması o kadar olasıdır.

James Webb, 18 farklı parçadan oluşmakta, 6,5 metre çapında ve 25.37 metrekarelik bir toplama alanına sahip.
Bu iki teleskobu Dünya'da bir ölçeğe koyarsak, Webb'in 6,500 kg'lık bir kütleye veya ağırlığa sahip olduğunu görürüz. Karşılaştırma için: Hubble piyasaya sürüldüğünde 11.100 kilogramlık bir kütleye sahipti (Sonradan eklenen enstrümanlar ile artık 12 kg'lık bir kütleye sahip). James Webb ise üzerindeki hemen hemen her bileşen çalıştırılabilir duruma getirildiğinde bile, Hubble'dan daha hafif olduğundan, bu muazzam bir mühendislik başarısı olarak kabul edilmelidir.

2- James Webb'in aynaları, tüm zamanların en hafif ve en büyük teleskop aynalarıdır. 18 ana ayna parçasının her biri, ilk üretildiğinde, kavisli bir disk şeklindeydi ve 250 kg'lık kütleye sahipti. Yapımları tamamlandıktan sonra, bu kütle yalnızca 21 kg'a düştü, yani ağırlıkta %92'lik bir azalma sağlamıştır. Bu denli ağırlıktan kurtulmak için izlenen yol ise oldukça büyüleyici. Aynalar, kütlede azalma sağlayan altıgen şeklinde kesilmiştir (Bu dev aynalara baktığımızda aklımıza gelen ilk görüntünün bal petekleri olmasının sebebi bu şekilde dizayn edilmesidir). 

3- İlk bakışta altın gibi görünseler de, James Webb'in aynaları aslında berilyumdan yapılmıştır. Tabi bunun yanında, aynaların her birine altın kaplama uygulandı, ancak aynaları tamamen altından imal etmek felaketle sonuçlanabilirdi. Bunun sebebi, bu iki maddenin sahip olduğu özellikler olan yüksek yoğunluk veya altının dövülebilirlik özelliğinden değil, termal genleşme'dir. 

Termal Genleşme (Thermal Expansion): Sıcaklıktaki değişimler sonucu, hacimdeki değişimler meydana gelir. Bu kavram termal genleşme olarak bilinir. Bir madde ısınırken, madde içindeki parçacıklar hareket eder, sıcaklık arttıkça daha aktif hale gelir. Bu aktivite, partiküllerin, aralarında bir malzemenin boyutunu genişleterek, aralarında ilave boşluklara ihtiyaç duymalarına neden olur.

Çok düşük sıcaklıklarda bile altın büyük ölçüde genişler ve daralır. Ancak berilyum bu cephede dayanıklılık gösterebiliyor. Berilyumu kriyojenik sıcaklıklara soğutarak ve orada parlatarak, oda sıcaklığı seviyesinde (yani oldukça küçük ve zararsız derecede) kusurların olmasını, ancak aynalar tekrar çalışma sıcaklıklarına soğutulduğunda bu kusurların ortadan kalkmasını sağlamakta. 

4- James Webb Uzay Teleskobu'nun aynalarındaki toplam altın miktarı sadece 48 gramdır: Yani 2 onstan az. James Webb'in 18 aynasından her birinin, gözlemlemek için tasarlandığı ışık türünü yansıtmada kusursuz olması gerekir: kızılötesi ışık. Uygulanan altın miktarının doğru olması gerekir; çok az uygundığı takdirde ayna tamamen kapatılamayabilir, ancak çok fazla uygulandığında ise bu kez sıcaklıklar değiştiğinde genleşme, büzülme ve deformasyon sorunları ortaya çıkabilir.

Altın kaplamanın uygulandığı süreç, ''vakumlu buhar biriktirme'' olarak isimlendirilmiştir. “Boş” aynaları, tüm havanın boşaltıldığı bir vakum odasına yerleştirerek, içine az miktarda altın buharı enjekte edilmiştir. Aynanın arka tarafı gibi kaplanması gerekmeyen alanlar maskelenir, böylece yalnızca pürüzsüz, cilalı yüzey altınla kaplanır. Bu işlem, altın sadece 100 nanometre veya yaklaşık 600 altın atomu kalınlığında istenen kalınlığa ulaşana kadar devam eder.

5- Altın ince bir amorf silikon dioksit cam tabakasıyla kaplandığından dolayı doğrudan uzaya maruz kalmayacak; Altın, çok yumuşak ve dövülebilir olduğundan, hafif veya küçük bir darbeden bile hasar görmeye karşı oldukça hassastır. Berilyum mikrometeoroid etkilerinden büyük ölçüde etkilenmezken, ince bir altın kaplama ek bir koruma katmanı olmadan teleskopun çalışması için gerekli olan yüzey pürüsüzlüğünü koruyamaz. İşte burada “kaplamanın üstündeki kaplama” devreye giriyor: amorf silikon dioksit cam. Aynaları tipik olarak camdan yapılmış ve üzerinde bir çeşit kaplama ile birleştirilmiştir ve bu camın işlevi çok basittir: ışığa karşı geçirgen olmak ve altını korumak.

6- James Webb'in evreni insan gözüyle görülemeyen bir ışık türü olan kızılötesi ışıkta gözlemleyebilmesi için uzayda serin kalması gerekecektir. Dolayısıyla, bu son model bilim canavarına en ince detayına kadar işlenmiş muazzam bir soğutma sistemi inşa edilmiştir.

James Webb Uzay Teleskobu, kızılötesi ışığı toplayacak ve araştırmacıların Hubble'ın gözlemleyemediği birçok kozmik nesne ve fenomeni incelemesine yardımcı olacak. Ancak atlanmaması gereken bir nokta var: Dünya ve Ay kızılötesinde oldukça yoğun bir şekilde parlıyor ve bu nedenle Webb'in gözlemlerini engelleyebilecek bir ışık kirliliği kaynağı yaratabilir.

Bu nedenle Webb Teleskobu, olduğundan çok daha uzağa gönderilmeliydi. Hubble, Dünya yüzeyinden sadece 550 kilometre yükseklikte bulunuyor. Buna karşılık Webb, gözlemlerini, Dünya'dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre uzaklıkta bulunan uzayda bir nokta olan Lagrange 2'nin yakınında gerçekleştirecek - Ay'dan yaklaşık dört kat daha uzakta!

Kızılötesi teleskop için bir başka potansiyel ışık kirliliği kaynağı da Webb'in kendi aletleri olabilir. Tabiri caizse, üzerinde bulunan aletler bile Webb'e karşı bir tehdit oluşturabilir. Buna engel olmak için Webb iki cepheye sahip olacak şekilde tasarlandı:

Güneş'e bakan ve yaklaşık 85 santigrat dereceye kadar ısınan sıcak taraf; ve Güneş'in enerjisinden korunan ve -233 santigrat derece soğukta kalan dondurucu taraf, teleskobun hassas aynalarının ve aletlerinin kızılötesi ışıkta gereğinden fazla genişlememesini sağlayacak.

Webb'in dış tasarımı, gözlemevi kısmının serin kalmasına da yardımcı olmakta. Aynaları bir tüp içinde bulunan Hubble gibi diğer teleskoplardan farklı olarak, Webb'in büyük altın aynası teleskobun dış bölgesindedir (Diğer teleskoplara dışarıdan bakıldığında aynaları, sahip olduğu mekanikleri sayesinde gizlendiği için görülemez.), bu da ısının teleskop ve bileşenlerinin içinde hapsolmasını önler. Yani, uzaya sadece bir teleskop değil, aynı zamanda muazzam bir işleve sahip buzdolabı da göndermiş oluyoruz.

7- Yakıtı bittiğinde kaderi, Güneş'in etrafındaki bir "mezarlık yörüngesinde" kalıcı olarak ikamet etmek olacaktır. Hubble, dört servis görevinin desteğiyle, piyasaya sürülmesinden sonra otuz yılı aşkın bir süredir hala çalışıyor. Ancak Webb, hareket içeren herhangi bir şey yapmak zorunda kaldığında her daim yakıtını kullanmak zorunda kalacak. Buna şu işlevler dahildir:

- L2'deki hedefine doğru rotasını düzeltmeye çalışırken,
- L2'deki yörüngesinden sapmamak için yörünge düzeltmeleri yaparken,
- kendisini yönlendirirken,
- istenilen hedefe doğru yönelirken yakıt kullanmak durumundadır.

Mezarlık Yörüngesi: Mezarlık yörüngesi, Süper eşzamanlı yörünge, Elden çıkarma yörüngesi veya Hurda yörüngesi olarak da adlandırılır. YEY(Yer eşzamanlı yörünge)/YİY (Yer istasyonel yörünge)’den daha yüksek irtifaya sahip depolama/elden çıkarma amaçlı kullanılan yörüngelerdir. Görev sürelerini dolduran uydular bu yörüngeye taşınır. (Vikipedi)

Tüm bu çabalardan sonra Webb'in ömrünün bu kadar sınırlı olması üzücü. Elbette, 5 ila 10 yıl, Evren hakkında muazzam miktarda bilgi edinmek, çok sayıda çığır açıcı bilimsel hedeflere ulaşmak ve kendimizi belki de henüz hayal bile edemediğimiz  keşiflerin ortasında bulmak için yeterli bir zaman. Ancak büyük zahmetlerle yapılan geliştirmeler ve yıllar süren gecikmelerle birlikte yaşadığımız onca şeyden sonra, James Webb'in, Dünya'daki zamanından kümülatif olarak daha kısa bir ömre sahip olması bilim aşıklarının ve bilim insanlarının beklentilerini karşılaması açısından yetersiz görünüyor.

Ama umut var.

Doğru teknolojinin geliştirilebilmesi durumunda bu muazzam teleskobun erişebileceği bir yakıt ikmali limanı var. L2'ye (Lagrange) ulaşabilir ve yakıt ikmali yapılabilirse, görevin ömrü her yakıt ikmali ile on yıl veya daha fazla uzatılabilir. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi DLR'nin, Webb'in ömrünün sonuna gelmeden önce, muhtemelen 2030'ların başında tam olarak bu tür bir operasyonu gerçekleştirebileceğine dair söylentiler var. Webb tam olarak tasarlandığı gibi çalışıyorsa ve beklendiği gibi yakıtı sınırlıysa, bu seçeneğin peşinden gitmemek Dünya tarihinde görülebilecek en büyük savurganlık olabilir. Keza, her ne kadar cazibeli ve zamanın çok ötesinde bir icat olsa da insanlığa yaklaşık 10 milyar dolarlık bir masraf çıkardı.

L2 (Lagrange Orbit): L2 noktası civarındaki yörüngeler hem Dünya hem de Güneş’i arkasına alması gereken uydular için kullanılır. Bu sayede uydu hem Dünya ve Güneş kaynaklı radyasyondan korunur hem de hassas ekipmanları için pasif bir soğutma sağlamış olur. Tam da James Webb için uygun bir nokta!

James Webb;

- 12.5 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir ışığı tespit edebilecek. (Kainatımız 13.8 milyar yaşında, neleri keşfedebileceğini varın siz düşünün.)

- Büyük Patlama (Big Bang) ile ilgili daha açık ve tartışılmaz bilgiler alabileceğine inanılıyor.

Ve tabi ki yüzyıllardır, bilime en çok ilgi duyanlarından tutun en az ilgi duyanlarına kadar tüm insanlığın merak ettiği o soruya cevap bulabilecek mi hep birlikte göreceğiz;

Uzayda bir yerde bizim dışımızda bir yaşam izi var mı/var mıydı?