james webb uzay teleskobu

• cassegrain tipi görsel
  konkav(içbükey) ve konveks(dışbükey) aynalar sistemi kullanan dünya ötesi teleskop olacaktır. 6,5 metre çaplı birincil içbükey aynası 18 adet altıgen parçadan oluşuyor görsel
  ve berilyum metalinin üzerine altın film kaplanmasıyla oluşturulmuş. berilyum görsel
  en hafif ikinci metaldir, alüminyumdan yüzde 45 daha hafif ve beş kat daha serttir. berilyum "stiffness to weight ratio" yüksek olduğundan yani hafif ve dayanıklı olduğundan düşük atalet uygulamalarında kullanıyor. berilyum seçilmesinin bir sebebi de düşük ısıl genleşmeye sahip olması. eksi 200 derece gibi uzay ortamında çalışacak aynaların genleşme-büzülme sebebiyle hasar görmesi pek de hoş olmayacaktır. ancak pudra şeklinde yapısı nedeniyle hassas işlemesi çok zor ve çok pahalı bir metaldir, alüminyumdan 200 kat pahalıdır.
  
  dünya üzerinde ayna yapacak kadar pürüzsüz ve hassas değerlerde berilyum işleyebilen çok az yer var. berilyum plaka üzerine kaplanan altın ise 0,78-1 mikrometre dalgaboyundaki kızılötesi spektrumda en iyi yansıtıcı olduğu için seçilmiştir.
  
  dışbükey olan ikincil ve içbükey üçüncül ayna sistemi kullanılarak odak uzaklığı arttırılıyor ve bu üç aynalı an-astigmat sistem ile aynalarda oluşan optik bozulmalar düzeltilerek daha net görüntü alınması sağlanıyor. görsel
  
  birincil ayna elipsoidal, ikincil ayna hiperboloidal, üçüncül ayna yine elipsoidal olarak tasarlanmış. son olarak da düz yönlendirme aynası ile fotonlar sensörlerin üzerine düşürülüyor.
  
  teleskop uzaya fırlatıldıktan sonra birincil aynayı oluşturan 18 altıgen parçanın tam bir içbükey ayna oluşturacak şekilde ayarlanması ve net görüntü elde edilinceye kadar tüm ayna sisteminin kalibre edilmesi gerekecek, bu da ilk görüntülerin alınmasının yörüngeye oturmasından çok daha sonra olmasına sebep olacaktır.
  
  ayna sistemi tarafından toplanan fotonlar, telefon kameralarında olduğu gibi piksellerden oluşan yarı iletken sensörler üzerine düşürülerek elektrik işaretlerine dönüştürür ve yüksek çözünürlüğe sahip fotoğraflar elde edilir. jwst, kızılötesi spektrumda çalışacak bir teleskop. kızılötesi seçilmesinin iki nedeni var, ilki evrenin genişlemesi nedeniyle bizden çok uzakta olan yıldızların ışığının dalgaboylarının artması nedeniyle (bkz: red shift) bu yıldızlardan görünür ışık değil kızılötesi ışığın bize ulaşması. ikinci olarak da kızılötesi ışığın uzayda bulunan toz ve gaz bulutlarından etkilenmemesi. teleskopta iki çeşit sensör kullanılıyor;
  
  nircam: (near infrared camera) kızılötesine yakın detektör görsel
  (mercury-cadmiyum-telluride) civa-kadmiyum-tellür film kaplı bir dedektördür. çalıştığı spektrum gürünür ışık ile kızılötesi ışık arasında bir yerdedir ve 4 milyon piksel çözürlükte bir sensördür. sensör içindeki civa/kadmiyum oranına bağlı olarak kızılötesi spekturumda farklı dalgaboylarında çalışabilir. bu avantajı kullanarak 2 kanallı bir nircam yapılmıştır, kısa dalgaboyu kanal 0,6-2,3 mikrometre ve uzun dalgaboyu kanal 2,4-5,0 mikrometre spekturumunda çalışıyor. sensörler kaliforniya'daki teledyne firması üretimidir.
  
  nircam sensör koronograf özelliğine sahiptir. bu ne demek, dış uzaydan güneş sistemine dürbün ile baktığınızı düşünün, güneş o kadar parlak olacaktır ki etrafındaki gezegenleri göremeyeceksiniz. işte koronograf özelliği de parlak güneşi karartıp etrafındaki gezegenleri gözlemek için gerekli bir özellik. görsel
  
  nircam sensörüyle birlikte çalışan bir diğer sistem ise nirspec.(near infrared spectrograph) gözlenen objeden gelen ışık spekturumundaki dalgaboylarını analiz eden sistemdir. gürünür ışık tayfını düşünün, gökkuşağında mordan kırmızıya kadar olan renklerin içerisinde sarı rengin ya da yeşil rengin olmaması gibi kızıl ötesi ışık içerisinde belli dalgaboylarındaki eksiklik olması gözlemlenen gök cisiminin atmosferinde belirli gazların varlığına işaret ediyor. görsel
  belirli dalgaboyundaki fotonlar belirli elementler tarafından soğurulması sebebiyle gözlemlenen gök cisimleriden gelen kızılötesi ışık dalgaboyları incelenerek gök cisimlerinin yapıları, sıcaklıkları, atmosferleri, su bulunup bulunmadığı gibi bilgilere ulaşılabilecek.
  
  teleskop sensörleri microshutters system denilen bir sisteme de sahip. bu sistem james webb uzay teleskobu için geliştirilen yeni bir teknoloji. bu tıpkı bir miting alanının fotoğrafını çektiğinizde her bir insanı incelemek çok zor olacaksa, yıldızların fotoğrafını çektiğinizde de tüm yıldızların ışıkları birbirini etkileyecektir. kalabalık insan fotoğrafında kırmızı kıyafetlileri göster, diğer insanları gösterme gibi bir filtreleme yaptığınızı düşünün, teleskop sensörleri de ilgilendiği gök cisimleri dışındaki yıldızlardan gelen ışıkları karartan bu microshutter sistemine sahip. bir posta pulu büyüklüğündeki sensörler üzerinde yaklaşık 250.000 adet küçük pencerelere ve perdelere sahip. elektronik olarak istediğiniz pencerelerin perdelerini kapatabiliyorsunuz. görsel
  
  görsel
  
  miri:(mid-infrared camera) orta-kızılötesi görüntü sağlayan (arsenic doped silicon) arsenik katkılı silikon dedektördür. görsel
  kızılötesi spekturumda 5-28 mikrometre dalgaboyunda çalışan, 1024x1024 piksel olmak üzere 1 milyon piksel çözürlükteki bu sensör yine kaliforniya'daki raytheon vision system firması üretimidir.
  
  bildiğiniz gibi sıcak cisimler kızılötesi ışık yayarlar. dolayısıyla teleskopun elektronik parçalarının çok düşük sıcaklıklarda çalışması gerekiyor, yoksa teleskop kendi yaydığı kızılötesi ışığı da yakalayacak ve çektiği fotoğraf kaliteleri bozulacaktır. bu sebeple teleskopu eksi 266 derecede çalışmasını sağlayacak "cryocooler" denilen helyum soğutmalı bir sistem de mevcut.
  
  sunshild: güneş kalkanı, güneşten gelen kızılötesi ışığın teleskop aynasına gelmesini engelliyor. görsel
  "kapton" adı verilen beş katmandan oluşan bir soğutucu perde gibi düşünülebilir ve bir tenis sahası büyüklüğünde. her bir katman alüminyum kaplı ve yüksek sıcaklığa dayanacak şekilde yapılmış. güneş perdesinin güneşe bakan yüzeyinde sıcaklık 88 derece olurken diğer karanlık yüzeyinde ise sıcaklık eksi 233 derece olacak.
  
  teleskop lagrange noktası denilen beş noktadan biri olan l2 bölgesinde yörüngeye girecek. bu noktanın özelliği güneş, dünya ve ay'ın kütleçekim kuvvetlerinin toplamının her zaman aynı olduğu bir nokta. fotoğraf çekerken elinizin titremesi gibi teleskopun bu yörüngede olması sayesinde kütle çekim sebebiyle titrememesi ve daha keskin görüntü almasını sağlayacak. dünya ile ay arasındaki mesafenin 4 katı uzaklıkta bir yürünge ve ilk kez bu büyüklükte insan yapısı bir cisim göndereceğiz.
  
  edit: imla ve @fallen lord weber stahlherz uyarısıyla harf hatası düzeltildi.
  
  ilginç yorumlar geldi. @eviren adlı yazardan; niye berilyum yerine karbon fiber kullanılmıyor şeklinde.
  
  cevap olarak;
  karbon fiber yerine berilyum seçilmesinin benim aklıma ilk gelen sebebi, berilyumun metal olması ve üzerine yine metal olan altın kaplanacak olması. karbon fiber üzerine altın kaplanamıyor olabilir.