James Webb teleskobunun yörüngesi

James Webb’in yörüngesi Güneş-Dünya L2 noktasında bulunuyor. NASA mühendisleri James Webb Uzay Teleskobu’nun 24 Ocak Pazartesi günü, Dünya’dan yaklaşık 1.5 milyon km uzaktaki, Güneş-Dünya Lagrange 2 noktası (veya kısaca “L2”) olarak adlandırılan yörüngeye yerleştirecek olan son düzeltme ateşlemesinin talimatını vermeyi planlıyorlar.

Lagrange noktaları, uzayda oraya gönderilen nesnelerin yerlerinde kalma eğiliminde oldukları konumlardır ve temelde “üç cisim problemi” denen şeyin matematiksel çözümleridir. İki büyük kütlenin yerçekim kuvveti, küçük bir nesnenin onlarla birlikte hareket etmesi için gereken merkezcil kuvvete tam olarak eşittir. Uzaydaki bu noktalar, pozisyonda kalmak için gereken yakıt tüketimini azaltmak için uzay aracı tarafından kullanılabilir. Uzaydaki bu pozisyonlar Lagrange noktaları olarak isimlendiriliyor.

Lagrange noktaları

Lagrange noktaları L1’den L5’e kadar etiketlenir ve onları oluşturan iki gökcisminin (ilk önce büyük olan) adlarından önce gelir.

Güneş-Dünya Lagrange noktaları ve James Webb’in konumu

Tüm Lagrange noktaları yerçekimi denge noktaları olsa da, bunların hepsi tamamen kararlı değildir. Gökcisimlerinin kütleleriyle uzay-zamanda oluşturduğu şekillerle ifade edecek olursak: L1, L2 ve L3 biraz daha yüksek iki tepe arasındaki bir tepenin ortasındaki bir nokta gibi, eyer şeklinde yerçekimi gradyanlarına sahip “meta-kararlı” konumlardır. L4 ve L5 ise her konumun uzun, yüksek bir sırtın veya tepenin ortasındaki sığ bir çöküntü veya çanak gibi olması bakımından kararlıdır.

Lagrange noktalarının uzay-zaman üzerindeki konumları. Konumlar ölçeksiz, uzay-zamandaki bükülmeler abartılıdır.

Öyleyse neden Webb’i Güneş-Dünya L2’nin yörüngesine gönderdiler? Çünkü kızılötesi bir gözlemevi için burası çok ideal bir yer. L2 noktasında Güneş ve Dünya (ve Ay da) her zaman uzayın tek bir tarafındadır ve Webb’in teleskop optiklerini ve araçlarını sürekli olarak gölgede tutmasına izin verir. Bu durum kızılötesi hassasiyet için soğumalarına, ancak yine de gözlemler için herhangi bir anda gökyüzünün neredeyse yarısına erişmelerine olanak tanır. Zaman içinde gökyüzündeki herhangi bir noktayı görmek, Güneş’in etrafında daha uzağa seyahat etmek ve daha önce Güneş’in “arkasındaki” gökyüzünün daha fazlasını ortaya çıkarmak için sadece birkaç ay beklemeyi gerektiriyor.

Ayrıca Dünya, L2’ye Webb’i ısıtmamasına yetecek kadar uzaktadır; yaklaşık 1.5 milyon km. L2 yerçekimi dengesinin olduğu bir yer olduğu için, Webb’in orada bir yörüngeyi sürdürmesi kolay olacak. L2’nin etrafında dönmenin tam olarak L2’de durmaktan daha basit, daha kolay ve daha verimli olduğunu unutmayın. Ayrıca, tam olarak L2’de olmak yerine onun yörüngesinde dönmek, Webb’in termal kararlılığı ve güç üretimi için gerekli olan Güneş’in Dünya tarafından tutulmamasını sağlar. Yani Webb Güneş’i enerji sağlayabilmek için daima görebilecek.

Webb’in L2 etrafındaki yörüngesinin boyutu, Ay’ın Dünya çevresindeki yörüngesinden (ort. 384,400 km) daha büyüktür. L2, Derin Uzay Ağı aracılığıyla Dünya’daki Görev Operasyonları Merkezi ile sürekli teması sürdürmek için uygundur. WMAP, Herschel ve Planck gibi diğer uzay tabanlı gözlemevleri de aynı nedenlerle Güneş-Dünya L2 noktasının yörüngesinde dönüyorlar.

Halo yörünge

Lagrange 1, 2 ve 3 noktaları etrafında kalmak için hâle (halo) yörüngesi kullanılıyor. Hâle periyodik ve üç boyutlu bir yörüngedir.

James Webb’in yörüngesi

Bir cismi bu yörüngeye sokmak nispeten kolay. Ancak James Webb’in kırılgan mimarisi işleri bir parça zorlaştırdı. Bir topu tüm gücünüzle dik biçimde havaya fırlattığınızda; yerçekimi sebebiyle yol boyunca yavaşlayıp tepe noktasında hızı 0’a inecektir. Webb’de L2 noktasına doğru ilerlerken hızı zamanla düştü. Eğer Ariane 5 roketi ile fırlatılan teleskoba başlangıçta az da olsa fazladan enerji verilseydi, L2 noktasını pas geçerdi. Teleskobun böyle bir durumda yavaşlaması gerekirdi ki yavaşlama manevrası için de 180 derece dönmesi gerekecekti. Bu durum Webb’in hassas enstrümanlarının Güneş’e çevrilmesi demek olduğundan imkansız bir seçenekti. Bu sepeble Ariane ile teleskoba tam olarak gerekli hızın (enerjinin) verilmesi gerekiyordu.

Kaynaklar: 

1. webb.nasa.gov
2. solarsystem.nasa.gov 
3. blogs.nasa.gov/webb/