জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ

মহাকাশে পাঠানো সবচেয়ে শক্তিশালী চোখ, যা উন্মোচন করছে মহাবিশ্বের ভোরের আলো

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (JWST) এ পর্যন্ত নির্মিত সবচেয়ে উন্নত এবং উচ্চাভিলাষী মানমন্দির হিসেবে দাঁড়িয়ে আছে—একটি প্রযুক্তিগত বিস্ময় যা মহাজাগতিক ইতিহাসের এত গভীরে উঁকি দেওয়ার জন্য তৈরি করা হয়েছে, যা আগের কোনো যন্ত্রের পক্ষে সম্ভব ছিল না। ২০২১ সালের ২৫ ডিসেম্বর উৎক্ষেপণ করা এই ইনফ্রারেড বা অবলোহিত শক্তির উৎসটি মহাবিশ্বের আদিমতম যুগের ক্ষীণ আলো ক্যাপচার করে। এটি বিগ ব্যাং বা মহাবিস্ফোরণের মাত্র কয়েকশো মিলিয়ন বছর পরে গঠিত গ্যালাক্সি, নক্ষত্র এবং গ্রহমণ্ডলীর রূপ প্রকাশ করছে। এর নজিরবিহীন সংবেদনশীলতা এবং রেজোলিউশন মহাজাগতিক উৎপত্তি, নক্ষত্রের জন্ম, এক্সোপ্ল্যানেট (সৌরজগতের বাইরের গ্রহ)-এর বায়ুমণ্ডল এবং মহাবিশ্বকে রূপদানকারী মৌলিক প্রক্রিয়াগুলো সম্পর্কে মানুষের ধারণাকে সম্পূর্ণরূপে বদলে দিয়েছে।

একটি উচ্চাভিলাষী স্বপ্নের সূচনা

হাবল স্পেস টেলিস্কোপের (Hubble Space Telescope) একজন যোগ্য উত্তরসূরির ভাবনাটি ১৯৮০-এর দশকের শেষের দিকে এবং ১৯৯০-এর দশকের শুরুতে দানা বাঁধে। মূলত পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে আটকে যাওয়া ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্য পর্যবেক্ষণ করা এবং মহাবিশ্বের শৈশবকাল নিয়ে অধ্যয়নের প্রয়োজনীয়তা থেকেই এই ভাবনার জন্ম। যা একসময় ‘নেক্সট জেনারেশন স্পেস টেলিস্কোপ’ নামে শুরু হয়েছিল, তা পরবর্তীতে নাসার দ্বিতীয় প্রশাসকের নামানুসারে ‘জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ’ হিসেবে নামকরণ করা হয়, যিনি অ্যাপোলো কর্মসূচিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিলেন।

ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা (ESA) এবং কানাডিয়ান স্পেস এজেন্সির (CSA) সাথে অংশীদারিত্বের ভিত্তিতে নাসা এর উন্নয়নের নেতৃত্ব দেয়। এই প্রকল্পটিতে দুই দশকেরও বেশি সময় ধরে বিভিন্ন মহাদেশের হাজার হাজার প্রকৌশলী, বিজ্ঞানী এবং প্রযুক্তিবিদ কাজ করেছেন। এর মূল ঠিকাদার হিসেবে কাজ করেছে নর্থরপ গ্রুম্যান (Northrop Grumman)। বাজেট ঘাটতি, প্রযুক্তিগত জটিলতা এবং কঠোর পরীক্ষামূলক প্রক্রিয়ার কারণে এর সময়সীমা বারবার পিছিয়ে যায়, তবে শেষ পর্যন্ত ১০ বিলিয়ন ডলারেরও বেশি বিনিয়োগের এই ফলাফল শতভাগ সফল প্রমাণিত হয়।

এর প্রধান মাইলফলকগুলোর মধ্যে ছিল আয়না এবং বৈজ্ঞানিক যন্ত্রপাতির ব্যাপক ক্রায়োজেনিক (অত্যন্ত শীতল তাপমাত্রা) পরীক্ষা, বিশাল সানশিল্ড বা সূর্য-সুরক্ষা কবচের মোড়ক খোলার সিমুলেশন এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র ও ইউরোপের বিভিন্ন কেন্দ্রে সব উপাদান একত্রিত করা। টেলিস্কোপটির নকশায় আগের মানমন্দিরগুলোর সীমাবদ্ধতা দূর করার ওপর জোর দেওয়া হয়েছিল, বিশেষ করে সুদূর ও প্রাচীন বস্তু থেকে আসা ‘রেডশিফটেড’ (redshifted) আলো সনাক্ত করতে এর ইনফ্রারেড সক্ষমতাকে সর্বোচ্চ প্রাধান্য দেওয়া হয়।

প্রকৌশল ও উদ্ভাবনের এক মাস্টারপিস

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপে রয়েছে একটি ৬.৫ মিটার চওড়া প্রাথমিক আয়না (primary mirror), যা ১৮টি ষড়ভুজাকৃতির বেরিলিয়াম খণ্ড দিয়ে তৈরি। অবলোহিত বা ইনফ্রারেড আলোর সর্বোত্তম প্রতিফলনের জন্য প্রতিটি খণ্ডের ওপর সোনার একটি পাতলা স্তর দেওয়া হয়েছে। মহাকাশে উৎক্ষেপণ করা এই ধরনের খণ্ড খণ্ড করা নকশার আয়না এটিই প্রথম ও বৃহত্তম, যা উৎক্ষেপণের সময় ভাঁজ করে রাখা হয়েছিল এবং কক্ষপথে পৌঁছানোর পর ন্যানোমিটারের নিখুঁত মাপে নিজে থেকেই খুলে যায়। একটি সেকেন্ডারি আয়না, যা একটি প্রসারিত বুমের ওপর বসানো, এর আলোক ব্যবস্থাকে সম্পূর্ণ করে।

টেলিস্কোপটির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের মূল চাবিকাঠি হলো একটি টেনিস কোর্টের আকারের (প্রায় ২১ মিটার বাই ১৪ মিটার) পাঁচ স্তরের সানশিল্ড, যা আল্ট্রা-থিন ক্যাপটন (Kapton) ফিল্ম দিয়ে তৈরি। এই কাঠামোটি মহাকাশে প্রায় ৩০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের একটি তাপমাত্রার ব্যবধান তৈরি করে। এর ফলে সূর্যের দিকে থাকা অংশটি যখন তীব্র সৌর বিকিরণ সহ্য করে, তখন অন্যদিকের শীতল অংশে টেলিস্কোপ এবং এর যন্ত্রাংশগুলো প্রায় ৪০ কেলভিন (−২৩৩°সি) তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা থাকে। ইনফ্রারেড পর্যবেক্ষণের জন্য এই সানশিল্ডের প্যাসিভ কুলিং বা নিষ্ক্রিয় শীতলীকরণ ব্যবস্থা অত্যন্ত জরুরি।

এই মহাকাশ মানমন্দিরটি পৃথিবী থেকে প্রায় ১৫ লক্ষ কিলোমিটার দূরে দ্বিতীয় ল্যাগ্রাঞ্জ পয়েন্টে (L2) অবস্থান করে কাজ করছে, যেখানে মহাকর্ষীয় বলের ভারসাম্যের কারণে ন্যূনতম জ্বালানি খরচ করে স্থিতিশীল থাকা সম্ভব। উৎক্ষেপণের সময় এর মোট ওজন ছিল প্রায় ৬,৫০০ কেজি। মহাকাশে পৌঁছানোর পর প্রথম এক মাসে এর ভাঁজ খোলার জন্য ৩৪৪টি জটিল ধাপ পার করতে হয়েছিল, যার একটি ব্যর্থ হলেই পুরো মিশনটি নষ্ট হয়ে যেতে পারত। তবে প্রতিটি ধাপ অত্যন্ত নিখুঁতভাবে সম্পন্ন হয়।

মহাবিশ্ব অনুসন্ধানে অত্যাধুনিক যন্ত্রপাতি

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপটি মূলত চারটি প্রাথমিক বৈজ্ঞানিক যন্ত্রে সজ্জিত:

• NIRCam (নিয়ার-ইনফ্রারেড ক্যামেরা): এটি প্রধান ইমেজার বা ছবি তোলার যন্ত্র, যা ০.৬ থেকে ৫ মাইক্রোমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে অসাধারণ সংবেদনশীলতার সাথে ছবি তুলতে পারে।
• NIRSpec (নিয়ার-ইনফ্রারেড স্পেক্ট্রোগ্রাফ): এটি একসাথে ১০০টি বস্তুর ওপর নজর রাখতে সক্ষম এবং সেগুলোর বিস্তারিত বর্ণালী বিশ্লেষণ (spectral analysis) প্রদান করে।
• NIRISS (নিয়ার-ইনফ্রারেড ইমেজার অ্যান্ড স্লিটলেস স্পেক্ট্রোগ্রাফ): এক্সোপ্ল্যানেট বা বহির্গ্রহের অধ্যয়ন এবং ওয়াইড-ফিল্ড স্পেক্ট্রোস্কোপির জন্য এটি বিশেষভাবে তৈরি।
• MIRI (মিড-ইনফ্রারেড ইনস্ট্রুমেন্ট): এটি এর পর্যবেক্ষণ ক্ষমতাকে ২৮ মাইক্রোমিটার পর্যন্ত প্রসারিত করে, যা শীতল বস্তু এবং ধূলিকণায় ঢাকা মহাজাগতিক ঘটনাগুলো দেখার জন্য আদর্শ।

এই যন্ত্রগুলো ইমেজ, স্পেক্ট্রোস্কোপি এবং করোনোগ্রাফির সমন্বয়ে আলোকে বিশ্লেষণ করে মহাজাগতিক উপাদানের রাসায়নিক গঠন, তাপমাত্রা এবং গতিবেগ নির্ণয় করতে পারে। ইনফ্রারেড আলোতে এই টেলিস্কোপের রেজোলিউশন হাবলের চেয়ে অনেক বেশি, যা প্রায় ১০০ গুণ বেশি অস্পষ্ট বস্তু সনাক্ত করতে পারে এবং মহাবিশ্বের ভোরের আদিমতম কাঠামোকে দৃশ্যমান করে তোলে।

কর্মক্ষমতার শীর্ষে পৌঁছানোর ঝুঁকিপূর্ণ যাত্রা

২০২১ সালের ২৫ ডিসেম্বর ফ্রেঞ্চ গায়ানা থেকে আরিয়ান ৫ (Ariane 5) রকেটের মাধ্যমে জেমস ওয়েবের উৎক্ষেপণ একটি সফল সূচনার জন্ম দেয়। পরবর্তী সপ্তাহগুলোতে একটি সুক্ষ্ম অনুক্রমে এর সানশিল্ডের ভাঁজ খোলে, আয়নাগুলো প্রসারিত ও সারিবদ্ধ হয় এবং যন্ত্রাংশগুলো ঠাণ্ডা হতে শুরু করে। এর আয়নাগুলোর প্রান্তিককরণ এতটাই নিখুঁত হয়েছিল যে তা বিজ্ঞানীদের প্রত্যাশাকে ছাড়িয়ে যায়।

উৎক্ষেপণ-পরবর্তী সময়েও কিছু চ্যালেঞ্জ ছিল, যার মধ্যে রয়েছে ক্ষুদ্র উল্কাপিণ্ডের (micrometeoroid) আঘাত এবং আয়নার খণ্ডগুলোর সূক্ষ্ম টিউনিং। তা সত্ত্বেও, এই প্রকৌশল অত্যন্ত মজবুত প্রমাণিত হয় এবং ২০২২ সালের মাঝামাঝি থেকে এটি তার প্রথম পূর্ণাঙ্গ বৈজ্ঞানিক কার্যক্রমের মাধ্যমে বৈপ্লবিক ডেটা পাঠাতে শুরু করে। নিয়মিত পর্যবেক্ষণ এবং মাঝে মাঝে সামান্য সামঞ্জস্য করার মাধ্যমে এর দীর্ঘায়ু নিশ্চিত করা হচ্ছে। এর জ্বালানি রিজার্ভ যেভাবে সাশ্রয় হয়েছে, তাতে এটি প্রাথমিক ৫-১০ বছরের নকশাকৃত আয়ুষ্কালের চেয়েও অনেক বেশি সময় ধরে সেবা দিতে পারবে।

মহাবিশ্বতত্ত্বকে বদলে দেওয়া বৈপ্লবিক আবিষ্কার

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ একের পর এক যুগান্তকারী আবিষ্কার উপহার দিয়ে চলেছে। বিগ ব্যাং-এর মাত্র ৩০০-৫০০ মিলিয়ন বছর পরের গ্যালাক্সিগুলোর পর্যবেক্ষণে আশ্চর্যজনকভাবে পরিপক্ক কাঠামো দেখা গেছে—বিশাল, সুগঠিত এই গ্যালাক্সিগুলো গ্যালাক্সি বিবর্তনের আগের মডেলগুলোকে চ্যালেঞ্জের মুখে ফেলেছে। এই “অসম্ভব রকমের প্রাথমিক” গ্যালাক্সিগুলো ধারণার চেয়েও অনেক বেশি সংখ্যায় এবং উন্নত রূপে আবির্ভূত হয়েছে, যা মহাজাগতিক সৃষ্টির তত্ত্বগুলো পুনর্লিখনের ইঙ্গিত দিচ্ছে।

স্পেক্ট্রোস্কোপিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে ৪০০ মিলিয়ন বছরেরও কম বয়সী গ্যালাক্সিগুলোতে ভারী উপাদানের সন্ধান মিলেছে, যা দ্রুত নক্ষত্র গঠন এবং রাসায়নিক সমৃদ্ধির প্রমাণ দেয়। সুদূর নক্ষত্রপুঞ্জ, মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের (gravitational lensing) মাধ্যমে বড় হয়ে দেখা দেওয়া একক নক্ষত্র এবং মহাবিশ্বের প্রথম প্রজন্মের আদিম নক্ষত্র ‘পপুলেশন ৩’ (Population III)-এর সম্ভাব্য অস্তিত্ব এখন বিজ্ঞানীদের চোখের সামনে।

বহির্গ্রহ বা এক্সোপ্ল্যানেট গবেষণায় এক নতুন জোয়ার এসেছে। ডিরেক্ট ইমেজিং এবং ট্রান্সমিশন স্পেক্ট্রোস্কোপির মাধ্যমে জলীয় বাষ্প, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং অন্যান্য অণুতে সমৃদ্ধ ভিনগ্রহের বায়ুমণ্ডলের মানচিত্র তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। এর আবিষ্কারগুলোর মধ্যে রয়েছে অপ্রত্যাশিত বায়ুমণ্ডল বিশিষ্ট পাথুরে গ্রহ, অদ্ভুত রাসায়নিক উপাদানে ভরা গ্যাস জায়ান্ট বা বিশাল গ্যাসীয় গ্রহ এবং প্রোটোপ্ল্যানেটারি ডিস্ক (গ্রহ তৈরির প্রাথমিক চাকতি), যেখানে তাদের মূল নক্ষত্র থেকে সম্পূর্ণ ভিন্ন পরিস্থিতিতে উপগ্রহ বা চাঁদ তৈরি হচ্ছে।

আমাদের কাছাকাছি অঞ্চলের মধ্যে, কালপুরুষ নীহারিকা (Orion Nebula) এবং কারিনা নীহারিকার (Carina Nebula) মতো নক্ষত্র তৈরির অঞ্চলগুলোর বিস্তারিত দৃশ্য গ্যাস ও ধূলিকণার জটিল স্তম্ভ, তরুণ নক্ষত্র এবং তৈরি হতে থাকা গ্রহ ব্যবস্থার এক জাদুকরী রূপ প্রদর্শন করেছে। এমনকি আমাদের সৌরজগতের বাইরের দিকের গ্রহ এবং আন্তঃনাক্ষত্রিক বস্তুগুলোর (interstellar objects) ওপর নজর রেখে এটি নতুন রাসায়নিক তথ্য সরবরাহ করেছে।

অন্যান্য আবিষ্কারের মধ্যে রয়েছে তাদের নিজস্ব গ্যালাক্সি তৈরি হওয়ার আগেই গঠিত ব্ল্যাক হোল বা কৃষ্ণগহ্বর, গ্রহ এবং নক্ষত্রের মধ্যকার সীমানার নতুন সংজ্ঞা এবং মহাবিশ্বের আদিম যুগের কম্প্যাক্ট ও উজ্জ্বল রহস্যময় কিছু বস্তু, যা বিজ্ঞানীদের কাছে “ছোট লাল বিন্দু” (little red dots) নামে পরিচিত এবং এদের প্রকৃতি নিয়ে এখনও গবেষণা চলছে।

কঠিন সব বাধা অতিক্রম

এর তৈরি ও পরিচালনা প্রক্রিয়ায় ছিল বিশাল সব চ্যালেঞ্জ। এর খণ্ড খণ্ড আয়নাগুলোকে ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় মানুষের চুলের চেয়েও সূক্ষ্ম মাপে নাড়াচাড়ার জন্য বিশেষ অ্যাকচুয়েটর (actuators) ব্যবহার করতে হয়েছিল। সানশিল্ডের অত্যন্ত সংবেদনশীল স্তরগুলোর নিখুঁত ভাঁজ, স্টোরেজ এবং তা খোলার জন্য শতভাগ নির্ভুলতার প্রয়োজন ছিল। মহাকাশের শূন্যতায় কম্পন রোধ করা, বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা তৈরি এবং সুনির্দিষ্ট লক্ষ্য স্থির করা এর জটিলতাকে আরও বাড়িয়ে দিয়েছিল।

আন্তর্জাতিক সহযোগিতার মাধ্যমে বিভিন্ন দেশের ভিন্ন ভিন্ন প্রকৌশলগত মান এবং সময়সূচীর সমন্বয় করা হয়েছিল। প্রতিটি বিলম্বের সাথে সাথে জনসাধারণের কৌতূহল ও সমালোচনা বাড়ছিল, কিন্তু পুরো টিমের অধ্যবসায় এমন একটি যন্ত্র তৈরি করেছে যা তার পারফরম্যান্সের লক্ষ্যমাত্রাকে ছাড়িয়ে গেছে। বর্তমানে স্পেস ডেব্রিস বা মহাকাশের আবর্জনা এবং সৌর ঝড় বা সোলার অ্যাক্টিভিটির মতো প্রতিনিয়ত আসতে থাকা হুমকিগুলো ‘স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউট’-এর সার্বক্ষণিক সতর্ক নজরদারির মাধ্যমে মোকাবেলা করা হচ্ছে।

মহাজাগতিক ধারণার এক নতুন যুগ

জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ তার চমৎকার সব ইনফ্রারেড ছবির মাধ্যমে সাধারণ মানুষের কল্পনাকে নাড়া দিয়েছে—এর ‘ডিপ ফিল্ড’ (deep fields) ছবিগুলো একটি মাত্র ফ্রেমে হাজার হাজার গ্যালাক্সিকে ফুটিয়ে তুলেছে, আগে অদৃশ্য থাকা তরঙ্গদৈর্ঘ্যে উজ্জ্বল নীহারিকাগুলোকে দৃশ্যমান করেছে এবং সুদূরের অচেনা জগতগুলোর বিচিত্র রাসায়নিক গঠনের ইঙ্গিত দিয়েছে। এই দৃশ্যগুলো বৈজ্ঞানিক সাফল্যের সাথে মিলে বিশ্বব্যাপী মানুষকে অনুপ্রাণিত করেছে এবং জ্যোতির্বিদ্যার গবেষণার গতিকে বহুগুণ বাড়িয়ে দিয়েছে।

এর অবদান কেবল নতুন আবিষ্কারের মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, এটি আন্তর্জাতিক বৈজ্ঞানিক সহযোগিতা বাড়াতে এবং ভবিষ্যতের মহাকাশ মিশনগুলোর জন্য উপযোগী প্রযুক্তির উন্নয়নে সাহায্য করছে। এর ডেটা আর্কাইভ আগামী কয়েক দশক ধরে গবেষণার খোরাক জোগাবে, এবং এর ওপেন-অ্যাক্সেস ডেটার মাধ্যমে বিশ্বজুড়ে যেকোনো বিজ্ঞানী মহাবিশ্ব নিয়ে গবেষণার সুযোগ পাচ্ছেন।

ভবিষ্যতের দিগন্তের পানে

২০২০-এর দশকের শেষভাগ এবং তার পরেও যখন এর কার্যক্রম চলতে থাকবে, জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ আরও গভীর কিছু প্রশ্নের উত্তর খুঁজবে: ডার্ক ম্যাটার (অদৃশ্য বস্তু) এবং ডার্ক এনার্জির (অদৃশ্য শক্তি) আসল প্রকৃতি কী, মহাবিশ্বে বাসযোগ্য গ্রহের সংখ্যা কতটা সাধারণ এবং আদি মহাবিশ্বের রিআয়োনাইজেশন (reionization) প্রক্রিয়ার নেপথ্যের কারণ কী। হাবল এবং ভবিষ্যতের বিশাল সব স্থলভিত্তিক দূরবীক্ষণের সাথে এর যৌথ প্রয়াস মহাবিশ্বের গভীরতম রহস্যগুলোকে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আমাদের সামনে তুলে ধরবে।

এই অসাধারণ যন্ত্রটির আসল ঐতিহ্য লুকিয়ে আছে মহাবিশ্বের লুকিয়ে থাকা অধ্যায়গুলোকে উন্মোচনের মধ্যে। প্রসারিত হতে থাকা মহাকাশের বুক চিরে বিলিয়ন বিলিয়ন বছর ধরে ভ্রমণ করা আলোকে বন্দি করার মাধ্যমে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ মানবজাতিকে আমাদের অস্তিত্বের আদি উৎসের সাথে সংযুক্ত করে। এর চলমান যাত্রা কেবল সুদূরের গ্যালাক্সিগুলোকেই আলোকিত করে না, বরং মহাজাগতিক বিবর্তনের গভীর গল্প এবং মহাবিশ্বের বিশাল ক্যানভাসে পৃথিবীর অবস্থানকে মনে করিয়ে দেয়। প্রতিটি নতুন ছবি এবং স্পেকট্রাম প্রমাণ করে যে সৃষ্টির রহস্য উন্মোচনে মানুষের মেধা ও উদ্ভাবনী শক্তি কতটা অতুলনীয়।