TNPSC MAINS ANSWER WRITING – ANSWER – MAR 27

Describe the key features and significance of the James Webb Space Telescope. Hoe does it differ from previous space telescopes?

The James Webb Space Telescope (JWST) is a large, space-based observatory that is designed to answer some of the most profound questions in astronomy. It is the successor to the Hubble Space Telescope, and its design, capabilities, and objectives significantly enhance our understanding of the universe.

Key Features:

1. Infrared Observations:
   • The JWST is primarily an infrared telescope that can observe the universe in the infrared part of the electromagnetic spectrum (0.6 to 28.5 microns). This enables it to see through cosmic dust clouds and observe objects too faint or distant for optical telescopes like Hubble to detect.
   • Infrared observation is crucial for studying the formation of stars and planets, as well as investigating the early universe, when galaxies and stars first began to form.
2. Large Mirror:
   • The primary mirror of JWST is 6.5 meters in diameter, more than twice the size of Hubble’s mirror (2.4 meters). The large size allows JWST to collect more light and resolve distant objects more clearly. The mirror is made up of 18 hexagonal segments that unfold once in space.
3. Location at the L2 Point:
   • JWST will be positioned at the Lagrange Point 2 (L2), which is about 1.5 million kilometers from Earth. This location offers a stable environment with a clear view of the universe and minimal interference from Earth’s heat and light.
   • The location ensures that the telescope can stay in a fixed orientation with the Sun, Earth, and Moon always in the same direction, which is essential for its observations.
4. Sunshield:
   • The JWST is equipped with a five-layer sunshield the size of a tennis court, designed to block heat and light from the Sun, Earth, and Moon. This keeps its instruments cold (around 40 K or -233°C), allowing it to detect faint infrared signals from distant cosmic objects.
   • The sunshield also ensures that the telescope operates in a thermally stable environment, which is essential for its infrared observations.
5. Scientific Instruments:
   • The JWST carries four main instruments:
     1. Near Infrared Camera (NIRCam): Observes the first galaxies formed after the Big Bang, studies star formation, and helps detect exoplanets.
     2. Near Infrared Spectrograph (NIRSpec): Analyzes the composition, temperature, and movement of distant objects like stars and galaxies.
     3. Mid-Infrared Instrument (MIRI): Explores the formation of stars, galaxies, and planetary systems, and is also capable of detecting faint heat signatures from the early universe.
     4. Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS): Helps with precise telescope pointing and is also used for imaging and spectroscopy, especially for studying exoplanets.
6. Unfolding Process:
   • JWST’s deployment in space involves complex procedures, including unfolding the sunshield and mirror. This deployment is critical and was carefully designed to ensure all parts of the telescope fit into the launch vehicle (Ariane 5 rocket) and unfold seamlessly once in space.

Significance:

1. Exploring the Early Universe:
   • One of JWST’s main goals is to study the formation of the first galaxies after the Big Bang. By observing distant galaxies, it can provide crucial insights into how galaxies, stars, and planetary systems formed and evolved over billions of years.
   • JWST can look back nearly 13.5 billion years, observing the universe as it was just a few hundred million years after the Big Bang, filling a gap that Hubble could not.
2. Exoplanet Exploration:
   • JWST will help scientists search for potentially habitable planets in other star systems. It can analyze the atmospheres of exoplanets to detect the presence of water, methane, and other molecules that are necessary for life.
   • This capability is a significant step forward in the search for extraterrestrial life and understanding planetary habitability.
3. Star and Planet Formation:
   • The telescope can look at the formation of stars and planetary systems in unprecedented detail, especially in regions where dust obscures visible light. JWST will help map the process by which planets form around young stars, improving our understanding of our own Solar System’s formation.
4. Technological Advancements:
   • The telescope incorporates cutting-edge technology in optics, materials, and thermal control. The engineering feats involved in creating the JWST, such as its ability to unfold and deploy autonomously, have implications for future space missions and technologies.

How the James Webb Space Telescope Differs from Previous Space Telescopes (Especially Hubble):

1. Wavelengths of Observation:
   • The Hubble Space Telescope operates primarily in the visible and ultraviolet wavelengths, which allows it to capture stunning images of galaxies, nebulae, and other cosmic objects.
   • In contrast, JWST is an infrared telescope, which allows it to peer deeper into space and observe phenomena that are invisible to Hubble. Infrared observation is crucial for studying distant galaxies, star formation, and the early universe.
2. Size of the Mirror:
   • The Hubble Space Telescope has a relatively smaller primary mirror, at 2.4 meters in diameter, compared to the 6.5 meters of JWST. This means JWST has a much larger light-collecting area, allowing it to observe fainter and more distant objects in greater detail.
3. Location:
   • Hubble is in low Earth orbit, which is about 540 km above the Earth’s surface. This allows it to be serviced and repaired by astronauts.
   • JWST, on the other hand, is positioned at the L2 Lagrange point, approximately 1.5 million kilometers from Earth, which means it is not accessible for repairs or upgrades. This makes its launch and deployment extremely critical, and the success of its mission depends on its flawless functioning in space.
4. Infrared Observations:
   • Hubble’s inability to see in the infrared spectrum limits its ability to observe certain cosmic phenomena, such as the formation of stars and galaxies obscured by dust. JWST’s capability to observe infrared radiation allows it to study such phenomena with great precision.
5. Mission Duration:
   • Hubble has been operational for over 30 years (launched in 1990), benefiting from periodic repairs and upgrades. JWST, due to its location and lack of servicing capability, has a planned mission lifetime of around 10 to 15 years, depending on the durability of its instruments.

Conclusion:

The James Webb Space Telescope is poised to transform our understanding of the universe, especially in areas like the early universe, star formation, exoplanet exploration, and the nature of dark matter. With its advanced infrared capabilities, larger mirror, and position at L2, it offers a significant leap over previous space telescopes like Hubble, and is expected to make groundbreaking discoveries in astrophysics. Its ability to observe the universe in unprecedented ways will not only extend the legacy of space-based astronomy but also unlock mysteries of the cosmos that were previously out of reach.

TAMIL VERSION

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியின் முக்கிய அம்சங்கள் மற்றும் முக்கியத்துவத்தை விவரிக்கவும். முந்தைய விண்வெளி தொலைநோக்கிகளிலிருந்து இது எவ்வாறு வேறுபடுகிறது?

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி (JWST) என்பது ஒரு பெரிய, விண்வெளி அடிப்படையிலான ஆய்வகமாகும், இது வானியலில் உள்ள சில ஆழமான கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கியின் வாரிசு, மேலும் அதன் வடிவமைப்பு, திறன்கள் மற்றும் நோக்கங்கள் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலை கணிசமாக மேம்படுத்துகின்றன.

முக்கிய அம்சங்கள்:

1. அகச்சிவப்பு கண்காணிப்புகள்:
   • JWST என்பது முதன்மையாக மின்காந்த நிறமாலையின் அகச்சிவப்பு பகுதியில் (0.6 முதல் 28.5 மைக்ரான்கள் வரை) பிரபஞ்சத்தைக் கண்காணிக்கக்கூடிய ஒரு அகச்சிவப்பு தொலைநோக்கி ஆகும். இது அண்ட தூசி மேகங்கள் வழியாகப் பார்க்கவும், ஹப்பிள் போன்ற ஒளியியல் தொலைநோக்கிகளால் கண்டறிய முடியாத அளவுக்கு மங்கலான அல்லது தொலைவில் உள்ள பொருட்களைக் கண்காணிக்கவும் உதவுகிறது.
   • நட்சத்திரங்கள் மற்றும் கோள்களின் உருவாக்கத்தைப் படிப்பதற்கும், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்கள் முதன்முதலில் உருவாகத் தொடங்கிய ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தை ஆராய்வதற்கும் அகச்சிவப்பு கண்காணிப்பு மிக முக்கியமானது.
2. பெரிய கண்ணாடி:
   • JWST-யின் முதன்மை கண்ணாடி 6.5 மீட்டர் விட்டம் கொண்டது, இது ஹப்பிளின் கண்ணாடியை விட (2.4 மீட்டர்) இரண்டு மடங்கு பெரியது. பெரிய அளவு JWST அதிக ஒளியைச் சேகரிக்கவும் தொலைதூர பொருட்களை இன்னும் தெளிவாகத் தீர்க்கவும் அனுமதிக்கிறது. இந்த கண்ணாடி 18 அறுகோணப் பிரிவுகளால் ஆனது, அவை விண்வெளியில் ஒரு முறை விரிவடைகின்றன.
3. L2 புள்ளியில் இடம்:
   • JWST பூமியிலிருந்து சுமார் 1.5 மில்லியன் கிலோமீட்டர் தொலைவில் உள்ள லாக்ரேஞ்ச் பாயிண்ட் 2 (L2) இல் நிலைநிறுத்தப்படும். இந்த இடம் பிரபஞ்சத்தின் தெளிவான பார்வை மற்றும் பூமியின் வெப்பம் மற்றும் ஒளியின் குறைந்தபட்ச குறுக்கீடு கொண்ட நிலையான சூழலை வழங்குகிறது.
   • இந்த இடம் தொலைநோக்கி சூரியன், பூமி மற்றும் சந்திரன் எப்போதும் ஒரே திசையில் இருக்கும் வகையில் நிலையான நோக்குநிலையில் இருக்க முடியும் என்பதை உறுதி செய்கிறது, இது அதன் அவதானிப்புகளுக்கு அவசியம்.
4. சூரிய ஒளிக்கதிர்:
   • JWST, சூரியன், பூமி மற்றும் சந்திரனில் இருந்து வரும் வெப்பம் மற்றும் ஒளியைத் தடுக்க வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு டென்னிஸ் மைதானத்தின் அளவிலான ஐந்து அடுக்கு சூரியக் கவசத்துடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளது. இது அதன் கருவிகளை குளிர்ச்சியாக வைத்திருக்கிறது (சுமார் 40 K அல்லது -233°C), இது தொலைதூர அண்டப் பொருட்களிலிருந்து வரும் மங்கலான அகச்சிவப்பு சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய அனுமதிக்கிறது.
   • சூரியக் கதிர்வீச்சு தொலைநோக்கி வெப்ப ரீதியாக நிலையான சூழலில் இயங்குவதை உறுதி செய்கிறது, இது அதன் அகச்சிவப்பு அவதானிப்புகளுக்கு அவசியமானது.
5. அறிவியல் கருவிகள்:
   • JWST நான்கு முக்கிய கருவிகளைக் கொண்டுள்ளது:
     1. நியர் இன்ஃப்ராரெட் கேமரா (NIRCam): பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு உருவான முதல் விண்மீன் திரள்களைக் கவனிக்கிறது, நட்சத்திர உருவாக்கம் குறித்து ஆய்வு செய்கிறது மற்றும் வெளிப்புறக் கோள்களைக் கண்டறிய உதவுகிறது.
     2. நியர் இன்ஃப்ராரெட் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப் (NIRSpec): நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்கள் போன்ற தொலைதூர பொருட்களின் கலவை, வெப்பநிலை மற்றும் இயக்கத்தை பகுப்பாய்வு செய்கிறது.
     3. மிட்-இன்ஃப்ராரெட் இன்ஸ்ட்ருமென்ட் (MIRI): நட்சத்திரங்கள், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் கோள் அமைப்புகளின் உருவாக்கத்தை ஆராய்கிறது, மேலும் ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்திலிருந்து மங்கலான வெப்ப கையொப்பங்களைக் கண்டறியும் திறன் கொண்டது.
     4. நுண்ணிய வழிகாட்டுதல் சென்சார்/அருகாமை அகச்சிவப்பு இமேஜர் மற்றும் பிளவு இல்லாத நிறமாலை (FGS/NIRISS): துல்லியமான தொலைநோக்கி சுட்டிக்காட்டலுக்கு உதவுகிறது மற்றும் இமேஜிங் மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக வெளிப்புற கோள்களைப் படிக்க.
6. விரிவடையும் செயல்முறை:
   • விண்வெளியில் JWST-ஐப் பயன்படுத்துவதில், சூரியக் கவசம் மற்றும் கண்ணாடியை விரிப்பது உள்ளிட்ட சிக்கலான நடைமுறைகள் அடங்கும். இந்தப் பயன்பாடு மிகவும் முக்கியமானது மற்றும் தொலைநோக்கியின் அனைத்துப் பகுதிகளும் ஏவுதள வாகனத்தில் (Ariane 5 ராக்கெட்) பொருந்துவதையும், விண்வெளியில் ஒருமுறை தடையின்றி விரிவடைவதையும் உறுதிசெய்யும் வகையில் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

முக்கியத்துவம்:

1. ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தை ஆராய்தல்:
   • பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு முதல் விண்மீன் திரள்களின் உருவாக்கத்தைப் படிப்பதே JWST இன் முக்கிய குறிக்கோள்களில் ஒன்றாகும். தொலைதூர விண்மீன் திரள்களைக் கவனிப்பதன் மூலம், பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில் விண்மீன் திரள்கள், நட்சத்திரங்கள் மற்றும் கோள் அமைப்புகள் எவ்வாறு உருவாகி பரிணமித்தன என்பது குறித்த முக்கியமான நுண்ணறிவுகளை இது வழங்க முடியும்.
   • JWST கிட்டத்தட்ட 13.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பின்னோக்கிப் பார்க்க முடியும், பிக் பேங்கிற்குப் பிறகு சில நூறு மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு பிரபஞ்சம் இருந்ததைப் போலவே அதைக் கவனிக்க முடியும், ஹப்பிளால் முடியாத ஒரு இடைவெளியை நிரப்புகிறது.
2. புறக்கோள் ஆய்வு:
   • மற்ற நட்சத்திர அமைப்புகளில் வாழக்கூடிய கிரகங்களைத் தேட விஞ்ஞானிகளுக்கு JWST உதவும். இது நீர், மீத்தேன் மற்றும் வாழ்க்கைக்குத் தேவையான பிற மூலக்கூறுகளின் இருப்பைக் கண்டறிய வெளிப்புறக் கோள்களின் வளிமண்டலங்களை பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும்.
   • இந்தத் திறன், வேற்று கிரக வாழ்க்கையைத் தேடுவதிலும், கோள்களின் வாழ்விடத்தைப் புரிந்துகொள்வதிலும் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றப் படியாகும்.
3. நட்சத்திரம் மற்றும் கோள் உருவாக்கம்:
   • இந்த தொலைநோக்கி நட்சத்திரங்கள் மற்றும் கோள்களின் உருவாக்கத்தை முன்னெப்போதும் இல்லாத வகையில் விரிவாகப் பார்க்க முடியும், குறிப்பாக தூசி புலப்படும் ஒளியை மறைக்கும் பகுதிகளில். இளம் நட்சத்திரங்களைச் சுற்றி கோள்கள் உருவாகும் செயல்முறையை வரைபடமாக்க JWST உதவும், இது நமது சொந்த சூரிய குடும்பத்தின் உருவாக்கம் பற்றிய நமது புரிதலை மேம்படுத்தும்.
4. தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள்:
   • தொலைநோக்கி ஒளியியல், பொருட்கள் மற்றும் வெப்பக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றில் அதிநவீன தொழில்நுட்பத்தை உள்ளடக்கியது. JWST ஐ உருவாக்குவதில் ஈடுபட்டுள்ள பொறியியல் சாதனைகள், தன்னியக்கமாக விரிவடைந்து பயன்படுத்தக்கூடிய அதன் திறன் போன்றவை, எதிர்கால விண்வெளி பயணங்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பங்களுக்கு தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன.

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி முந்தைய விண்வெளி தொலைநோக்கிகளிலிருந்து (குறிப்பாக ஹப்பிள்) எவ்வாறு வேறுபடுகிறது:

1. கவனிப்பின் அலைநீளங்கள்:
   • ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கி முதன்மையாக புலப்படும் மற்றும் புற ஊதா அலைநீளங்களில் இயங்குகிறது, இது விண்மீன் திரள்கள், நெபுலாக்கள் மற்றும் பிற அண்ட பொருட்களின் அதிர்ச்சியூட்டும் படங்களைப் பிடிக்க அனுமதிக்கிறது.
   • இதற்கு நேர்மாறாக, JWST என்பது ஒரு அகச்சிவப்பு தொலைநோக்கி ஆகும், இது விண்வெளியில் ஆழமாகப் பார்க்கவும் ஹப்பிளுக்குத் தெரியாத நிகழ்வுகளைக் கவனிக்கவும் அனுமதிக்கிறது. தொலைதூர விண்மீன் திரள்கள், நட்சத்திர உருவாக்கம் மற்றும் ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தைப் படிப்பதற்கு அகச்சிவப்பு கண்காணிப்பு மிக முக்கியமானது.
2. கண்ணாடியின் அளவு:
   • ஹப்பிள் விண்வெளி தொலைநோக்கி, JWST இன் 6.5 மீட்டருடன் ஒப்பிடும்போது, ​​2.4 மீட்டர் விட்டம் கொண்ட ஒப்பீட்டளவில் சிறிய முதன்மை கண்ணாடியைக் கொண்டுள்ளது. இதன் பொருள் JWST மிகப் பெரிய ஒளி சேகரிக்கும் பகுதியைக் கொண்டுள்ளது, இது மங்கலான மற்றும் அதிக தொலைதூர பொருட்களை மிக விரிவாகக் கவனிக்க அனுமதிக்கிறது.
3. இடம்:
   • ஹப்பிள்பூமியின் மேற்பரப்பிலிருந்து சுமார் 540 கி.மீ உயரத்தில், பூமியின் தாழ்வான சுற்றுப்பாதையில் உள்ளது. இது விண்வெளி வீரர்களால் இதற்கு சேவை செய்யவும் பழுதுபார்க்கவும் அனுமதிக்கிறது.
   • ஜேடபிள்யூஎஸ்டிமறுபுறம், பூமியிலிருந்து தோராயமாக 1.5 மில்லியன் கிலோமீட்டர் தொலைவில் உள்ள L2 லாக்ரேஞ்ச் புள்ளியில் நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது, அதாவது பழுதுபார்ப்பு அல்லது மேம்படுத்தல்களுக்கு அதை அணுக முடியாது. இது அதன் ஏவுதல் மற்றும் வரிசைப்படுத்தலை மிகவும் முக்கியமானதாக ஆக்குகிறது, மேலும் அதன் பணியின் வெற்றி விண்வெளியில் அதன் குறைபாடற்ற செயல்பாட்டைப் பொறுத்தது.
4. அகச்சிவப்பு கண்காணிப்புகள்:
   • அகச்சிவப்பு நிறமாலையில் ஹப்பிளின் பார்க்க இயலாமை, தூசியால் மறைக்கப்பட்ட நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்களின் உருவாக்கம் போன்ற சில அண்ட நிகழ்வுகளைக் கவனிக்கும் அதன் திறனைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சைக் கவனிக்கும் JWST இன் திறன், அத்தகைய நிகழ்வுகளை மிகத் துல்லியமாகப் படிக்க அனுமதிக்கிறது.
5. பணி காலம்:
   • ஹப்பிள் 30 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக (1990 இல் தொடங்கப்பட்டது) செயல்பட்டு வருகிறது, அவ்வப்போது பழுதுபார்ப்பு மற்றும் மேம்பாடுகளால் பயனடைகிறது. JWST, அதன் இருப்பிடம் மற்றும் சேவை திறன் இல்லாததால், அதன் கருவிகளின் நீடித்துழைப்பைப் பொறுத்து சுமார் 10 முதல் 15 ஆண்டுகள் வரை திட்டமிடப்பட்ட பணி ஆயுட்காலத்தைக் கொண்டுள்ளது.

முடிவுரை:

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி, பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலை, குறிப்பாக ஆரம்பகால பிரபஞ்சம், நட்சத்திர உருவாக்கம், எக்ஸோப்ளானெட் ஆய்வு மற்றும் இருண்ட பொருளின் தன்மை போன்ற பகுதிகளில் மாற்றத் தயாராக உள்ளது. அதன் மேம்பட்ட அகச்சிவப்பு திறன்கள், பெரிய கண்ணாடி மற்றும் L2 இல் நிலை ஆகியவற்றுடன், இது ஹப்பிள் போன்ற முந்தைய விண்வெளி தொலைநோக்கிகளை விட குறிப்பிடத்தக்க பாய்ச்சலை வழங்குகிறது, மேலும் வானியற்பியலில் புதிய கண்டுபிடிப்புகளைச் செய்யும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. முன்னோடியில்லாத வகையில் பிரபஞ்சத்தைக் கவனிக்கும் அதன் திறன், விண்வெளி அடிப்படையிலான வானியலின் மரபை விரிவுபடுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், முன்னர் எட்டாத பிரபஞ்சத்தின் மர்மங்களைத் திறக்கும்.