Rygorystyczne testy są podstawą każdej udanej misji kosmicznej. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) będzie znajdować się w odległości miliona kilometrów, gdy rozłoży swoją krytyczną dla misji osłonę przeciwsłoneczną, a jeśli nie działa zgodnie z planem, to wszystko. Koniec gry.
Webb jest najbardziej zaawansowanym teleskopem kosmicznym, jaki kiedykolwiek zbudowano. To teleskop na podczerwień i bardzo czuły. Aby jednak osiągnąć ekstremalną czułość, która pozwoli mu badać egzoplanety i dalekie, wczesne wszechświaty, trzeba zachować chłód. Bardzo fajny. I to jest praca osłony przeciwsłonecznej.
Osłona przeciwsłoneczna ma kluczowe znaczenie w konstrukcji teleskopu. James Webb będzie w Lagrange Point 2 (L2), na orbicie halo, która utrzymuje Ziemię, Księżyc i Słońce za sobą. Słońce jest głównym źródłem ciepła dla teleskopu, a Ziemia i Księżyc są jedynie źródłami wtórnymi. Tarcza skutecznie blokuje całą energię pochodzącą ze wszystkich trzech ciał i utrzymuje lunetę w temperaturze roboczej poniżej -220 Celsjusza (-370 F; 50 K.)
Wystąpi ekstremalna różnica temperatur między stroną osłony przeciwsłonecznej JWST a stroną „lunety”. NASA twierdzi, że osłona przeciwsłoneczna może osiągnąć temperaturę 110 ° C (230 F; 383 K) wystarczająco wysoką, aby zagotować jajko, podczas gdy zacieniona strona teleskopu będzie wystarczająco zimna, aby zamrozić tlen.
„Po raz pierwszy osłona przeciwsłoneczna została zastosowana i napięta przez elektronikę statku kosmicznego i znajdujący się nad nią teleskop. „
James Cooper, menedżer osłony przeciwsłonecznej JWST.
Technicy i inżynierowie właśnie zakończyli testowanie wszystkich pięciu warstw osłony przeciwsłonecznej i umieszczenie tarczy w tym samym położeniu, w którym będzie ona na L2, 1,6 miliona kilometrów (1 milion mil) od Ziemi. NASA powiedziała w komunikacie prasowym, że testy te wykorzystywały własne systemy statku kosmicznego do rozmieszczenia tarczy i że testy zakończyły się powodzeniem.
„Po raz pierwszy osłona przeciwsłoneczna została zastosowana i napięta przez elektronikę statku kosmicznego i znajdujący się nad nią teleskop. Wdrożenie jest w rezultacie oszałamiające wizualnie, a jego realizacja była trudna ”- powiedział James Cooper, menedżer Sunbield teleskopu NASB w NASA w Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.
Osłona przeciwsłoneczna składa się z pięciu warstw materiału zwanego Kapton. Każda z warstw ma określoną grubość i są one oddzielone określoną odległością. Tarcza ma również szwy i inne cechy, które wzmacniają ją przed meteorami. Każda z warstw jest pokryta aluminium, a dwie warstwy najbliżej Słońca, Warstwy 1 i 2, mają tak zwaną powłokę „domieszkowanego krzemu”, która odbija energię ultrafioletową Słońca z powrotem w kosmos.
„Ten test wykazał, że system osłony przeciwsłonecznej przetrwał testy środowiskowe elementu statku kosmicznego, i nauczył nas o interfejsach i interakcjach między teleskopem a częściami osłony przeciwsłonecznej obserwatorium”, dodał Cooper. „Ogromne podziękowania dla wszystkich inżynierów i techników za ich wytrwałość, skupienie i niezliczone godziny wysiłku, aby osiągnąć ten kamień milowy.”
Autobus kosmiczny Jamesa Webba jest mniej więcej tego samego rozmiaru co Hubble. Ale lustro JWST jest dwa razy większe niż lustro Hubble'a. Jest to powlekane złotem lustro segmentowe z berylu o średnicy 6,5 m (21,3 stopy), które składa się z 18 sześciokątnych segmentów o łącznej powierzchni zbierania 25 metrów kwadratowych. W rzeczywistości złote lustro Webba jest już ikoną kultury, mimo że się nie uruchomiło.
Lustro musi być tak duże, aby spełniało swoje cele misji, obejmujące między innymi obserwowanie światła z pierwszych gwiazd i galaktyk we wszechświecie oraz badanie egzoplanet. Ale lustro i wymagany cień przeciwsłoneczny są zbyt duże, aby zmieścić się w rakiecie. Dlatego zarówno zwierciadło, jak i osłona przeciwsłoneczna są składane na start i uruchamiane dopiero, gdy teleskop będzie w drodze do celu, skomplikowany manewr. Nie tylko to, ale wszystkie testy odbywają się w ziemskiej grawitacji, podczas gdy rzeczywiste rozmieszczenie odbędzie się przy braku grawitacji.
I o to właśnie chodzi w testowaniu i ponownym testowaniu. W przeciwieństwie do Hubble'a, który na orbicie nisko-ziemskiej był dostępny dla astronautów do misji naprawczych, JWST jest poza zasięgiem. Możliwe, że przyszły statek kosmiczny może zmagać się z Jamesem Webbem, aby naprawić poważne błędy w rozmieszczeniu. Ale komponentów nie można wymienić. Zasadniczo istnieje tylko jedna szansa na prawidłowe ustawienie lustra i jego osłony przeciwsłonecznej.
Po tym ważnym teście inżynierowie i technicy muszą teraz ostrożnie schować osłonę przeciwsłoneczną do konfiguracji startowej, składając ją dokładnie w pozycji wymaganej do pomyślnego wdrożenia. Potem kolejne testy.
Nadal należy przeprowadzić kompleksowe testy elektryczne, a także testy mechaniczne, które naśladują siły, jakie będzie odczuwał luneta podczas wystrzelenia rakiety Ariane 5, która zabierze ją w kosmos. Potem będzie jeszcze jeden test rozmieszczenia Jamesa Webba i ostateczne sztauowanie.
Premiera planowana jest na 30 marca 2021 r. W przypadku JWST miało miejsce szereg opóźnień, które pierwotnie miały być uruchomione w latach 2007–2011. Jest to skomplikowana misja i skomplikowana, droga technologia. NASA jest głównym deweloperem, ale zarówno Europejska Agencja Kosmiczna, jak i Kanada Agencja Kosmiczna wniosły znaczący wkład.
Gdy znajdzie się na swojej orbicie halo na L2, a jeśli wdrożenie przebiegnie pomyślnie, wykona przełomową pracę. Mamy nadzieję, że zapomnimy o wszystkich opóźnieniach.
Więcej:
- Informacja prasowa: Teleskop kosmiczny Jamesa Webba z NASA czyści krytyczne testy wdrażania osłony przeciwsłonecznej
- Informacja prasowa: Złożona inżynieria materiałowa tarczy przeciwsłonecznej Webb Teleskop NASA
- Space Magazine Video: Rise of the Supertelescopes Part 2 - Space Telescopes
