Строгие испытания лежат в основе любой успешной космической миссии. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) будет на расстоянии в миллион миль, когда он развернет свой критически важный солнцезащитный экран, и если он не будет функционировать, как запланировано, то это так. Игра окончена.
Webb - самый продвинутый космический телескоп из когда-либо созданных. Это инфракрасный телескоп и очень чувствительный. Но чтобы достичь чрезвычайной чувствительности, которая позволит ему изучать экзопланеты и далекую, раннюю вселенную, его нужно сохранять в прохладе. Очень круто. И это работа солнечного щита.
Солнцезащитный экран имеет решающее значение в конструкции телескопа. Джеймс Уэбб будет в точке 2 Лагранжа (L2), на гало-орбите, которая удерживает за собой Землю, Луну и Солнце. Солнце является основным источником тепла для телескопа, а Земля и Луна - только вторичные источники. Экран эффективно блокирует всю энергию, поступающую от всех этих трех тел, и поддерживает прицел при рабочей температуре ниже -220 по Цельсию (-370 F; 50 К.)
Там будет чрезвычайная разница температур между солнцезащитной стороной JWST и стороной прицела. НАСА говорит, что солнцезащитный экран может достигать температуры 110 С (230 F; 383 К), достаточно горячей, чтобы вскипятить яйцо, в то время как затененная сторона телескопа будет достаточно холодной, чтобы заморозить кислород.
«Это был первый случай, когда солнцезащитный экран был задействован электроникой космического корабля и телескопом над ним. «
Джеймс Купер, менеджер по солнцезащитным щитам JWST.
Техники и инженеры только что завершили тестирование всех пяти слоев солнцезащитного экрана и установили его в то же положение, в котором он будет находиться на L2, 1,6 миллиона километров (1 миллион миль) от Земли. НАСА заявило в пресс-релизе, что эти испытания использовали собственные системы космического корабля для развертывания щита, и что испытания были успешными.
«Это был первый случай, когда солнцезащитный экран был задействован электроникой космического корабля и телескопом над ним. В результате развертывание выглядит ошеломляющим, и его было непросто выполнить », - сказал Джеймс Купер, менеджер по солнцезащитным щитам Webb телескопа НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда, Гринбелт, штат Мэриленд.
Солнцезащитный экран состоит из пяти слоев материала под названием Kapton. Каждый из слоев имеет определенную толщину, и они разделены определенным расстоянием. Щит также имеет швы и другие особенности, которые укрепляют его против метеоров. Каждый из слоев покрыт алюминием, а два ближайших к Солнцу слоя, слои 1 и 2, имеют так называемое «легированное кремниевое» покрытие, отражающее ультрафиолетовую энергию Солнца обратно в космос.
«Этот тест показал, что система защиты от солнечных лучей выдержала испытания окружающей среды на элементах космического корабля, и рассказал нам об интерфейсах и взаимодействиях между телескопом и солнечными частями обсерватории», - добавил Купер. «Большое спасибо всем инженерам и техническим специалистам за их настойчивость, целенаправленность и бесчисленные часы усилий для достижения этой вехи».
Размер космического автобуса Джеймса Вебба примерно такой же, как у Хаббла. Но зеркало JWST в два раза больше, чем у Хаббла. Это 6,5-метровое (21,3-футовое) диаметр бериллиевого сегментированного зеркала с золотым покрытием, состоящего из 18 шестиугольных сегментов, с общей площадью сбора 25 кв. Метров. На самом деле, золотое зеркало Уэбба уже является культурной иконой, хотя оно и не было запущено.
Зеркало должно быть таким большим, чтобы соответствовать целям его миссии, которые включают наблюдение света от первых звезд и галактик во вселенной, а также изучение экзопланет, среди прочего. Но зеркало и необходимый козырек от солнца слишком велики, чтобы поместиться в ракету. Вот почему и зеркало, и солнцезащитный козырек сложены для запуска и развернуты только после того, как телескоп на пути к месту назначения, сложный маневр. Мало того, но все испытания проводятся в гравитации Земли, в то время как фактическое развертывание будет происходить в отсутствие гравитации.
И это все, что касается тестирования и повторного тестирования. В отличие от Хаббла, который на низкой околоземной орбите был доступен астронавтам для ремонтных миссий, JWST находится вне досягаемости. Вполне возможно, что в будущем космический корабль сможет использовать Джеймса Уэбба для исправления любых грубых ошибок при развертывании. Но компоненты не могут быть заменены. По сути, есть только один шанс правильно установить зеркало и солнцезащитный крем.
После этого важного теста инженерам и техническим специалистам теперь необходимо аккуратно поместить солнцезащитный экран в конфигурацию запуска, сложив его в точное положение, необходимое для успешного развертывания. После этого еще тесты.
Есть все еще всесторонние электрические испытания, которые должны быть выполнены, так же как механические испытания, которые подражают силам, которые испытает прицел на ракете Ariane 5, которая унесет его в космос. Затем будет еще один тест на развертывание Джеймса Уэбба и окончательное размещение.
Запуск запланирован на 30 марта 2021 года. Произошла серия задержек для JWST, который первоначально должен был начаться где-то между 2007 и 2011 годами. Это сложная миссия и сложный, дорогой образец технологии. НАСА является основным разработчиком, но Европейское космическое агентство и Канадское космическое агентство внесли значительный вклад.
Как только он выйдет на свою гало-орбиту на L2, и, если развертывание пройдет хорошо, он сделает новаторскую работу. И, надеюсь, мы забудем все задержки.
Больше:
- Пресс-релиз: Космический телескоп Джеймса Вебба НАСА очищает критическое тестирование развертывания Sunshield
- Пресс-релиз: Комплексная инженерия материалов телескопа Sunbield NASA
- Космический Журнал Видео: Восстание Супертелескопов Часть 2 - Космические Телескопы
