Důsledné testování je jádrem každé úspěšné vesmírné mise. Vesmírný dalekohled James Webb (JWST) bude vzdálený milion kilometrů, když nasadí sluneční clonu kritickou pro misi, a pokud nebude fungovat podle plánu, tak je to. Konec hry.
Webb je nejpokročilejší vesmírný dalekohled, jaký byl kdy postaven. Je to infračervený dalekohled a vysoce citlivý. Abychom však dosáhli extrémní citlivosti, která jí umožní studovat exoplanety a vzdálený, raný vesmír, je třeba udržovat chlad. Skvělý. A to je práce sluneční clony.
Při návrhu dalekohledu je sluneční clona kritická. James Webb bude na Lagrange Point 2 (L2), na halo orbitě, která za ním udržuje Zemi, Měsíc a Slunce. Slunce je hlavním zdrojem tepla pro dalekohled a Země a Měsíc jsou pouze sekundárními zdroji. Štít účinně blokuje veškerou energii přicházející ze všech těchto těl a udržuje ‘rozsah při své provozní teplotě pod -220 ° C (-370 F; 50 K.)
Bude existovat extrémní teplotní rozdíl mezi stranou JWST proti slunečnímu záření a stranou ‘. NASA říká, že sluneční clona může dosáhnout teploty 110 C (230 F; 383 K,) dostatečně horké, aby vařilo vejce, zatímco stínovaná strana dalekohledu bude dostatečně studená, aby zmrazila kyslík.
"Bylo to poprvé, kdy bylo sluneční clonu nasazeno a napnuto elektronikou kosmické lodi a dalekohledem nad ní." „
James Cooper, manažer ochrany před slunečními paprsky JWST.
Technici a inženýři právě dokončili testování všech pěti vrstev sluneční clony a postavili štít na stejnou pozici, v jaké se nachází na L2, 1,6 milionu km (1 milión mil) od Země. NASA v tiskové zprávě uvedla, že tyto testy využívaly vlastní systémy kosmické lodi k nasazení štítu a že testování bylo úspěšné.
"Bylo to poprvé, kdy bylo sluneční clonu nasazeno a napnuto elektronikou kosmické lodi a dalekohledem nad ní." Nasazení je v důsledku toho vizuálně ohromující a bylo obtížné jej dosáhnout, “řekl James Cooper, webb Telescope Sunshield Manager NASA z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.
Sluneční štít je pět vrstev materiálu zvaného Kapton. Každá z vrstev má specifickou tloušťku a jsou odděleny určitou vzdáleností. Štít má také švy a další funkce, které jej posilují proti meteorům. Každá z vrstev je potažena hliníkem a dvě vrstvy nejblíže ke Slunci, vrstvy 1 a 2, mají tzv. „Křemíkový dopingový“ povlak, který odráží ultrafialovou energii slunce zpět do vesmíru.
"Tento test ukázal, že systém slunečního záření přežil testování prostředí prvku kosmické lodi a naučil nás o rozhraních a interakcích mezi dalekohledem a částmi slunečního záření observatoře," dodal Cooper. "Děkuji všem technikům a technikům za vytrvalost, soustředění a nespočet hodin úsilí k dosažení tohoto milníku."
Autobus kosmické lodi Jamese Webba je přibližně stejně velký jako Hubble. Ale zrcadlo JWST je dvojnásobkem velikosti Hubbleova. Jedná se o zrcadlo se segmentem berylia s průměrem 6,5 m (21,3 ft), které je tvořeno 18 šestiúhelníkovými segmenty, s společnou sběrnou plochou 25 metrů čtverečních. Ve skutečnosti je zlaté zrcadlo Webb již kulturní ikonou, přestože nebylo spuštěno.
Zrcadlo musí být tak velké, aby splnilo cíle mise, mezi něž patří mimo jiné pozorování světla z prvních hvězd a galaxií ve vesmíru a studium exoplanet. Ale zrcadlo a požadovaný sluneční stín jsou příliš velké, aby se vešly do rakety. To je důvod, proč jsou zrcadlo i sluneční clona sklopeny, aby mohly být vypuštěny, a teprve poté, co je dalekohled na cestě k cíli, což je složitý manévr. Nejen to, ale testování se provádí pouze v gravitaci Země, zatímco skutečné rozmístění proběhne bez gravitace.
A to je to, o čem všechno je testování a opakované testování. Na rozdíl od Hubbleova teleskopu, který byl na oběžné dráze Low-Earth přístupný astronauty pro opravné mise, je JWST mimo dosah. Je možné, že by se budoucí kosmická loď mohla potýkat s Jamesem Webbem, aby napravila jakékoli hrubé chyby při nasazení. Komponenty však nelze vyměnit. V zásadě existuje pouze jedna šance, jak správně umístit zrcadlo a jeho sluneční clonu.
S touto důležitou zkouškou za nimi musí inženýři a technici nyní pečlivě umístit sluneční clonu do spouštěcí konfigurace a složit ji do přesné polohy potřebné pro úspěšné nasazení. Poté další testy.
Stále je třeba provést komplexní elektrické zkoušky, jakož i mechanické zkoušky, které napodobují síly, které bude mít ‘rozsah při startu na raketě Ariane 5, které ji vezmou do vesmíru. Pak bude ještě jeden test nasazení Jamese Webba a závěrečné uložení.
Uvedení na trh je naplánováno na 30. března 2021. Došlo k řadě zpoždění pro JWST, který měl být původně spuštěn někdy mezi lety 2007 a 2011. Je to složitá mise a složitá, nákladná technologie. NASA je primárním vývojářem, ale Evropská kosmická agentura a Kanadská kosmická agentura významně přispěly.
Jakmile je na své oběžné dráze na L2 a pokud nasazení proběhne dobře, bude to průkopnická práce. A doufejme, že zapomeneme na všechna zpoždění.
Více:
- Tisková zpráva: NASA James Webb Space Telescope vymaže kritické testování nasazení sluneční clony
- Tisková zpráva: Komplexní materiálové inženýrství NASB Webb Telescope Sunshield
- Video z časopisu Space Magazine: Vzestup superteleskoskopů Část 2 - Vesmírné dalekohledy
