Strogo testiranje je v središču vsake uspešne vesoljske misije. Vesoljski teleskop James Webb (JWST) bo odkril milijon milj, ko bo razkril svoj kritični sončni ščit, in če ne deluje po načrtih, je to to. Konec igre.
Webb je najnaprednejši vesoljski teleskop, ki je bil kdajkoli zgrajen. To je infrardeči teleskop in zelo občutljiv. Toda za dosego skrajne občutljivosti, ki ji bo omogočila preučevanje eksoplanetov in oddaljenega, zgodnjega vesolja, ga je treba ohraniti. Zelo kul. In to je delo sončnega ščita.
Sončni ščit je pri zasnovi teleskopa ključnega pomena. James Webb bo v točki Lagrange 2 (L2), v orbiti halo, ki zadržuje Zemljo, Luno in Sonce za seboj. Sonce je glavni vir toplote za teleskop, Zemlja in Luna pa sta le sekundarna vira. Ščit učinkovito blokira vso energijo, ki prihaja iz vseh treh teh teles, in ohranja območje pri njegovi obratovalni temperaturi pod -220 Celzija (-370 F; 50 K.)
Obstajala bo izjemna temperaturna razlika med stranjo JWST, ki je zaščitena pred soncem, in „področjem uporabe“. NASA pravi, da lahko sončni ščit doseže temperaturo 110 C (230 F; 383 K,), ki je dovolj vroča, da zavre jajce, medtem ko bo senčna stran teleskopa dovolj hladna, da zamrzne kisik.
"To je bilo prvič, da je bila sončna zaščita nameščena in napeta z elektroniko vesoljskih plovil in s prisotenim teleskopom nad njo. "
James Cooper, vodja sončnega ščita JWST.
Tehniki in inženirji so pravkar opravili testiranje vseh pet plasti sončnega ščita in postavili ščit v enak položaj, v katerem bo v L2, 1,6 milijona km (1 milijon milj) od Zemlje. NASA je v sporočilu za javnost povedala, da so ti testi uporabili lastne sisteme vesoljskega plovila za postavitev ščita in da je bilo testiranje uspešno.
"To je bilo prvič, da je bila sončna zaščita nameščena in napeta z elektroniko vesoljskih plovil in s prisotenim teleskopom nad njo. Umestitev je vizualno osupljiva, kar je bilo izziv za dosego, "je dejal James Cooper, vodja Nasinega nadzornega teleskopa za Veb teleskop v Nasadovem centru za vesoljske polete Goddard, Greenbelt, Maryland.
Sončni ščit je pet plasti materiala, imenovanega Kapton. Vsaka od plasti je določene debeline, ločene pa so na določeni razdalji. Ščit ima tudi šive in druge lastnosti, ki ga ojačajo proti meteorjem. Vsaka od plasti je prevlečena z aluminijem, dva sloja, ki sta najbližje Soncu, Sloja 1 in 2, imata tako imenovani „dopiran silicij“ prevleka, da odseva sončno ultravijolično energijo nazaj v vesolje.
"Ta test je pokazal, da je sistem za zaščito pred soncem preživel okoljske preizkuse elementov vesoljskih plovil in nas učil o vmesnikih in interakcijah med teleskopom in delih zaščitnega zaslona," je dodal Cooper. "Hvala vsem inženirjem in tehnikom za njihovo vztrajnost, osredotočenost in nešteto ur napora za dosego tega mejnika."
Vesoljski plovil Jamesa Webba je približno enak velikosti kot Hubble. Toda ogledalo JWST je dvakrat večje od Hubblovega. To je 6,5 m (21,3 ft) premer zrcala z berilijem, sestavljeno iz 18 šesterokotnih segmentov, s skupno površino zbiranja 25 kvadratnih metrov. V resnici je spletno zlato ogledalo že kulturna ikona, čeprav se še ni zagnalo.
Zrcalo mora biti tako veliko, da lahko doseže svoje cilje misije, ki vključujejo opazovanje svetlobe prvih zvezd in galaksij v vesolju ter med drugim preučevanje eksoplanetov. Toda ogledalo in potreben senčnik sta prevelika, da bi se lahko vklopili v raketo. Zato sta zrcalo in senčnik zložena za lansiranje in nameščena šele, ko bo teleskop na poti do cilja, zapleten manever. Ne samo to, ampak testiranje se izvaja v gravitaciji Zemlje, medtem ko bo dejansko uporabljeno brez gravitacije.
In to je tisto, kar zadeva vse testiranje in ponovno testiranje. Za razliko od Hubbleja, ki je bil astronavtom v nizki zemeljski orbiti dostopen za popravne misije, JWST ni dosegljiv. Mogoče bi se lahko prihodnje vesoljsko plovilo spopadlo z Jamesom Webbom, da bi odpravilo grobe napake pri uvajanju. Toda komponent ni mogoče nadomestiti. V bistvu obstaja le ena možnost, da se ogledalo in njegov sončni ščit pravilno namestita.
S tem pomembnim testom, ki ga čakajo zadaj, morajo inženirji in tehniki previdno spraviti zaščitni ščit v konfiguracijo zaganjanja in ga zložiti v natančen položaj, ki je potreben za uspešno uporabo. Po tem še preizkusi.
Še vedno je treba opraviti celovite električne preskuse, pa tudi mehanske preskuse, ki posnemajo sile, ki jih bo imel „obseg“ med izstrelitvijo rakete Ariane 5, ki jo bo odnesla v vesolje. Potem bo treba opraviti še en test uvajanja Jamesa Webba in končno polaganje.
Zagon je predviden 30. marca 2021. Za JWST je prišlo do številnih zamud, ki naj bi se prvotno začele izvajati nekje med letoma 2007 in 2011. Gre za zapleteno misijo in zapleten, drag kos tehnologije. NASA je glavni razvijalec, vendar sta tako Evropska vesoljska agencija kot Kanadska vesoljska agencija znatno prispevala.
Ko bo v L2 orbita v svoji halo orbiti, in če bo uvajanje uspešno, bo opravilo prelomno delo. In upamo, da bomo pozabili na vse zamude.
Več:
- Sporočilo za javnost: Nasin vesoljski teleskop James Webb zbriše kritične preskuse razmestitve zaščite pred soncem
- Sporočilo za javnost: Kompleksno inženirstvo materiala Nasinega zaščitnega zaščitnega teleskopa
- Video Space Space Magazine: Vzpon superteleskopov 2. del - Vesoljski teleskopi
