Dôsledné testovanie je základom každej úspešnej vesmírnej misie. Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba (JWST) bude vzdialený milión kilometrov, keď nasadí svoj slnečný štít kritický pre misiu, a ak nebude fungovať podľa plánu, je to. Koniec hry.
Webb je najpokročilejší vesmírny teleskop, aký bol kedy postavený. Je to infračervený ďalekohľad a vysoko citlivý. Aby sa však dosiahla extrémna citlivosť, ktorá jej umožní študovať exoplanety a vzdialený skorý vesmír, musí sa udržiavať v chlade. Veľmi cool. A to je ochrana pred slnkom.
Pri konštrukcii ďalekohľadu je slnečný štít kritický. James Webb bude na Lagrangeovom bode 2 (L2), na halo obiehajúcej obežnej dráhe, ktorá za ním udržuje Zem, Mesiac a Slnko. Slnko je hlavným zdrojom tepla pre teleskop a Zem a Mesiac sú iba sekundárnymi zdrojmi. Štít účinne blokuje všetku energiu prichádzajúcu zo všetkých troch týchto telies a udržuje ‘rozsah pri svojej prevádzkovej teplote pod -220 stupňov Celzia (-370 F; 50 K.)
Medzi stranou slnečného štítu JWST a stranou rozsahu ‘bude extrémny teplotný rozdiel. NASA tvrdí, že slnečná clona môže dosiahnuť teploty 110 ° C (383 K), dostatočne horúce na to, aby uvarila vajíčko, zatiaľ čo strana tieňa ďalekohľadu bude dostatočne studená na to, aby zamrzla kyslík.
„Bolo to prvýkrát, keď bolo slnečné clony rozmiestnené a napnuté elektronikou kozmickej lode a nad ňou prítomným ďalekohľadom. "
James Cooper, manažér ochranného štítu JWST.
Technici a inžinieri práve dokončili testovanie všetkých piatich vrstiev slnečného štítu a umiestnili štít na rovnaké miesto, v akom sa nachádza na L2, 1,6 milióna km (1 milión míľ) od Zeme. NASA v tlačovej správe uviedla, že tieto testy použili vlastné systémy kozmickej lode na nasadenie štítu a že testovanie bolo úspešné.
„Bolo to prvýkrát, keď bolo slnečné clony rozmiestnené a napnuté elektronikou kozmickej lode a nad ňou prítomným ďalekohľadom. Nasadenie je v dôsledku toho vizuálne ohromujúce a bolo náročné ho dosiahnuť, “povedal James Cooper, vedúci Sunshield Webb Telescope NASA v Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.
Slnečný štít je päť vrstiev materiálu nazývaného Kapton. Každá z vrstiev má špecifickú hrúbku a sú oddelené špecifickou vzdialenosťou. Štít má tiež švy a ďalšie vlastnosti, ktoré ho podporujú proti meteorom. Každá z vrstiev je potiahnutá hliníkom a dve vrstvy najbližšie k Slnku, Vrstvy 1 a 2, majú tzv. „Kremíkový“ povlak, ktorý odráža ultrafialovú energiu Slnka späť do vesmíru.
"Tento test ukázal, že systém slnečného žiarenia prežil testovanie prostredia prvkov kozmickej lode a učil nás o rozhraniach a interakciách medzi ďalekohľadom a časťami slnečného štítu observatória," dodal Cooper. "Ďakujem všetkým inžinierom a technikom za vytrvalosť, sústredenie a nespočet hodín úsilia dosiahnuť tento míľnik."
Autobus kozmickej lode James Webb má približne rovnakú veľkosť ako Hubble. Zrkadlo JWST je však dvojnásobkom veľkosti Hubbleovho zrkadla. Jedná sa o zrkadlo s segmentom berýlia s priemerom 6,5 m (21,3 ft), ktoré je zložené z 18 šesťuholníkových segmentov s kombinovanou zbernou plochou 25 metrov štvorcových. V skutočnosti je zlaté zrkadlo Webb už kultúrnou ikonou, hoci sa ešte nespustilo.
Zrkadlo musí byť také veľké, aby splnilo ciele svojej misie, medzi ktoré patrí okrem iného pozorovanie svetla z prvých hviezd a galaxií vo vesmíre a štúdium exoplanet. Zrkadlo a požadovaný slnečný tieň sú však príliš veľké na to, aby sa zmestili do rakety. Z tohto dôvodu sú zrkadlá aj slnečné clony sklopené, aby sa dali spustiť a rozmiestnia sa až potom, čo sa teleskop dostane na miesto určenia, čo je zložitý manéver. Nielen to, ale testovanie sa robí iba v gravitácii Zeme, zatiaľ čo skutočné nasadenie sa uskutoční bez gravitácie.
A to je všetko o testovaní a opätovnom testovaní. Na rozdiel od Hubbleovho teleskopu, ktorý bol na obežnej dráhe Low-Earth k dispozícii astronautom na účely opravárskych misií, JWST je mimo dosahu. Je možné, že budúca kozmická loď by mohla zápasiť s Jamesom Webbom, aby opravila akékoľvek hrubé chyby pri nasadení. Komponenty však nemožno nahradiť. V podstate existuje iba jedna šanca, ako správne umiestniť zrkadlo a jeho slnečnú clonu.
S týmto dôležitým testom za nimi musia inžinieri a technici teraz opatrne uložiť slnečnú clonu do konfigurácie štartu a zložiť ju do presnej polohy požadovanej pre úspešné nasadenie. Po tom, viac testov.
Stále je potrebné vykonať komplexné elektrické skúšky, ako aj mechanické skúšky, ktoré napodobňujú sily, ktoré bude mať vesmírny raketa počas štartu na rakete Ariane 5 a ktoré ju vezmú do vesmíru. Potom bude ešte jeden test nasadenia Jamesa Webba a posledné uloženie.
Uvedenie na trh je naplánované na 30. marca 2021. Došlo k niekoľkým oneskoreniam pri JWST, ktoré sa pôvodne malo spustiť niekedy medzi rokmi 2007 a 2011. Je to zložitá misia a zložitá, nákladná technológia. NASA je hlavným vývojárom, ale Európska vesmírna agentúra a Kanadská vesmírna agentúra významne prispeli.
Akonáhle bude na svojej svätej obežnej dráhe na L2 a ak nasadenie pôjde dobre, urobí prelomovú prácu. A dúfajme, že zabudneme na všetky oneskorenia.
Viac:
- Tlačová správa: James Webb Space Telescope NASA vymazal kritické testy nasadenia slnečného štítu
- Tlačová správa: Komplexné materiálové inžinierstvo slnečného štítu Webb Telescope Sunshield agentúry NASA
- Video z časopisu Space Magazine: Vzostup superteleskopov 2. časť - Vesmírne teleskopy
