严格的测试是任何成功太空任务的核心。 当詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)部署其关键任务遮阳罩时,它将会在一百万英里之外,如果它没有按计划发挥作用,那就完了。 游戏结束。
韦伯是迄今为止建造的最先进的太空望远镜。 这是一架红外望远镜,而且是高度灵敏的望远镜。 但为了达到极高的灵敏度,使其能够研究系外行星和遥远的早期宇宙,它需要保持凉爽。 很酷。 这就是遮阳板的工作。
遮阳罩对于望远镜的设计至关重要。 詹姆斯·韦伯号将位于拉格朗日点 2 (L2),位于保持地球运行的光环轨道上,,以及其背后的Sun。
太阳是望远镜的主要热源,地球和月球只是次要热源。 该防护罩有效地阻挡了来自这三个物体的所有能量,并使瞄准镜保持在低于 -220 摄氏度(-370 F;50 K)的工作温度。
望远镜的布局。 (STSci)
JWST 的遮阳罩侧和“瞄准镜侧”之间将存在极大的温差。 NASA 表示,遮阳罩的温度可以达到 110°C(230°F;383K),足以煮鸡蛋,而望远镜的遮光罩一侧的温度则足以冻结氧气。
技术人员和工程师刚刚完成了遮阳罩所有五层的测试,并将遮阳罩放置在距地球 160 万公里(100 万英里)的 L2 位置。
NASA 在一篇文章中表示新闻稿这些测试使用了航天器自己的系统来部署防护罩,并且测试是成功的。
美国宇航局韦伯望远镜的詹姆斯·库珀说:“这是第一次通过航天器电子设备和上方的望远镜来部署和拉紧遮阳罩。因此,这次部署在视觉上令人惊叹,而且完成起来具有挑战性。”美国宇航局戈达德太空飞行中心(马里兰州格林贝尔特)的遮阳罩经理。
遮阳罩。 (美国宇航局)
遮阳罩由五层材料制成,称为船长。 每层都有特定的厚度,并且它们之间间隔特定的距离。 该护盾还具有接缝和其他特征,可以增强其抵御流星的能力。
每层都涂有铝,最靠近太阳的两层(第 1 层和第 2 层)具有所谓的“掺杂硅”涂层,可将太阳的紫外线能量反射回太空。
库珀补充说:“这次测试表明,遮阳罩系统通过了航天器元件环境测试,并让我们了解了望远镜和天文台遮阳罩部分之间的接口和相互作用。”
“非常感谢所有工程师和技术人员的坚持、专注和无数个小时的努力才实现了这一里程碑。”
詹姆斯·韦伯的宇宙飞船与哈勃望远镜的大小差不多。 但是JWST 的镜子是哈勃望远镜尺寸的两倍。
它是一面直径 6.5 米(21.3 英尺)的镀金铍分段镜,由 18 个六边形部分组成,总收集面积为 25 平方米(279 平方英尺)。
事实上,韦伯的金镜已经成为一个文化标志,尽管它还没有推出。
遮阳罩的工作原理。 (STSci)
这面镜子需要那么大才能满足其任务目标,其中包括观察宇宙中第一批恒星和星系发出的光,以及研究系外行星等。
但镜子和所需的遮阳罩太大,无法装进火箭。 这就是为什么镜子和遮阳罩在发射时都要折叠起来,只有在望远镜到达目的地时才展开,这是一个复杂的操作。
不仅如此,测试都是在地球重力下进行的,而实际部署将在无重力的情况下进行。
望远镜的部署时间表。 (美国宇航局)
这就是所有测试和重新测试的目的。 与哈勃望远镜不同,宇航员可以在近地轨道上进行维修任务,而 JWST 则遥不可及。 未来的航天器有可能与詹姆斯·韦伯号进行斗争,以解决任何严重的部署错误。
但部件无法更换。 从本质上讲,只有一次机会正确部署镜子及其遮阳罩。
随着这项重要测试的结束,工程师和技术人员现在必须小心地将遮阳罩放入发射配置中,将其折叠到成功部署所需的确切位置。 之后,进行更多测试。
遮阳罩的每一层都有独特的尺寸和形状。 (诺斯罗普·格鲁曼)
仍然需要进行全面的电气测试,以及模拟“瞄准镜在发射过程中所经历的力”的机械测试。阿丽亚娜 5火箭将把它送入太空。
然后将对詹姆斯·韦伯的部署进行另一次测试,并进行最后的收起。
发射计划于 2021 年 3 月 30 日进行。JWST 原定于 2007 年至 2011 年之间的某个时间发射,但出现了一系列延误。
这是一项复杂的任务,也是一项复杂且昂贵的技术。 美国宇航局 (NASA) 是主要开发商,但欧洲航天局 (European Space Agency) 和加拿大航天局做出了重大贡献。
一旦它进入它的晕轨道在L2,如果部署顺利,它将做出开创性的工作。 希望我们能忘记所有的延误。