Strenge tester er kjernen i ethvert vellykket romoppdrag. James Webb-romteleskopet (JWST) vil være en million miles away når det tar ut sitt oppdragskritiske solskjold, og hvis det ikke fungerer som planlagt, så er det det. Spillet er slutt.
Webb er det mest avanserte romteleskopet som noensinne er bygget. Det er et infrarødt teleskop og et veldig følsomt. Men for å oppnå den ekstreme følsomheten som gjør at den kan studere eksoplaneter og det fjerne, tidlige universet, må det holdes kjølig. Veldig kult. Og det er solskjoldets jobb.
Solskjoldet er kritisk når det gjelder design av teleskopet. James Webb vil være på Lagrange Point 2 (L2), i en halo-bane som holder jorden, månen og solen bak seg. Solen er den viktigste varmekilden for teleskopet, og Jorden og månen er bare sekundære kilder. Skjoldet blokkerer effektivt all energien som kommer fra alle disse kroppene og holder ‘omfanget ved sin driftstemperatur, under -220 Celsius (-370 F; 50 K.)
Det vil være en ekstrem temperaturforskjell mellom solskjermingssiden av JWST og ‘omfangssiden. NASA sier at solskjoldet kan nå temperaturer på 110 C (230 F; 383 K,) varme nok til å koke et egg, mens den skyggelagte teleskopsiden vil være kald nok til å fryse oksygen.
“Dette var første gang solkremen har blitt utplassert og spent av romskipets elektronikk og med teleskopet over det. “
James Cooper, JWST Sun-shield Manager.
Teknikere og ingeniører har nettopp fullført testingen av alle fem av solskjoldets lag, og satt skjoldet i samme posisjon som det vil være i L2, 1,6 millioner km (1 million miles) fra Jorden. NASA sa i en pressemelding at disse testene brukte romfartøyets egne systemer for å distribuere skjoldet og at testingen var vellykket.
“Dette var første gang solkremen har blitt utplassert og spent av romskipets elektronikk og med teleskopet over det. Utplasseringen er visuelt imponerende som et resultat, og det var utfordrende å oppnå, sier James Cooper, NASAs Webb Teleskop Sunshield Manager ved NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.
Solskjoldet er fem lag av et materiale som heter Kapton. Hvert av lagene har en spesifikk tykkelse, og de skilles med en bestemt avstand. Skjoldet har også sømmer og andre funksjoner som forsterker det mot meteorer. Hvert av lagene er belagt med aluminium, og de to lagene nærmest solen, lag 1 og 2, har det som kalles et "dopert silisium" -belegg for å reflektere solens ultrafiolette energi tilbake i verdensrommet.
"Denne testen viste at solskjermsystemet overlevde miljøtesting av romfartselementets elementer, og lærte oss om grensesnittene og interaksjonen mellom teleskopet og solskjermdelene i observatoriet," la Cooper til. "Tusen takk til alle ingeniører og teknikere for deres utholdenhet, fokus og utallige timer med arbeid for å oppnå denne milepælen."
James Webbs romskipbuss er omtrent like stor som Hubble. Men JWSTs speil er dobbelt så stort som Hubbles. Det er en 6,5 m (21,3 fot) diameter, gullbelagt berylliumsegmentert speil som består av 18 sekskantede segmenter, med et samlet oppsamlingsareal på 25 kvadratmeter. Faktisk er Webbs gullspeil allerede et kulturelt ikon, selv om det ikke har blitt lansert.
Speilet må være så stort for å oppfylle sine misjonsmål, som inkluderer å observere lyset fra de første stjernene og galakene i universet, og studere eksoplaneter, blant annet. Men speilet, og den nødvendige solskyggen, er for store til å passe inn i en rakett. Det er grunnen til at både speilet og solskyggen er brettet sammen for utskyting og først distribuert når teleskopet er på vei til bestemmelsesstedet, en komplisert manøver. Ikke bare det, men testingen gjøres alt i jordens tyngdekraft, mens faktisk utplassering vil skje i fravær av tyngdekraft.
Og det er det all testing og re-testing handler om. I motsetning til Hubble, som i Low-Earth Orbit var tilgjengelig for astronauter for reparasjonsoppdrag, er JWST utenfor rekkevidde. Det er mulig at et fremtidig romfartøy kan kæmpe med James Webb for å fikse eventuelle grove distribusjonsfeil. Men komponenter kan ikke erstattes. I hovedsak er det bare en sjanse for å få speilet og solskjoldet sitt ordentlig utplassert.
Med denne viktige testen bak, må ingeniørene og teknikerne nå nøye stuve solskjoldet i oppskytningskonfigurasjon, og felle det til den nøyaktige posisjonen som kreves for vellykket utrulling. Etter det flere tester.
Det er fremdeles omfattende elektriske tester som må utføres, samt mekaniske tester som etterligner kreftene ‘omfanget vil oppleve under oppskytningen på Ariane 5-raketten som vil ta den ut i verdensrommet. Så blir det en test til av James Webbs distribusjon og en siste stuving.
Lanseringen er planlagt 30. mars 2021. Det har vært en rekke forsinkelser for JWST, som opprinnelig skulle lanseres en gang mellom 2007 og 2011. Det er et komplisert oppdrag og et komplisert, kostbart stykke teknologi. NASA er den viktigste utvikleren, men både European Space Agency og Canada Space Agency har gitt betydelige bidrag.
Når den først er i sin halo-bane på L2, og hvis distribusjonen går bra, vil den gjøre banebrytende arbeid. Og forhåpentligvis glemmer vi alle forsinkelsene.
Mer:
- Pressemelding: NASAs James Webb romteleskop fjerner kritisk testing av solskjermdistribusjon
- Pressemelding: The Complex Material Engineering of NASAs Webb Telescope Sunshield
- Space Magazine Video: Rise of the Supertelescopes Del 2 - Space Telescopes
