I test rigorosi sono al centro di qualsiasi missione spaziale di successo. Il James Webb Space Telescope (JWST) sarà a un milione di miglia di distanza quando dispiegherà il suo scudo solare mission-critical e, se non funziona come previsto, è tutto. Game Over.
Il Webb è il telescopio spaziale più avanzato mai costruito. È un telescopio a infrarossi e molto sensibile. Ma per raggiungere l'estrema sensibilità che gli consentirà di studiare gli esopianeti e il lontano universo primordiale, ha bisogno di essere mantenuto fresco. Molto bello. E questo è il lavoro del parasole.
Lo schermo solare è fondamentale nella progettazione del telescopio. Il James Webb sarà a Lagrange Point 2 (L2), in un'orbita di alone che mantiene la Terra, la Luna e il Sole dietro di sé. Il Sole è la principale fonte di calore per il telescopio e la Terra e la Luna sono solo fonti secondarie. Lo scudo blocca efficacemente tutta l'energia proveniente da tutti e tre quei corpi e mantiene l'oscilloscopio alla sua temperatura operativa, inferiore a -220 gradi Celsius (-370 F; 50 K.)
I due lati del JWST sono separati in un lato caldo e un lato freddo. Credito immagine: STSc.
Ci sarà un'estrema differenza di temperatura tra il lato del parasole del JWST e il 'lato dell'oscilloscopio'. La NASA afferma che lo schermo solare può raggiungere temperature di 110 C (230 F; 383 K) abbastanza calde da far bollire un uovo, mentre il lato ombreggiato del telescopio sarà abbastanza freddo da congelare l'ossigeno.
“Questa è stata la prima volta che il parasole è stato dispiegato e messo in tensione dall'elettronica del veicolo spaziale e con il telescopio presente sopra di esso. “
James Cooper, JWST Sun-shield Manager.
Tecnici e ingegneri hanno appena completato il test di tutti e cinque gli strati dello scudo solare e mettendo lo scudo nella stessa posizione in cui si troverà a L2, a 1,6 milioni di km (1 milione di miglia) dalla Terra. La NASA ha detto in a comunicato stampa che quei test hanno utilizzato i sistemi della navicella spaziale per dispiegare lo scudo e che il test ha avuto successo.
“Questa è stata la prima volta che il parasole è stato dispiegato e messo in tensione dall'elettronica del veicolo spaziale e con il telescopio presente sopra di esso. Di conseguenza, l'implementazione è visivamente sbalorditiva ed è stata una sfida da realizzare', ha affermato James Cooper, Webb Telescope Sunshield Manager della NASA presso il Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Maryland.
Lo schermo solare è composto da cinque strati di un materiale chiamato Kapton . Ciascuno degli strati ha uno spessore specifico e sono separati da una distanza specifica. Lo scudo ha anche cuciture e altre caratteristiche che lo rinforzano contro le meteore. Ciascuno degli strati è rivestito di alluminio e i due strati più vicini al sole, gli strati 1 e 2, hanno quello che viene chiamato un rivestimento di 'silicio drogato' per riflettere l'energia ultravioletta del sole nello spazio.
In questa immagine un ingegnere osserva uno degli strati dello schermo solare in una camera bianca. Il motivo delle cuciture aiuta a prevenire strappi. Credito immagine: Nexvolve.
'Questo test ha dimostrato che il sistema di protezione solare è sopravvissuto ai test ambientali degli elementi del veicolo spaziale e ci ha insegnato le interfacce e le interazioni tra il telescopio e le parti dello schermo solare dell'osservatorio', ha aggiunto Cooper. 'Grazie mille a tutti gli ingegneri e i tecnici per la loro perseveranza, concentrazione e innumerevoli ore di impegno per raggiungere questo traguardo.'
L'autobus spaziale di James Webb ha all'incirca le stesse dimensioni dell'Hubble. Ma il Lo specchio di JWST è il doppio di quello di Hubble. È uno specchio segmentato al berillio rivestito in oro di 6,5 m di diametro (21,3 piedi) composto da 18 segmenti esagonali, con un'area di raccolta combinata di 25 metri quadrati. In effetti, lo specchio d'oro di Webb è già un'icona culturale, anche se non è stato lanciato.
Gli strati 1 e 2 sono i più vicini al Sole. Sono rivestiti di 'silicio drogato' per deviare l'energia del Sole nello spazio. Credito immagine: STSc.
Lo specchio deve essere così grande per raggiungere i suoi obiettivi di missione, che includono l'osservazione della luce delle prime stelle e galassie nell'universo e lo studio degli esopianeti, tra le altre cose. Ma lo specchio e il parasole necessario sono troppo grandi per stare in un razzo. Ecco perché sia lo specchio che il parasole vengono ripiegati per il lancio e dispiegati solo quando il telescopio è in viaggio verso la sua destinazione, una manovra complicata. Non solo, ma tutti i test vengono eseguiti nella gravità terrestre, mentre il dispiegamento effettivo avverrà in assenza di gravità.
Timeline di distribuzione del telescopio spaziale James Webb. Da Impiegato NASA - http://jwst.nasa.gov/faq.html#communicate, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56857580
Ed è di questo che trattano tutti i test e i re-test. A differenza dell'Hubble, che in Low-Earth Orbit era accessibile agli astronauti per le missioni di riparazione, il JWST è fuori portata. È possibile che una futura navicella spaziale possa cimentarsi con il James Webb per correggere eventuali errori di distribuzione grossolani. Ma i componenti non possono essere sostituiti. In sostanza, c'è solo una possibilità per ottenere lo specchio e il suo parasole dispiegati correttamente.
Con questo importante test alle spalle, gli ingegneri e i tecnici devono ora riporre con cura il parasole nella configurazione di lancio, piegandolo nella posizione esatta richiesta per un corretto dispiegamento. Dopo di che, altri test.
Ogni strato del parasole Kapton di James Webb ha dimensioni, forma e uno speciale motivo rip-stop per aggiungere resistenza alle membrane sottili come un capello umano.
Crediti: Northrop Grumman
Ci sono ancora test elettrici completi che devono essere eseguiti, così come test meccanici che imitano le forze che l'oscilloscopio sperimenterà durante il lancio sul Arianna 5 razzo che lo porterà nello spazio. Poi ci sarà un altro test della distribuzione di James Webb e un ultimo stivaggio.
Il lancio è previsto per il 30 marzo 2021. C'è stata una serie di ritardi per il JWST, che originariamente doveva essere lanciato tra il 2007 e il 2011. È una missione complicata e una tecnologia complicata e costosa. La NASA è lo sviluppatore principale, ma sia l'Agenzia spaziale europea che il Agenzia spaziale canadese hanno dato contributi significativi.
Una volta che è nel suo orbita aureola a L2 e se la distribuzione va bene, farà un lavoro rivoluzionario. E speriamo di dimenticare tutti i ritardi.
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