NASA韋伯太空望遠鏡遮陽罩最後測試階段成功

2020-12-27 量子認知

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(James Webb Space Telescope, 縮寫JWST)是NASA計劃中的紅外線太空望遠鏡,原計劃耗費5億美元並於2007年發射升空。結果項目嚴重超支,發射時間數次推遲,最新預估總耗費高達96.6億美元,發射時間改為2021年3月30日。

韋伯太空望遠鏡擁有一個直徑6.5米、分割成18面鏡片的主鏡,放置於太陽─地球的第二拉格朗日點。不像哈勃空間望遠鏡那樣圍繞地球上空旋轉,它飄蕩在地球背向太陽的後面150萬公裡的太空。一個大型遮陽板將保持它的鏡片和四個科學儀器低於50 K,即零下220 攝氏度的溫度。

這個遮陽罩可保護望遠鏡,並將太陽、地球和月球的光和背景熱反射到太空中以確保該天文望遠鏡保持低溫,以完成紅外線的突破性科學研究,紅外線對於人眼是不可見的,感覺像是熱量。

在這個遮陽罩的陰影下,韋伯的創新技術和靈敏的紅外傳感器將使科學家能夠觀察遙遠的星系並研究宇宙中許多其它有趣的物體。

為確保成功,技術人員在開始進行部署測試之前,會仔細檢查韋伯太空望遠鏡的遮陽罩,並進行全面的測試後分析,以確保天文臺按計劃運行。

保持遮陽板的形狀涉及一個精緻,複雜的過程。遮陽罩延伸後展開為一大塊金屬塗層材料。這種材料阻擋了太陽的光和熱,因此望遠鏡可以看到來自恆星和星系的微弱光線。遮陽板部分包括各層及其展開機構,其中還包括裝飾蓋。

遮陽板的各層為光學器件提供絕緣層,並有助於散熱,有五層,每層大約有一個網球場大小。每一層都薄如人發,並塗有鋁以提高反射率。某些層的紫色來自矽材料,與大多數計算機晶片中的材料相同,矽可以增強屏蔽層並幫助其反射熱量。望遠鏡使用遮陽罩來防止自身受到來自太陽和其他附近行星物體的紅外輻射的加熱,否則會抑制探測器載儀器的正常運行。遮陽罩面向太陽的一面的紫紅色色調,源自最外層Kapton膜上的矽摻雜鋁塗層。

在測試過程中,工程師向太空飛行器硬體發送了一系列命令,這些命令激活了139個執行器、八個電機和數千個其他組件,以將遮陽板的五個膜展開並拉伸成最終的繃緊形狀。該測試的挑戰性部分是在地球重力環境中展開遮陽板,這會引起摩擦,這與在不受重力影響的情況下在太空中展開材料不同。

為了發射,遮陽板將在天文臺的兩側摺疊起來,並放置在由歐洲航天局提供的Ariane 5發射器中。

在此測試中,兩個將遮陽板直立固定的託盤結構向下摺疊,然後將遮陽板的兩個巨大的「中臂組件」緩慢向外伸縮,將摺疊的薄膜與它們一起拉動,類似於與之同步的運動。一種非常緩慢地編排的舞蹈。一旦將臂鎖定在其水平位置,遮陽板的膜就會從底層開始成功地單獨張緊,從而將它們分成完全展開的形狀。

大型遮陽板將天文臺分為光學和科學儀器組成的朝太陽的溫暖側(約185華氏度)和寒冷側(負388華氏度)。遮陽罩將保護天文臺的光學元件和傳感器,因此它們保持在極低的溫度下才能進行科學操作。

韋伯太空望遠鏡的五層遮陽板成功完成了最後一系列的大規模展開和張緊測試,以非常緩慢和受控的方式精確地同步展開運動,並保持其關鍵的風箏形狀,這表明它已準備好在太空中執行這些動作,這個裡程碑使該太空望遠鏡距離2021年發射升空靠近了一大步。

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