Путь космического телескопа Джеймса Уэбба от идеи к реальности был долгим и извилистым. И, наконец, после десятилетий планирования, работы, задержек и перерасхода средств космические телескопы следующего поколения наконец готовы к запуску. Но даже сейчас, когда телескоп может тайно путешествовать на грузовом корабле к стартовой площадке Европейского космического агентства (ЕКА) во Французской Гвиане, все, кто участвует в проекте JWST, знают, что успешный запуск - не окончательная победа.
На самом деле после запуска начинается настоящая гвоздь. Пока команды марсоходов проходят «Семь минут террора» Чтобы посадить свой космический корабль на Красную планету, у команд JWST будет более 30 дней мучительного ужаса в замедленной съемке, поскольку телескоп отправляется в свое многомесячное путешествие протяженностью 1,5 миллиона километров (миллион миль) к вторая точка Лагранжа (L2).
И все это время JWST будет разворачиваться до желаемой конфигурации, с более чем 40 крупными развертываниями различных систем, требующими сотен приводов для срабатывания и удержания механизмов для освобождения, а также кабелей для разматывания, соединений для работы и электрических систем для активации. .
Все должно работать безупречно в течение 30 дней непрерывной работы над миссией, и все это происходит в жестких условиях космоса, и телескоп работает сам по себе. Это не только 30 дней террора, но и 30 бессонных ночей для всех участников.
Художественная концепция пространства Джеймса Уэбба Space TА такжелескоп. Предоставлено: НАСА.
Конечно, все начинается с запуска, ужаса самого по себе.
«Мы помещаем этот невероятно ценный ресурс поверх управляемого взрыва», - сказала Хайди Хаммель, междисциплинарный ученый и вице-президент Ассоциации университетов по исследованиям в области астрономии. «Это пугает, но ракетостроение - это то, что есть. Успешный запуск будет огромным облегчением ».
Если все пойдет хорошо, возбуждение / ужас при развертывании начнется примерно через 30 минут полета. Ракета Ariane 5 будет обеспечивать тягу в течение примерно 26 минут, пройдя JWST примерно на 10 400 километров. После отключения второй ступени Уэбб отделится от второй ступени Ariane 5.
«Это приведет к развертыванию солнечных батарей через 30 минут после запуска», - сказал Массимо Стиавелли, глава миссии Уэбба в Научном институте космического телескопа (STScI). «Это очень важно, потому что нам нужна энергия. Но это только первое из ряда важных развертываний на пути к L2 ».
Следующее событие мешает Стиавелли спать по ночам. В то время как Ariane направит JWST по прямому маршруту к L2, без предварительного выхода на околоземную орбиту, важный запуск двигателя будет гарантировать, что телескоп движется точно в правильном направлении.
«Мы должны включить ракетный двигатель обсерватории, чтобы вывести нас на желаемую орбиту L2», - сказал он. «Коррекция середины курса 1 (MCC1) может произойти примерно через 12,5 часов после запуска. Это самая важная часть миссии ».
«JWST должен выйти на орбиту в L2, именно так и задумана миссия», - сказал Хаммел. «Если двигатели не сработают, чтобы доставить нас туда, начнется миссия».
После запуска двигателя следует еще один важный момент - выпуск и развертывание антенны с высоким коэффициентом усиления для связи с телескопом и отправки важнейших научных данных на Землю.
В течение первой недели пребывания Уэбба в космосе будет второй маневр по коррекции траектории, а затем последует серия крупных развертываний с почти 200 исполнительными механизмами, необходимыми для работы, просто чтобы подготовиться к развертыванию солнечного щита JWST. Это включает в себя выдвижение стрел, снятие и развертывание радиаторов.
Во время испытания инженеры и техники полностью развернули все пять слоев солнцезащитного экрана космического телескопа Джеймса Уэбба. Кредит изображения: НАСА / Крис Ганн
Вот где начинается настоящая грызть гвоздь. Самому солнцезащитному экрану размером с теннисный корт требуется более 150 спусковых механизмов для правильного срабатывания в течение трех дней.
«Количество неразорвавшихся исполнительных механизмов может вызвать у одного небольшую головную боль, поскольку все они должны работать», - сказал Хельмут Дженкнер, давний ученый из STScI. «Даже при надежности более 99,9%, если вы умножите это на количество приводов, вы получите довольно многозначительное число».
Сложная установка солнцезащитного козырька включает около 7000 деталей, в том числе 400 шкивов, многочисленные кабели и восемь двигателей. Но установка солнцезащитного козырька имеет решающее значение для защиты телескопа от любых источников тепла или света Солнца, Земли и Луны, чтобы инфракрасные компоненты телескопа оставались как можно более холодными. Это позволит JWST обнаруживать слабые следы далеких объектов во Вселенной. Телескоп и научные инструменты начнут быстро остывать в тени солнечного щита, но им потребуется несколько недель, чтобы полностью остыть и достичь стабильной температуры.
В течение второй недели после запуска телескоп начнет формироваться, сначала с развертыванием вторичного зеркала. Затем наступает важный момент, когда начинает разворачиваться главное зеркало JWST 6.5. 18 позолоченных бериллиевых сегментов развернутся, начиная с боковых крыльев. Затем 132 небольших привода будут толкать или тянуть каждый из сегментов зеркала с точностью до микрона, фокусируя основное зеркало. Опять же, все должно работать идеально.
Хотя первый месяц - самая напряженная часть развертывания, потребуется шесть месяцев для включения, калибровки и ввода в эксплуатацию всех приборов. Только тогда ученые увидят «первый свет» телескопа.
«Есть множество способов, по которым что-то может пойти не так, - признал Хаммел. «Но за последние 20 лет, и особенно за последние 5 лет, мы тестировали этот телескоп и все системы всеми возможными способами: встряхивая его, термоциклируя, помещая в нулевое давление. Мы действительно потренировались в этом, чтобы выяснить все мелочи, которые могут пойти не так, и убедиться, что мы сделали все возможное, чтобы обеспечить успешную миссию ».
Узнайте больше о JWST на этот сайт НАСА , или на Сайт ГННИ.