NASA:s "Chamber A, "en enorm termisk vakuumtestkammare inrymd vid NASA:s Johnson Space Center i Houston, Texas, är nu redo att genomföra slutliga optiska tester på NASA:s James Webb Space Telescope (Webb-teleskop), det största rymdobservatoriet någonsin. Ett nationellt historiskt landmärke, Chamber A är känd för att ha använts för att testa Apollo moon mission hårdvara, inklusive lämpliga astronauter inne i kammaren ibland. För att testa Webb före lansering, kammaren var tvungen att genomgå stora uppgraderingar under de senaste åren.

Chamber A:s uppgraderingar utfördes av ingenjörer och tekniker från NASA:s Johnson Space Center i Houston, Texas, och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, inklusive deras entreprenörsteamkamrater, framför allt från Jacobs Engineering och Harris Corporation. Vissa ändringar gjordes i kammaren och den omgivande anläggningen och andra gjordes i designen, konstruktion, och installation av testutrustning.

"I detta partnerskap, Johnson kommer att driva kammaren och Goddard kommer att köra testet, sade Paul Geithner, James Webb Space Telescope -projektets tekniska chef. "Vi har kört flera tester av allt, så vi vet att allt fungerar innan vi använder det i sommar för att testa flyghårdvaran, som är teleskopet plus integrerad vetenskapsinstrumentmodul."

Webbs teleskop och ISIM (Integrated Science Instrument Module) är två av de tre huvudelementen som utgör Webb-teleskopobservatoriets flygsystem. Den andra är Spacecraft Element (rymdfarkostbuss och solsköld), som för närvarande är under uppbyggnad på Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS) i Redondo Beach, Kalifornien.

Med de uppgraderingar som krävs för att testa Webb -teleskopet äntligen slutfört, Kammare A är nu det största högvakuumet, kryogen-optisk testkammare i världen. Den är 55 fot (16,8 meter) i diameter och 90 fot (27,4 meter) hög. Enbart huvuddörren är 40 fot i diameter (12,2 meter), väger 40 ton, och öppnas och stängs hydrauliskt.

Ut med det gamla

En del äldre utrustning från Apollo-eran togs bort, som ett "månplattformsgolv" och solsimuleringslampor med hög intensitet inifrån kammaren. "Sedan, den 50-åriga anläggningens infrastruktur, som kylsystemet för kylt vatten och luftkonditioneringen, reservkraft och strömmatning, kammaren rent luftflödessystem, och bygga integritet (t.ex. tak vädertätning) uppdaterades, fräsch, och förbättrat, " sa Geithner.

In Med det Nya

En av de saker som nykonstruerades och installerades i kammare A var ett kallt gasformigt heliumkylt "hölje" som gör att kammaren kan nå kallare temperaturer än den någonsin nått tidigare. Detta tillägg var nödvändigt eftersom Webbs teleskop och vetenskapliga "instrument" (kameror och spektrometrar) kommer att fungera vid temperaturer på cirka 37 Kelvin (K), vilket är runt minus 393 Fahrenheit (F) / minus 236 Celsius (C). Kammare A hade tidigare bara ett hölje för flytande kväve inuti, och eftersom flytande kväve är 77K, kallare än så kunde man inte få testartiklar. "Vi lade till ett kallt heliumgashölje som vi har kört ner till cirka 11K, vilket är (minus 440 F/minus 262 C, vilket gör det möjligt för oss att få teleskopet till sitt driftsläge och till och med så lågt som runt 20K för att nå "överlevnadstemperaturer", " sa Geithner.

Att testa Webb-teleskopet kräver ett högt vakuum och extremt låga temperaturer. Teleskopet behöver också ett arrangemang som håller det och dess testutrustning i exakt relativ inriktning inuti kammaren medan det är isolerat från alla vibrationskällor, såsom flödet av kväve och helium inuti höljets rörledningar och den rytmiska pulseringen av vakuumpumpar. Ingenjörerna installerade en massiv stålplattform upphängd i sex stålstänger (vibrationsisolatorer) cirka 60 fot långa (18,2 meter) vardera och cirka 1,5 tum (eller 38,1 mm) i diameter, för att hålla teleskopet och viktiga delar av testutrustningen. De installerade sofistikerad testutrustning för optiska teleskop inklusive en interferometer, autokollimerande platta speglar, och ett system av fotogrammetriska "precisionsmätningskameror", och de gjorde redan tester med ett surrogat-"pathfinder"-teleskop.

Webb hålls alltid i en ren miljö för att förhindra att damm och smuts försämrar dess prestanda. Insidan av kammare A är ren, men packar upp, utspelar sig, omvikning och ompackning av Webb-teleskopet kräver mycket utrymme och behövde därför hanteras utanför kammaren. Så, ingenjörer vid NASA Johnson byggde ett stort renrum runt den gapande ingången till kammare A. Renrummet ger utrymme för teleskopet att lyftas från sin fraktcontainer och "packas upp" från skyddande påsar, utplacerade, roteras från horisontellt till vertikalt, placeras på sin testplattform, och slutligen gled in i kammaren på skenor och hängde från de sex långa upphängningsstängerna, allt i en ultraren miljö. Även om det nya renrummet är stort, den är knappt tillräckligt stor för dessa aktiviteter.

"Goddard Space Flight Center och Johnson Space Center var ansvariga för de oerhört framgångsrika Hubble Space Telescope-serviceuppdragen, "sade Eric P. Smith, chefen för programmet, NASAs högkvarter, Washington. "Det är fantastiskt att de två centren samarbetar igen för detta kritiska test av Webb, som är den vetenskapliga efterträdaren till Hubble."

När teleskoptestningen är klar, denna sekvens kommer att köras omvänt och teleskopet kommer att skickas till Northrop Grumman Aerospace i Kalifornien för att möta upp rymdskeppselementet och slutligen bli ett komplett James Webb Space Telescope-observatorium.

Testning, Testning, Testning

Teleskopet transporterades från NASA Goddard till NASA Johnson den 4 maj, 2017. Efter flera veckors uppackning, utplacera, och instrumentering för testet, kammardörren kommer att stängas och flygmaskinvaran kommer att testas dygnet runt i 93 raka dagar. I början, det kommer att ta några veckor innan allt inne i kammaren svalnar och når stabila kryogena temperaturer, och på samma sätt i slutet kommer det att ta de sista veckorna för allt att värmas upp till rumstemperatur igen, men varje minut av hela 93 dagar är fullproppad med specifika tester för att verifiera att teleskopet fungerar som det är designat och kommer att fungera som det ska i rymden.