Ingenjörer vid NASA:s Johnson Space Center i Houston använde ljusvågor för att anpassa James Webb rymdteleskopets spegelsegment till varandra, så de agerar som en singel, monolitisk spegel i den kryogena kylan i centrumets ikoniska kammare A.

En del av Webb -teleskopets pågående kryogena tester i kammare A på Johnson inkluderar justering, eller "fasning, "teleskopets 18 hexagonalt formade primära spegelsegment så att de fungerar som en enda 6,5 ​​meter spegel. Alla dessa segment måste ha rätt position och korrekt krökning; annars, teleskopet kommer inte att kunna fokusera exakt på sina himmelska mål.

Justera speglarna

För att mäta formen på Webb -teleskopets primära spegel, ingenjörer använder en testanordning som kallas en interferometer, som lyser ner en laser på spegeln. Eftersom spegeln är segmenterad, det kräver en specialdesignad interferometer, känd som en interferometer med flera våglängder, vilket gör att ingenjörerna kan använda två ljusvågor samtidigt, förklarade Lee Feinberg, optisk teleskopelementchef för Webb -teleskopet vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Interferometern delar laserljuset i två separata vågor. En av dessa vågor går genom en lins och reflekterar från den primära spegeln; den andra vågen fungerar som referens. Den reflekterade vågen stör (möter) referensvågen, och ingenjörer analyserar den kombinerade vågen som är resultatet av denna störning. "Genom att analysera störningssignalen, ingenjörer bestämmer spegelformen och inriktningen av speglarna, "förklarade Feinberg.

När ingenjörerna behöver justera spegelsegmentens positioner och former för att uppnå exakt inriktning, de använder de sju ställdonen (små mekaniska motorer) fästa på baksidan av vart och ett av spegelsegmenten. För varje segment, sex av dessa ställdon är placerade i grupper om två, vid tre lika fördelade punkter längs spegelns utsida (för att justera segmentets position), och en är fäst vid sex stag som är anslutna till vart och ett av det sexkantiga spegelsegmentets hörn (för att justera segmentets form).

Ställdonen på varje spegelsegment kan extremt små rörelser, som gör det möjligt för ingenjörer att justera hela primärspegeln genom att finjustera varje spegelsegment. "De kan röra sig i steg som är en bråkdel av en våglängd av ljus, eller ungefär 1/10, 000:e diametern på ett människohår, "förklarade Feinberg.

Dessa ställdon kan också användas för att exakt omforma varje spegelsegment för att säkerställa att de alla matchar när de är inriktade. Möjligheten att ändra spegelns inriktning och form är avgörande eftersom spegeln måste fällas ut från sitt ojämna stuvläge när teleskopet lossnar. Detta test verifierar att ställdonen har tillräckligt med rörelseomfång när de väl är i rymden, vid deras driftstemperatur på cirka 40 K (eller cirka minus 388 grader Fahrenheit / minus 233 grader Celsius), att sätta teleskopets primära spegel i sin rätta form så att den exakt kan undersöka universum.

Testar de inriktade speglarna

Med speglarna i linje, ingenjörer testar Webbs optik med hjälp av en bit stödutrustning som kallas ASPA, en kapslad akronym som betyder "AOS Source Plate Assembly". ASPA är en testhårdvara som sitter ovanpå Webbs Aft Optics Subsystem (AOS) och skickar testlaserljus in och ut ur teleskopet, fungerar således som en källa till artificiellt stjärnljus. AOS innehåller teleskopets tertiära och finstyrda speglar.

Under en del av det optiska testet, kallade "halvpass" -testet, ASPA matar laserljus rakt in i AOS, där den av de tertiära och finstyrda speglarna riktas till Webbs fyra vetenskapliga instrument, som sitter i ett fack direkt bakom primärspegeln. Detta test låter ingenjörer göra mätningar av optiken inuti AOS för att verifiera att Webbs tertiära spegel, som är orörlig, är rätt anpassad till instrumenten.

I en annan del av testet, kallade "pass-and-a-half" -testet, ljuset rör sig i en omvänd väg genom teleskopoptiken. Ljuset matas igen in i systemet från ASPA, men uppåt denna gång, till sekundärspegeln. Den sekundära spegeln reflekterar ljuset ner till primärspegeln, som skickar tillbaka det upp till toppen av kammare A. Speglar överst i kammaren skickar tillbaka ljuset till teleskopet igen, där den följer sin normala kurs genom teleskopet till instrumenten, men denna gång kringgår ASPA -testutrustningen.

"Detta verifierar inte bara inriktningen av själva primärspegeln utan också inriktningen av hela teleskopet - primärspegeln, sekundär spegel, och de tertiära och finstyrande speglarna inuti AOS, "sa Paul Geithner, biträdande projektledare - teknisk för Webb -teleskopet på Goddard. "Tagen tillsammans, halvpasset och godkänt-och-ett-halvtestet visar att allt är i linje med allt annat. "

Eftersom ASPA är mark test hårdvara, det kommer att tas bort från teleskopet när den kryogena testningen på Johnson är klar.

Den kryogena vakuummiljön i kammare A simulerar den svala rymdmiljön där Webb kommer att fungera, och där det kommer att samla in data från aldrig tidigare observerade delar av universum. Verifiera hela teleskopet, inklusive dess optik och instrument, fungerar korrekt i denna kalla miljö säkerställer att teleskopet fungerar korrekt i rymden. Teleskopet och dess instrument är utformade för att fungera kallt, så de måste vara kalla för att justeras och fungera korrekt.

James Webb rymdteleskop är det vetenskapliga komplementet till NASA:s rymdteleskop Hubble. Det kommer att vara det mest kraftfulla rymdteleskop som någonsin byggts. Webb är ett internationellt projekt som leds av NASA med sina partners, ESA (European Space Agency) and the CSA (Canadian Space Agency).