Rymdfarkostelementet i NASA:s James Webb rymdteleskop genomförde nyligen sina två första stora miljötester vid lanseringen vid Northrop Grumman Aerospace Systems i Redondo Beach, Kalifornien, och kommer snart att genomgå ytterligare tester för att säkerställa att det kommer att hantera utskjutningens hårdhet och rymdens hårda miljö.

Rymdfarkosterelementets första test simulerade den mekaniska chocken som orsakades av separationen av rymdfarkostens nyttolastadapter efter lanseringen. Det andra testet utsatte rymdfarkosten för extremt ljud och resulterande vibrationer i uppskjutningsmiljön. Dessa stötavskiljnings- och akustiktester är rutinmässiga för alla rymdfarkoster.

Detaljerade inspektioner av hårdvaran efter det akustiska testet visade att fästelement som håller solskyddsmembranskydden på plats hade lossnat.

"NASA granskar alternativ för reparation och nästa steg i rymdskeppslansering av miljötester, "sa Greg Robinson, Webbs programdirektör. "Teamet granskar testdata och hårdvarukonfiguration och arbetar aktivt för korrigerande åtgärder inom en snar framtid. Vi räknar med att snart återgå till miljötestflödet och fortsätta att gå säkert och metodiskt mot uppdragens framgång."

Upptäckter som denna är inte ovanliga i utvecklingen av ett komplext och unikt rymdfarkoster. "Detta är ett exempel på varför rymdsystem testas noggrant och noggrant på marken för att avslöja brister och åtgärda dem innan de sjösätts, sa Robinson.

Webbs rymdfarkostelement är observatoriets kombinerade solskydd och rymdfarkostbuss. Rymdfarkosterelementet och Webbs kombinerade optiska element och vetenskapliga instrument, kallade dess vetenskapliga nyttolast, kommer att bilda det fullständiga observatoriet. De två halvorna bor för närvarande på Northrop Grumman, NASA:s observatoriska entreprenör.

Chocken över nyttolastseparationen

När Webb lanseras i rymden, det måste vikas som origami för att passa inuti dess Ariane 5 -rakets nyttolast, som är cirka 15,1 fot (4,6 meter) bred. Kåpan, kallas också raketens näskotte, skyddar Webb från krafterna och värmen i atmosfären när raketen accelererar ut i rymden.

Inuti kåpan, nyttolastadaptern fäster fysiskt Webb på toppen av Ariane 5. Adaptern har två halvor - en som är permanent ansluten till Webb och den andra som är ansluten till rakettens andra etapp. När raketen når en specifik höjd i jordens övre atmosfär, nyttolastkåpan lossnar och faller tillbaka till jorden. Efter detta, den första etappen av Ariane 5 förbrukar sitt bränsle och bryts också.

Efter att rakettens andra etapp ger Webb en sista knuff för att skicka den på väg till sin bana vid den andra Sun-Earth Lagrange-punkten (L2), de två halvorna av nyttolastadaptern separeras, släppa Webb från raketen. Släppet skickar en mekanisk chock-en serie högfrekventa vibrationer-genom observatoriet.

"Mekanisk chock är ett snabbt skott på systemet, ungefär som när du stänger bildörren och bilen ryser lite, "förklarade Keith Parrish, observationschef för Webb vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Elektroniken i Webb är utformad för att klara denna chock precis som en bärbar dator är utformad för att klara vardagslångt och fall.

För att simulera denna separation på jorden, ingenjörer på Northrop Grumman upphängde först rymdfarkosterelementet i luften med nyttolastadaptern fäst vid den. De släppte sedan på distans den nedre halvan av nyttolastadaptern, vilket är hälften som kommer att fästas på raketen under uppskjutningen. Den nedre halvan föll cirka 20 centimeter på ett vadderat fångstområde på golvet i renrummet där testet utfördes.

Ingenjörerna övervakade krafterna som släpptes för att säkerställa att de låg inom förväntade värden, och höghastighetsvideokameror spelade in separationen för att se till att den var smidig. Under själva flygningen och separationen, 12 fjädrar kommer försiktigt att driva Webb bort från Ariane 5.

Ljudet och vibrationen vid lanseringen

Efter avslutad chockprovning, ingenjörer omslöt rymdfarkosten i ett plasttält och flyttade in det i Northrop Grummans stora akustiska testanläggning. Tältet skyddade rymdfarkosten från kontaminering under flytten och under det akustiska testet.

Under testet, ingenjörer utsatte rymdfarkostelementet för ljudfrekvenser från 25 Hertz till 2, 500 Hertz, vilket är vad Webb kommer att uppleva under lanseringen. Dessa frekvenser sträcker sig från låg bas (liknande den för en trumma) till låg diskant (ungefär samma nivå som E7 -tangenten på ett piano). Det testades också vid ljudnivåer upp till 142,5 decibel, cirka 3 decibel högre än vad som förväntas under lanseringen. Webbs vetenskapliga nyttolast gick igenom ett liknande akustiskt test vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, år 2017.

Ingenjörer monterade flera mikrofoner i och utanför tältet för att övervaka den akustiska miljön under testning. De monterade också cirka 500 accelerometrar runt rymdfarkosterelementet för att övervaka vibrationssvaret det upplevde. En accelerometer mäter krafterna eller påfrestningarna som hårdvaran upplever under testet.

Efter denna första testserie, Webbs rymdfarkostelement kommer att genomgå vibrationstester för att säkerställa att det kommer att överleva den intensiva skakningen av lanseringen.

NASA:s James Webb rymdteleskop kommer att bli världens nästa stora rymdvetenskapliga observatorium. Webb kommer att lösa mysterier i vårt solsystem, titta bortom avlägsna världar runt andra stjärnor, och undersöka de mystiska strukturerna och ursprunget för vårt universum och vår plats i det. Webb är ett internationellt projekt som leds av NASA med sina partners, ESA (European Space Agency) och Canadian Space Agency.

En del av ESA:s bidrag är lanseringsfordonet Ariane 5, som drivs av Arianespace. Arianespace -underleverantören RUAG Space levererade raketens nyttolastadapter.