NASA:s rymdteleskop James Webb ses med sin revolutionerande femlagers solsköld helt utplacerad, står högt i Northrop Grummans rena rum i Redondo Beach, Kalifornien. Kredit:NASA/Chris Gunn
Solskyddet för NASA:s rymdteleskop James Webb har klarat ett test som är avgörande för att förbereda observatoriet för dess uppskjutning 2021. Tekniker och ingenjörer satte in och spände vart och ett av solsköldens fem lager, framgångsrikt placera solskölden i samma position som den kommer att vara en miljon miles från jorden.
"Detta var första gången som solskölden har utplacerats och spänts av rymdfarkostelektroniken och med teleskopet närvarande ovanför det. Utplaceringen är visuellt imponerande som ett resultat, och det var utmanande att åstadkomma, sa James Cooper, NASA:s Webb Telescope Sunshield Manager vid NASA:s Goddard Space Flight Center, Grönt bälte, Maryland.
Att observera avlägsna delar av universum som människor aldrig har sett förut, Webb-observatoriet är utrustat med en arsenal av revolutionerande teknologier, vilket gör det till det mest sofistikerade och komplexa rymdvetenskapsteleskopet som någonsin skapats. Bland de mest utmanande av dessa teknologier är solskyddet med fem lager, utformad för att skydda observatoriets speglar och vetenskapliga instrument från ljus och värme, främst från solen.
Som ett teleskop optimerat för infrarött ljus, det är absolut nödvändigt att Webbs optik och sensorer förblir extremt kalla, och dess solskydd är nyckeln för att reglera temperaturen. Webb kräver en framgångsrik utplacering av solskydd i omloppsbana för att uppfylla sina vetenskapsmål.
Efter att ha lyckats montera hela observatoriet, Tekniker och ingenjörer gick vidare med att fullt ut distribuera och spänna alla fem skikten av sin solskärm i tennisbanastorlek, som är designad för att hålla sin optik och sensorer i skuggan och borta från störningar. Kredit:NASA/Chris Gunn
Solskölden separerar observatoriet i en varm sida som alltid är vänd mot solen (termiska modeller visar att den maximala temperaturen för det yttersta lagret är 383 Kelvin eller ungefär 230 grader Fahrenheit), och en kall sida som alltid är vänd mot djupa rymden (där det kallaste lagret har en modellerad minsta temperatur på 36 Kelvin, eller runt minus 394 grader Fahrenheit). Syret som finns i jordens atmosfär skulle frysa fast vid de temperaturer som upplevs på den kalla sidan av solskölden, och ett ägg kunde lätt kokas med värmen på den varma änden.
Webb har klarat andra implementeringstester under utvecklingen. Lika viktigt var den framgångsrika hanteringen av problem som avslöjats av dessa tidigare utplaceringar och miljötestning av rymdfarkostelementet. Som förut, Tekniker använde tyngdkraftskompenserande remskivor och vikter för att simulera noll-g-miljön den kommer att uppleva i rymden. Genom att noggrant övervaka utplaceringen och spänningen av varje enskilt lager, Webb-tekniker ser till att en gång i omloppsbana, de kommer att fungera felfritt.
"Detta test visade att solskyddssystemet överlevde miljötestning av rymdskeppelement, och lärde oss om gränssnitten och interaktionerna mellan teleskopet och solskyddsdelarna i observatoriet, " tillade Cooper. "Tack till alla ingenjörer och tekniker för deras uthållighet, fokus och otaliga timmars ansträngning för att uppnå denna milstolpe."
Solskyddet består av fem lager av ett polymermaterial som kallas Kapton. Varje lager är belagt med ångavsatt aluminium, för att reflektera solens värme ut i rymden. De två hetaste lagren som vetter mot solen har också en "dopad kisel" (eller behandlad kisel) beläggning för att skydda dem från solens intensiva ultravioletta strålning.
Varje lager av NASA Webbs Kapton-solsköld har unik storlek, formad, och har speciella rip-stop-mönster för att ge hållbarhet till membranen som är lika tunna som ett människohår. Kredit:Northrop Grumman
Att samla in ljus från några av de första stjärnorna och galaxerna som har bildats efter Big Bang, teleskopet behövde både den största spegeln någonsin för att skjutas upp i rymden, och solskyddet som har en hel tennisbanas vingspann. På grund av teleskopets storlek, krav på form och termisk prestanda, solskyddet måste vara både stort och komplext. Men den måste också passa in i en standard 16 fot (5 meter) diameter raketlastkåpa, och även distribuera till en specifik form på ett tillförlitligt sätt, samtidigt som man upplever frånvaron av gravitation, utan fel.
Efter Webbs framgångsrika solskyddstest, teammedlemmar kommer att börja den långa processen med att perfekt vika tillbaka solskyddet till dess förvarade läge för flygning, som upptar mycket mindre utrymme än när den är fullt utplacerad. Sedan, observatoriet kommer att utsättas för omfattande elektriska tester och ytterligare en uppsättning mekaniska tester som efterliknar uppskjutningsvibrationsmiljön, följt av en sista utplacerings- och stuvningscykel på marken, innan dess flykt ut i rymden.
Webb kommer att vara världens främsta rymdforskningsobservatorium. Det kommer att lösa mysterier i vårt solsystem, se bortom till avlägsna världar runt andra stjärnor, och undersöka de mystiska strukturerna och ursprunget till 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.
