Ingenjörer som arbetar på NASA:s rymdteleskop James Webb har framgångsrikt vikat och packat solskyddet för sin kommande resa på miljonmil (ungefär 1,5 miljoner kilometer), som börjar senare i år.

Solskölden - ett femlager, en diamantformad struktur lika stor som en tennisbana – konstruerades speciellt för att fällas upp runt de två sidorna av teleskopet och passa inom gränserna för dess bärraket, Ariane 5-raketen. Nu när vikningen har slutförts på Northrop Grumman i Redondo Beach, Kalifornien, solskölden kommer att förbli i denna kompakta form genom uppskjutningen och de första dagarna kommer observatoriet att tillbringa i rymden.

Designad för att skydda teleskopets optik från alla värmekällor som kan störa dess syn, solskyddet är en av Webbs mest kritiska och komplexa komponenter. Eftersom Webb är ett infrarött teleskop, dess speglar och sensorer måste hållas vid extremt kalla temperaturer för att upptäcka svaga värmesignaler från avlägsna föremål i universum.

I rymden, ena sidan av solskyddet kommer alltid att reflektera ljus och bakgrundsvärme från solen, Jorden och månen. Termiska modeller visar att den maximala temperaturen för det yttersta lagret är 383 Kelvin, eller cirka 230 grader Fahrenheit. Under tiden, den andra sidan av solskyddet kommer alltid att vara vänd mot rymden, där det kallaste lagret har en modellerad lägsta temperatur på 36 Kelvin, eller ungefär minus 394 grader Fahrenheit.

Fullt utplacerad, teleskopets solskydd mäter nästan 70 fot gånger 47 fot (21 meter gånger 14 meter). När den stuvas in i raketen för uppskjutning, den vikta solskärmen kommer att förpackas i ett mycket begränsat område mellan andra strukturer i observatoriet för att rymma det begränsade utrymmet inuti raketkåpan med en diameter på 18 fot (5,4 meter).

"Det finns inget som är riktigt analogt med vad vi försöker uppnå med att fälla ihop en solskärm i storleken på en tennisbana, men det liknar att packa en fallskärm, " sa Jeff Cheezum, en blydesigner för solskydd på Northrop Grumman. "Precis som en fallskärmshoppare behöver sin fallskärm packad korrekt för att kunna öppna sig perfekt och framgångsrikt komma tillbaka till jorden, Webb behöver sin solskärm för att vara perfekt stuvad för att säkerställa att den också öppnar sig perfekt och behåller sin form, för att framgångsrikt hålla teleskopet vid dess önskade driftstemperatur."

Den månadslånga processen att vika solskyddet började med att lägga de fem lagren så plant som möjligt. I sitt utplacerade tillstånd, solskölden liknar ett silverskepp i flera lager, så dess inneboende böjda ytor tillförde en grad av komplexitet till detta steg. Efteråt, skikten lyftes vertikalt och stöddes på speciell stödutrustning så att de kunde fästas ordentligt för vikning. Ett team av tekniker vek sedan försiktigt varje lager i ett sicksackmönster för att skapa dragspelsliknande högar av membran på vardera sidan av teleskopet.

Det första lagret av solskyddet är tvåtusendels tum (0,005 centimeter) tjockt, medan de andra fyra lagren bara är en tusendels tum tjocka. För laget, en inbyggd utmaning var delikatessen i att vika så tunna lager. Vikningsprocessen måste också ta hänsyn till komponenter som solskyddets 90 olika spännkablar, som måste förvaras på ett specifikt sätt för att säkerställa att solskyddet fälls ut smidigt.

Med det framgångsrika slutförandet av solskyddsvikningen, ingenjörsteamet har förberett solskyddet för dess komplexa utbyggnad i rymden. Solskölden kommer att vecklas ut i slutet av teleskopets första vecka i rymden efter lanseringen, sträcka ut till sin fulla storlek och sedan separera och spänna vart och ett av dess fem lager. Testet för denna utviknings- och spänningsprocedur slutfördes för sista gången på jorden i december 2020.

"Tänk på det baklänges; vi vill att den utplacerade solskärmen ska uppnå en specifik form så att vi får den prestanda vi behöver. Hela vikprocessen utformades med det i åtanke. Vi måste vika rent och noggrant på samma sätt varje gång, för att säkerställa att utspelningen sker precis som vi vill ha det, sa James Cooper, ledande solskyddsingenjör vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Till exempel, en av de mest intrikata aspekterna av vikningsprocessen involverade att rikta in membranstaplarna. Vart och ett av solsköldens lager har hundratals avsiktliga hål, som är avsiktligt anordnade för att undvika att ljus och värme passerar till teleskopets optiska element när solskärmen är helt utfälld. Dessa hål måste vara i linje under vikningen så att Webb-tekniker kan föra in "stift" genom hålen i varje membranstapel. De 107" stiften, " eller membranfrigöringsanordningar, hjälper till att hålla tillbaka lagren för lansering, men släpp för att vika upp solskyddet när teleskopet är i rymden.

"Det är en väldigt metodisk process som vi använder för att se till att allt är korrekt justerat, sa Marc Roth, maskinteknikledare på Northrop Grumman. "Vårt team har gått igenom flera träningscykler, och vi har implementerat många lärdomar från de tidigare gångerna vi har gjort den här processen, allt kulminerade i detta sista solsköldsveck."

Under de kommande tre månaderna, ingenjörer och tekniker kommer att slutföra stuvningen och säkra den packade solskärmen. Denna process kommer att involvera installation av membranfrigöringsanordningarna, rigga och säkra alla solskyddskablar, och förvaringsskydd för solskyddsmembranen. Det kommer också att inkludera att förvara de två "armarna" på solskyddet - Mid-Boom-aggregaten - som kommer att förlänga solskyddet horisontellt utåt under utplacering, samt stuva de två pallstrukturerna som håller solskyddet på plats.

Observatoriet kommer dessutom att genomgå en sista spegeluppsättning innan det skickas till sin uppskjutningsplats i Franska Guyana, Sydamerika.