NASA planerar att reparera NICER (Neutronstjärnan Interior Composition Explorer), ett röntgenteleskop på den internationella rymdstationen, under en rymdpromenad senare i år. Det kommer att vara det fjärde vetenskapliga observatoriet i omloppsbana som betjänas av astronauter.
I maj 2023 upptäckte forskare att NICER hade utvecklat en "ljusläcka". Oönskat solljus kom in i instrumentet och nådde teleskopets känsliga detektorer. Medan teamet vidtog omedelbara åtgärder för att mildra påverkan på observationer, började de också fundera på en potentiell reparation.
"Solljuset stör NICERs förmåga att samla in livskraftiga röntgenmätningar under stationens dagtid", säger Zaven Arzoumanian, NICER:s forskningsledare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Nattliga observationer påverkas inte, och teleskopet fortsätter att producera otrolig vetenskap. Hundratals publicerade tidningar har använt NICER sedan uppdraget började. Att blockera en del av ljuset som läcker in skulle göra det möjligt för oss att återgå till mer normal drift dygnet runt."
Arzoumanian presenterade ansträngningar för att ta itu med frågan under ett föredrag fredagen den 12 april vid det 21:a mötet för High Energy Astrophysics Division av American Astronomical Society i Horseshoe Bay, Texas.
NICER ligger nära stationens inre styrbords solpaneler. Från den abborren tittar den ut på röntgenhimlen och samlar in data om många kosmiska fenomen, som regelbundna pulser från supertäta stjärnrester som kallas neutronstjärnor och "ljusekon" från blossande svarta hål.
Att observera dessa objekt hjälper till att svara på frågor om deras natur och beteende och ökar vår förståelse av materia och gravitation. Under 2017 demonstrerade NICER också användningen av pulserande neutronstjärnor i vår galax för att fungera som navigeringsfyrar för framtida utforskning av rymden genom ett program som heter SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology).
Teleskopet har 56 röntgenkoncentratorer av aluminium. Varje koncentrator har en uppsättning kapslade speglar, utformade för att hoppa över röntgenstrålar in i en detektor. Framför koncentratorn ligger ett tunt filter, kallat en termisk sköld, som blockerar solljus. Koncentratorn toppas av ett ihåligt cirkulärt stycke kolkomposit, kallat solskydd, med sex segment som liknar en skivad paj. Solskyddet är designat för att hålla koncentratorerna svala i solljus och skydda de ömtåliga termiska sköldarna. Efter att ljusläckan utvecklats avslöjade foton flera små områden med skador på några av sköldarna, men vad som orsakade dem är fortfarande oklart.
"Vi designade inte NICER för uppdragsservice. Den installerades robotiskt och vi kör den från marken", säger Keith Gendreau, NICER:s huvudutredare på Goddard. "Möjligheten till reparation har varit en spännande utmaning. Vi övervägde både rymdpromenader och robotlösningar, och funderade på hur man installerar patchar med det som redan finns på teleskopet och i rymdstationsverktygssatser."
Efter många månaders övervägande valdes rymdpromenaden som vägen framåt. NASA:s Hubble Space Telescope and Solar Maximum Mission, samt AMS (Alpha Magnetic Spectrometer, även på stationen), är de enda andra vetenskapsobservatorier som reparerats av astronauter i omloppsbana.
NICERs lösning är okomplicerad. Fem pajformade kilar kommer in i solskydden ovanför områdena med störst skada och låses på plats. Plåstren är designade för att dra nytta av en befintlig astronaututrustning som kallas ett T-handtagsverktyg.
"Medan vi arbetade hårt för att säkerställa att lapparna är mekaniskt enkla, är de flesta reparationsaktiviteter i rymden mycket komplicerade", säger Steve Kenyon, NICERs mekaniska ledare på Goddard. "Vi har genomfört tester för att bekräfta att reparationsarbetet både kommer att vara en effektiv lösning för NICER:s ljusläcka och helt säker för astronauterna på rymdpromenaden och rymdstationen."
Patcharna är för närvarande planerade att lanseras till rymdstationen ombord på Northrop Grummans 21:a kommersiella återförsörjningsuppdrag senare i år. Astronauter kommer att slutföra sin installation under en rymdpromenad, tillsammans med andra uppgifter.
NICER är ett astrofysiskt uppdrag av möjligheter inom NASA:s Explorers Program, som ger frekventa flygmöjligheter för vetenskapliga undersökningar i världsklass från rymden med hjälp av innovativa, strömlinjeformade och effektiva hanteringsmetoder inom heliofysik och astrofysikvetenskap. NASA:s Space Technology Mission Directorate stöder SEXTANT-komponenten i uppdraget, och demonstrerar pulsarbaserad rymdfarkostsnavigering.
NICER samarbetar också i automatiserad tandem med JAXAs (Japan Aerospace Exploration Agencys) experiment MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image) för att snabbt observera stjärnor och andra objekt som blossar oförutsägbart, vilket främjar den vetenskapliga förståelsen av vårt dynamiska universum.
Tillhandahålls av NASA:s Goddard Space Flight Center
