Как собирают телескоп Уэбба

Инженерия

На постройку орбитального космического телескопа «Джеймс Уэбб», который должен стать преемником «Хаббла», будет потрачено в общей сложности $6,8 млрд. «Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 м в диаметре, что в три раза больше зеркала «Хаббла», и солнечным щитом размером с теннисный корт.

Телескоп планируется запустить на орбиту с помощью ракеты «Ариан-5» в 2018 году.

Как собирают телескоп Уэбба

Сегодня в мы посмотрим как собирают этот грандиозный аппарат.

Внимание, комментарии под фото.

Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6,5 метра, чтобы измерить свет от самых далеких галактик. Простое изготовление зеркала подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади.

Зеркало телескопа состоит из 18 отдельных гексагональных сегментов из бериллия, покрытых слоем золота. С помощью этого телескопа можно будет наблюдать звезды и галактики, которые сформировались сразу после Большого взрыва, искать экзопланты, создавать карты темной материи. Многие объекты, которые «Уэбб» будет изучать, излучают настолько мало света, что телескопу для анализа спектра необходимо собирать свет от них в течение сотен часов.

Также было решено сделать зеркало не цельным, а из сегментов, которые будут раздвинуты на орбите, так как габариты цельного зеркала не позволили бы его разместить в ракете-носителе Ариан-5. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1,32 м от грани до грани, а масса сегмента — 20 кг.

Как собирают телескоп Уэбба

Новое зеркало телескопа имеет 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади. Стоимость – более 8 миллиардов долларов. Он должен стать преемником космического телескопа Хаббл, который будет продолжать работу до 2020 года. Телескоп Уэбба будет размещен в точке Лагранжа L2 (приблизительно в 1,5 миллионов километров от Земли)

Как собирают телескоп Уэбба
Модель телескопа в масштабе 1: 6 в оптическом испытательном стенде

Как собирают телескоп Уэбба
Резервуары для хранения и транспортировки зеркал

Как собирают телескоп Уэбба
Приборы телескопа находятся в «стерильной камере». Для того, чтобы попасть туда ученые принимают специальный воздушный душ и надевают стерильный костюм.

Как собирают телескоп Уэбба
Открытие резервуара

Как собирают телескоп Уэбба
Одно из зеркал

Для зеркала телескопа используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1,3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента.

Процесс формирования зеркала начинается с вырезания излишков материала на оборотной стороне бериллиевой заготовки таким образом, что остаётся тонкая рёберная структура. Передняя же сторона каждой заготовки сглаживается с учётом положения сегмента в большом зеркале.

Как собирают телескоп Уэбба

Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку.

По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6—29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах.

Сложность зеркальных узлов обусловлена тем, что они разработаны быть очень легкими, но при этом способными работать при сверхнизких температурах -240 °C, выдержать перегрузки и вибрацию при запуске, а после этого еще и сохранять свою возможность дистанционного управления через приводы (моторчики), а также сохранять колоссальный уровень синхронизации на протяжении более двух недель, когда потребуется задействовать все зеркала как нечто одно единое целое.

Как собирают телескоп Уэбба
Зеркала охлаждают до 24 градусов по Кельвину, чтобы проверить их будущую деформацию в космосе.
Для конструкции был выбран именно бериллий, так как он сохраняет свою форму при криогенных температурах

Как собирают телескоп Уэбба
Кабели телескопа в алюминиевой изоляции

Как собирают телескоп Уэбба
Отражатель очищается сухим льдом

Как собирают телескоп Уэбба
Каркас, на который будут крепиться зеркала

Как собирают телескоп Уэбба
Осмотр зеркала

Как собирают телескоп Уэбба

Как собирают телескоп Уэбба
Температурные испытания

Как собирают телескоп Уэбба

Как собирают телескоп Уэбба
Тепловой экран

Как собирают телескоп Уэбба
Специальная камера для тестирования телескопа

Как собирают телескоп Уэбба
Проверка зеркала

Как собирают телескоп Уэбба
Датчик в 16 мегапикселей в центре телескопа

Как собирают телескоп Уэбба

Как собирают телескоп Уэбба
Один из гигантских парусов, который защитит телескоп от солнечной радиации

Как собирают телескоп Уэбба

Как собирают телескоп Уэбба
Проверка матрицы телескопа, которая позволит просматривать небольшие яркие объекты, блокируя помехи от других источников света

Как собирают телескоп Уэбба
Специальный высокоточный роботизированный манипулятор

Небольшое видео сборки телескопа

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Как это сделано
Добавить комментарий