شعار زيفيرنت

يغلق Webb في الوجهة بمحاذاة مرآة مهمة عند النقر

التاريخ:

قصة مكتوبة من أجل أخبار سي بي اس & تستخدم بإذن

تم نشر تلسكوب جيمس ويب الفضائي بظلاله الشمسية المكونة من خمس طبقات وعناصره البصرية بالكامل. الائتمان: ناسا

بعد ثلاثين يومًا من انطلاقه من الأرض ، سينزلق تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى مداره على بعد مليون ميل يوم الإثنين ، وهو مكان مثالي لمسح السماء بحثًا عن ضوء الأشعة تحت الحمراء الخافت من الجيل الأول من النجوم والمجرات.

لكن الوصول إلى هناك - ونشر مظلة عملاقة ومرايا وملحقات أخرى على طول الطريق بنجاح - كان نصف المتعة فقط.

يتعين على العلماء والمهندسين الآن تحويل Webb الذي تبلغ قيمته 10 مليارات دولار إلى تلسكوب فعال ، بحيث يتم محاذاة مقاطع المرآة الأساسية الـ 18 بدقة حتى يعملوا معًا كمرآة واحدة بعرض 21.3 قدمًا ، وهي الأكبر التي تم إطلاقها على الإطلاق.

في وقت سابق من هذا الأسبوع ، أكمل فريق عمليات البعثة عن بعد عملية متعددة الأيام لرفع كل جزء ، ومرآة التلسكوب الثانوية التي يبلغ عرضها 2.4 قدمًا ، على بعد نصف بوصة من أقفال الإطلاق التي ثبتها في مكانها خلال يوم عيد الميلاد في المرصد. الصعود إلى الفضاء على متن صاروخ أوروبي من طراز آريان 5.

الآن بعد نشرها بالكامل ، تتم محاذاة 18 مقطعًا حاليًا في حدود ملليمتر تقريبًا أو نحو ذلك. لكي يحقق التلسكوب تركيزًا حادًا للغاية ، يجب ضبط هذا المحاذاة في حدود 1/10,000 من عرض شعرة الإنسان باستخدام مشغلات متعددة لإمالة وحتى تغيير شكل المقطع إذا لزم الأمر.

قال لي فاينبيرج ، مدير عنصر التلسكوب البصري في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "مرآتنا الأساسية مجزأة ، وتحتاج هذه الأجزاء إلى محاذاة جزء صغير من الطول الموجي للضوء". "نحن لا نتحدث بالميكرونات ، نحن نتحدث عن جزء من الطول الموجي. هذا هو ما يصعب التعامل معه في ويب ".

تقول ناسا إنه بمجرد محاذاة أدواته ومعايرتها ، سيكون Webb أقوى 100 مرة من هابل ، وهو حساس جدًا لضوء الأشعة تحت الحمراء بحيث يمكنه اكتشاف الحرارة الخافتة للنحلة الطنانة على بعد القمر.

ائتمان: يوم الاثنين ، سينزلق ويب إلى مدار حول لاجرانج بوينت 2 على بعد حوالي مليون ميل حيث تتحد جاذبية الشمس والأرض لتشكل جيبًا من الاستقرار حيث يمكن للمركبة الفضائية أن تبقى في مكانها مع الحد الأدنى من كميات الوقود. الائتمان: ناسا

تم طحن كل قطعة مرآة إلى وصفة طبية تأخذ في الاعتبار التأثيرات المشوهة للجاذبية أثناء تصنيعها على الأرض وانكماشها المتوقع في درجات الحرارة المنخفضة للغاية في الفضاء. لقد كانوا مدركين بدقة أنه إذا تم تفجير أحدهم إلى حجم الولايات المتحدة ، فإن جبال روكي التي يبلغ ارتفاعها 14,000 قدم ستكون أقل من 2 بوصة.

لكن إذا كان ويب يستهدف نجمًا ساطعًا اليوم ، فستكون النتيجة 18 صورة منفصلة "وستبدو مروعة ، ستكون ضبابية للغاية ،" قال فاينبرج في مقابلة ، "لأن مقاطع المرآة الأساسية لم تتم محاذاة حتى الآن. "

هذه هي العقبة الرئيسية التالية لفريق ويب ، وهي رسم الخرائط ثم إمالة كل جزء بزيادات صغيرة ، ودمج تلك الصور الثمانية عشر لتشكيل نقطة ضوء واحدة مركزة تمامًا. إنها عملية متكررة ومتعددة الخطوات من المتوقع أن تستغرق عدة أشهر حتى تكتمل.

لكن أولاً ، يجب أن يدخل التلسكوب في مدار حول نقطة لاغرانج 2 ، على بعد 930,000 ألف ميل من الأرض حيث تتحد جاذبية الشمس والأرض لتشكل جيبًا من الاستقرار يسمح للمركبة الفضائية بالبقاء في مكانها بأقل قدر من إنفاق الوقود.

إنها أيضًا نقطة يمكن أن تعمل فيها مظلة Webb بحجم ملعب التنس لتحقيق أقصى فائدة ، حيث تحجب الحرارة من الشمس والأرض والقمر وحتى الغبار الدافئ بين الكواكب الذي من شأنه أن يغمر أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء الحساسة للتلسكوب.

اعتبارًا من يوم السبت ، تم تبريد أجزاء المرآة إلى حوالي 340 فهرنهايت تحت الصفر ، في الطريق إلى درجة حرارة تشغيلية تبلغ حوالي 390 تحت الصفر ، أو أقل بقليل من 40 درجة فوق الصفر المطلق.

بينما تستمر عملية التهدئة ، يتم التخطيط لإطلاق دافع لتصحيح المسار مدته 4 دقائق و 58 ثانية يوم الاثنين الساعة 2 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة لتغيير سرعة المركبة الفضائية بمقدار 3.4 ميل في الساعة ، وهو ما يكفي لوضعها في مدار بعيد حول لاجرانج بوينت 2 .

إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسيظل التلسكوب في مدار الستة أشهر هذا لبقية عمره التشغيلي ، ويطلق قاذفة الحفاظ على المحطة بشكل دوري للبقاء في المحطة.

مع احتراق إدراج المدار خلفهم ، سوف يمضي المهندسون قدمًا في محاذاة المرآة ، وهي واحدة من أكثر الجوانب تعقيدًا لنشر Webb المعقد بالفعل.

يتميز كل مقطع مرآة أساسي سداسي بعرض 4.3 قدم بستة مشغلات ميكانيكية بترتيب "سداسي الأرجل" على الجانب الخلفي ، مما يسمح بالحركة في ستة اتجاهات. يمكن للمشغل السابع أن يدفع أو يسحب مركز مقطع ما ليشوه انحناءه قليلاً إذا لزم الأمر.

تتكون مرآة Webb الأساسية من 18 قطعة بريليوم سداسية مطلية بالذهب يجب محاذاة جزء صغير من عرض شعرة الإنسان لتحقيق تركيز حاد. تُظهر هذه الصورة المرآة أثناء الاستعدادات قبل الإطلاق مع طي المرآة الثانوية للتلسكوب بعيدًا للطيران. الائتمان: ناسا

بعد أن تنخفض درجة حرارة كاميرا Webb القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، أو NIRCam ، إلى درجة حرارة التشغيل ، سوف يستهدف Webb نجمًا ساطعًا حتى تتمكن الأداة من رسم الانعكاسات من جميع القطاعات الثمانية عشر ، مما يخلق فسيفساء تُظهر حجمها وموضعها النسبي.

سيتم بعد ذلك تعديل مقاطع المرآة واحدة تلو الأخرى ، باستخدام مشغل واحد ثم آخر ، لتوجيه كل واحدة بشكل صحيح. سيتم عمل فسيفساء إضافية مع استمرار العملية واعتمادًا على النتائج ، قد يتعين تكرار عملية المحاذاة.

قال فاينبيرج: "الشيء المهم هو جعل مقاطع المرآة الأساسية الثمانية عشر تشير بطريقة مماثلة بحيث تكون صورها بنفس الحجم تقريبًا". "قد يكون بعضها غير بؤري جدًا وبالتالي قد تحصل على بقعة كبيرة (صورة نجمة غير واضحة) في الجزء 18 ومنطقة صغيرة في الجزء 5."

الهدف هو إمالة المقاطع كما هو مطلوب لتقليل حجم الصور غير المركزة ثم نقل الانعكاسات المتعددة إلى نفس النقطة في مركز المحور البصري للتلسكوب ، وكلها مكدسة فوق بعضها البعض لإنتاج صورة واحدة شعاع من الضوء شديد التركيز.

قال فاينبرج: "على أعلى مستوى ، فكر في الأمر على أنه 18 تلسكوبًا منفصلاً مصطفًا على نفس المستوى تقريبًا". "وبعد ذلك سنتداخل 18 بقعة فوق بعضنا البعض. نسمي تلك الصورة تكديس. إنها عملية إمالة مقاطع المرآة الأساسية بحيث تقع الصور فوق بعضها البعض ".

وقال إن المفتاح هو "أنك تحتاج حقًا إلى تحكم جيد للغاية في تلك المحركات ، وإمالات دقيقة للغاية ، لأننا نحتاج إلى هذه النقاط الـ 18 لتتداخل مع بعضها البعض بشكل جيد للغاية."

يمكن لأي جزء أن يفقد أحد مشغلات الإمالة الستة دون أي تأثير. حتى فقدان المحرك المركزي يمكن تعويضه إلى حد ما عن طريق تحريك المقطع لأعلى أو لأسفل قليلاً.

لكن الاختبارات الشاملة على الأرض أظهرت أن المحركات عالية التقنية موثوقة للغاية. تم اختبار الإجراءات قبل الإطلاق باستخدام نموذج مصغر للتلسكوب ، وقال فينبرغ إنه واثق من أن عملية المحاذاة ستعمل كما هو مخطط لها.

"متى سيكون لدينا صورة لنجم مرحلي (مكدس ومركّز بشكل صحيح)؟ أعتقد أن هذا سيكون في وقت ما في مارس ، وربما أواخر مارس ، "قال.

"ولكن السؤال التالي هو ، متى سنحصل على تلسكوب محاذي تمامًا ، بما في ذلك المرآة الثانوية ، محسّنًا لجميع الأدوات الأربعة؟ الخطة الأصلية جعلتنا نحقق ذلك أربعة أشهر كاملة في المهمة. لذلك سيكون ذلك مثل نهاية أبريل ".

هذا لا يزال غير كافٍ لبدء الملاحظات العلمية.

بمجرد محاذاة النظام البصري ، سيركز الفريق على اختبار ومعايرة NIRCam ، وكاميرا مركبة وجهاز قياس الطيف ، وأدوات قياس الطيف الثلاثة الأخرى للتلسكوب ، أحدها يتضمن مستشعر التوجيه الدقيق اللازم لإبقاء Webb مغلقًا على الهدف.

ستستغرق هذه العملية شهرين آخرين أو نحو ذلك لتكتمل. عندها فقط سيتم طرح صور "الضوء الأول" المركزة للجمهور.

قالت جين ريجبي ، عالم مشروع عمليات ويب في جودارد.

"لذلك نحن نخطط لسلسلة من الصور" المبهرة "ليتم إصدارها في نهاية التكليف عندما نبدأ عمليات علمية عادية مصممة لعرض ما يمكن أن يفعله هذا التلسكوب ... وللتخلص من جوارب الجميع."

المصدر: https://spaceflightnow.com/2022/01/22/webb-closes-in-on-destination-with-critical-mirror-alignment-on-tap/

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة