НАУКА
Защита космического телескопа имени Джеймса Уэбба
Алюминий является важным строительным материалом в любом космическом аппарате.
5 мая 2017
В спутниках алюминий используется для защиты от суровых космических условий, и новый телескоп NASA не стал исключением.
Постройка самого большого телескопа в мире заняла 20 лет, но в NASA закончили проект и планируют запустить космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) в октябре 2018 года.
JWST считается преемником телескопа «Хаббл», который, скорее всего, останется в параллельной эксплуатации, поэтому технически новый аппарат ещё не может стать полноценной заменой. Но JWST наконец-то собран, а учёные NASA из Центра космических полётов имени Годдарда в США были рады сообщить публике о завершении важного этапа работы.
JWST считается преемником телескопа «Хаббл», который, скорее всего, останется в параллельной эксплуатации, поэтому технически новый аппарат ещё не может стать полноценной заменой. Но JWST наконец-то собран, а учёные NASA из Центра космических полётов имени Годдарда в США были рады сообщить публике о завершении важного этапа работы.
“
«Мы докажем, что он работает. Два десятилетия мы занимались инновациями и много работали, и вот результат – мы открываем совершенно новую территорию в астрономии».
Фото: NASA
Зрители на конференции имели возможность увидеть сверху 18 огромных зеркал с солнцезащитным экраном размером с теннисный корт. Конструкция предназначена для сбора инфракрасного излучения. Телескоп стоимостью 8,8 млрд долл. США будет собирать в 7 раз больше данных по сравнению с «Хабблом», который был запущен в 1990 году с самым современным на тот момент времени оборудованием. Более четверти века спустя JWST сможет видеть больше и дальше, чтобы узнать, что происходило в последние 13 миллиардов лет. Его поверхность практически безукоризненна и может обнаруживать объекты размером с пчелу на Луне.
Для этого учёные проекта JWST использовали алюминий, что позволило решить главную проблему. Телескоп JWST основан на применении инфракрасного света, по сути тепловой энергии, а для точного толкования данных телескоп должен быть очень холодным. Температура зеркал и других научных инструментов должна поддерживаться на уровне -223° Цельсия, т.е. солнечный экран должен защищать их от всех внешних источников тепла, особенно солнца. Фактически и сами приборы должны поддерживаться в холодном состоянии, чтобы они не генерировали тепло.
Для этого учёные проекта JWST использовали алюминий, что позволило решить главную проблему. Телескоп JWST основан на применении инфракрасного света, по сути тепловой энергии, а для точного толкования данных телескоп должен быть очень холодным. Температура зеркал и других научных инструментов должна поддерживаться на уровне -223° Цельсия, т.е. солнечный экран должен защищать их от всех внешних источников тепла, особенно солнца. Фактически и сами приборы должны поддерживаться в холодном состоянии, чтобы они не генерировали тепло.
Решение заключается в пяти тонких слоях материала Kapton E с покрытием из алюминия и легированного кремния, которое отражает солнечное тепло, отсылая его обратно в космическое пространство. Kapton – доступная на рынке полиамидная плёнка производства компании DuPont, а другие используемые покрытие разработаны по формуле JWST.
Эти слои чрезвычайно тонкие: первый толщиной всего две тысячных дюйма, а остальные в четыре раза меньше. Покрытие на смотрящей на солнце стороне двух самых горячих слоёв имеет толщину всего 50 нанометров и состоит из легированного кремния; легирование означает добавление в кремниевое покрытие небольшого количества электропроводного материала, чтобы оно стало электропроводным.
Эти слои чрезвычайно тонкие: первый толщиной всего две тысячных дюйма, а остальные в четыре раза меньше. Покрытие на смотрящей на солнце стороне двух самых горячих слоёв имеет толщину всего 50 нанометров и состоит из легированного кремния; легирование означает добавление в кремниевое покрытие небольшого количества электропроводного материала, чтобы оно стало электропроводным.
Фото: NASA
Толщина алюминиевого слоя с высокой отражающей способностью составляет около 100 нанометров. Он наносится на все остальные поверхности, чтобы любая остающаяся энергия «отскакивала» обратно от зазоров между слоями. Эти мембраны со слоями не толще человеческого волоса стали последней частью реализации проекта.
Сегодня учёным NASA предстоит завершить жёсткие испытания, которые входят в финальную стадию проекта. В отличие от «Хаббла» телескоп JWST будет находиться слишком далеко от земли для ремонта, поэтому такие испытания эффективности решат его окончательную судьбу.
Телескоп будет испытан при уровнях шума, имитирующих условия запуска ракеты-носителя «Ариан-5», которая отправит телескоп имени Джеймса Уэбба на его задание. Он пройдёт криогенные испытания для обеспечения работы алюминиевых и кремниевых слоёв и выживания при экстремальных температурах космического пространства, а затем пройдёт окончательные этапы, которые позволят убедиться в отсутствии оптических дефектов, подобных тем, что повредили «Хаббл».
Сегодня учёным NASA предстоит завершить жёсткие испытания, которые входят в финальную стадию проекта. В отличие от «Хаббла» телескоп JWST будет находиться слишком далеко от земли для ремонта, поэтому такие испытания эффективности решат его окончательную судьбу.
Телескоп будет испытан при уровнях шума, имитирующих условия запуска ракеты-носителя «Ариан-5», которая отправит телескоп имени Джеймса Уэбба на его задание. Он пройдёт криогенные испытания для обеспечения работы алюминиевых и кремниевых слоёв и выживания при экстремальных температурах космического пространства, а затем пройдёт окончательные этапы, которые позволят убедиться в отсутствии оптических дефектов, подобных тем, что повредили «Хаббл».
Фото обложки: NASA