Як створювали телескоп «Джеймс Вебб»

29


На будівництво орбітального космічного телескопа «Джеймс Вебб», який повинен стати наступником «Хаббла», буде витрачено в цілому $6,8 млрд. «Джеймс Вебб» буде володіти складовим дзеркалом 6,5 м в діаметрі, що в три рази більше дзеркала «Хаббла», і сонячним щитом розміром з тенісний корт.
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Чутливість телескопа і його роздільна здатність безпосередньо пов’язані з розміром площі дзеркала, яке збирає світло від об’єктів. Вчені та інженери визначили, що мінімальний діаметр головного дзеркала має бути 6,5 метра, щоб виміряти світло від далеких галактик. Просте виготовлення дзеркала подібного дзеркалу телескопа «Хаббл», але більшого розміру, було неприйнятно, так як його маса була б занадто великою, щоб можна було запустити в космос телескоп. Команді вчених та інженерів необхідно було знайти рішення, щоб нове дзеркало мало 1/10 маси дзеркала телескопа «Хаббл» на одиницю площі.
Дзеркало телескопа складається з 18 окремих гексагональних сегментів з берилію, покритих шаром золота. За допомогою цього телескопа можна буде спостерігати зірки і галактики, які сформувалися відразу після Великого вибуху, шукати экзопланты, створювати карти темної матерії. Багато об’єктів, які «Вебб» буде вивчати, випромінюють настільки мало світла, що телескопу для аналізу спектра необхідно збирати світло від них протягом сотень годин.
Також було вирішено зробити дзеркало не суцільним, а з сегментів, які будуть розсунуті на орбіті, так як габарити цілісного дзеркала не дозволили б його розмістити в ракеті-носії Аріан-5. Розмір кожного з 18 шестигранних сегментів дзеркала становить 1,32 м від межі до межі, а вага сегмента — 20 кг.
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Нове дзеркало телескопа має 1/10 маси дзеркала телескопа «Хаббл» на одиницю площі. Вартість – більше 8 мільярдів доларів. Він повинен стати наступником космічного телескопа Хаббл, який буде продовжувати роботу до 2020 року. Телескоп Уебба буде розміщений в точці Лагранжа L2 (приблизно в 1,5 мільйонів кілометрів від Землі)
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Модель телескопа в масштабі 1: 6 в оптичному випробувальному стенді
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Резервуари для зберігання і транспортування дзеркал
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Прилади телескопа знаходяться в «стерильній камері». Для того, щоб потрапити туди вчені приймають спеціальний повітряний душ і надягають стерильний костюм.
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Відкриття резервуара
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Одне з дзеркал
Для дзеркала телескопа використовується особливий тип берилію. Він являє собою дрібний порошок. Порошок поміщається в контейнер з нержавіючої сталі і пресується в плоску форму. Після того як сталевий контейнер видалений, шматок берилію розрізається навпіл, щоб зробити дві заготовки дзеркала близько 1,3 метра в поперечнику. Кожна заготовка дзеркала використовується для створення одного сегмента.
Процес формування дзеркала починається з вирізання надлишків матеріалу на зворотному боці берилієвої заготовки таким чином, що залишається тонка реберна структура. Передня сторона кожної заготовки згладжується з урахуванням положення сегмента у великому дзеркалі.
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Потім поверхню кожного дзеркала сточується для додання форми близькою до розрахункової. Після цього дзеркало ретельно згладжують і полірують. Цей процес повторюється до тих пір, поки форма сегмента дзеркала не стане близька до ідеальної. Далі сегмент охолоджується до температури -240 °C, і за допомогою лазерного інтерферометра проводяться вимірювання розмірів сегмента. Потім дзеркало з урахуванням отриманої інформації проходить остаточне полірування.
По завершенню обробки сегмента передня частина дзеркала покривається тонким шаром золота для кращого відображення інфрачервоного випромінювання в діапазоні 0,6—29 мкм, і готовий сегмент проходить повторні випробування при кріогенних температурах.
Складність дзеркальних сайтів обумовлена тим, що вони розроблені бути дуже легкими, але при цьому здатні працювати при наднизьких температурах -240 °C, витримати перевантаження і вібрацію при запуску, а після цього ще й зберігати свою можливість дистанційного керування через приводи (моторчики), а також зберігати колосальний рівень синхронізації на протязі більше двох тижнів, коли потрібно задіяти всі дзеркала як щось одне єдине ціле.
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Дзеркала охолоджують до 24 градусів за Кельвіном, щоб перевірити їх майбутню деформацію в космосі.
Для конструкції був обраний саме берилій, так як він зберігає свою форму при кріогенних температурах
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Кабелі телескопа в алюмінієвій ізоляції
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Відбивач очищається сухим льодом
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Каркас, на який будуть кріпитися дзеркала
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Огляд дзеркала
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Температурні випробування
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Тепловий екран
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Спеціальна камера для тестування телескопа
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Перевірка дзеркала
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Датчик 16 мегапікселів в центрі телескопа
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Один з гігантських вітрил, який захистить телескоп від сонячної радіації
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Перевірка матриці телескопа, яка дозволить переглядати невеликі яскраві об’єкти, блокуючи перешкоди від інших джерел світла
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника
Спеціальний високоточний роботизований маніпулятор
Как создавали телескоп «Джеймс Уэбб» техника