James Webb Space Telescope afslutter den endelige kryogene test

Det hvælvelignende, 40 fod i diameter, 40-tons dør til kammer A ved NASAs Johnson Space Center i Houston blev lukket den 18. november, signalerer afslutningen på kryogen testning for NASAs James Webb Space Telescope.

Det historiske kammers massive døråbning afslutter omkring 100 dages test for Webb, en væsentlig milepæl i teleskopets rejse til affyringsrampen. Den kryogene vakuumtest begyndte, da kammeret blev lukket den 10. juli, 2017. Forskere og ingeniører ved Johnson satte Webbs optiske teleskop og integrerede videnskabelige instrumentmodul (OTIS) gennem en række tests, der skulle sikre, at teleskopet fungerede som forventet i ekstremt kulde, luftløse omgivelser, der ligner rummets.

"Efter 15 års planlægning, kammerrenovering, hundredvis af timers risikoreduktionstest, dedikation af mere end 100 personer gennem mere end 90 dages test, og overlevede orkanen Harvey, OTIS kryogene test har været en enestående succes, " sagde Bill Ochs, projektleder for James Webb Space Telescope ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Fuldførelsen af ​​testen er et af de vigtigste skridt i marchen til lanceringen af ​​Webb."

Disse tests omfattede en vigtig justeringskontrol af Webbs 18 primære spejlsegmenter, for at sikre, at alt det guldbelagte, sekskantede segmenter virkede som en enkelt, monolitisk spejl. Dette var første gang, teleskopets optik og dets instrumenter blev testet sammen, selvom instrumenterne tidligere havde gennemgået kryogene tests i et mindre kammer ved Goddard. Ingeniører fra Harris Space and Intelligence Systems, med hovedkontor i Melbourne, Florida, arbejde sammen med NASA-personale til testen hos Johnson.

"Harris -teamet integrerede Webbs 18 spejlsegmenter på Goddard og designet, bygget, og hjalp med at betjene det avancerede jordstøtte- og optiske testudstyr hos Johnson, " sagde Rob Mitrevski, vicepræsident og daglig leder af efterretninger, overvågning, og rekognoscering ved Harris. "De var en nøgle, muliggør en del af det succesrige Webb-teleskoptesthold."

Webb -teleskopholdet blev ved med at teste, selvom orkanen Harvey slog ind i Texas -kysten den 25. august som en orkan i kategori 4, inden han gik i stå over det østlige Texas og svækkede til en tropisk storm, hvor det faldt så meget som 50 centimeter regn i og omkring Houston. Mange Webb-teleskopholdsmedlemmer på Johnson udholdt den historiske storm, arbejdede utrætteligt gennem vagter for at sikre, at Webbs kryogene test ikke blev afbrudt. I kølvandet på stormen, nogle Webb-teammedlemmer, inklusive teammedlemmer fra Harris, frivilligt deres tid til at hjælpe med at rydde op og reparere hjem rundt om i byen, og uddele mad og vand til de nødlidende.

"De personer og organisationer, der har ført os til denne mest betydningsfulde milepæl, repræsenterer det allerbedste af det bedste. Deres viden, dedikation, og udførelse for at gennemføre testen som planlagt, selv mens de udholdt orkanen Harvey, kan ikke overvurderes, " sagde Mark Voyton, James Webb Space Telescope optisk teleskopelement og integreret videnskabeligt instrument manager hos Goddard. "Hvert teammedlem leverede kritisk viden og indsigt i den strategiske og taktiske planlægning og udførelse, der kræves for at fuldføre alle testmålene, og jeg er beæret over at have oplevet denne fase af vores testning med hver enkelt af dem. "

Før afkøling af kammeret, ingeniører fjernede luften fra den, hvilket tog omkring en uge. Den 20. juli, ingeniører begyndte at bringe kammeret, teleskopet, og teleskopets videnskabelige instrumenter ned til kryogene temperaturer - en proces, der tog omkring 30 dage. Under nedkøling, Webb og dets instrumenter overførte deres varme til omgivende flydende nitrogen og kolde gasformige heliumskjolde i kammer A. Webb forblev ved "kryo-stabile" temperaturer i omkring yderligere 30 dage, og den 27. Sept. ingeniørerne begyndte at varme kammeret tilbage til omgivende forhold (nær stuetemperatur), før du pumper luften tilbage i den og lukker døren op.

"Med et integreret team fra alle hjørner af landet, vi var i stand til at skabe dyb plads i vores kammer og bekræfte, at Webb kan præstere fejlfrit, når den observerer de koldeste hjørner af universet, " sagde Jonathan Homan, projektleder for Webbs kryogene test hos Johnson. "Jeg forventer, at [Webb] får succes, mens den rejser til Lagrange punkt 2 [efter lanceringen] og udforsker solsystemernes oprindelse, galakser, og har chancen for at ændre vores forståelse af vores univers. "

Mens Webb var inde i kammeret, isoleret fra både synligt og infrarødt lys udefra, ingeniører overvågede det ved hjælp af termiske sensorer og specialiserede kamerasystemer. De termiske sensorer holdt øje med teleskopets temperatur, mens kamerasystemerne sporede Webbs fysiske position for at se, hvordan dens komponenter meget minutiøst bevægede sig under nedkølingsprocessen. Overvågning af teleskopet under hele testen krævede den koordinerede indsats fra hvert Webb-teammedlem hos Johnson.

"Dette testteam strakte sig over næsten alle ingeniørdiscipliner, vi har på Webb, " sagde Lee Feinberg, optisk teleskop element manager for Webb teleskopet på Goddard. "På alle områder var der utrolig opmærksomhed på detaljer og fantastisk teamwork, for at sikre, at vi forstår alt, hvad der skete under testen, og for at sikre, at vi med sikkerhed kan sige, at Webb fungerer som planlagt i rummet. "

I rummet, teleskopet skal holdes ekstremt koldt, for at kunne registrere det infrarøde lys meget svagt, fjerne genstande. Webb og dets instrumenter har en driftstemperatur på omkring 40 Kelvin (eller omkring minus 387 Fahrenheit / minus 233 Celsius). Fordi Webb-teleskopets mid-infrarøde instrument (MIRI) skal holdes koldere end de andre forskningsinstrumenter, den er afhængig af en kryokøler til at sænke dens temperatur til mindre end 7 Kelvin (minus 447 grader Fahrenheit / minus 266 grader Celsius).

For at beskytte teleskopet mod eksterne lys- og varmekilder (som Solen, Jorden og månen), såvel som fra varme udsendt af observatoriet, et femlag, solskærm på størrelse med en tennisbane fungerer som en parasol, der giver skygge. Solskærmen adskiller observatoriet til et varmt, solvendt side (når temperaturer tæt på 185 grader Fahrenheit / 85 grader Celsius) og en kold side (minus 400 grader Fahrenheit / minus 240 grader Celsius). Solskærmen forhindrer sollys i at forstyrre de følsomme teleskopinstrumenter.

Webbs kombinerede videnskabelige instrumenter og optik næste rejse til Northrop Grumman Aerospace Systems i Redondo Beach, Californien, hvor de vil blive integreret med rumfartøjselementet, som er den kombinerede solskærm og rumfartøjsbus. Sammen, stykkerne udgør det komplette James Webb Space Telescope-observatorium. Når først er fuldt integreret, hele observatoriet vil undergå flere tests under det, der kaldes "test på observatoriumsniveau". Denne test er den sidste eksponering for et simuleret lanceringsmiljø før flyvning og implementeringstest på hele observatoriet.

Webb forventes at lancere fra Kourou, Fransk Guyana, i foråret 2019.