NASAs Webb Observatory rumfartøjselement opdatering af miljøtest

Rumfartøjselementet i NASAs James Webb rumteleskop afsluttede for nylig sine første to store miljøprøvninger ved Northrop Grumman Aerospace Systems i Redondo Beach, Californien, og vil snart undergå yderligere tests for at sikre, at det vil håndtere de hårde opskydninger og det barske miljø i rummet.

Rumfartøjselementets første test simulerede det mekaniske stød forårsaget af adskillelsen af ​​rumfartøjets nyttelastadapter efter opsendelsen. Den anden test udsatte rumfartøjet for den ekstreme lyd og resulterende vibrationer i opsendelsesmiljøet. Disse stødseparations- og akustiktests er rutinemæssige for alle rumfartøjer.

Detaljerede inspektioner af hardwaren efter den akustiske test viste, at fastgørelsesudstyr, der holder solskærmsmembranlåget på plads, var løsnet.

"NASA undersøger mulighederne for reparation og de næste trin i rumfartøjselementets miljøtest, "sagde Greg Robinson, Webbs programdirektør. "Teamet gennemgår testdata og hardwarekonfiguration og arbejder aktivt på at korrigere handlinger i den nærmeste fremtid. Vi forventer snart at komme tilbage til miljøteststrømmen og fortsætte med at bevæge os sikkert og metodisk mod missionens succes."

Opdagelser som denne er ikke ualmindelige i udviklingen af ​​et komplekst og unikt rumfartøj. "Dette er et eksempel på, hvorfor rumsystemer er grundigt og grundigt testet på jorden for at afdække ufuldkommenheder og rette dem inden opsendelsen, "sagde Robinson.

Webbs rumfartøjselement er observatoriets kombinerede solskærm og rumfartøjsbus. Rumfartøjselementet og Webbs kombinerede optiske element og videnskabelige instrumenter, kaldte dens videnskabelige nyttelast, vil danne det komplette observatorium. De to halvdele er i øjeblikket bosat på Northrop Grumman, NASAs observatorieentreprenør.

Chokket over nyttelastadskillelse

Når Webb skydes ud i rummet, den skal foldes som origami for at passe ind i dens Ariane 5 rakets nyttelast, som er cirka 4,6 meter bred. Kåben, også kaldet raketens næsekegle, beskytter Webb mod atmosfærens kræfter og varme, mens raketten accelererer ud i rummet.

Inde i kåben, nyttelastadapteren fastgør fysisk Webb til toppen af ​​Ariane 5. Adapteren har to halvdele - den ene er permanent fastgjort til Webb og den anden, der er fastgjort til rakettens anden fase. Når raketten når en bestemt højde i Jordens øvre atmosfære, nyttelast -kåpen skubbes og falder tilbage til jorden. Efter dette, den første etape af Ariane 5 bruger sit brændstof og bliver også kastet ned.

Efter den anden fase af raketten giver Webb et sidste skub til at sende den på vej til sin bane ved det andet Sun-Earth Lagrange-punkt (L2), de to halvdele af nyttelastadapteren adskilles, frigiver Webb fra raketten. Udgivelsen sender et mekanisk stød-en række højfrekvente vibrationer-gennem observatoriet.

"Mekanisk stød er et hurtigt ryk i systemet, meget som når du lukker din bildør, og bilen ryster lidt, "forklarede Keith Parrish, observationschef for Webb på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Elektronikken i Webb er designet til at modstå dette stød, ligesom en bærbar computer er designet til at modstå brag og fald i dagligdagen.

For at simulere denne adskillelse på Jorden, ingeniører på Northrop Grumman suspenderede først rumfartøjselementet i luften med nyttelastadapteren fastgjort til det. De frigav derefter fjernt den nederste halvdel af nyttelastadapteren, som er den halvdel, der vil blive fastgjort til raketten under opsendelsen. Den nederste halvdel faldt cirka 20 centimeter på et polstret fangstområde på gulvet i renrummet, hvor testen blev udført.

Ingeniørerne overvågede de kræfter, frigivelsen forårsagede, for at sikre, at de var inden for forventede værdier, og højhastighedsvideokameraer optog adskillelsen for at sikre, at den var glat. Under selve flyvningen og separationen, 12 fjedre vil forsigtigt skubbe Webb væk fra Ariane 5.

Lyden og vibrationen ved lanceringen

Efter at have gennemført stødtest, ingeniører omsluttede rumfartøjet i et plastiktelt og flyttede det ind i Northrop Grummans store akustiske testfacilitet. Teltet beskyttede rumfartøjet mod forurening under flytningen og under den akustiske test.

Under testen, ingeniører udsatte rumfartøjselementet for lydfrekvenser fra 25 Hertz til 2, 500 Hertz, hvilket er hvad Webb vil opleve under lanceringen. Disse frekvenser spænder fra lav bas (svarende til en tromle) til lav diskant (omtrent det samme niveau som E7 -tasten på et klaver). Det blev også testet ved lydstyrkeniveauer op til 142,5 decibel, omkring 3 decibel højere end det, der forventes under lanceringen. Webbs videnskabelige nyttelast gennemgik en lignende akustisk test på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, i 2017.

Ingeniører monterede flere mikrofoner inden for og uden for teltet for at overvåge det akustiske miljø under testning. De monterede også omkring 500 accelerometre omkring rumfartøjets element for at overvåge de vibrationsreaktioner, det oplevede. Et accelerometer måler de kræfter eller belastninger, hardwaren oplever under testen.

Efter denne første række tests, Webbs rumfartøjselement vil gennemgå vibrationstest for at sikre, at det vil overleve den intense rystelse ved lanceringen.

NASAs James Webb -rumteleskop bliver verdens næste store rumvidenskabelige observatorium. Webb vil løse mysterier i vores solsystem, se ud over fjerne verdener omkring andre stjerner, og undersøge de mystiske strukturer og oprindelse af vores univers og vores plads i det. Webb er et internationalt projekt ledet af NASA med sine partnere, ESA (European Space Agency) og Canadian Space Agency.

En del af ESA's bidrag er lanceringskøretøjet Ariane 5, som drives af Arianespace. Arianespace -underleverandør RUAG Space leverede rakettens nyttelastadapter.