NASA's Next Space Telescope Coming Together, Piece
by Piece
REDONDO BEACH, Calif. — NASA's James Webb Space Telescope is one of the
most intricate and powerful observatories ever devised.
Almost immediately after launching into space in 2018, James Webb Space Telescope will
begin the slow process of unfolding from its clamshell configuration into the
most sensitive infrared instrument of its kind yet built. The telescope will
then begin peering deep into the cosmos for signals left over from the Big Bang that created our
universe.
But JWST's nail-biting deployment won't be the first time the craft
unfolds. Before constructing the final components, engineers have been making
sure to test and retest mockups in conditions potentially harsher than the
telescope — the long-awaited $8.8 billion successor to NASA's iconic Hubble
Space Telescope — will experience.
Space-ready drafts of the mirrors, solar shields and electronics-bearing
body of the craft have been fabricated by the Northrop Grumman Corporation,
NASA's primary contractor in charge of building JWST. [Photos: The James Webb Space Telescope]
Each piece is identical to the final product. The pieces of the giant
telescope are exposed to the some of the worst trials engineers can come up
with. The mockups must perform not only in ideal circumstances, but also in
subpar conditions.
"You don't just test how it's going to work the way it's supposed
to work," Scott Willoughby, JWST's
program manager at Northrop Grumman, said during a Jan. 11 tour of the
company's facility here in Redondo Beach.
Built in stages
The jet-sized telescope isn't being built all at once, but instead
incrementally, allowing for testing of the individual parts.
"You don't built it all and see if it works," Willoughby said.
The first priority has been high-risk objects such as the mirrors and
the instruments. JWST contains 18hexagonal mirrors in an
array, rather than one large mirror.
The smaller mirrors allow for more precise construction. The separate
pieces also travel more easily into space; although 12 sit on the center mast,
two three-mirror panels unfold on each side as the telescope deploys.
An example of one of the eighteen hexagonal mirrors that JWST will
carry. The final mirrors will have a thin coat of gold to increase their
reflectiveness.
CREDIT: SPACE.com/Nola Taylor Redd
Made of beryllium, the small mirrors are less apt
than one giant one to change their shape in the extreme temperatures of space.
The final mirror will be equivalent to a single reflective surface of 21.5 feet
(6.5 meters), with a collecting area almost five times larger than the primary
mirror of the Hubble Space Telescope.
Each mirror is covered by a thin coat of gold to enhance its
reflectivity — a very thin coat, Willoughby stressed.
"You couldn't take all of that gold and make a wedding ring,"
he said.
Although Northrop Grumman is the primary contractor, the mirrors
themselves have been subcontracted to Ball Aerospace, which has subcontracted
out various elements.
"It takes a village to build a mirror," Willoughby said.
Construction of all18 segments of the primary mirror was completed last
year. JWST's instruments, which are being assembled by NASA's Goddard Space
Flight Center in Greenbelt, Md., and the European and Canadian space agencies,
should be ready by the end of this year, officials have said.
The largest part of JWST is the five-layered sunshield, which will
shield the telescope from temperatures of up to 185 degrees Fahrenheit
(85degrees Celsius) on the sun side. The primary telescope must remain at
temperatures below minus 370 degrees Fahrenheit (minus 223 degrees Celsius) so
that it can register faint infrared emissions from distant sources.
Each layer of the tennis-court-size sunshield is filled with over 10,000
seams, which allow it to take a 3D shape rather than remaining flat. The five
layers are either 0.001 or 0.002 inches thick and resemble the surface a giant
mylar balloon. Three of the five have already been completed, with the last two
set to be done by the end of the year.
The sunshield blocks heat not only from the sun, but also from the body
of the observatory. Almost 10 feet (3 m) in diameter, the body, known as the
bus, houses JWST's instruments and power supply. The electronic equipment emits
heat that can inhibit astronomical readings just like the sun.
The bus is "the heart of anything that goes into space,"
Willoughby said.
Construction on the bus only recently started, although the space-ready
mockup has already undergone a number of tests.
The telescope will be pieced together inside a bay of Northrop Grumman's
Redondo Beach facility. From there, it will leave Los Angeles on a boat, travel
through the Panama Canal, and be launched from French Guiana in South America.
[The James Webb Space Telescope (Video)]
'Seven days of terror'
Almost immediately after it leaves Earth's orbit, the James Webb Space
Telescope will begin its deployment process.
The outer layer, which protects it from the heat of racing through Earth's atmosphere, will drop
off. The wings holding the sunshield will unfold, and the shield will begin to
spread to full capacity. The secondary mirror will extend, and the two panels
on the primary will emerge.
"We will actually stretch out as we're flying," Willoughby
said.
The entire process will take roughly two weeks and will happen while
JWST is speeding toward its final destination, a gravitationally stable spot
900,000 miles (1.5 million km) from Earth called the sun-Earth Lagrange point
2.
Six months after launch, the telescope should be ready to kick off its
five-year science mission. (The entire observatory has a 10-year design life.)
"The Mars [rover Curiosity] had seven minutes of terror," said
JWST scientist Heidi Hammel of the Space Science Institute in Boulder, Colo.
"We're going to have seven days of terror."
According to Hammel, the most nerve-racking part of the deployment will
be the extension of the smaller secondary mirror. Any problems that may develop
with the sunshield or engines will still allow for some limited science to be
performed.
But "if we don't have the secondary mirror, we don't have a
telescope," Hammel said.
Despite the intricate nature of the deployment process, Willoughby said
he's confident of success, citing the many tests that will prove out each
component and procedure, along with Northrop Grumman's track record.
"Norfolk Grumman has a 100 percent success rate in
deployment," he stressed.
Although JWST will go through a significant unfolding, it won't hold the
record for a Norfolk Grumman-built satellite. According to Stuart Moses, who
works with science and weather systems for the company, that honor goes to the
Tracking and Data Relay System (TRDS), an array of six satellites launched in
1983, which was recognized for setting a record after operating for 25 years.
"TDRS has more deployments, just in terms of numbers," Moses
said.
Northrop Grumman has helped in the construction of a number of
satellites and space telescopes, including NASA's Chandra and Compton Gamma Ray
observatories.
"A lot of the deployment technology that we've been using over the
decades has been applied to JWST," Moses said.
EL Siguiente Telescopio Espacial de la NASA, pieza por pieza
- REDONDO BEACH, California - NASA James Webb Space Telescope es uno de los observatorios más intrincados y potente jamás concebidos.Casi inmediatamente después de su lanzamiento al espacio en 2018, el James Webb Space Telescope comenzará el lento proceso de desarrollo de su configuración en el instrumento infrarrojo de cubierta más sensible de su tipo construido hasta ahora. El telescopio comenzará entonces mirando profundamente en el cosmos en busca de señales remanentes del Big Bang que creó nuestro universo.Pero morderse las uñas. El James Webb Space Telescope,promocionado y tan esperado sucesor de $ 8,8 mil millones del icónico y pionero, telescopio ultra sensible de la NASA,( el Telescopio Espacial Hubble), va a experimentar severas condiciones para asegurar su funcionamiento bajo todas las circunstancias previsibles.Antes de la construcción de los componentes finales, los ingenieros han estado asegurándose de probar y volver a probar maquetas en condiciones potencialmente más severas que las experimentadas previamente por el Telescopio Espacial Hubble.–.Es de mencionar que los espejos, pantallas solares y productos electrónicos de soporte del cuerpo de la nave han sido fabricados por la Corporación Northrop Grumman, contratista principal de la NASA a cargo de la construcción del JWST. [ Fotos: El Telescopio Espacial James Webb ]Cada pieza es idéntica a la del producto final. Las piezas del telescopio gigante están expuestas a algunas de las peores pruebas que los ingenieros pueden concebir.Construido en etapasEl telescopio chorro de tamaño no está siendo construido todo de una vez, esto se realiza en forma incremental, permitiendo los análisis de las partes individuales."No se construye todo y ver después si funciona", dijo Willoughby.La primera prioridad han sido los instrumentos ópticos de precisión y alto riesgo, objetos tales como los espejos y los instrumentos. JWST contiene 18 espejos hexagonales ubicados en una matriz, en lugar de un espejo individual grande.Los espejos más pequeños permiten una construcción más precisa. Las piezas separadas también viajan más fácilmente en el espacio,Y aunque 12de ellos se ubican en el mástil central, dos espejos de tres paneles se despliegan en cada lado del telescopioUn ejemplo de uno de los dieciocho espejos hexagonales que JWST llevará. Los espejos finales tendrán una fina capa de oro para aumentar su reflectividad. CRÉDITO: SPACE.com / Nola Tayller
Hecho de berilio, los espejos pequeños son menos aptos de un gigante de cambiar su forma en las temperaturas extremas del espacio .El espejo final será equivalente a una única superficie reflectante de 21,5 pies (6,5 metros), con un área de recepción casi cinco veces más grande que el espejo primario del telescopio espacial Hubble .Cada espejo está cubierto por una fina capa de oro para aumentar su reflectividad - una capa muy delgada, Willoughby subrayó."No se podía tomar todo el oro y hacer un anillo de boda", dijo.Aunque Northrop Grumman es el contratista principal, los propios espejos han sido subcontratadas a Ball Aerospace, que ha subcontratado a cabo diversos elementos."Se necesita una aldea para construir un espejo", dijo Willoughby.Construcción de all18 segmentos del espejo primario se completó el año pasado. Instrumentos del JWST, que están siendo recopilados por el Centro Goddard de Vuelo Espacial en Greenbelt, Maryland, y las agencias espaciales europeas y canadienses, debería estar listo a finales de este año, dijeron funcionarios.La mayor parte de JWST es el parasol de cinco capas, que protegerá el telescopio de temperaturas de hasta 185 grados Fahrenheit (85degrees Celsius) en el lado dom El telescopio primaria debe permanecer a temperaturas inferiores a menos 370 grados Fahrenheit (menos 223 grados Celsius) para que pueda registrarse débiles emisiones infrarrojas procedentes de fuentes distantes.Cada capa del parasol pista de tenis de tamaño se llena con más de 10.000 costuras, que le permiten tener una forma en 3D en lugar de permanecer plana. Las cinco capas son o 0,001 o 0,002 pulgadas de espesor y se asemejan a la superficie de un globo metalizado gigante. Tres de los cinco ya se han completado, con los dos últimos conjunto a ser realizado por el final del año.El parasol bloquea el calor no sólo del sol, sino también del cuerpo del observatorio. Casi 10 pies (3 m) de diámetro, el cuerpo, conocido como el bus, alberga los instrumentos del JWST y fuente de alimentación. El equipo electrónico emite calor que puede inhibir lecturas astronómicas al igual que el sol.El autobús es "el corazón de todo lo que entra en el espacio", dijo Willoughby.La construcción en el autobús sólo recientemente comenzó, aunque la maqueta espacio-listo ya ha sufrido una serie de pruebas.El telescopio será reconstruido en el interior de una bahía de Northrop Grumman de Redondo Beach las instalaciones. A partir de ahí, saldrá de Los Ángeles en un barco, viajan a través del Canal de Panamá, y será lanzado desde la Guayana Francesa en Sudamérica. [ El James Webb Space Telescope (Vídeo) ]"Siete días de terror"Casi inmediatamente después de salir de la órbita terrestre, el James Webb Space Telescope comenzará su proceso de implementación.La capa externa, que lo protege del calor de las carreras a través de la atmósfera terrestre , se caerá.Las alas que sostienen el escudo solar se desarrollará, y el escudo comenzará a extenderse a toda su capacidad. El espejo secundario se extienden, y los dos paneles en el primario surgirá."En realidad, extenderé como estamos volando", dijo Willoughby.Todo el proceso tomará aproximadamente dos semanas y ocurrirá mientras JWST está acelerando hacia su destino final, un punto gravitatoriamente estable 900.000 millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra, llamado Lagrange Sol-Tierra punto 2.Seis meses después de su lanzamiento, el telescopio debe estar listo para dar comienzo a su misión de cinco años la ciencia. (El observatorio tiene toda una vida de diseño de 10 años.)"La Mars [curiosidad rover] tenía siete minutos de terror ", dijo el científico del JWST Heidi Hammel del Instituto de Ciencia Espacial en Boulder, Colorado" Vamos a tener siete días de terror ".Según Hammel, la parte más estresante de la implementación será la extensión del espejo secundario más pequeño. Todos los problemas que pueden surgir con el parasol o motores aún permitirá una ciencia limitada a realizar.Pero "si no tenemos el espejo secundario, no tenemos un telescopio", dijo Hammel.A pesar de la naturaleza compleja del proceso de implementación, Willoughby dijo que confía en el éxito, citando las muchas pruebas que demostrarán a cabo cada componente y el procedimiento, junto con historial Northrop Grumman."Norfolk Grumman tiene una tasa de éxito del 100 por ciento en el despliegue", subrayó.Aunque JWST pasará a través de un despliegue significativo, no va a tener el récord de un Grumman Norfolk, construido por satélite. Según Stuart Moisés, quien trabaja con los sistemas de ciencia y tiempo para la empresa, que honor es para el sistema de seguimiento y retransmisión de datos (TRD), una serie de seis satélites lanzados en 1983, que fue reconocido por el establecimiento de un registro después de operar durante 25 años.
"TDRS tiene más despliegues, sólo en términos de números", dijo Moisés.Northrop Grumman ha ayudado en la construcción de una serie de satélites y telescopios espaciales, como la NASA Chandra y Compton observatorios de rayos gamma."Gran parte de la tecnología de implementación que hemos estado utilizando durante décadas se ha aplicado a JWST", dijo Moisés.Siga SPACE.com en Twitter .
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