211service.com
Jättespegel för ett nytt rymdteleskop
Ett teleskops förmåga att samla in ljus från avlägsna föremål är direkt relaterat till storleken på dess speglar: ju större spegeln är, desto mer ljus kan den samla in. Så ingenjörer vid NASA Goddard Space Flight Center, Northrop Grumman, Ball Aerospace, SSG-L3 Tinsley och AXSYS Technologies har byggt en extremt stor, lätt kryogen spegel. Dess storlek gör att den kan samla in mer ljus snabbare än tidigare teleskop och med bättre upplösning. Den gigantiska spegeln, som kommer att placeras ut på rymdteleskopet James Webb ( JWST ), kommer att revolutionera studierna av hur stjärnor och planetsystem bildas och utvecklas.
Optisk testning: Ingenjörer på Ball Aerospace byggde en optisk testbädd i en sjätte skala för att testa teknikerna för rymdteleskopet James Webb innan dess utplacering. Här visas en småskalig låtsasversion av den lätta kryogena spegeln som manipuleras av vågfrontsavkännings- och kontrollteknik. Fullskalig spegel kommer att vara i 18 enskilda delar, med en total diameter på mer än sex meter.
James Webb-teleskopet är planerat att efterträda rymdteleskopet Hubble 2013. Dess nyckelkomponent, den nya spegeln, är sammansatt av 18 segment som utgör en total yta på nästan 25 kvadratmeter – sju gånger så stor som ytan av Hubble-teleskopets spegel, säger John Decker, biträdande biträdande direktör för projektet vid NASA. Spegeln är en av de mest revolutionerande teknikerna som kommer att gå ombord på JWST, säger Decker. Den är extremt lätt, med mycket exakta optiska ytor.
NASA:s nya teleskop kommer i första hand att titta på universum i det infraröda spektrumet; den kommer att förbli stillastående i förhållande till jorden och solen en miljon mil från jorden. Den kommer att fungera vid oerhört kalla temperaturer (30 till 55 kelvin) och kan därför inte generera värme som skulle kunna ta bort det som forskare försöker upptäcka. Däremot kretsar Hubble-teleskopet runt jorden och detekterar optiska och ultravioletta våglängder med hjälp av en glasspegel som är stabil vid dessa temperaturer, men det skulle inte vara vid temperaturerna för James Webb-teleskopet.
Spegeln till det nya teleskopet är gjord av beryllium, en av de lättaste kända metallerna. Materialet har exceptionella termiska egenskaper som gör att dess optiska prestanda förblir stabil vid ett brett temperaturområde. Den är också termiskt ledande: det vill säga den leder värme över hela spegeln, vilket eliminerar temperaturgradienter.
Multimedia
Video: Se utplaceringen av rymdteleskopet James Webb.
Video: Se observatoriet och spegeln som byggs.
Bildspel: Se den primära spegeln och en fullskalig modell.
Det är inte första gången som detta material har använts i rymden. Den primära spegeln i rymdteleskopet Spitzer, som lanserades i augusti 2003, använder också beryllium, men dess spegel är bara tre fjärdedelar av en meter i diameter. Däremot är James Webb-teleskopets spegel mer än sex meter i diameter, vilket gör produktionen till en mycket större utmaning, säger Lee Feinberg, teleskopchefen på NASA.
Med tanke på den extrema storleken på spegeln har ingenjörer delat upp den i 18 enskilda delar, var och en cirka 1,3 meter i diameter. Segmenten kommer att vikas ihop, som löven på ett rullbord, som vecklas ut medan teleskopet färdas till sin destination.
Ingenjörer vidtar extra försiktighetsåtgärder för att undvika en upprepning av Hubble-teleskopolyckan, där spegeln faktiskt slipades och polerades till ett felaktigt recept. Som ett resultat blev bilder producerade av Hubble suddiga, och NASA tvingades installera korrigerande optik i ett reparationsuppdrag. Eftersom James Webb-teleskopets spegel är gjord av beryllium snarare än av glas, skiljer sig de specifika metoderna som används för att tillverka den avsevärt från de som används för att tillverka Hubble-spegeln. De flera oberoende mätmetoderna som planeras för JWST-speglarna innan de lanseras kommer att säkerställa att de har rätt recept, säger Decker.
Speglarna kommer att ha sju frihetsgrader och kan styras individuellt, vilket gör att forskare kan flytta, tippa, luta och fokusera varje segment med hjälp av en ny teknik som utvecklats speciellt för teleskopet.