NASA:s nästa teleskop

Rymdteleskopet James Webb är planerat att sättas ut 2013, vilket ger forskare en djupare inblick i rymden än det befintliga rymdteleskopet Hubble. Dess uppgift blir att samla in infrarött ljus från föremål som är mer än 13 miljarder år gamla, med hjälp av tekniker som tills nyligen inte fanns.

Det nya teleskopets primära spegel (nedan) är mer än sex meter i diameter, med en yta som är sju gånger större än Hubbles. Spegelns storlek gör att teleskopet kan samla in mer ljus snabbare än tidigare teleskop och uppnå bättre upplösning. Den är extremt lätt, med mycket exakta optiska ytor, säger John Decker, biträdande biträdande direktör för projektet vid NASA.

Den här historien var en del av vårt julinummer 2007

• Se resten av frågan
• Prenumerera

För att hantera en så enorm spegel har ingenjörer delat upp den i 18 delar som ska vikas ihop; de kommer att fällas ut medan teleskopet reser till sin slutdestination. Varje segment är slipat och polerat till exakta optiska specifikationer (nedan). Ingenjörer vidtar extra försiktighetsåtgärder för att undvika en upprepning av Hubble-olyckan, där spegeln var felaktigt slipad och polerad, vilket fick teleskopet att producera suddiga bilder tills ett serviceuppdrag justerade det.

Multimedia

• Se fotouppsatsen av teleskopets nya teknologier.

Teleskopets spegel är gjord av beryllium, en av de lättaste metallerna som är kända. En närbild av materialet visas på denna sida. Beryllium har exceptionella termiska egenskaper som ger den stabil optisk prestanda vid ett brett temperaturområde. Den är också termiskt ledande, vilket hjälper till att hålla spegelns temperatur konstant.

Spegelsegmenten kommer att hållas på plats och stöds av ett bakplan (nedan) byggt av Alliant Techsystems. Denna struktur är avgörande eftersom den håller spegeln stadig; alla oönskade rörelser kan förvränga bilderna.

Spegelsegmenten kommer att ha sju frihetsgrader: forskare kommer att kunna tippa, luta och fokusera dem separat utan att kompromissa med deras förmåga att fungera som en enda optisk enhet. Mjukvaran som styr segmenten har utvecklats av NASA och Ball Aerospace. För att validera dess prestanda har Balls ingenjörer byggt en optisk testbädd i en sjätte skala (nedan). Speglarna i testbädden är en småskalig version av den äkta varan.

En fullskalig modell av teleskopet (nedan) visades i Seattle i januari. Den är mer än 24 meter lång och väger 12 000 pund.

För att hjälpa den att spela in svaga signaler från avlägsna objekt har ingenjörer på Raytheon Vision Systems och Teledyne Technologies byggt två känsliga infraröda detektorer som registrerar medel- och nära-infraröda våglängder. Detektorerna ansvarar för att omvandla insamlade fotoner till elektroner, ungefär som en digitalkamera gör, så att bilder av stjärnor och galaxer kan registreras elektroniskt. Nedan visas den mellaninfraröda detektorn av en projektforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, där den testas.

Ytterligare förstärkning av teleskopets förmåga att upptäcka svagt ljus är en mikroslutare byggd av ingenjörer vid NASA:s Goddard Space Flight Center. Det fungerar som ett ljusfilter som gör det möjligt för forskare att välja det objekt de vill studera och blockera närmare, ljusare ljuskällor. Med hjälp av denna enhet kan teleskopet effektivt observera mer än 100 avlägsna galaxer samtidigt.

Eftersom teleskopet kommer att fungera vid extremt kalla temperaturer (30 till 55 K), får det inte generera värme som kan överrösta strålningsforskarna försöker upptäcka. Ingenjörer på Northrop Grumman har designat en stor solsköld (nedan) för att blockera värmen från solen och jorden. Den består av fem lager av silikonbelagd Kapton för att reflektera solens värme tillbaka ut i rymden.

Innan det färdiga teleskopet skickas ut i rymden, en miljon miles från jorden, kommer det att testas i en termisk vakuumkammare (nedan) vid NASA:s Johnson Space Center i Houston. Kammaren är 19,8 meter i diameter och 36,6 meter hög. Bara dörren väger 40 ton.

Hittills har kammaren mest använts för att testa objekt som är avsedda för låg jordomloppsbana, så den kommer att behöva gå igenom en rad modifieringar innan den kan simulera de kalla temperaturer som James Webb-teleskopet kommer att uppleva. Nya heliumkylda paneler kommer att läggas till befintliga paneler kylda med flytande kväve, vilket gör att kammaren kan nå en temperatur på 30 till 35 K. Heliumet kommer också att transportera bort värme från panelerna.

Teleskopet kommer att sättas in i kammaren med hjälp av en mobilkran. Att föra kammaren och teleskopet till önskad temperatur tar 30 till 40 dagar.

NASA-ingenjörer planerar att börja testa teleskopet 2010.

Dölj