James Webbin avaruusteleskooppi (JWST) on kaikkein odotettu, kauan odotettu ”seuraavan sukupolven” kaukoputki, jota toivomme katselevan taaksepäin ajassa taaksepäin ja syvemmälle pölyisissä tähtiä muodostavissa alueissa käyttämällä pitempiä aallonpituuksia ja herkempää kuin mikään aiempi avaruusteleskooppi . Jotta päästäksemme tälle uudelle tasolle, olet tottunut kuvittelemaan, että tämän uraauurtavan, super-valtavan kaukoputken rakentamiseksi on kehitettävä uusia tekniikoita. Olisit oikeassa.
Itse asiassa insinöörien täytyi käyttää vähän untainteenia rakentaakseen ainutlaatuisen rungon, selkärangan, joka pitää avaruusaluksen yhdessä.
Unobtainium ei ole vain James Cameronin elokuvassa "Avatar" louhitun materiaalin nimi. Se on sana, jota käytetään tekniikassa - ja joskus fiktioissa - kuvaamaan mitä tahansa harvinaista, kallista tai fyysisesti mahdotonta materiaalia tai laitetta, jota tarvitaan tietyn suunnittelun toteuttamiseen tietyssä sovelluksessa.
JWST: n runko - nimeltään integroitu tiedeinstrumenttimoduuli ISIM - on valmistettu koskaan ennen valmistamattomasta komposiittimateriaalista, jonka piti kestää erittäin kylmät lämpötilat, joita se kohtaa, kun observatorio saavuttaa kiertoradallaan 1,5 miljoonaa kilometriä (930 000 mailia). ) maasta.
ISIM läpäisi juuri erittäin tärkeän testin selviytyen lämpötiloista, jotka putosivat jopa 27 kelviniä (-411 Fahrenheit-astetta), kylmempiä kuin Pluton pinta testausjakson aikana Goddardin avaruusympäristössä käytettävässä simulaattorissa - kolmikerroksisessa lämpöyhjiössä. joka simuloi avaruudessa esiintyviä lämpötila- ja tyhjiöolosuhteita.
Goddardin avaruuslentokeskuksen ryhmä, joka sai tehtäväkseen rungon rakentamisen, tarvitsi materiaalia, joka varmistaisi, että JWST: n eri instrumentit säilyttäisivät tarkan kryogeenisen kohdistuksen ja vakauden, mutta selviäisivät kuitenkin laukaisun aikana koetut äärimmäiset painovoimat.
Testin tarkoituksena oli selvittää, supistuuko ja vääristyykö auton kokoinen rakenne ennustetulla tavalla, kun se jäähtyy huoneenlämpötilasta kylmäksi - erittäin tärkeätä, koska tiedeinstrumenttien on säilytettävä rakenteessa tietty sijainti, jotta teleskoopin 6,5 keräämä valo vastaanottaa. metrin (21,3 jalan) ensiöpeili. Jos rakenne kutistuu tai vääristyi ennakoimattomasti kylmän takia, instrumentit eivät enää pystyisi keräämään tietoja kaikesta ensimmäisistä valonhehkuista Ison räjähdyksen jälkeen elämän tukemiseen kykenevien tähtijärjestelmien muodostamiseen.
Kun he aloittivat, siellä ei ollut mitään, mikä sopisi kauko-ohjaukseen tarvittavan kuvauksen kanssa. Joten se jätti yhden vaihtoehdon: oman, vielä valmistettavan materiaalin kehittäminen, jota ryhmän jäsenet vitsailevat nimeltään "vapaaksi". Matemaattisella mallinnuksella ryhmä havaitsi, että yhdistämällä kaksi komposiittimateriaalia se voisi luoda hiilikuitu / syanaatti-esterihartsijärjestelmän, joka olisi ihanteellinen rakenteen rakentamiseksi neliömäisten putkien, joiden halkaisija on 75 mm (3 tuumaa).
Äskettäisen 26 päivän testin aikana ja toistuvilla testaussykleillä Goddard-insinöörien suunnittelema ristikkomainen kokoonpano ei murtunut. Rakenne kutistui ennustetulla tavalla vain 170 mikronia - neulan leveydeltä - kun se saavutti 27 kelviniä (-411 Fahrenheit-astetta) ylittäen huomattavasti suunnittelustarpeen, joka oli noin 500 mikronia. "Emme varmasti olisi voineet kohdistaa instrumentteja uudelleen kiertoradalle, jos rakenne liikkuu liian paljon", sanoi ISIM-rakenteen projektipäällikkö Eric Johnson. "Siksi meidän piti varmistaa, että olimme suunnitelleet oikean rakenteen."
Tämän tyyppinen rakenne voisi palvella NASA: ta tulevaisuudessa seuraavalle sukupolvelle JWST: n ulkopuolella, ja se voisi olla myös ”spinoff”, jota valmistajat voisivat pitää hyödyllisenä suunnitellessaan rakenteita, jotka vaativat suurta toleranssia olosuhteissa.
Lähde: NASA Goddard
