在太空更要「冷靜」,NASA 為韋伯望遠鏡佈置「遮陽」裝備

愛範兒 於 05/01/2022 發表 收藏文章
1 月 4 日,哈勃望遠鏡繼任者詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST),在太空中完成了非常重要且複雜的一步——展開巨大的遮陽板。對於 NASA 來説,這是「令人難以置信的里程碑」。

為什麼遮陽板這麼重要?要先從 JWST 的使命説起。

JWST 經過大約 25 年的發展,於 2021 年 12 月 25 日發射升空。天文學家希望使用 JWST 探索宇宙歷史的每一個階段——從我們的太陽系內部到早期宇宙中最遙遠的可觀測星系,再到介於兩者之間的一切,幫助人類瞭解宇宙起源、星系演化和我們在其中的位置。

▲ 完全展開的 JWST(藝術渲染圖). 圖片來自:NASA

也就是説,我們有望觀測今天可見宇宙的初期狀態,看到在大爆炸後僅幾億年形成的首批星系。

在紅外光譜中進行觀測是實現這一目標的關鍵技術,因此 JWST 配備有高靈敏度紅外電傳感器、光譜器等等。觀測組件的温度必須保持在 40K(-233.15℃)以下,才能看到微弱紅外光。

遮陽板起到的就是控温作用。

否則,觀測目標的信號會淹沒在來自望遠鏡本身、太陽、地球與月球的紅外輻射中。

但望遠鏡太過龐大,不能直接以完整形態發射到太空,只能在發射後展開,遮陽板也就成為了展開任務的一部分。

▲ 遮陽板在發射前接受地面測試. 圖片來自:NASA

在發射三天後的 12 月 28 日,JWST 團隊開始遠程部署遮陽板,美國東部標準時間 1 月 4 日上午 11:59 左右大功告成。

遮陽板由五層塗有硅和鋁的聚酰亞胺薄膜組成,每層像頭髮一樣薄,保護望遠鏡免受太陽、地球和月球的光和熱,使其冷卻到所需的極低温度。

NASA 指出,在五層材料的共同作用下,超過 200 千瓦的太陽能可以被減少到零點幾瓦。

展開遮陽板的複雜體現在,每個關節必須完美執行,遮陽板才能被打開。整個 JWST 有多達 344 個單點故障,遮陽板包含其中的很大一部分。

單點故障是指系統中一旦失效,就會讓整個系統無法運作的部件。換言之,單點故障即會整體故障,可見遮陽板的展開有多麼緊張。2018 年測試期間薄膜的意外撕裂也是項目推遲的因素之一。

▲ 遮陽板在發射前接受地面測試. 圖片來自:NASA

整個過程涉及 139 個釋放機構、70 個鉸鏈組件、8 個展開馬達、大約 400 個滑輪和 90 根總長大約四分之一英里的單獨電纜。

展開之後,每層遮陽板有 70 英尺(約 21.34 米)長、47 英尺(約 14.33 米)寬,相當於網球場大小,它們最終被完全張緊並固定到位,類似調整船帆。

遮陽板的部署花了一週多的時間才完成,比原計劃略長,期間太陽能電池陣列、遮陽板電機等設備出現了小問題,但最終成功了。NASA 表示,「一些最扣人心絃的時刻已經過去,70% 到 75% 的單點故障正式完成」。

在完成遮陽板後,JWST 還有很多工作要做,包括次鏡和主鏡翼的部署、望遠鏡光學系統的對準以及科學儀器的校準。當一切準備完畢,總耗費接近百億美元的 JWST 將提供它的第一張圖片,開始為人類收集來自遙遠星系的光。



資料來源:愛範兒(ifanr)

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標籤: 韋伯望遠鏡  NASA  

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