Солнцезащитный экран — пятислойная ромбовидная структура размером с теннисный корт — был специально разработан, чтобы складываться вокруг двух сторон телескопа и помещаться в пределах его ракеты-носителя Ariane 5. Теперь, когда складывание завершено в Northrop Grumman в Редондо-Бич, штат Калифорния, солнечный щит останется в этой компактной форме во время запуска и первых нескольких дней, которые обсерватория проведет в космосе.
Солнцезащитный козырек, разработанный для защиты оптики телескопа от любых источников тепла, которые могут мешать обзору, является одним из самых важных и сложных компонентов Webb. Поскольку Webb является инфракрасным телескопом, его зеркала и датчики должны храниться при очень низких температурах, чтобы обнаруживать слабые тепловые сигналы от далеких объектов во Вселенной.
В космосе одна сторона солнечного щита всегда будет отражать свет и фоновое тепло от Солнца, Земли и Луны. Тепловые модели показывают, что максимальная температура самого внешнего слоя составляет 383 Кельвина, или около 230 градусов по Фаренгейту. Между тем, другая сторона солнцезащитного козырька всегда будет обращена к глубокому космосу, причем самый холодный слой имеет смоделированную минимальную температуру 36 Кельвинов, или около минус 394 градусов по Фаренгейту.
В полностью развернутом виде солнцезащитный экран телескопа имеет размеры почти 21 х 14 метров. При размещении внутри ракеты для запуска сложенный солнцезащитный козырек будет помещен в очень ограниченное пространство между другими конструкциями обсерватории, чтобы вместить ограниченное пространство внутри обтекателя ракеты диаметром 5,4 метра.
Месячный процесс складывания солнцезащитного козырька начался с укладки пяти слоев в как можно более плоскую структуру. В развернутом состоянии солнцезащитный экран напоминает многослойный серебряный корабль, поэтому его искривленные поверхности добавили сложности этому этапу. Затем слои были подняты вертикально и опершись на специальном вспомогательном оборудование, с тем чтобы они могли быть должным образом сдерживается для складывания. Затем группа технических специалистов аккуратно сложила каждый слой зигзагообразным узором, чтобы создать гармошку из мембран по обе стороны от телескопа.
Первый слой солнцезащитного козырька имеет толщину две тысячных дюйма (0,005 сантиметра), в то время как четыре других слоя имеют толщину всего одну тысячную дюйма. Для команды сложной задачей было сложение таких тонких слоев. В процессе складывания также необходимо учитывать такие компоненты, как 90 различных натяжных тросов солнцезащитного козырька, которые необходимо укладывать определенным образом, чтобы обеспечить плавное развертывание солнцезащитного козырька.
После успешного завершения складывания солнцезащитного козырька команда инженеров подготовила солнцезащитный козырек для его сложного развертывания в космосе. Солнцезащитный экран развернется в конце первой недели пребывания телескопа в космосе после запуска, растягиваясь до своего полного размера, а затем разделяя и натягивая каждый из своих пяти слоев. Испытания этой процедуры развертывания и натяжения были завершены в последний раз на Земле в декабре 2020 года.
Например, одним из самых сложных аспектов процесса складывания является выравнивание пакетов мембран. Каждый из слоев солнцезащитного козырька имеет сотни преднамеренных отверстий, которые намеренно расположены так, чтобы избежать прохождения света и тепла к оптическим элементам телескопа, когда солнцезащитный козырёк полностью раскрыт. Эти отверстия должны быть выровнены во время складывания, чтобы технические специалисты Webb могли вставить "штифты" в отверстия в каждом пакете мембран. 107 "штифтов" или мембранных спусковых устройств помогут удерживать слои для запуска, но отпускают, чтобы раскрыть солнцезащитный экран, как только телескоп окажется в космосе.
В течение следующих трех месяцев инженеры и техники завершат укладку и закрепление упакованного солнцезащитного козырька. Этот процесс будет включать в себя установку устройств снятия мембраны, установку и закрепление всех тросов солнцезащитного экрана и укладку крышек для солнцезащитных мембран. Это также будет включать в себя размещение двух "плеч" солнцезащитного козырька — узлов средней стрелы — которые будут горизонтально выдвигать солнцезащитный козырёк во время развертывания, а также размещение двух структур поддонов, удерживающих солнцезащитный козырёк на месте.
Обсерватория дополнительно подвергнется окончательному развертыванию зеркала перед отправкой на свою стартовую площадку во Французской Гвиане, Южная Америка.
Читать TechDigest в Google
