发射詹姆斯·韦伯太空望远镜

JWST发射前的挑战是什么?天文学家准备好了吗?
2018年1月23日

采访

Bill Ochs - NASA, Gillian Wright -英国天文中心,Scott Willoughby - Northrop Grumman

詹姆斯韦伯望远镜

艺术家对詹姆斯·韦伯望远镜的印象

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詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2019年春季发射,这也许是相当及时的。一旦这些元素——遮阳板、镜子和仪器——组装起来,它看起来就有点像等待绽放的花蕾。遮阳板,像花瓣一样,将折叠起来的望远镜包裹起来。但一旦它到达目的地,遮阳板就会打开并恢复活力,封闭的镜子也会随之恢复活力。如果一切按计划进行的话。这就是比尔·奥克斯的测试,正如他向伊兹·克拉克解释的那样……

比尔:我们现在面临的挑战是:你如何测试这个有大约180种不同元素的东西,这些元素要么弹出,要么展开,要么拉出,做各种各样的事情来部署并达到你在轨道上看到的形状?显然,测试的另一部分是确保所有东西都能在非常寒冷的温度下生存。

伊兹:你怎么能把这么大的东西带到这么冷的地方?

比尔:实际上,我们必须把它分成几个部分,所以我们将从望远镜和科学仪器开始。我们刚刚为我们的产品完成了一个重要的里程碑完成了最后的测试,我们喜欢称之为低温测试,也就是我们把它降到非常低的温度。我们在戈达德太空飞行中心并没有真正的设施所以我们很多年前就去了约翰逊太空飞行中心那里有一个在阿波罗时代建造的房间大约有七层楼高它是在20世纪60年代建造的。我们把那个房间翻新了,然后我们带着飞行望远镜进入这个房间在刚刚过去的夏天。结果是100天的测试,我们进入了非常非常冷的温度。检查镜子,确保你能聚焦镜子,检查它们与科学仪器的对齐。

我们完成了整个测试,然后你要把它们重新加热。仅仅是冷却和热身就需要30天,所以我们在那里遇到了一些挑战。我认为我们面临的最大挑战是飓风哈维。在考试中途击中;我们当时有大约160人在那里,但我们都挺过来了;我们在这期间做了一些测试。测试取得了巨大的成功。他们刚刚进行了最后的数据审查,在我们带来的打印中,看了看那些数据,然后说,是的,看起来不错。它说基本上我们有一个伟大的望远镜和一套伟大的仪器。这是一个巨大的成就。

Izzie -下一步是确保望远镜能够经受住猛烈的震动和发射时的极端噪音。

比尔:我们要进行动态测试,包括振动和声学测试。振动模拟了我们在火箭中看到的振动有一定的余量,所以我们实际上在一开始就比在火箭中看到的更猛烈地摇晃它知道如果它能经受住,它就能在火箭飞行中幸存下来。这和声学测试是一样的,听起来就是这样。你把它放在一个密封的房间里,有两个非常大的扬声器,你模拟它在火箭飞行中看到的声音水平。

伊兹:所以你真的把这些设定得比实际的发射还要激烈?

比尔:对。你想确保它能存活下来,所以你必须把它提升到另一个层次,以确保它在火箭中看到的东西和它能存活下来的东西之间有一些差距。你不希望它是一样的因为那样你就太接近了,可能会损坏一些东西。

我们所做的是在它们进入振动和声学室之前进行测试,然后在它们出来时再次测试以确保一切正常。

伊兹-怎么样了?一路顺风顺水,还是遇到了一些意外?

比尔:大约一年前,我们对集成望远镜和科学仪器进行了测试。我们在那里发现了一些我们不太理解的情况——我们就停下来了。事实证明,有一种我们称之为发射释放机制的东西,可以把它想象成两块有牙齿的金属,最终会分开,但在发射过程中,它是用来固定它们的。这些基本上是嘎嘎声,嘎嘎声收集了我们所有传感器的信号,我们真的需要了解。

Izzie -由于门闩松动引起的微小振动导致望远镜自行关闭-但现在这个问题已经解决了,现在轮到遮阳板了。

比尔:我们刚刚第一次展开了遮阳板。我们有一些小问题,但它工作得非常非常好。我们都很高兴。

伊兹-打嗝是怎么回事?

比尔:一旦你打开遮阳板,这五层膜就必须被拉紧,我们有一个装置使这些遮阳板被拉紧。让它动起来需要的力比我们想象的要大一些。当它最终被拉出来的时候我们在这个张紧装置里面有一点松弛,缆绳被卡住了。我们现在通过在上面放一块材料来减轻这个问题,以确保如果我们有一根电缆在里面有点松,它不会被任何东西卡住。

Izzie -那么在发布之前还剩下什么?

比尔:在宇宙飞船的组件上,也就是遮阳板和有所有电子箱的公共汽车上,我们必须对它进行环境动力学测试,所以它必须对发射环境进行模拟。与此同时,一旦航天器元件完成测试,望远镜和仪器将出现在诺斯罗普·格鲁曼公司,并进入热真空室。

一旦完成,我们就把这两部分放在一起,这需要一些时间。一旦这两个大部件组装在一起,我们就会进行一系列的电气测试,以确保一切正常工作。然后再回到动力学测试。现在整个综合天文台将通过振动和声学。但是我们不能再做冷测试了因为已经没有能容纳我们的舱室了所以一旦我们完成了宇宙飞船的部件,这就完成了。

一旦我们把望远镜组装好就没有货机可以装下它了所以我们不得不从加利福尼亚的长滩出发,通过巴拿马运河,然后绕回法属圭亚那。

来自法属圭亚那的詹姆斯·韦伯太空望远镜将被装进欧洲阿丽亚娜5号火箭,作为最强大的时间机器,开始其10年的任务,回顾135亿年前,看到早期宇宙黑暗中形成的第一批恒星和星系。

但距离发射还有一年多的时间,人们对发射的心情很复杂……

吉莉安-我很兴奋,很紧张-我不应该紧张。我认为工程师们在JWST和我的仪器上做得很好,但你仍然会想,我花了20年研究的这个东西将会被绑在一个巨大的火箭上有人会把它发射到天空中。这有点让人伤脑筋即使你对工程学很有信心。

斯科特:我们总是有一种我称之为健康的紧张。没有人应该对如此困难的项目感到太舒服,因为它确实如此。你这是史无前例的。虽然我们已经碰壁,事情也出了问题,但我们从来没有遇到过无法解决的挑战。可以说,我们今天坐在这里,遮阳板已经打开,光学元件已经完全集成,我们已经完成了项目中一些最重要的障碍……而且它是有效的。我感觉很好,然后我回去开会,我确保我们都足够担心,这样我们就为他们做好了准备。担心是件好事。

比尔:哦,我很兴奋。这将是一架了不起的望远镜。这很酷,我的事业是从哈勃望远镜开始的。哈勃,当它发射时,重写了天文学书籍现在我在詹姆斯·韦伯太空望远镜上的职业生涯即将结束詹姆斯·韦伯将再次重写它们。它不仅仅是我们期待看到的东西,而且真的,就像哈勃望远镜一样,它将是我们从未想象过的东西。

感谢Lemoncreme为环境钢琴音乐。

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