Роботы помогли построить телескоп «Джеймс Уэбб» — они участвовали в размещении сегментов зеркала
В январе 2022 года космический телескоп NASA имени Джеймса Уэбба начал подготовку к трехмесячному процессу выравнивания 18 шестиугольных сегментов зеркала, из которых состоит зеркало телескопа. Процесс начинается с перемещения каждого сегмента вверх всего на 12,5 мм.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» — самый большой телескоп, когда-либо запущенный в космос. Со всеми развернутыми зеркальными сегментами он размером с теннисный корт.
«Сначала инженеры дали команду исполнительным механизмам — 126 устройствам, которые будут перемещать и формировать сегменты главного зеркала, и шести устройствам, которые будут позиционировать вторичное зеркало, — чтобы убедиться, что все они работают должным образом после запуска. Команда также скомандовала исполнительным механизмам, которые направляют тонкое рулевое зеркало Уэбба на незначительные движения, подтверждая, что они работают должным образом. Точное рулевое зеркало имеет решающее значение для процесса стабилизации изображения», — сообщили в NASA.
Наземные команды начали инструктировать сегменты главного зеркала и вторичного зеркала, чтобы они переместились из их убранной для запуска конфигурации, с демпферов, которые удерживали их плотно и не дребезжали от вибрации. Эти перемещения займут не менее десяти дней, после чего инженеры смогут начать трехмесячный процесс выравнивания сегментов, чтобы они работали как единое зеркало.
Инженеры NASA должны были разместить каждую шестиугольную деталь с предельной точностью. Для этого они использовали роботизированную руку, которая может двигаться в шести направлениях. Рука управлялась специальным гексаподом, созданным PI USA. Гексапод был помещен на конце манипулятора, чтобы убедиться, что каждая часть находится в правильном месте.
«Чтобы комбинация зеркальных сегментов функционировала как единое зеркало, они должны быть размещены в пределах нескольких миллиметров друг от друга с точностью до доли миллиметра. Человек-оператор не может разместить зеркала так точно, поэтому мы разработали роботизированную систему для сборки»
Размещение деталей требовало одновременной работы двух команд инженеров. Первая задача была посвящена управлению манипулятором и маневрированию вокруг конструкции телескопа.
«Чтобы добраться туда, потребуется некоторое терпение: управляемые компьютером приводы зеркал рассчитаны на чрезвычайно малые движения, измеряемые в нанометрах. Каждое из зеркал можно перемещать с невероятной точностью, с регулировкой всего 10 нанометров (или примерно 1/10 000 ширины человеческого волоса). Теперь мы используем те же приводы вместо того, чтобы перемещаться на сантиметр. Таким образом, эти первоначальные развертывания, безусловно, являются крупнейшими перемещениями зеркальных приводов Уэбба, которые когда-либо совершали в космосе»
Другая команда работала над измерениями с помощью лазеров, когда сегменты были размещены, скреплены болтами и склеены.
«Вместо измерительной ленты для очень точного измерения расстояния используется лазер. На основе этих измерений система координат используется для размещения каждого из сегментов главного зеркала. Инженеры могут перемещать зеркало в его точное положение на конструкции телескопа с точностью до толщины листа бумаги»
Космический телескоп Джеймса Уэбба был запущен в декабре 2021 года. Он рассчитан на пребывание в космосе не менее пяти с половиной лет. Однако в идеале NASA надеется, что телескоп будет работать 10 лет.
Телескоп строился и будет расширяться на основе работы космического телескопа Хаббл. Он будет вращаться вокруг Земли примерно в миллионе миль, чтобы увидеть некоторые из первых галактик, сформировавшихся во Вселенной.
«Система управления зеркалами рассчитана на одновременное управление только одним приводом. Такой способ и проще (с точки зрения сложности управляющей электроники), и безопаснее (поскольку компьютеры и датчики могут внимательно следить за работой каждого отдельного привода). Кроме того, чтобы ограничить количество тепла, поступающего в очень холодные зеркала телескопа от приводных двигателей, каждый привод может работать только в течение короткого периода времени. Таким образом, эти большие 12,5-миллиметровые движения для каждого сегмента разбиваются на множество коротких движений, которые происходят по одному приводу за раз. Сценарии, отправленные из операционного центра миссии, будут управлять этим процессом под наблюдением человека, медленно и устойчиво перемещая один привод за раз, по очереди между сегментами. На полной скорости требуется около суток, чтобы сдвинуть все сегменты всего на 1 миллиметр. Это примерно та же скорость, с которой растет трава!»
По ее словам, возможно, это не самый захватывающий период ввода телескопа в эксплуатацию, но это нормально. Торопиться нельзя. В те дни, когда медленно разворачиваются зеркала, они также продолжают медленно остывать, излучая тепло в холод космоса.
Инструменты охлаждаются постепенно и тщательно контролируемым образом, а телескоп продолжает плавно двигаться наружу к L2. Медленно и устойчиво, поскольку все эти постепенные процессы каждый день немного приближают ученых к конечной цели — выравниванию зеркала.
