Роботи допомогли побудувати телескоп «Джеймс Вебб» — вони брали участь у розміщенні сегментів дзеркала
У січні 2022 року космічний телескоп NASA імені Джеймса Вебба розпочав підготовку до триМісячного процесу вирівнювання 18 шестикутних сегментів дзеркала, з яких складається дзеркало телескопа. Процес починається з переміщення кожного сегмента вгору лише на 12,5 мм.
Космічний телескоп «Джеймс Вебб» — найбільший телескоп, коли-небудь запущений у космос. Із усіма розгорнутими дзеркальними сегментами він розміром із тенісний корт.
«Спочатку інженери дали команду виконавчим механізмам — 126 пристроям, які переміщуватимуть і формуватимуть сегменти головного дзеркала, та шести пристроям, які позиціонуватимуть вторинне дзеркало, — щоб переконатися, що всі вони працюють належним чином після запуску. Команда також скомандувала виконавчим механізмам, які спрямовують тонке кермове дзеркало Вебба на незначні рухи, підтверджуючи, що вони працюють належним чином. Точне кермове дзеркало має вирішальне значення для процесу стабілізації зображення», — повідомили в NASA.
Наземні команди почали інструктувати сегменти головного та вторинного дзеркал, щоб вони перемістилися зі своєї складеної для запуску конфігурації, з демпферів, які тримали їх щільно і не дребезчали від вібрації. Ці переміщення займуть не менше десяти днів, після чого інженери зможуть почати триМісячний процес вирівнювання сегментів, щоб вони працювали як єдине дзеркало.
Інженерам NASA потрібно було розмістити кожну шестикутну деталь з граничною точністю. Для цього вони використали роботизовану руку, яка може рухатися в шести напрямках. Рукою керував спеціальний гексапод, створений PI USA. Гексапод розмістили на кінці маніпулятора, щоб переконатися, що кожна частина знаходиться на правильному місці.
«Щоб комбінація дзеркальних сегментів функціонувала як єдине дзеркало, їх потрібно розмістити в межах кількох міліметрів одне від одного з точністю до частки міліметра. Людина-оператор не може розмістити дзеркала так точно, тому ми розробили роботизовану систему для збирання»
Розміщення деталей вимагало одночасної роботи двох команд інженерів. Перше завдання було присвячене керуванню маніпулятором і маневруванню навколо конструкції телескопа.
«Щоб досягти цього, знадобиться певне терпіння: керовані комп'ютером приводи дзеркал розраховані на надзвичайно малі рухи, що вимірюються в нанометрах. Кожне з дзеркал можна переміщувати з неймовірною точністю, з регулюванням лише 10 нанометрів (або приблизно 1/10 000 ширини людського волосся). Тепер ми використовуємо ті самі приводи замість того, щоб переміщатися на сантиметр. Тож ці початкові розгортання, безумовно, є найбільшими переміщеннями приводів дзеркал Вебба, які коли-небудь здійснювалися в космосі»
Інша команда працювала над вимірюваннями за допомогою лазерів, коли сегменти були розміщені, скріплені болтами і склеєні.
«Замість вимірювальної стрічки для дуже точного вимірювання відстані використовується лазер. На основі цих вимірювань система координат використовується для розміщення кожного із сегментів головного дзеркала. Інженери можуть перемістити дзеркало в його точне положення на конструкції телескопа з точністю до товщини аркуша паперу»
Космічний телескоп Джеймса Вебба був запущений у грудні 2021 року. Він розрахований на перебування в космосі щонайменше п'яти з половиною років. Однак в ідеалі NASA сподівається, що телескоп працюватиме 10 років.
Телескоп будувався і розширюватиметься на основі роботи космічного телескопа Хаббл. Він обертатиметься навколо Землі приблизно на відстані мільйона миль, щоб побачити деякі з перших галактик, що сформувалися у Всесвіті.
«Система керування дзеркалами розрахована на одночасне керування лише одним приводом. Такий спосіб простіший (з точки зору складності керуючої електроніки) і безпечніший (оскільки комп'ютери і датчики можуть уважно стежити за роботою кожного окремого приводу). Крім того, щоб обмежити кількість тепла, що надходить у дуже холодні дзеркала телескопа від приводних двигунів, кожен привод може працювати лише короткий період часу. Тож ці великі 12,5-міліметрові рухи для кожного сегмента розбиваються на безліч коротких рухів, які відбуваються по одному приводу за раз. Сценарії, надіслані з операційного центру місії, керуватимуть цим процесом під наглядом людини, повільно і стабільно переміщуючи один привод за раз, по черзі між сегментами. На повній швидкості потрібна приблизно доба, щоб зсунути всі сегменти лише на 1 міліметр. Це приблизно та сама швидкість, з якою росте трава!»
За її словами, можливо, це не найзахопливіший період введення телескопа в експлуатацію, але це нормально. Поспішати не можна. У ті дні, коли повільно розгортаються дзеркала, вони також продовжують повільно остигати, випромінюючи тепло в холод космосу.
Інструменти охолоджуються поступово і ретельно контрольованим чином, а телескоп продовжує плавно рухатися назовні до L2. Повільно і стабільно, оскільки всі ці поступові процеси щодня трохи наближають науковців до кінцевої мети — вирівнювання дзеркала.
