NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER, MD - Es ist faszinierend! Das ist das überwältigende Gefühl, das unter den wenigen Glücklichen zum Ausdruck kommt, die ihre eigenen Augäpfel auf den neu freigelegten goldenen Primärspiegel im Herzen des Mammut-James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) der NASA richten - ein Gefühl, das das Team beim Aufbau des einzigartigen Observatoriums teilt und ich während eines Besuchs des Space Magazine in dieser Woche.
„Das Teleskop ist jetzt in der Tasse [konkav]. Du siehst es also in seiner ganzen Pracht! “ sagte John Durning, stellvertretender Projektmanager von Webb Telescope, in einem exklusiven Interview mit dem Space Magazine im Goddard Space Flight Center der NASA am Dienstag, dem 3. Mai, nachdem die Abdeckungen vor wenigen Tagen sorgfältig von allen 18 Primärspiegelsegmenten entfernt worden waren und die Struktur vorübergehend spitz war Gesicht nach oben.
"Das gesamte Spiegelsystem wird ausgecheckt, integriert und die Ausrichtung wurde überprüft."
Es ist ein Bannerjahr für JWST in Goddard, in dem sich die Ingenieure und Techniker in der Endmontage- und Integrationsphase des optischen und wissenschaftlichen Instrumententeils des kolossalen Observatoriums befinden, das unser Verständnis des Kosmos und unseren Platz darin revolutionieren wird. Und sie sind es in rasantem Tempo vorankommen.
JWST ist der wissenschaftliche Nachfolger des 25 Jahre alten Hubble-Weltraumteleskops der NASA. Es wird das größte und leistungsstärkste Weltraumteleskop sein, das jemals von der Menschheit gebaut wurde, nachdem es in 30 Monaten gestartet wurde.
Die Flugstruktur für das Backplane-Montagefachwerk, in dem sich die Spiegel und wissenschaftlichen Instrumente befinden, kam im August letzten Jahres vom Webb-Hauptauftragnehmer Northrop Grumman Aerospace Systems in Redondo Beach, Kalifornien, bei Goddard an.
Die sorgfältigen Montagearbeiten zum Zusammensetzen des Primärspiegels mit 6,5 m Durchmesser begannen kurz vor dem Erntedankfest 2015, als die erste Einheit erfolgreich auf dem zentralen Segment der Spiegelhalterung installiert wurde.
Die Techniker von Goddard und Harris Corporation aus Rochester, New York, bestückten die Rückwandplatinenbaugruppe methodisch nacheinander und installierten nacheinander das letzte Primärspiegelsegment im Februar, gefolgt vom einzelnen Sekundärspiegel oben auf dem massiven Trio von Spiegelmontage-Auslegern und die Tertiär- und Lenkspiegel im Aft Optics System (AOS).
Alles verlief nach dem akribisch choreografierten Zeitplan.
"Die Installation des Spiegels verlief sehr gut", sagte Durning gegenüber dem Space Magazine.
„Wir haben unseren Zeitplan für die gesamte Zeit für die Installation aller 18 Primärspiegelsegmente eingehalten. Dann der Mittelteil, der der Kegel in der Mitte ist und das Aft Optics System (AOS) umfasst. Das haben wir vor zwei Monaten installiert. Es ist außerordentlich gut gelaufen. “
Die Flugstruktur und die Backplane-Baugruppe dienen als Rückgrat für Webb-Teleskope im Wert von 8,6 Milliarden US-Dollar.
Der nächste Schritt besteht darin, das Quartett des Observatoriums mit modernsten Forschungsinstrumenten, ein Paket, das als ISIM (Integrated Science Instrument Module) bekannt ist, in den nächsten Wochen in der Fachwerkstruktur zu installieren.
"Das Teleskop ist vollständig integriert und wir tun jetzt den letzten Schliff, um uns darauf vorzubereiten, das Instrumentenpaket anzunehmen, das später in dieser Woche erscheinen wird", erklärte Durning.
Das integrierte optische Spiegelsystem und ISIM bilden den optischen Zug von Webb.
"Wir erstellen gerade die neue Integrationseinheit namens OTIS, die eine Kombination aus OTE (Optical Telescope Assembly) und ISIM (Integrated Science Instrument Module) zusammen darstellt."
"Das ist im Wesentlichen der gesamte optische Zug des Observatoriums!" Durning erklärte.
"Es ist der kritische Photonenpfad für das System. Das werden wir also in den nächsten Wochen integrieren. “
Die kombinierte OTIS-Einheit aus Spiegeln, Wissenschaftsmodul und Backplane-Fachwerk wiegt 3940 kg und misst 8,6 m x 2,6 m x 2,4 m.
Nachdem OTIS vollständig integriert ist, werden Ingenieure und Techniker den Rest des Jahres Umwelttests aussetzen, die Wärmeabdeckung hinzufügen und den optischen Zug testen - bevor die riesige Struktur an das Johnson Space Center der NASA geliefert wird.
"Dann werden wir es Anfang nächsten Jahres an das Johnson Space Center (JSC) der NASA senden, um einige Kryovac-Tests durchzuführen und das optische System nach dem Umwelttest zu überprüfen", erläuterte es.
"In der Zwischenzeit beendet Northrup Grumman die Herstellung des Sonnenschutzes und die Integration der Komponenten des Raumfahrzeugs in ihre Teile."
„Ende 2017 kommen dann die beiden Teile - die OTIS-Konfiguration und die Sonnenschutzkonfiguration - zum ersten Mal als vollwertiges Observatorium zusammen. Das passiert bei Northrup Grumman in Redondo Beach. “
Der optische Zug von Webb besteht aus vier verschiedenen Spiegeln. Wir haben die Details der Spiegel, ihre Installation und Tests besprochen.
"Es gibt vier Spiegelflächen", sagte Durning.
"Wir haben den großen Primärspiegel mit 18 Segmenten, den Sekundärspiegel auf dem Stativ darüber, und der Mittelteil, der wie eine Pyramidenstruktur [AOS] aussieht, enthält den Tertiärspiegel und den feinen Lenkspiegel."
„Das AOS wird als Komplettpaket geliefert. Das wurde in der Mitte [des Primärspiegels] eingefügt. “
Jedes der 18 sechseckigen Primärspiegelsegmente hat einen Durchmesser von etwas mehr als 1,3 Metern und ein Gewicht von ungefähr 40 Kilogramm. Sie bestehen aus Beryllium, sind goldbeschichtet und etwa so groß wie ein Couchtisch.
Im Weltraum wird sich die gefaltete Spiegelstruktur nebeneinander entfalten und als ein großer 6,5-Meter-Spiegel zusammenarbeiten, der in Größe und Lichtsammelfähigkeit beispiellos ist.
Der einsame, abgerundete Sekundärspiegel befindet sich oben am Stativausleger über dem Primärspiegel.
Der Tertiärspiegel und der Feinlenkspiegel befinden sich im Aft Optics System (AOS), einer kegelförmigen Einheit in der Mitte des Primärspiegels.
"So wie es funktioniert, wird das Licht vom Primärspiegel zum Sekundärspiegel und der Sekundärspiegel zum Tertiärspiegel reflektiert", erklärte Durning.
„Und dann springt das Tertiär - das sich innerhalb dieser AOS-Struktur befindet - zum Lenkspiegel. Und dann lenkt dieser Lenkspiegel die Photonenstrahlen zu den Aufnahmespiegeln, die unten in der ISIM-Struktur sitzen. “
„Die Photonen gehen also durch diesen AOS-Kegel. Oben befindet sich eine Maske, die den Weg abschneidet, sodass der Strahl durch eine feste Form kommt. “
"Es ist der Tertiärspiegel, der die Photonen zum feinen Lenkspiegel lenkt. Der feine Lenkspiegel lenkt es dann [die Photonen] zu den Pick-Off-Spiegeln, die unten in der ISIM-Struktur sitzen. “
Die Ausrichtung zwischen dem AOS-System und den Primär- und Sekundärspiegeln der Teleskope ist daher unglaublich kritisch.
„Der AOS-Tertiärspiegel fängt das Licht [vom Sekundärspiegel] ein und lenkt das Licht zum Lenkspiegel. Die Anforderungen an die Ausrichtung waren genau das, was wir brauchten. Das war also ein hervorragender Fortschritt. “
„Also wird das gesamte Spiegelsystem ausgecheckt. Das System wurde integriert und die Ausrichtung wurde überprüft. “
Die goldene Spiegelstruktur von Webb wurde diese Woche am 4. Mai für einen sehr kurzen Zeitraum nach oben gekippt, wie in diesem NASA-Zeitraffervideo zu sehen ist:
Der 18-Segment-Primärspiegel des James Webb-Weltraumteleskops der NASA wurde am 4. Mai 2016 im größten Reinraum des Goddard Space Flight Center der Agentur in Greenbelt, Maryland, vertikal ausgerichtet. Bildnachweis: NASA
Das gigantische Observatorium wird die Lichtsammelkraft des Hubble-Weltraumteleskops (HST) der NASA - derzeit das leistungsstärkste Weltraumteleskop, das jemals in den Weltraum geschickt wurde - deutlich übertreffen.
Nach Abschluss der Spiegelstruktur ist der nächste Schritt die Installation des ISIM-Wissenschaftsmoduls.
Um dies zu erreichen, haben die Techniker diese Woche die Webb-Spiegelstruktur sorgfältig in die Reinraum-Portalstruktur verschoben.
Wie in diesem Zeitraffervideo gezeigt, das wir aus Webbcam-Bildern erstellt haben, haben sie die Struktur vertikal gekippt, umgedreht, wieder horizontal abgesenkt und dann über einen Laufkran in die Arbeitsplattform transportiert.
Zeitraffer, in dem der unbedeckte 18-Segment-Primärspiegel des James Webb-Weltraumteleskops der NASA in die vertikale Position angehoben, auf den Kopf gestellt und in die horizontale Position abgesenkt und dann im größten Reinraum des Goddard Space Flight Center der Agentur in die Verarbeitungsportale gebracht wird Greenbelt, Maryland, am 4./5. Mai 2016. Bilder: NASA Webbcam. Zeitraffer von Ken Kremer / kenkremer.com / Alex Polimeni
Das Teleskop wird 2018 mit einem Ariane V-Booster vom Guiana Space Center in Kourou, Französisch-Guayana, gestartet.
Das Webb-Teleskop ist ein gemeinsames internationales Kooperationsprojekt zwischen der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der kanadischen Weltraumorganisation (CSA).
Webb soll das erste Licht des Universums betrachten und in die Zeit zurückblicken, als sich die ersten Sterne und ersten Galaxien bildeten. Es wird auch die Geschichte unseres Universums und die Entstehung unseres Sonnensystems sowie anderer Sonnensysteme und Exoplaneten untersuchen, von denen einige möglicherweise das Leben auf erdähnlichen Planeten unterstützen können.
Mehr über ISIM in der nächsten Geschichte.
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