Перейти до вмісту

OTE Pathfinder

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Image
OTE Pathfinder у випробувальній камері

OTE Pathfinder (англ. Optical Telescope Element Pathfinder, «шукач шляху для оптичного елемента телескопа») або James Webb Space Telescope Pathfinder — демонстрація технології та випробувальний екземпляр для космічного телескопа Джеймса Вебба[1]. Він є нельотною копією справжньої опорної рами, що містить лише центральну секцію без двох бічних «крил», які розгортаються та несуть додаткові сегменти на реальному телескопі Джеймса Вебба[2]. Його використовували для різноманітних випробувань у кількох конфігураціях; головними серед них були практичне відпрацювання встановлення сегментів дзеркала з використанням нельотного обладнання, а також теплові випробування[3][4]. OTE Pathfinder випробовували також разом із польотним обладнанням, зокрема із задньою оптичною системою (англ. Aft Optics System)[5]. Одним з призначень цього макета було зниження ризиків для програми телескопа Джеймса Вебба[6]. Він дав змогу відпрацьовувати процедури інтеграції та тестування, мінімізуючи можливі ризики[7][8]. За допомогою OTE Pathfinder вдалося протестувати фазування двох дзеркал між собою та провести випробування із задньою оптичною системою[9]. OTE Pathfinder входив до плану збирання й тестування телескопа Джеймса Вебба, сприяючи, зокрема, розробці оптичного елемента телескопа (головного дзеркала, опорної рами тощо)[10].

OTE Pathfinder використовував два додаткові сегменти дзеркала та додаткове вторинне дзеркало, об'єднуючи різноманітні конструкції для перевірки характеристик секції, включно з наземним допоміжним обладнанням[1], що дало змогу випробувати інтеграцію дзеркал і підготувати обладнання до подальшого використання на самому телескопі Джеймса Вебба[1]. Порівняно з повнорозмірним телескопом, OTE Pathfinder має 12 комірок замість 18, проте він дає змогу випробувати конструкцію опорної рами[11]. Макет дозволив потренуватися монтувати сегменти із застосуванням нельотного дзеркала та нельотної рами[2], оскільки надвисока точність установлення дзеркал вимагала попереднього відпрацювання навичок[4].

Складання опорної рами OTE Pathfinder завершили 2011 року[12]. Для нього запланували три випробування: Optical Ground Support Equipment 1 (OGSE1), Optical Ground Support Equipment 2 (OGSE2) та Thermal Pathfinder[13].

OTE Pathfinder застосовували разом із аналізатором зображення пучка (англ. Beam Image Analyzer, BIA); іншим важливим пов'язаним пристроєм є блок джерел оптичної системи ASPA (англ. AOS Source Plate Assembly)[13], який генерує інфрачервоне випромінювання для оптичних тестів[13].

Каліфорнія

[ред. | ред. код]

OTE Pathfinder зібрали в Редондо-Біч, штат Каліфорнія, на підприємстві підрядника НАСА Northrop Grumman[14]. Рама самого телескопа Джеймса Вебба має два «крила» й центральну секцію, тоді як OTE Pathfinder — лише центральну частину[15]. OTE Pathfinder перевезли через усю країну на транспортному літаку C-5 Galaxy на базу Ендрюс, а звідти доправили автошляхами до Центру космічних польотів імені Ґоддарда[15]. Для транспортування секції створили спеціальний контейнер STTARS (англ. Space Telescope Transporter for Air Road and Sea)[16], який полегшує перевезення елементів країною між різними випробувальними та складальними майданчиками проєкту телескопа Джеймса Вебба[16].

Опорну раму виготовлено з графітового композиту, титану та інвару[17]. Інвар — це залізо-нікелевий сплав із низьким коефіцієнтом теплового розширення, тобто він суттєво не змінює своїх розмірів у разі перепадів температур[18]. Оскільки рама утримує головне дзеркало, її ключовою особливістю є термостабільність за низьких температур: за −240°C відхилення її розмірів не повинні перевищувати 32 нм (менше однієї десятитисячної товщини людської волосини)[17]. Для додаткової перевірки конструкції опорної рами випробували також дослідний зразок Backplane Structure Test Article, що являв собою одну шосту частину повнорозмірної рами[17].

Меріленд (Центр космічних польотів імені Ґоддарда)

[ред. | ред. код]
Image
Розвантаження OTE Pathfinder з літака C-5 Galaxy у 2014 році. Опорна рама OTE Pathfinder міститься всередині білого контейнера під назвою STTARS
Image
OTE Pathfinder, зібраний у чистій кімнаті, 2014

У 2014 році OTE Pathfinder перевезли з Каліфорнії до Меріленда[4]. Там його використовували для відпрацювання встановлення дзеркал у Центрі космічних польотів імені Ґоддарда[19][4]. До центру в Меріленді він прибув у липні 2014 року[20]. Фахівці закріпили сегменти дзеркала на OTE Pathfinder, що дало змогу ретельно відпрацювати цю процедуру[21].

У Центрі космічних польотів імені Ґоддарда на OTE Pathfinder встановили два запасні сегменти головного дзеркала та запасне вторинне дзеркало[21]. Головне дзеркало телескопа Джеймса Вебба налічує 18 сегментів[22]. Розробники розглядали варіант покриття сріблом, проте золото виявилося довговічнішим за срібло, хоча воно відбиває світло з довжиною хвилі лише від 400 нм; утім телескоп Джеймса Вебба призначений переважно для діапазону від 800 до 29 000 нм[22].

Після закріплення дзеркал маса OTE Pathfinder становила близько 1400 кг[23].

Техас (Космічний центр імені Джонсона)

[ред. | ред. код]

Після робіт у Меріленді OTE Pathfinder доправили до Космічного центру імені Джонсона в Техасі для випробувань за низьких температур[4]. Він прибув туди на початку лютого 2015 року[5], а ще у 2014 році для підготовки до його прибуття в кріогенній барокамері змонтували оптичне наземне допоміжне обладнання[6]. Це обладнання перевірили під час випробування OGSE-1 у камері «A», після чого встановили задню оптичну систему та аналізатор пучка, які випробували в межах OGSE-2[24]. Перший етап завершили до червня 2015 року, а другий — до листопада 2015 року[25]. Третій масштабний тест із ще більшою кількістю змін у конструкції OTE Pathfinder дістав назву Thermal Pathfinder[25]. Під час оптичних випробувань за температури в сотні градусів нижче нуля дзеркала довелося сфазувати — вирівняти з точністю, меншою за довжину хвилі світла[26]. До кінця жовтня 2015 року завершився другий етап спільних випробувань[27]. На OTE Pathfinder також протестували штатну задню оптичну систему, яку доправили для випробувань у травні 2015 року[5]. На льотному зразку телескопа задня оптична система входить до складу оптичного елемента телескопа.

У 2016 році OTE Pathfinder залучили до теплових випробувань Pathfinder Thermal Test у Космічному центрі імені Джонсона в Техасі[3]. На той час він мав два запасні льотні берилієві дзеркала (одне з золотим покриттям) і десять нельотних алюмінієвих сегментів із золотим напиленням, які слугували тепловими імітаторами[3]. Того ж року OTE Pathfinder пройшов термовакуумні тести, заплановані для основного телескопа Джеймса Вебба на 2017 рік[28]. Барокамеру спочатку спорудили для випробування техніки програми «Аполлон», а згодом модернізували для потреб програми телескопа Джеймса Вебба[28]. Тепловий тест охоплює подібне обладнання на етапі охолодження, що дає змогу вивчити теплові потоки[29]. Робоча температура штатного головного дзеркала телескопа Джеймса Вебба має становити 55 К (−218 °C), і термотести OTE Pathfinder сприяють досягненню цього показника[29]. Для теплових випробувань установку модифікували: додали теплові імітатори дзеркал та теплоізоляцію[29]. Конструкція також містить геометричний імітатор задньої оптичної підсистеми й імітатор відсіку електроніки інтегрованого модуля наукових інструментів[29]. Крім того, тепловий тест демонструє роботу теплового імітатора космічного апарата (англ. Space Vehicle Thermal Simulator, SVTS) та радіаційних теплопоглиначів відкритого космосу (англ. Deep Space Edge Radiation Sinks, DSERS)[29].

Складові

[ред. | ред. код]
Image
Два сегменти дзеркала випробувального стенда: один покритий золотом, інший — без напилення.

Конфігурація цього дослідного зразка дещо змінювалася залежно від поточних випробувань.

До його складу входили[19]:

  • дослідна версія опорної рами (повнорозмірна інженерна модель)[30];
  • два запасні сегменти дзеркала з берилію;
  • запасне вторинне дзеркало;
  • десять алюмінієвих сегментів із покриттям із золота, які слугували тепловими імітаторами[3].

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. 1 2 3 Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Booth, Andrew; Whitman, Tony (2014). James Webb Space Telescope (JWST) Optical Telescope Element (OTE) Pathfinder status and plans. У Oschmann, Jacobus M; Clampin, Mark; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A (ред.). Space Telescopes and Instrumentation 2014: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. Т. 9143. с. 91430E. doi:10.1117/12.2054782. S2CID 121581750. Процитовано 5 грудня 2016.
  2. 1 2 Jenner, Lynn (12 серпня 2014). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane's Path to NASA. NASA. Архів оригіналу за 23 червня 2016. Процитовано 6 лютого 2017.
  3. 1 2 3 4 Loff, Sarah (29 вересня 2016). Testing the James Webb Space Telescope Pathfinder. NASA. Процитовано 27 січня 2017.
  4. 1 2 3 4 5 Jenner, Lynn (12 серпня 2014). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane's Path to NASA. NASA. Архів оригіналу за 23 червня 2016. Процитовано 27 січня 2017.
  5. 1 2 3 Recent Accomplishments JWST/NASA. NASA. Процитовано 6 лютого 2017.
  6. 1 2 Matthews, Gary W.; Scorse, Thomas R.; Spina, John A.; Noël, Darin M.; Havey, Keith A.; Huguet, Jesse A.; Whitman, Tony L.; Wells, Conrad; Walker, Chanda B. (1 серпня 2015). Fähnle, Oliver W; Williamson, Ray; Kim, Dae Wook (ред.). JWST pathfinder telescope risk reduction cryo test program. Optical Manufacturing and Testing XI. Т. 9575. с. 957505. Bibcode:2015SPIE.9575E..05M. doi:10.1117/12.2188793. hdl:2060/20150018095. ISSN 0277-786X. S2CID 117482013.
  7. ↑ Optical Telescope Element Pathfinder
  8. ↑ Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Texter, Scott C. (11 серпня 2010). Use of a pathfinder optical telescope element for James Webb Space Telescope risk mitigation. У Oschmann, Jr, Jacobus M; Clampin, Mark C; MacEwen, Howard A (ред.). Space Telescopes and Instrumentation 2010: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. Т. 7731. SPIE. с. 1347—1355. doi:10.1117/12.855800. hdl:2060/20100024388. S2CID 120930911 — через www.spiedigitallibrary.org.
  9. ↑ Status of the James Webb Space Telescope (JWST) Observatory
  10. ↑ Phil Sabelhaus: JWST Project Status for the CAA, May 20, 2006
  11. ↑ SatMagazine, February 2012: The Untold Story Of NASA's James Webb Space Telescope
  12. ↑ NASA - NASA's James Webb Space Telescope: A Year of Achievement and Success. NASA. Архів оригіналу за 2 лютого 2017. Процитовано 6 лютого 2017.
  13. 1 2 3 James Webb Space Telescope (JWST) Optical Telescope Element (OTE) Pathfinder Status and Plans
  14. ↑ Jenner, Lynn (12 серпня 2014). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane's Path to NASA. NASA. Архів оригіналу за 6 грудня 2022. Процитовано 11 вересня 2026.
  15. 1 2 Jenner, Lynn (12 серпня 2014). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane's Path to NASA. NASA. Архів оригіналу за 23 червня 2016. Процитовано 8 лютого 2017.
  16. 1 2 McKinnon, Mika. This Custom Shipping Container For Telescope Parts Is Fantastic. Gizmodo. Процитовано 8 лютого 2017.
  17. 1 2 3 Administrator, NASA (7 червня 2013). James Webb Space Telescope's Actual 'Spine' Now Being Built. NASA. Архів оригіналу за 31 травня 2023. Процитовано 11 вересня 2026.
  18. ↑ Davis, Joseph R. (2001). Alloying: Understanding the Basics. ASM International. с. 587–589. ISBN 0-87170-744-6.
  19. 1 2 The James Webb Space Telescope. NASA. Процитовано 27 січня 2017.
  20. ↑ Loff, Sarah (27 лютого 2015). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane in the Cleanroom. NASA. Процитовано 27 січня 2017.
  21. 1 2 Loff, Sarah (27 лютого 2015). James Webb Space Telescope "Pathfinder" Backplane in the Cleanroom. NASA.
  22. 1 2 Keski-Kuha, Ritva A.; Bowers, Charles W.; Quijada, Manuel A.; Heaney, James B.; Gallagher, Benjamin; McKay, Andrew; Stevenson, Ian (3 липня 2012). Clampin, Mark C; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A; Oschmann, Jacobus M (ред.). James Webb Space Telescope Optical Telescope Element Mirror Coatings (PDF). Space Telescopes and Instrumentation 2012: Optical. Space Telescopes and Instrumentation 2012: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. 8442: 84422J. Bibcode:2012SPIE.8442E..2JK. doi:10.1117/12.925470. hdl:2060/20120013496. S2CID 121231936 — через ntrs.nasa.gov.
  23. ↑ How NASA Is Readying the Successor to the Hubble Space Telescope. ABC News.
  24. ↑ Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Booth, Andrew; Whitman, Tony (2 серпня 2014). James Webb Space Telescope (JWST) Optical Telescope Element (OTE) Pathfinder status and plans. У Oschmann, Jacobus M; Clampin, Mark; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A (ред.). Space Telescopes and Instrumentation 2014: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. Т. 9143. с. 91430E. doi:10.1117/12.2054782. S2CID 121581750.
  25. 1 2 Jenner, Lynn (30 листопада 2015). NASA's Webb Successfully Completes Second Super-Cold Optical Test. NASA.
  26. ↑ Jenner, Lynn (15 жовтня 2015). Webb "Pathfinder Telescope" Has Super-Cold Optics Test Success. NASA. Процитовано 8 лютого 2017.
  27. ↑ Recent Accomplishments JWST/NASA. NASA. Процитовано 27 січня 2017.
  28. 1 2 Preparing JWST for launch. Space Daily. Процитовано 27 січня 2017.
  29. 1 2 3 4 5 James Webb Space Telescope Thermal Pathfinder Test Development, International Conference on Environmental Systems
  30. ↑ NASA's James Webb Space Telescope: A Year of Achievement and Success. NASA. Архів оригіналу за 2 лютого 2017. Процитовано 27 січня 2017.

Посилання

[ред. | ред. код]
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=OTE_Pathfinder&oldid=48955683