Trettio dagar från jorden James Webb rymdteleskop Måndagen kommer att glida in i sin parkeringsbana nästan en miljon miles från jorden, vilket gör det till den perfekta platsen att skanna himlen på jakt efter svagt infrarött ljus. Den första generationen av stjärnor och galaxer.
Men ändå Kommer dit – och Utplaceras framgångsrikt En fantastisk solskydd längs vägen, speglar och andra tillbehör – halva nöjet.
Forskare och ingenjörer behöver nu förvandla det värmestyrda teleskopet på 10 miljarder dollar till precisionsinriktning av dess 18 primära glaspartier så att de fungerar tillsammans som en enda spegel 21,3 fot bred, den största som någonsin lanserats.
NASA
Tidigare i veckan genomförde ingenjörer en flerdagarsprocess med att höja varje sektion på distans, och teleskopets 2,4 fot breda sekundära glas, en halv tum utanför missillåsen, höll dem stadigt på plats under observationsstationen. Klättra ut i rymden på juldagen Ovanför den europeiska Ariane 5-raketen.
Nu fullt utplacerade, 18 sektioner är för närvarande inriktade inom en millimeter. För att uppnå ett knivskarpt fokus på teleskopet måste den inriktningen lutas med hjälp av flera manöverdon inom 1/10 av människohårets bredd och ändra formen på en sektion om det behövs.
”Vårt primära glas är trasigt, och de områdena måste anpassas till en bråkdel av ljusets våglängd”, säger Lee Feinberg, chef för optiska teleskopelement vid NASA:s Goddard Space Aviation Center. ”Vi pratar inte mikron, vi pratar om en del av våglängden. Det är det knepiga med nätet.”
Kraftfull nog att upptäcka värmen från ett bi så långt bort som till månen
När Webb väl har justerats och dess verktyg kalibrerats kommer den att vara 100 gånger kraftfullare Hubble, säger NASA – är mycket känslig för infrarött ljus, som kan upptäcka den svaga värmen från en humla långt från månen.
Varje glasbit fick ett recept som tar hänsyn till gravitationens deformationseffekter på jorden och deras förväntade krympning vid de lägsta temperaturerna i rymden. De fann mest exakt att Klippiga bergen, 14 000 fot höga, skulle vara mindre än 2 tum höga om man kastades lika stor som USA.
Men om nätet skulle rikta in sig på en ljus stjärna idag, skulle resultatet bli 18 separata bilder, ”de skulle vara hemska, de skulle vara så suddiga”, sa Feinberg i en intervju, ”eftersom de primära glaspartierna inte har justerats ännu .”
Detta är nästa stora hinder för webbteamet, som kartlägger och lutar varje sektion i små steg, och kombinerar dessa 18 bilder för att skapa en exakt ljuspunkt. Detta är en repetitiv process i flera steg som förväntas ta flera månader att slutföra.
Men först måste teleskopet kretsa kring Lockrange Point 2, 930 000 miles från jorden, där solens och jordens gravitationskrafter kombineras för att bilda en ficka av stabilitet, vilket gör att rymdfarkosten kan ha minimal bränslekostnad.
Det värmestora solskyddet på storleken av en tennisbana blockerar värme från solen, jorden och månen, såväl som damm från solen, jorden, månen och interplanetära planeter, annars kommer känsligheten hos teleskopiska infraröda detektorer att svämma över.
Från och med lördagen hade glasytorna svalnat till runt minus 340 Fahrenheit, på väg till minus 390 eller 40 grader Fahrenheit under absolut noll.
NASA
När Cool-Down-processen fortsätter, planeras en 4-minuters 58-sekunders kurskorrigeringsdriven avfyring till måndag eftermiddag vid 2 EST, tillräckligt för att sätta rymdfarkosten i en avlägsen bana runt Lockrange Point 2 för att accelerera till 3,4 mph.
Om allt går som det ska kommer teleskopet att vara i omloppsbana i sex månader under hela dess operativa liv, och skjuta sin fart då och då.
”Wow” gör sig redo att ta bilder
Om orbitalinsatserna brinner bakom dem, kommer ingenjörerna att pressa glasinriktningen framåt, vilket redan är en av de mest komplexa aspekterna av värmen. Komplex installation.
Varje 4,3 fot bred hexagonal huvudglassektion har sex mekaniska ställdon i det bakre ”hexapot”-systemet, vilket tillåter rörelse i sex riktningar. Det sjunde ställdonet kan skjutas eller dras in i mitten av en sektion, om nödvändigt, för att förvränga dess kurva något.
Efter värmen Nära den infraröda kameran, Eller NIRCam, svalnar till sin driftstemperatur, med Webb som riktar sig mot en ljus stjärna så att verktyget kartlägger reflektionerna från alla 18 segment och skapar en mosaik som visar deras relativa storlek och position.
De Glaspartier För att sikta på var och en korrekt används en gaspedalen och den andra justeras en i taget. Ytterligare mosaiker kommer att göras allt eftersom processen fortsätter och beroende på resultaten måste inriktningsprocessen upprepas.
”Det stora är att de 18 primära glasområdena pekar ut identiskt och deras bilder är av samma storlek,” sa Feinberg. ”En del av dem kanske inte är särskilt fokuserade, så du kan få en större fläck i sektion 5 (dämpad stjärnbild) och en mindre fläck i sektion 3.”
Luta de nödvändiga områdena för att minska storleken på de oskärpa bilderna och flytta flera reflektioner på samma punkt i mitten av teleskopets optiska axel, och stapla dem alla ovanpå varandra för att skapa en enda bild. Skarp stråle.
”På den höga nivån, föreställ dig 18 separata teleskop inriktade på samma nivå,” sa Feinberg. ”Då kopplar vi ihop 18 punkter ovanpå varandra. Det kallar vi bildstapling. Det här är processen att luta de primära glasdelarna så att bilderna faller ovanpå varandra.”
Viktigt, ”Du behöver verkligen bra kontroll över dessa ställdon, mycket exakta gradienter, eftersom dessa 18 punkter måste vara väl inriktade med varandra.”
Bollutrymme
Varje given sektion kan tappa en av sina sex tiltställdon utan någon påverkan. Även förlusten av mittmanöverdonet kan delvis kompenseras genom att flytta sektionen något uppåt eller nedåt.
Men grundliga tester av marken visade att högteknologiska ställdon var mer tillförlitliga. Feinberg sa att processerna testades innan de lanserades med hjälp av en sub-skala modell av teleskopet, och att inriktningsprocessen skulle fortsätta som planerat.
”När kommer vi att se en bild av en stjärna gradvis? Jag tror att det är i mars, kanske i slutet av mars”, sa han.
”Men nästa fråga är, när kommer teleskopet att vara helt renoverat, optimerat för alla fyra instrumenten, inklusive det sekundära glaset?
Det kanske ännu inte räcker för att starta vetenskaplig forskning.
När det optiska systemet är justerat kommer teamet att fokusera på att testa och mäta NIRCam, en kombinationskamera och spektrografen och de andra tre spektrograferna i teleskopet. Verktyg, En av dessa är den bästa styrsensorn som behövs för att hålla webben borta.
Det är fortfarande två månader kvar till den processen. Först då kommer de fokuserade ”First Light”-filmerna att släppas för allmänheten.
”Vi vill försäkra oss om att de första bilderna som världen ser, de som mänskligheten ser, gör rättvisa åt det här teleskopet på 10 miljarder dollar, du vet, hej se, inte en stjärna,” sa Jane Rigby, vetenskapsman för webbaktionsprojekt. I Goddard.
”Så vi planerar att fortsätta med” wow ”bilderna som kommer att släppas i slutet av rörelsen när vi startar de normala vetenskapsaktiviteterna utformade för att visa vad detta teleskop kan göra.
”Internet maven. Arrangör. Musikförespråkare. Oursäktande banbrytare för mat. Analytiker. Twitter-fanatiker.”