A James Webb űrtávcső útja a felbocsátástól az első képig - 2. rész

Szabó Bence | 2021. december 23., csütörtök 18:54 - FRISSÍTVE: 2021. december 29., szerda 16:25

A James Webb űrtávcső rendszereinek aktiválása

A világ legprecízebb csillagászati eszközének nem csak a megtervezése és megépítése volt egy rettentően komplikált folyamat, így a pályára állítás után sem bonthatnak pezsgőt a mérnökök és a tudósok. Előző részünket itt olvashatjátok.

  • T+33 perc (sikeresen elvégezve) - az űreszköz napelemtáblája automatikus módon kinyílik, enélkül órákon belül teljesen lemerülnének a JWST akkumulátorai, így a küldetés szempontjából ez egy mindenképpen kritikus folyamat. Ekkor már 1800 kilométeres magasságban lesz a Webb a Föld felszínétől, és továbbra is rohamosan fog távolodni.
  • T+12 óra 30 perc (sikeresen elvégezve) - az MCC1a (Mid Course Correction Burn 1a) pályakorrekciós manőver következik, ami körülbelül 20 m/s-al fogja megváltoztatni az űrtávcső sebességét. Ennek a manővernek a hossza attól is függ, hogy milyen pontosan sikerült az Ariane-5-nek a Webbet a kijelölt pályára juttatnia. Az Ariane-5 rakéta egyenesen a Nap-Föld L2 pont felé indítja majd el a távcsövet, de a Webbnek muszáj lesz több manővert végrehajtania, hogy ténylegesen elérjen ehhez a ponthoz. Az Ariane-5 második fokozata direkt módon egy valamivel alacsonyabb sebességű pályára juttatja a Webbet - erre azért van szükség, mert benne van a pakliban, hogy az hordozórakéta második fokozata túlteljesít, és a leválasztás pillanatában nagyobb lesz a távcső sebessége a vártnál. Ezt azért akarják mindenáron elkerülni, mert a Webbet nem tudnák anélkül teljesen megfordítani egy esetleges lassításhoz, hogy a kényes optikát ne tegyék ki a Nap roncsoló hatásainak.

A Webb az első korrekciós manőver közepette - művészi ábrázolás. Kép forrása: NASA

  • T+1 nap (sikeresen elvégezve) - a nagy nyereségű antenna kinyílik (Gimbaled Antenna Assembly, GAA) így az egyre nagyobb távolságban lévő távcsővel fenn tudják tartani a kapcsolatot. Ezt a NASA Mélyűri Kommunikációs Hálózatán (Deep Space Network, DSN) keresztül fogják elvégezni, valamint az ESA Malindi követőállomása is fontos szerepet fog itt játszani.
  • T+2 nap (sikeresen elvégezve) - az MCC1b (Mid Course Correction Burn 1b) pályakorrekciós manőver következik, ami az Ariane-5 rakétától és az előző korrekciótól fog függeni. Ez a hajtóműves manőver szintén pontosítja a Webb pályáját, és közvetlenül a pajzsként szolgáló napfólia kinyílását előzi meg. Sokkal rövidebb lesz mint az előző, várhatóan 2 m/s sebességváltozást fog előidézni. Amíg az Apollo-programban három napba telt, hogy az űrhajósok elérjenek a Holdig, addig a Webbnek ez mindössze két napjába fog telni, a jóval nagyobb sebesség miatt.
  • T+3 nap (sikeresen elvégezve) - a napfólia elülső tartókarjának a lehajtása (Forward Sunshield Pallet), ezzel együtt megkezdődik a napfóliát kicsomagoló folyamat is. A tartókaron helyezkedik el a napfólia membránjait rögzítő egységesített szerkezet (Unitized Pallet Structure, UPS). Még mielőtt az elülső tartókar kinyílása kezdetét venné, az űrtávcsövet úgy tájolják, hogy az elülső rész nézzen a "melegebb" oldal felé (tehát a Nap irányába), és magát a kioldást végző komponenseket is több fűtőelem segítségével minimális szinten felmelegítik. Ekkor több fedélzeti rendszert is újrakalibrálnak és konfigurálnak, ugyanis ezzel a lépéssel megkezdődik a Webb "kicsomagolásának" teljes folyamata. Az elülső kar rendben történő aktiválása után a hátsó tartókar is mozgásba lép. Az UPS ezzel készen áll a napfólia teljeskörű kibontására.

A teleszkóp a napelem, az antenna és a két tartókar aktiválása után. Kép forrása: NASA

  • T+4 nap - a teleszkóp tudományos műszermoduljának és az optikai egységnek aktiválása (Deployable Tower Assembly deployment). A távcső optikai egységeit és tudományos műszereit tartalmazó tornyot ekkor 2 méterrel az UPS felszíne fölé emelik. Ennek köszönhetően a Webb érzékeny műszerei még távolabb kerülnek a zavaró tényezőknek tekintett, nagyobb hőmérsékletű komponensektől, és a napfólia rétegei is adadálymentesen nyílhatnak majd szét.
  • T+5 nap - az oldalstabilizátor (Aft Momentum Flap) lehajtása. Ennek a stabilizátornak köszönhetően a JWST a giroszkópok folytonos használata nélkül is stabil pozícióban tud majd maradni, mert kiegyensúlyozza a távcső hatalmas felületű napvédő fóliájára beeső napszél sugárnyomását. A tartóegységek kioldása után egy rugós szerkezet segítségével nyílik ki teljesen.
  • T+5 nap - a napvédő fóliát betakaró védőréteg eltávolítása (Sunshield Covers Release). Ez a művelet letekeri a napvédő réteg hajszálvékony membránjairól azt a védőrétegetet, ami a földi tesztek és az indítás során körülölelte őket. Védő funckiót töltött be.

Most ejtünk egy kis kitérőt a hajózásból származó kifejezések tisztázására, mert innentől kezdve sokszor jönnek szembe:

Mivel az irányok általában perspektívától függnek, ezért eléggé félrevezető tud lenni, ha úgy hivatkozunk egy a világűrben tartózkodó űrhajó/űrszonda oldalaira, mint jobb és bal oldal (úgyanúgy fent és lent sincs a világűrben). Ennek okára ezek a rafinált űrhajózási mérnökök kölcsönvettek pár szakszavat a hajósoktól, hogy egyszerűbbé tegyék mindannyiunk életét.

Ha arccal a James Webb űrtácső orra felé nézünk (amerre maga a teleszkóp is mutat), abban az esetben így festenek az oldalak:

  • A jobb oldal kapja a kormányoldal (starboard side) nevet,
  • A bal oldal pedig a hátoldal (port side) nevet viseli.

Kép forrása: NASA

  • T+6 nap - a napfólia hátoldali (bal oldali) tartóelemének kiengedése és a napfólia membránjainak kioldása (Sunshield PORT Mid-Boom Deployment). Ez az egyik legkritikusabb folyamat a távcső üzembe helyezésében. A hátoldali teleszkópos kar megfelelő kiengedése után motorok segítségével a napvédő fólia öt rétegét és kioldják, és a egészen a tartókar végéig kihúzzák.
  • T+6 nap - a napfólia kormányoldali (jobb oldali) tartóelemének kiengedése és a napfólia membránjainak kioldása (Sunshield STARBOARD Mid-Boom Deployment). Az előzővel teljesen megegyező folyamat, csak a távcső másik oldalán.
  • T+7-8 nap - a napfólia membránjainak feszesítése (Sunshield Layer Tensioning). Ennek a többlépcsős folyamatnak a célja, hogy mind az öt réteg napvédő membrán a lehető legfeszesebb és legstabilabb állapotba kerüljön. Az 1. számú réteggel kezdik (a legnagyobb hőmérsékletű, ez van kitéve az elsődleges napsugárzásnak), és az 5., a távcső rendszereihez legközelebb állóval fejezik be. Az 1. számú réteg működési hőmérséklete 85°C, a következő rétegek pedig olyan mértékben elszigetelik a legutolsó réteget, hogy az -233°C hőmérsékleten fog kifeszülni. Ezzel a pajzsként szolgáló napvédő fólia teljes mértékben ki lett csomagolva!

A JWST a napfólia teljes kibontása után. Kép forrása: NASA

  • T+10 nap - a segédtükör kinyitása (Secondary Mirror Deployment). A segédtükröt tartó szerkezet a helyére kerül, ami két merev és egy nyitható karból áll. Ennek a manővernek a pontossága rendkívül fontos, ugyanis a segédtükör lesz azért felelős, hogy a 6,5 méter átmérőjű berilliumból készült főtükör által összegyűjtött fényt a teleszkóp műszereihez eljuttassa.
  • T+11 nap - a műszermodul hátsó radiátorának aktiválása (Aft Deployed Instrument Radiator). Ez a művelet a tudományos műszerek hőjének leadásáért felelős radiátor negyedik tartóelemét is kioldja, amit majd egy rugós szerkezet pozicionál a kívánt helyzetbe. Az előző három tartóelemet közvetlen a felbocsátás után már ki fogják oldani, hogy elkerüljenek bármiféle szorulást a teleszkóp hűlése során.
  • T+12 nap - a főtükör hátoldali (bal oldali) szárnyának kihajtása (Port Primary Mirror Wing Deployment). Ahogy a nevében is benne van, a főtükör bal oldali behajtott szárnyának a kinyitása következik. A 18 hatszögletű szegmensből álló aranybevonatú főtükör 3-3 eleme található ezeken a kihajtható szárnyakon, amikre azért volt szükség, hogy a Webb beférjen a rakéta orrkúpja alá.
  • T+ 13 nap - a főtükör kormányoldali (jobb oldali) szárnyának kihajtása is megtörténik (Starboard Primary Mirror Wing Deployment). Minden egyes tükörszegmens saját motorokkal is fel van szerelve, így a két szárny kinyílása után azokat egyenként precízen be tudják állítani (T+15-24 nap), hogy a lehető legtökéletesebb képeket tudják a űrteleszkóppal elkészíteni.

Ezzel az űrtávcső "kicsomagolása" hivatalosan is befejeződött!

A Webb kinyílását bemutató videó.

A munka azonban itt még nem ér véget. Az űrteleszkóp ekkor még javában útja felénél fog járni a Nap-Föld L2 pont felé, ahol majd le kell fékeznie, hogy a gravitációs egyensúlyi pont körüli pályára tudjon állni. Ezt 29 nappal a start után fogja véghez vinni, és hajtóművét beindítva 149 másodpercig fogja fékezni magát, hogy egy körülbelül 1 km/s keringési sebességgel rendelkező pályára álljon. Ez után a Webb hivatalosan is megérkezik a célba, Nap-Föld L2 Lagrange-pontba!

A képekre még azonban egy picit tovább kell várnunk. A megérkezést követő 160 napban tovább folytatják majd a Webb tükreinek finomhangolását, a tudományos műszerek fokozatos bekapcsolását és a rendszerek hűtését. 77 nappal a start után beindul a MIRI (Mid-Infrared Instrument) kriohűtője, aminek segítségével 6K-re, vagyis -267°C-ra hűtik a távcső egyik fő műszerét. A többi műszer várhatóan T+120 nap környékén éri el az 50K hőmérsékletet (-223°C). Az első tudományos megfigyelésekre és felvételekre körülbelül 2022 júniusában számíthatunk.

Kép forrása: ESA, magyar grafika: Séra Gábor és Oláh Tamás

A bemutató sorozat további részei:


Elkötelezettek vagyunk, hogy tevékenységünk reklámoktól mentes maradjon és kizárólag közösségi finanszírozásból működhessünk. Ha tetszik a munkánk, akkor azt kifejezheted egy megosztással, illetve ha van módod, anyagilag is hozzájárulhatsz az oldal működéséhez, ezt a "Támogatás" gomb megnyomásával teheted meg.



"A James Webb űrtávcső útja a felbocsátástól az első képig - 2. rész" bejegyzés hozzászólásai (0 db)

Jelenleg még senki nem szólt hozzá a témához! Légy Te az első!

Hozzászólás írása +