NASA's volgende telescoop

De James Webb-ruimtetelescoop zal naar verwachting in 2013 worden ingezet, waardoor wetenschappers een diepere kijk in de ruimte krijgen dan de bestaande Hubble-ruimtetelescoop. Zijn taak zal zijn om infrarood licht te verzamelen van objecten van meer dan 13 miljard jaar oud, met behulp van technologieën die tot voor kort niet bestonden.

De hoofdspiegel van de nieuwe telescoop (hieronder) heeft een diameter van meer dan zes meter, met een oppervlakte die zeven keer zo groot is als die van Hubble. Door de grootte van de spiegel kan de telescoop sneller meer licht opvangen dan eerdere telescopen en een betere resolutie bereiken. Het is extreem licht van gewicht, met zeer precieze optische oppervlakken, zegt John Decker, adjunct-directeur van het project bij NASA.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2007

• Zie de rest van het probleem
• Abonneren

Om zo'n enorme spiegel te beheren, hebben ingenieurs hem in 18 stukken verdeeld die samengevouwen zullen worden; ze worden uitgevouwen terwijl de telescoop naar zijn eindbestemming reist. Elk segment is geslepen en gepolijst volgens nauwkeurige optische specificaties (hieronder). Ingenieurs nemen extra voorzorgsmaatregelen om een ​​herhaling van het Hubble-ongeluk te voorkomen, waarbij de spiegel verkeerd werd geslepen en gepolijst, waardoor de telescoop wazige beelden produceerde totdat een servicemissie het had aangepast.

Multimedia

• Bekijk het foto-essay van de nieuwe technologieën van de telescoop.

De spiegel van de telescoop is gemaakt van beryllium, een van de lichtste metalen die we kennen. Op deze pagina wordt een close-up van het materiaal getoond. Beryllium heeft uitzonderlijke thermische eigenschappen die het stabiele optische prestaties geven bij een breed temperatuurbereik. Het is ook thermisch geleidend, wat helpt om de temperatuur van de spiegel constant te houden.

De spiegelsegmenten worden op hun plaats gehouden en ondersteund door een backplane (hieronder) gebouwd door Alliant Techsystems. Deze structuur is cruciaal omdat het de spiegel stabiel houdt; elke ongewenste beweging kan de beelden vervormen.

De spiegelsegmenten hebben zeven vrijheidsgraden: wetenschappers kunnen ze afzonderlijk kantelen, kantelen en scherpstellen zonder afbreuk te doen aan hun vermogen om als een enkel optisch apparaat te fungeren. De software die de segmenten aanstuurt, is ontwikkeld door NASA en Ball Aerospace. Om de prestaties te valideren, hebben Ball-ingenieurs een optisch testbed op één zesde schaal gebouwd (hieronder). De spiegels in het testbed zijn een kleinschalige versie van het echte werk.

Een model op ware grootte van de telescoop (hieronder) was in januari te zien in Seattle. Het is meer dan 24 meter lang en weegt 12.000 pond.

Om zwakke signalen van verre objecten op te nemen, hebben ingenieurs van Raytheon Vision Systems en Teledyne Technologies twee gevoelige infrarooddetectoren gebouwd die midden- en nabij-infrarode golflengten registreren. De detectoren zijn verantwoordelijk voor het omzetten van verzamelde fotonen in elektronen, net zoals een digitale camera doet, zodat beelden van sterren en sterrenstelsels elektronisch kunnen worden vastgelegd. Hieronder wordt de midden-infrarooddetector tentoongesteld door een projectwetenschapper in het Jet Propulsion Laboratory van NASA, waar hij wordt getest.

Een verdere verbetering van het vermogen van de telescoop om zwak licht te detecteren, is een microsluiter die is gebouwd door ingenieurs van het Goddard Space Flight Center van NASA. Het dient als een lichtfilter, waardoor wetenschappers het object kunnen selecteren dat ze willen bestuderen en dichtere, helderdere lichtbronnen kunnen blokkeren. Met behulp van dit apparaat kan de telescoop efficiënt meer dan 100 verre sterrenstelsels tegelijk observeren.

Aangezien de telescoop bij extreem lage temperaturen (30 tot 55 K) zal werken, mag hij geen warmte genereren die de straling die wetenschappers proberen te detecteren, zou kunnen overstemmen. Ingenieurs van Northrop Grumman hebben een groot zonnescherm (hieronder) ontworpen om de hitte van de zon en de aarde te blokkeren. Het bestaat uit vijf lagen met silicium gecoate Kapton om de warmte van de zon terug in de ruimte te reflecteren.

Voordat de voltooide telescoop de ruimte in wordt gestuurd, een miljoen mijl van de aarde, zal hij worden getest in een thermisch-vacuümkamer (hieronder) in het Johnson Space Center van NASA in Houston. De kamer heeft een diameter van 19,8 meter en een hoogte van 36,6 meter. De deur alleen al weegt 40 ton.

Tot nu toe is de kamer voornamelijk gebruikt om objecten te testen die bestemd zijn voor een lage baan om de aarde, dus het zal een reeks aanpassingen moeten ondergaan voordat het de koude temperaturen kan simuleren die de James Webb-telescoop zal ervaren. Nieuwe heliumgekoelde panelen worden toegevoegd aan bestaande panelen die worden gekoeld met vloeibare stikstof, waardoor de kamer een temperatuur van 30 tot 35 K kan bereiken. Het helium zal ook warmte van de panelen afvoeren.

De telescoop wordt door middel van een mobiele kraan in de kamer gezet. Het op de gewenste temperatuur brengen van de kamer en telescoop duurt 30 tot 40 dagen.

NASA-ingenieurs zijn van plan om de telescoop in 2010 te testen.

zich verstoppen