Ingenieurs van NASA's Johnson Space Center in Houston gebruikten lichtgolven om de spiegelsegmenten van de James Webb Space Telescope met elkaar uit te lijnen. dus ze gedragen zich als een single, monolithische spiegel in de cryogene kou van de iconische kamer A van het centrum.

Een deel van de voortdurende cryogene tests van de Webb-telescoop in kamer A bij Johnson omvat het uitlijnen, of "fasering, " de 18 zeshoekige primaire spiegelsegmenten van de telescoop, zodat ze functioneren als een enkele spiegel van 6,5 meter. Al deze segmenten moeten de juiste positie en de juiste kromming hebben; anders, de telescoop zal niet in staat zijn om nauwkeurig scherp te stellen op zijn hemelse doelen.

De spiegels uitlijnen

Om de vorm van de primaire spiegel van de Webb-telescoop te meten, ingenieurs gebruiken een testapparaat genaamd een interferometer, die een laser op de spiegel schijnt. Omdat de spiegel gesegmenteerd is, het vereist een speciaal ontworpen interferometer, bekend als een interferometer met meerdere golflengten, waarmee de ingenieurs twee lichtgolven tegelijk kunnen gebruiken, legde Lee Feinberg uit, optische telescoop elementmanager voor de Webb-telescoop in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland.

De interferometer splitst het laserlicht in twee afzonderlijke golven. Een van deze golven gaat door een lens en weerkaatst op de primaire spiegel; de andere golf fungeert als referentie. De gereflecteerde golf interfereert met (ontmoet) de referentiegolf, en ingenieurs analyseren de gecombineerde golf die het gevolg is van die interferentie. "Door het interferentiesignaal te analyseren, ingenieurs bepalen de vorm van de spiegel en de uitlijning van de spiegels, ", legt Feinberg uit.

Wanneer de ingenieurs de posities en vormen van de spiegelsegmenten moeten aanpassen om een ​​nauwkeurige uitlijning te bereiken, ze gebruiken de zeven actuatoren (kleine mechanische motoren) die aan de achterkant van elk van de spiegelsegmenten zijn bevestigd. Voor elk segment, zes van deze actuatoren worden in groepen van twee geplaatst, op drie punten op gelijke afstand van elkaar langs de buitenkant van de spiegel (om de positie van het segment aan te passen), en één is bevestigd aan zes stutten die zijn verbonden met elk van de hoeken van het zeshoekige spiegelsegment (om de vorm van het segment aan te passen).

De actuatoren op elk spiegelsegment zijn in staat tot uiterst kleine bewegingen, waarmee ingenieurs de volledige primaire spiegel kunnen uitlijnen door elk spiegelsegment fijn af te stellen. "Ze kunnen bewegen in stappen die een fractie zijn van een golflengte van licht, of ongeveer 1/10, 000ste van de diameter van een mensenhaar, ", legt Feinberg uit.

Deze actuatoren kunnen ook worden gebruikt om elk spiegelsegment nauwkeurig te hervormen om ervoor te zorgen dat ze allemaal overeenkomen zodra ze zijn uitgelijnd. De mogelijkheid om de uitlijning en vorm van de spiegel te veranderen is van cruciaal belang omdat de spiegel moet worden uitgevouwen vanuit de niet-uitgelijnde opgeborgen positie wanneer de telescoop wordt ingezet. Deze test verifieert dat de actuatoren voldoende bewegingsbereik hebben als ze eenmaal in de ruimte zijn, bij hun bedrijfstemperatuur van ongeveer 40 K (of ongeveer minus 388 graden Fahrenheit / minus 233 graden Celsius), om de primaire spiegel van de telescoop in de juiste vorm te krijgen, zodat hij het heelal nauwkeurig kan overzien.

De uitgelijnde spiegels testen

Met de spiegels uitgelijnd, ingenieurs testen Webb's optica met behulp van een stuk ondersteunende apparatuur genaamd de ASPA, een genest acroniem dat 'AOS Source Plate Assembly' betekent. De ASPA is een stuk testhardware dat bovenop Webb's Aft Optics Subsystem (AOS) zit en testlaserlicht in en uit de telescoop stuurt, dus fungeert als een bron van kunstmatig sterrenlicht. De AOS bevat de tertiaire en fijnsturende spiegels van de telescoop.

Tijdens een deel van de optische test, genaamd de "half-pass" test, de ASPA voedt laserlicht rechtstreeks in de AOS, waar het wordt geleid door de tertiaire en fijnsturende spiegels naar de vier wetenschappelijke instrumenten van Webb, die in een compartiment direct achter de hoofdspiegel zitten. Met deze test kunnen technici de optica in de AOS meten om te verifiëren dat de tertiaire spiegel van Webb, die onroerend is, correct is uitgelijnd met de instrumenten.

In een ander deel van de test de "pass-and-a-half"-test genoemd, licht reist in een omgekeerde weg door de telescoopoptiek. Het licht wordt weer vanuit de ASPA in het systeem gevoerd, maar deze keer omhoog, naar de secundaire spiegel. De secundaire spiegel reflecteert het licht naar de primaire spiegel, die het terug naar de bovenkant van kamer A stuurt. Spiegels aan de bovenkant van de kamer sturen het licht weer terug naar de telescoop, waar het zijn normale koers volgt door de telescoop naar de instrumenten, maar deze keer omzeilen van de ASPA-testapparatuur.

"Dit verifieert niet alleen de uitlijning van de primaire spiegel zelf, maar ook de uitlijning van de hele telescoop - de primaire spiegel, secundaire spiegel, en de tertiaire en fijnstuurspiegels in de AOS, " zei Paul Geithner, de plaatsvervangend projectmanager - technisch voor Webb-telescoop bij Goddard. "Bij elkaar genomen, de half-pass en pass-en-een-half-tests tonen aan dat alles is afgestemd op al het andere."

Omdat de ASPA aardingstesthardware is, het zal van de telescoop worden verwijderd zodra de cryogene tests bij Johnson zijn voltooid.

De cryogene vacuümomgeving van kamer A simuleert de ijskoude ruimteomgeving waar Webb zal werken, en waar het gegevens zal verzamelen van nooit eerder waargenomen delen van het universum. De hele telescoop verifiëren, inclusief de optica en instrumenten, werkt correct in deze koude omgeving en zorgt ervoor dat de telescoop correct zal werken in de ruimte. De telescoop en zijn instrumenten zijn ontworpen om koud, dus ze moeten koud zijn om te worden uitgelijnd en goed te functioneren.

De James Webb-ruimtetelescoop is de wetenschappelijke aanvulling op de Hubble-ruimtetelescoop van NASA. Het wordt de krachtigste ruimtetelescoop die ooit is gebouwd. Webb is een internationaal project onder leiding van NASA met zijn partners, ESA (European Space Agency) en de CSA (Canadian Space Agency).