美国NASA推迟展开韦伯望远镜的太阳能防护罩,是出什么问题了吗?
在刚刚过去的2021年圣诞节,美国NASA终于成功发射了詹姆斯韦伯空间望远镜。在经历了10多年的多次推迟发射之后,这颗被寄予重大历史使命的望远镜,从此踏上了它向星辰大海迈进的征途。
韦伯太空望远镜离开地面之后,在到达它最终被部署的地球、太阳系统的拉格朗日点之前,还需要飞行150万公里,期间需要经历并不多1个月时间。按照计划,韦伯空间望远镜将在新年来临之前的某个时间点,来张开它"庞大"的太阳能防尘罩,这个步骤,对于后续的望远镜主要观测设备的正常稳定运行,起到非常重要的保障作用。
然而,根据NASA公开的最新消息,韦伯太空望远镜的这个防尘罩完全张紧的时间,将被推迟一段时间,这个消息一经发出,不由得让人们心里一阵紧张。韦伯太空望远镜在发射前经历了许多"磨难",难道发射后在还没有正式工作之前,又出现了什么问题吗?
韦伯太空望远镜总重量达6.16吨,上面配备了先进的天文观测设备,比如不同规格的红外线传感器和光谱器,可以让望远镜接收到包含近红外、中红外等光谱区间的光线特征,能够探测到更加遥远宇宙空间所发出的微弱光线,从而对探索和研究更为古老宇宙的深层次信息。
韦伯望远镜的主体是它的"主镜",这个"镜头"的直径达到6.5米,要比它的上一任空间望远间-哈勃大出好几倍,其布局是由18个单独的分镜片所构成,每一个分镜片上面都由特殊的材料(质量较轻的铍元素)制成,而且上面还被镀上了"金片",一方面能够最大限度减轻望远镜的整体重量,同时还可以有效经受住太空低温度和高辐射的影响。
而在望远镜的主镜和副镜展开之前,也就是望远镜在行进到L2点差不多超过一半路程的时候,需要率先展开它的一个非常重要的保障性装置-太阳能防尘罩。这个罩体,是由5层聚酰胺膜所组成,其目的就是在来自太阳的高能辐射与望远镜的重要观测设备之间,设置一道屏障,从而有效降低观测设备的温度,使红外传感器等设备处于最理想的温度范围之内(比如零下200多摄氏度),毕竟如果传感器暴露的环境温度过高,会直接影响传感器的工作状态,甚至会发生故障。
当太阳能防尘罩全部展开后,其长度会达到20多米,和一个网球场的长度差不多,这个时候从外部观看,空间望远镜就像张开一对大翅膀一样"振翅翱翔"。但是,要想展开这个防尘罩,根本不像我们说得这么简单,毕竟防尘罩的结构非常复杂,参与协同动作的装置数量就有150多个,而其中决定工作质量和效率的微小零件数量就更多了,能突破7000多个,防尘罩本身的状态的变化,整体就像一个非常庞大的精密仪器,在展开时如果哪个环节出了问题,或者哪个零部件出现了差错,那么防尘罩的展开程度、展开时间以及最终呈现的姿态,都会与设计时的不尽相同,最后影响的将是望远镜的所有观测设备的正常稳定运行。
我们要知道,韦伯望远镜的目的地,是距离地球150万里之遥的L2点,这个点不同于只距离地表1000公里以内的近地空间,比如空间站、哈勃望远镜等,在它们出现问题时,我们还可以"派遣"载人航天飞机过去维修和养护。韦伯望远镜一经发射,仅凭现有的技术水平,我们只能任其自由"驰骋"、听天由命了。
虽然在韦伯望远镜发射之后,依靠地面控制中心指令望远镜各项部署程序都在顺利进行,但是鉴于防尘罩展开的复杂性、重要性和无可替代性,因此美国NASA在进行下一步实施防尘罩张紧之前,不得不慎之又慎。
NASA地面控制中心的研究团队,在此过程中重点关注了控制防尘罩展开最重要的设备之一,即一套动力马达,这个马达能够精确控制防尘罩的分层操作,也就是将原本由5层材料叠合在一起的罩体,每一层都独立展开并形成平滑的状态。对这个马达系统温度的精密监测,对于确保能够在防尘罩展开时的稳定工作,具有重要作用。
研究团队原本计划通过两天的时间来完成上述监测和部署过程,也就是从元旦开始持续到1月2日,但是之前的准备工作进行得不太顺利,以至于在元旦这天没有正常开展监测和分析工作,于是美国NASA决定给研究团队在元旦当天放假休息,从而推迟一天相关的部署工作,也就是说在1月4日之前,研究团队才能完成持续2天的监测和研究工作,以确定韦伯太空望远镜用于张紧防尘罩的动力分系统是否正常,然后才可以执行防尘罩的全部展开工作。
因此,此次韦伯望远镜防尘罩的推迟展开,并不是望远镜本身出了什么问题,而是地面控制中心的研究人员,在执行望远镜动力系统监测和分析时,效率打了折扣,在没有做好充分准备之前,没有轻易执行这步"风险很大"的操作而已。至于后续的消息,我们再等个一两天就能知道了。
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