El telescopio Webb de la NASA está empacando su sombrilla para un viaje de un millón de millas

Ambos lados del parasol del telescopio espacial James Webb se levantaron verticalmente en preparación para doblar las capas del parasol. Fuente: NASA / Chris Gunn

Los ingenieros del telescopio espacial James Webb de la NASA han ensamblado y empaquetado con éxito su parasol para el próximo viaje de un millón de millas (aproximadamente 1,5 millones de kilómetros) que comenzará a finales de este año.

La visera solar, una estructura de cinco capas en forma de diamante del tamaño de una cancha de tenis, está especialmente diseñada para doblarse a ambos lados del telescopio y cabe dentro de la raqueta Ariane 5, la plataforma de lanzamiento. Ahora que el ensamblaje está completo en Northrop Grumman en Redondo Beach, California, la visera solar permanecerá en esta forma compacta hasta el lanzamiento y los primeros días del observatorio en el espacio.

Diseñado para proteger la óptica del telescopio de cualquier fuente de calor que pueda interferir con su visión, el parasol es uno de los componentes más críticos y complejos de Webb. Dado que Webb es un telescopio infrarrojo, sus espejos y sensores deben mantenerse a temperaturas extremadamente bajas para detectar señales térmicas débiles de objetos distantes en el universo.

En el espacio, un lado del parasol siempre refleja la luz y el calor de fondo del Sol, la Tierra y la Luna. Los modelos térmicos muestran que la temperatura máxima de la capa más externa es de 383 Kelvin, o aproximadamente 230 grados Fahrenheit. Mientras tanto, el otro lado del parasol siempre se enfrentará al espacio profundo, y la capa más fría tiene una temperatura mínima modelada de 36 Kelvin, o alrededor de menos 394 grados Fahrenheit.

Cuando está completamente extendido, la visera solar del telescopio mide casi 70 pies por 47 pies (21 metros por 14 metros). Cuando se inserta en el cohete de lanzamiento, la visera solar colapsada se colocará en un espacio muy reducido entre otras estructuras del observatorio para acomodar el espacio limitado dentro del carenado del cohete de 18 pies (5,4 metros) de diámetro.

Durante el proceso de ensamblaje de la visera solar para el telescopio espacial James Webb, un equipo de técnicos dobla cuidadosamente cada capa en un patrón de zig-zag, creando montones armoniosos de membranas a ambos lados del telescopio. Fuente: NASA / Chris Gunn

«No se parece en nada a lo que estamos tratando de lograr al doblar una sombrilla del tamaño de una cancha de tenis, pero es similar a empacar un paracaídas», dijo Jeff Cheezum, ingeniero jefe de diseño de protectores solares en Northrop Grumman. “Así como un paracaidista necesita un paracaídas debidamente empaquetado para abrirse perfectamente y regresar exitosamente a la Tierra, Webb necesita una visera solar perfecta que brinde una apertura perfecta y retención de la forma para mantener exitosamente el telescopio a la temperatura de operación requerida. «

El proceso mensual de plegado de la visera comenzó colocando las cinco capas lo más planas posible. En el estado desplegado, la sombrilla se asemeja a un barco plateado de varias capas, por lo que sus superficies intrínsecamente curvas tienen una complejidad adicional en este grado. Luego, las capas se levantaron verticalmente y se apoyaron en un equipo de soporte especial para que pudieran fijarse correctamente durante el plegado. Luego, un equipo de técnicos dobló cuidadosamente cada capa en un patrón en zig-zag para crear pilas de membranas en forma de acordeón a ambos lados del telescopio.

La primera capa de la sombrilla tiene dos milésimas de pulgada (0,005 centímetros) de espesor, mientras que las otras cuatro capas tienen solo una milésima de pulgada de espesor. El desafío incorporado para el equipo fue la delicadeza de doblar capas tan delgadas. El proceso de plegado también tuvo que tener en cuenta componentes como 90 cables de tensión de la visera diferentes, que deben disponerse de una manera específica para garantizar una extensión suave de la visera.

Después de que la sombrilla se ensambló con éxito, el equipo de ingeniería la preparó para su compleja implementación en el espacio. La visera solar se desplegará al final de la primera semana en el espacio del telescopio después del lanzamiento, extendiéndose a su tamaño completo y luego separando y estirando cada una de las cinco capas. La prueba de este procedimiento de despliegue y tensión se completó por última vez en la Tierra en diciembre de 2020.

«Piénselo al revés; queremos que la visera desplegada obtenga una forma específica, gracias a la cual obtenemos el rendimiento requerido. Todo el proceso de montaje se ha diseñado teniendo esto en cuenta. Tenemos que plegarnos de forma ordenada y cuidadosa cada vez de la misma manera para asegurarnos de que el Despliegue se realice exactamente como queremos ”, dijo James Cooper, ingeniero jefe de protección solar en Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland.

El telescopio espacial James Webb colocó previamente su espejo principal en marzo de 2020. El parasol también está doblado en esta foto. Crédito: Northrop Grumman

Por ejemplo, uno de los aspectos más complicados del proceso de ensamblaje involucró la alineación de las pilas de membranas. Cada una de las capas de la sombrilla tiene cientos de orificios espaciados a propósito que se colocan intencionalmente para evitar que la luz y el calor entren en la óptica del telescopio cuando la sombrilla está completamente extendida. Estos orificios deben alinearse durante el ensamblaje para que los técnicos de Webb puedan insertar los «pasadores» a través de los orificios en cada pila de membranas. Los 107 «pines» o dispositivos de liberación de membrana ayudarán a evitar que las capas se despeguen, pero reducirán la velocidad para extender el parasol una vez que el telescopio esté en el espacio.

«Es un proceso muy metódico que usamos para asegurarnos de que todo esté configurado correctamente», dijo Marc Roth, gerente de Ingeniería Mecánica de Northrop Grumman. «Nuestro equipo pasó por muchos ciclos de entrenamiento e implementamos muchas lecciones aprendidas del proceso anterior, todo lo cual terminó con el último pliegue de la visera».

En los próximos tres meses, los ingenieros y técnicos completarán el almacenamiento y aseguramiento de la sombrilla empaquetada. Este proceso incluirá la instalación de dispositivos de liberación de membrana, asegurar y asegurar todos los cables de la sombrilla y guardar las cubiertas de la membrana de la sombrilla. Esto incluye almacenar los dos «brazos» de la visera solar (los conjuntos de la pluma central) que extenderán la visera solar hacia afuera cuando se despliegue horizontalmente, y almacenar las dos estructuras de paletas que sostienen la visera solar en su lugar.

El observatorio también se reflejará antes de ser enviado a su sitio de lanzamiento en la Guayana Francesa, América del Sur.

Proporcionado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

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