飞行不寂寞:韦伯望远镜是怎样校准镜片的

2022-01-22 10:08:03 牧夫天文
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原作:Elizabeth Howell

翻译:刘峰

校译:钟艺

编排:关关

后台:库特莉亚芙卡 李子琦 徐玖坤 胡永葳

原文链接:

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-mirror-alignment-explained

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜正在校准构成其巨大主镜的18个单独的镜片。(图片来源:美国宇航局)

为了眺望宇宙深处,詹姆斯·韦伯太空望远镜正持续地微调其镜片。

韦伯望远镜于去年12月25日发射,当时其主镜和次镜的18个六边形镜片是折叠起来的,以便在发射期间的严酷环境中保护这些组件。现在,望远镜即将到达它的目的地——拉格朗日L2点,有足够时间将这些镜片校准对齐。

“在发射之前,镜片都由销钉固定在卡槽中,这样可以提供额外的支撑。”管理韦伯的太空望远镜科学研究所的科学家马歇尔·佩林周四(1月13日)在NASA博客文章中说。

“现在,每块镜片需要向外展开12.5毫米,以使销钉从卡槽中脱离。这将为镜子提供一定的活动空间,并让它们在起始位置准备好校准对齐。”佩林补充道。

NASA工程师在1月8日的直播新闻发布会上表示,校准镜片是一个长达数月的漫长过程,需要产生几个模糊和“丑陋”的测试图像,以确保一切都按计划进行。镜子计划在4月24日左右校准对齐。

“我们有18面镜子,我喜欢把他们想象成在屋子里的一群嘈杂的歌手,都在唱自己的,”韦伯运营项目科学家简·里格比(Jane Rigby)在新闻发布会上说。“我们必须让他们像合唱团一样工作,这是一个颇为繁琐的过程。”

佩林补充说,这个过程需要一些耐心,特别是考虑到镜子可以在很高的精度进行调节。最终调整镜片的幅度可小至10纳米,仅为人类头发直径的万分之一。他补充说,但初次调整不会那么精细,只有大约一厘米。

韦伯的镜片控制系统一次只能移动一个动作器——即调整镜片的装置,以降低系统电子设备的复杂性,并确保安全性(因为操作单个镜片比操作多个镜片更容易监控)。动作器是一些微型电机,允许项目团队调整每一个镜片。

韦伯必须应对的另一个主要因素是热量,因为望远镜需要极冷的环境才能对红外线波段进行观测。

佩林说:“为了限制从动作器电机散发的热量进入高度冷却的镜片,每个动作器一次只能运行很短的时间。因此,每个镜片的12.5毫米移动都会被动作器分成许多的短动作。”

韦伯在NASA戈达德太空飞行中心的任务运营中心将校准执行指令发送到望远镜,整个过程在地面的监督下运行。佩林说“即使是全速运行,也大约需要一整天的时间才能将所有镜片移动1毫米。这与草生长的速度大致相同”。

随着韦伯继续调整其镜片,望远镜的镜片和各项仪器将继续通过自然辐射冷却。该望远镜的下一次重大演练项目将于1月23日进行,届时任务团队将执行发动机点火并飞向太空中称为拉格朗日L2点的最终“停车泊位”,这是太空中的引力稳定点。韦伯终其一生中都会在这个位置绕太阳运行。

责任编辑:王延昕

牧夫新媒体编辑部

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Young Star Jet MHO 2147
Image Credit & License: International Gemini Observatory

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