James Webb Space Telescope je fokusiran na laser

Sara Seager: The search for planets beyond our solar system (Lipanj 2019).

Anonim

Oko milijun milja daleko od najbližeg kirurga oka, NASA-in je James Webb svemirski teleskop moći će savršeno prilagoditi vlastitu viziju dok je u orbiti.

Iako će se Webb teleskop usredotočiti na zvijezde i galaktike otprilike 13, 5 milijardi svjetlosnih godina, njegov pogled prolazi kroz sličan proces kao i ako ste podvrgnuti kirurškoj operaciji korekcije lasera kako biste se mogli usredotočiti na objekt koji se nalazi 10 metara nad sobom. U orbiti na drugoj Lagrangeovoj točki Zemlje (L2), daleko od pomoći nekog zemaljskog liječnika, Webb će upotrijebiti svoj instrument blizu infracrvenog fotoaparata (NIRCam) kako bi pomogao u usklađivanju svojih primarnih zrcalnih segmenata oko 40 dana nakon pokretanja, nakon što su se razvili iz njihovu neusklađenoj spremljenoj poziciji i hlađenoj na radnu temperaturu.

Operacija korekcije laserskog vida preoblikuje rožnicu oka kako bi uklonila nedostatke koji uzrokuju probleme vida kao što su kratkovidnost. Rožnica je površina oka; pomaže usredotočiti zrake svjetlosti na mrežnicu na stražnjem dijelu oka, i iako izgleda kao da je ujednačena i glatka, može biti neprimjerena i obilježena s udubljenjima, dimplesima i drugim nesavršenostima koje mogu utjecati na vidove osobe. Relativno pozicioniranje Webbovih primarnih zrcalnih segmenata nakon lansiranja bit će ekvivalent tih nedostataka rožnice, a inženjeri na Zemlji trebaju ispraviti položaj ogledala kako bi ih uskladili, osiguravajući da proizvode oštre, fokusirane slike.

Ove korekcije se provode kroz proces koji se naziva senzor i kontrola valne duljine, koji poravnava ogledala unutar desetaka nanometara. Tijekom tog procesa senzor senzora valute (NIRCam u ovom slučaju) mjeri bilo kakve nedostatke u poravnanju segmenata zrcala koji ih sprječavaju da djeluju poput jednog zrcala od 6, 5 metara (21, 3 stopa). Kirurgija oka koja je izvršavala operaciju korekcije laserskog vida (proces koji je unaprijeđen pomoću tehnologije razvijen za oblikovanje Webbovih ogledala) slično mjeri i trodimenzionalno prikazuje bilo kakve nedosljednosti u rožnici. Sustav dijeli te podatke na laser, kirurg prilagođava postupak za pojedinca, a laseri zatim ponovno oblikuju i resurfaces rožnice prema tom postupku.

Inženjeri na Zemlji neće koristiti laser da se rastopi i preoblikuje Webbova ogledala (slobodno dajte uzdah olakšanja); umjesto toga, koristiti će NIRCam za snimanje slika kako bi odredili koliko im je potrebno prilagoditi svaki od 18 osnovnih zrcala teleskopa. Oni mogu podesiti segmente zrcala izuzetno malim pokretima sedam pogona (malih mehaničkih motora) svakog segmenta - u koracima od oko 1/10 000 th promjera ljudske kose.

Proces senzora i kontrole valute razbijen je u dva dijela: grubo faziranje i fina faza.

Tijekom grubog postupka, inženjeri usmjeravaju teleskop prema svjetlu zvijezde i koriste NIRCam kako bi pronašli velike promjene u segmentima zrcala (iako je "velika" relativna, a u ovom slučaju to znači samo milimetrima). NIRCam ima poseban filter kotač koji može odabrati ili filtrirati specifične optičke elemente koji se koriste tijekom grubog postupka faziranja. Dok Webb gleda svijetlu zvijezdu, grisevi u filtarskom kotaču šire bijelo svjetlo zvijezde na detektor. Grisme, koje se nazivaju i rešetkasti prizmi, koriste se za razdvajanje svjetlosti različitih valnih duljina. Promatraču se ove različite valne duljine pojavljuju kao paralelni segmenti na detektoru.

"Svjetlost iz svakog segmenta ometat će susjedne segmente, a ako segmenti nisu poravnati s boljom od valne duljine svjetla, ta se interferencija pojavljuje poput obruba barber pole", objasnio je Lee Feinberg, voditelj optičkog teleskopa elementa Webb teleskopa na NASA-ini Goddardov letni centar u Greenbeltu, Maryland. "Analiza uzoraka brijačnih stupova upućuje inženjerima kako pomicati zrcala."

Tijekom fine faze, inženjeri će ponovno fokusirati teleskop na svijetlu zvijezdu. Ovaj put će NIRCam koristiti za snimanje 18 izvanrednih slika te zvijezde iz svakog segmenta zrcala. Inženjeri zatim koriste algoritme računala kako bi odredili ukupni oblik primarnog zrcala od tih pojedinačnih slika i odredili kako moraju pomicati zrcala kako bi ih poravnali. Ti su algoritmi prethodno testirani i provjereni na 1 / 6th ljestvici modela Webbove optike, a pravi teleskop je doživio taj proces unutar kriogene, bezvodne okoline komore A u NASA-inom Johnson Space Centeru u Houstonu. Inženjeri će proći kroz više postupaka s finim faziranjem sve dok se tih 18 zasebnih, izvan fokusnih slika postanu jedna jasna slika.

Nakon što inženjeri poravnaju primarne segmente zrcala, moraju poravnati sekundarno zrcalo na primarno, a zatim poravnati i primarna i sekundarna ogledala s tercijarnim zrcalom i znanstvenim instrumentima. Iako inženjeri dovršavaju početno usklađivanje s NIRCamom, Feinberg je objasnio da također testiraju usklađivanje s Webbovim drugim instrumentima kako bi osigurali da je teleskop usklađen "preko cijelog polja".

Očekuje se kako će cijeli proces usklađivanja potrajati nekoliko mjeseci, a jednom Webb počinje stvarati opažanja, njegova će zrcala biti provjerena svakih nekoliko dana kako bi se osiguralo da su još uvijek poravnati - baš kao što je netko tko je podvrgnut kirurškoj operaciji korekcije lasera, kako bi bili sigurni da njihova vizija ne ponižava.

James Webb Space Telescope, znanstveni dopuna NASA-inog Hubble svemirskog teleskopa, bit će zvjezdarnica zvjezdarnice sljedećeg desetljeća. Webb je međunarodni projekt koji vodi NASA sa svojim partnerima, ESA (European Space Agency) i CSA (kanadska svemirska agencija).

menu
menu