El telescopio web de la NASA empaca su parasol por un millón de millas

Los ingenieros que trabajan en el telescopio espacial James Webb de la NASA han doblado y llenado con éxito la visera solar en su próximo viaje de un millón de millas (aproximadamente 1,5 millones de kilómetros), que comienza a finales de este año.

La visera, una estructura de cinco capas en forma de diamante del tamaño de una cancha de tenis, fue diseñada específicamente para doblarse alrededor de los lados del telescopio y encajar en los límites del vehículo de lanzamiento, el Ariane 5. Ahora que el plegado está completo en Northrop Grumman en Redondo Beach, California, la visera permanecerá con esa forma compacta durante el lanzamiento y los primeros días del observatorio se pasarán en el espacio.

La visera solar está diseñada para proteger la óptica del telescopio de cualquier fuente de calor que pueda interferir con su visión y es uno de los componentes más importantes y complejos de Webb. Dado que Webb es un telescopio infrarrojo, los espejos y sensores deben mantenerse a temperaturas extremadamente frías para detectar señales de calor débiles de objetos distantes en el universo.

En el espacio, un lado del protector solar siempre reflejará la luz y el calor de fondo del sol, la tierra y la luna. Los modelos térmicos muestran que la temperatura máxima para la capa exterior es de 383 K, o unos 230 grados Fahrenheit. Mientras tanto, el otro lado del parasol siempre se enfrentará a una superficie profunda, con la capa más fría con una temperatura mínima típica de 36 K, o aproximadamente menos 394 grados Fahrenheit.

Cuando está completamente desplegado, la visera solar del telescopio mide 70 pies por 47 pies (21 metros por 14 metros). Cuando se almacena dentro del misil para su lanzamiento, la visera solar plegada estará encerrada en un área muy estrecha entre otras estructuras del observatorio para acomodar el espacio limitado dentro de la cubierta del misil que tiene un diámetro de 18 pies (5,4 metros).

«No hay nada como lo que estamos tratando de lograr al doblar la visera del tamaño de una cancha de tenis, pero es como empacar un paracaídas», dijo Jeff Sheesum, ingeniero jefe de diseño de viseras solares en Northrop Grumman. «Así como un paracaidista necesita su paracaídas debidamente empaquetado para poder abrirse completamente y regresar exitosamente al suelo, Webb necesita almacenar idealmente la visera para asegurarse de que también se abra perfectamente y mantenga su forma, a fin de mantenerse exitosamente en el funcionamiento requerido. la temperatura.»

El proceso de doblar el bloqueador solar, que duró un mes, comenzó con las cinco capas lo más planas posible. En su estado difuso, el Sun Shield se asemeja a un barco plateado de varias capas, por lo que sus superficies naturalmente curvadas agregan un grado de complejidad al movimiento. Luego, las capas se levantaron verticalmente y se apoyaron en un equipo de soporte especial para que pudieran sujetarse adecuadamente para poder plegarlas. 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 cada lado del telescopio.

La primera capa de visera solar tiene dos milésimas de pulgada (0,005 cm) de espesor, mientras que las otras cuatro capas tienen una milésima de pulgada. Para el equipo, el desafío interno fue la precisión de plegar estas capas delgadas. El proceso de plegado también debe tener en cuenta componentes como 90 cables de tracción diferentes para protectores solares, que deben almacenarse de una manera específica para garantizar que la visera se extienda sin problemas.

Con el proceso de plegado de la visera solar completado con éxito, el equipo de ingeniería preparó la visera para su intrincado despliegue en el espacio. El protector solar se desplegará al final de la primera semana del telescopio en el espacio después del lanzamiento, se expandirá a su tamaño completo y luego separará y ajustará cada una de sus cinco capas. Esta prueba de procedimiento de apertura y tensión se completó por última vez en la Tierra en diciembre de 2020.

«Piénselo al revés; queremos que la visera difusa logre una forma definida para que obtengamos el rendimiento que necesitamos. Todo el proceso de plegado se ha diseñado teniendo eso en cuenta. Tenemos que plegar de forma limpia y con cuidado de la misma manera cada vez , para asegurarnos de obtener el rendimiento que necesitamos «. Ingeniero jefe de visores solares en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland:» La exposición ocurre exactamente de la manera que queremos «.

Por ejemplo, uno de los aspectos más complejos del proceso de plegado implicó la alineación de las pilas de membranas. Cada una de las capas del parasol contiene cientos de orificios intencionales, que están dispuestos intencionalmente para evitar la transmisión de luz y calor a los elementos ópticos del telescopio cuando el parasol está completamente desplegado. Estos orificios deben alinearse durante el plegado para que los técnicos de bandas puedan insertar «pasadores» a través de los orificios de cada conjunto de membrana. Los 107 «pines», o dispositivos de liberación de membrana, ayudarán a restringir las capas en el lanzamiento, pero las liberarán para revelar el protector solar una vez que el telescopio esté en el espacio.

«Es un proceso muy sistemático que usamos para asegurarnos de que todo esté alineado correctamente», dijo Mark Roth, director de ingeniería mecánica de Northrop Grumman. «Nuestro equipo ha pasado por múltiples sesiones de entrenamiento y hemos implementado muchas lecciones aprendidas de épocas anteriores en las que hicimos este proceso, que culminó con el último pliegue del bloqueador solar».

Durante los próximos tres meses, los ingenieros y técnicos terminarán de almacenar y asegurar el parasol empacado. Este proceso incluirá la instalación de dispositivos de liberación de películas, el equipamiento y la sujeción de todos los cables de la visera solar y las cubiertas de almacenamiento de las láminas de la visera solar. También incluirá el almacenamiento de los «brazos» de la visera solar, los kits de la mitad del brazo, que extenderán la visera solar horizontalmente hacia afuera durante el despliegue, así como las dos plataformas estructurales que mantienen la visera solar en su lugar.

Además, el observatorio se someterá a un proceso de implementación de espejo final antes de ser enviado al sitio de lanzamiento en la Guayana Francesa, América del Sur.