Enorm zonnescherm gebouwd voor ruimtetelescoop

Het grootste zonnescherm dat ooit is gemaakt, is gemaakt voor de opvolger van de Hubble Space Telescope. De enorme zonnebrandcrème zal zich in de ruimte in de grootte van een tennisbaan ontvouwen, ondanks honderdenduizenden kilometers verwijderd te zijn van de hulp van een menselijke hand.

De vliegervormige lagen van het zonnescherm voor NASA's James Webb-ruimtetelescoop (JWST) blokkeren de ultraviolette straling van de zon en beschermen de machine tegen hoge snelheidsinvloeden van klein ruimteschroot.

Geen ander ruimtewaarnemingscentrum heeft zo'n enorm of op membranen gebaseerd zonnescherm gehad, zei Mark Clampin, NASA's Webb Telescope Observatory projectwetenschapper bij Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. De Hubble Space Telescope is uitgerust met een lichtscherm, maar het is niets als het nieuwe zonnescherm in de werken voor de Webb. Daarnaast zijn andere zonneschermen, zoals die aan boord van de infrarood Spitzer Space Telescope, gefixeerd en hoeven ze dus niet eenmaal in een baan om de aarde te worden geplaatst, zoals de Webb zal zijn.

"Als je je kunt voorstellen, zou dit hetzelfde zijn als buitenshuis gaan door zonnebrandcrème van 'SPF' van 1,2 miljoen op je huid aan te brengen, 'zei Martin Mohan, programmamanager voor de telescoop bij Northrop Grumman in Californië. "Voorafgaand aan deze cruciale technologie bestonden materialen met thermische eigenschappen die de zon weerspiegelen zonder te worden verwarmd niet."

De James Webb-ruimtetelescoop, die in 2013 wordt gelanceerd, zal voornamelijk waarnemingen doen in het infrarode bereik van het elektromagnetische spectrum, met enkele mogelijkheden in zichtbaar licht. In de ruimte verblijft JWST in een baan die 1 miljoen mijl (1,5 miljoen km) van de aarde verwijderd is op het zogenaamde Lagrange-punt.

Gigantische zonnebrandcrème

Zodra het is geplaatst, zal het zonnescherm onder en loodrecht op de rechtopstaande, primaire spiegel van de telescoop zitten, die een diameter van 21,3 voet (6,5 meter) zal overspannen. (Ter vergelijking, de primaire spiegel van Hubble meet ongeveer acht voet, oftewel 2,4 meter, in diameter.) Het zonnescherm bestaat uit vijf lagen Kapton (een mylar-achtig materiaal vervaardigd door DuPont) met aluminium en speciale siliciumcoatings om de zonnewarmte weer te geven terug in de ruimte.

Terwijl de zonzijde van het zonnescherm het zonlicht zal blokkeren, zal de andere kant die van de zon is af gekeerd, lichtverstrooiing evenals warmte minimaliseren.

'De andere kant van de telescoop waar je aan denkt als donker,' zei Clampin. "Maar als je de eerste sterrenstelsels in het universum probeert te vinden, kan zelfs een kleine hoeveelheid licht dat zich verspreidt van verschillende plaatsen op de telescoop je echt pijn doen."

Clampin voegde toe: "En we hebben het hier over infrarood licht, dus warmtebronnen aan die kant van de telescoop kunnen licht in de telescoop verspreiden en als een signaal worden gezien, dus je moet heel voorzichtig zijn."

Over het algemeen zal het zonnescherm de telescoop op een cryogene minus 387 graden Fahrenheit (minus 233 graden Celsius) houden. Een beetje warmer dan dat en de warmte die door de telescoop wordt afgegeven, zou de infraroodwaarnemingen corrumperen.

"Infrarood is warmtestraling. Om de zwakke gloed van infrarode warmte van verre sterren en sterrenstelsels te zien, moet de telescoop erg koud zijn," zei Jonathan Gardner, NASA? S vice-senior projectwetenschapper voor de Webb-telescoop op Goddard. "Als de telescoop door zonlicht of de warme gloed van de aarde zou worden verwarmd, zou het infrarode licht van de telescoop zijn doelen overtreffen en zou het niets kunnen zien."

Nieuwe technologie

De zonneschermtechnologie is op veel meer manieren nieuw, aldus de ontwikkelaars.

Complete passieve koeling bijvoorbeeld, waarbij koelmiddelen niet worden gebruikt om de temperatuur laag te houden, nieuw is op het gebied van telescopen en JWST levend moet houden voor zijn levensduur van maar liefst vijf en een half jaar, met een optimistisch doel: 10 jaar, zei Clampin. De andere infrarood-waarnemingscentra vertrouwden op cryogene stoffen, zoals vloeibare stikstof of vloeibaar helium als belangrijkste middel om af te koelen, zei Clampin.

"Het voordeel hiervan is dat het je een vrij lange levensduur geeft voor de telescoop," vertelde Clampin ProfoundSpace.org, verwijzend naar de niet-koelmiddelbenadering voor JWST. "De andere benadering is om een ​​telescoop in een grote koelkast te plaatsen en deze te vullen met koelvloeistof, maar dat koelvloeistof kookt langzaam af en je hebt een beperkte levensduur."

(Ter vergelijking: Spitzer vertrouwt gedeeltelijk op vloeibaar helium om zijn instrumenten gekoeld te houden.)

Vanwege zijn grootte moet het zonnescherm compact worden opgevouwen, ongeveer zoals een parachute, rond de telescoop om in de raket te passen.

"Er zijn veel missies geweest met een grote antenne," zei Clampin. "Bij ons weten is het een van de eerste missies waarbij we een echt groot membraan ontvouwen."

En dus moesten de ingenieurs uitvinden hoe de gecoate membranen, die de lagen van het zonnescherm vormen, vouwen, om ervoor te zorgen dat ze bij het openen niet verstrikt raken en dat het ontvouwen van de coatings niet wegkwijnt , Zei Clampin.

Zodra het schild en de rest van de telescoop op weg zijn naar de uiteindelijke baan, zullen ingenieurs van Northrop Grumman commando's geven aan de Webb-telescoop om het zonnescherm te ontplooien.

  • Alles over telescopen
  • Stem: De beste Hubble telescoopafbeeldingen
  • Wat Telescopen van morgen zullen zien