Pathfinder de OTE
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OTE Pathfinder en una cámara de prueba

El OTE Pathfinder (para Optical Telescope Element Pathfinder ), o JWST Pathfinder , es un artículo de prueba / demostración de tecnología para el telescopio espacial James Webb . [1] Es una réplica sin vuelo del plano posterior real, pero solo incluye la sección central, no las dos "alas" en el lado de la extensión y tiene segmentos adicionales en el JWST real. [2] Se ha utilizado para varias pruebas y tiene algunas configuraciones diferentes, pero algunas de las pruebas principales han sido la práctica de instalar segmentos de espejo con hardware que no sea de vuelo, así como pruebas térmicas. [3] [4]El Pathfinder también se ha probado junto con el hardware de vuelo, incluido el sistema de óptica de popa. [5] Uno de los objetivos y usos del explorador es la reducción de riesgos para el programa JWST. [6] El Pathfinder permite practicar la integración y los procedimientos de prueba, y para la mitigación de riesgos [7] [8] Con el Pathfinder fue posible probar la puesta en fase de dos espejos juntos y también hacer pruebas con el Sistema Óptico Aft. [9] El OTE Pathfinder era parte del plan de integración y prueba de JWST y, en particular, apoyaba el elemento del telescopio óptico (espejo primario, backplane, etc.). [10]

El buscador de caminos de OTE utiliza dos segmentos de espejo adicionales, un espejo secundario adicional y reúne varias estructuras para permitir la prueba de varios aspectos de la sección, incluido el equipo de soporte en tierra. [1] Esto admite el uso de GSE en el propio JWST más adelante y permite probar la integración del espejo. [1] El pionero de OTE tiene 12 celdas en lugar de 18 en comparación con el telescopio completo, pero incluye una prueba de la estructura del backplane. [11] El explorador permitió practicar la instalación de segmentos de espejos con un espejo sin vuelo y con un plano posterior sin vuelo. [2] La instalación de espejos es una tarea que requirió práctica debido a la alta precisión requerida. [4]

El backplane del Pathfinder se completó en 2011. [12] Tres pruebas planificadas para el OTE Pathfinder fueron el Equipo óptico de soporte terrestre 1 (OGSE1), el Equipo óptico de soporte terrestre 2 (OGSE2) y el Térmico Pathfinder. [13]

El Pathfinder se utilizó con el Beam Image Analyzer (BIA) y otro dispositivo relacionado importante es el AOS Source Plate Assembly (ASPA). [13] ASPA proporciona fuentes de infrarrojos para realizar pruebas ópticas. [13]

California

El backplane de réplica de vuelo se ensambló en Redondo Beach, California , en las instalaciones del contratista de la NASA Northrop Grumman allí. [14] El backplane de vuelo tiene dos alas y una sección central, mientras que el Pathfinder solo tiene una sección central. [15] El backplane fue transportado a través del país (ver Estados Unidos Continental ) en un avión de transporte C-5 Galaxy a la Base Conjunta Andrews y al GSC por carretera. [15] La sección está contenida con el Transportador del Telescopio Espacial para Aire, Carretera y Mar (STTARS), que fue diseñado para el proyecto. [16] Esto facilita el transporte de artículos por todo el país para diferentes pruebas o montaje para el proyecto JWST.[dieciséis]

La placa posterior está construido de grafito compuesto , de titanio , y invar . [17] Invar es una aleación de hierro-níquel con un bajo coeficiente de expansión térmica (CTE o α), lo que significa que no cambia significativamente de tamaño durante los cambios de temperatura. [18] Una de las características importantes del backplane es que es térmicamente estable a bajas temperaturas, debido a que sostiene el espejo principal, debe cambiar de tamaño menos de una diezmilésima parte de un cabello humano (32 nm) a - 240 ° C (-400 ° F). [17] Otra prueba del diseño del backplane fue el artículo de prueba de la estructura del backplane, que era una sexta parte del backplane completo. [17]

Maryland (Centro de vuelos espaciales Goddard)

El Pathfinder se descarga de una galaxia C-5 en 2014. El Backplane Pathfinder está contenido dentro del contenedor blanco llamado STTARS (esto significa Transportador del Telescopio Espacial para Air Road and Sea )
Pathfinder ensamblado en una sala limpia, 2014

En 2014, el explorador fue transportado de California a Maryland. [4] En Maryland se utilizó para practicar la instalación de espejos en el Goddard Space Flight Center . [19] [4] Llegó a GSC en Maryland en julio de 2014. [20] Se instalaron segmentos de espejo en el Pathfinder, lo que permitió practicar el procedimiento. [21]

En Goddard Spaceflight Center, los dos segmentos de espejo principal de repuesto y un espejo secundario de repuesto se instalaron en el buscador de caminos. [21] El espejo principal JWST completo tiene 18 segmentos (primario). [22] Se consideró que se usaba plata, sin embargo, el oro es más duradero que la plata como recubrimiento, aunque se usa para reflejar luz de longitud de onda de hasta 400 nm; JWST es principalmente para 800 nm   a 29000 nm. [22]

El Pathfinder pesaba alrededor de 1.400 kilogramos (3.000 libras) después de que se instalaron los espejos. [23]

Texas (Centro Espacial Johns)

Después del trabajo realizado en Maryland en Goddard, el explorador fue llevado al Centro Espacial Johnson en Texas, para realizar pruebas en ambientes fríos. [4] El Pathfinder fue entregado a JSC a principios de febrero de 2015. [5] En preparación para su llegada, en 2014 se instaló un Equipo de Soporte Óptico en Tierra en la cámara de prueba criogénica en el Centro Espacial Johnson. [6] El equipo de apoyo en tierra se probó durante el OGSE-1 en la Cámara A en JSC, después de lo cual se instalaron y probaron el subsistema óptico de popa y el analizador de haz en OGSE-2. [24] La primera prueba se completó en junio de 2015 y la segunda prueba se completó en noviembre de 2015. [25]La tercera prueba principal, que implica aún más modificaciones en el Pathfinder, se llama Thermal Pathfinder. [26] Durante las pruebas ópticas, los espejos tenían que ser "escalonados" o alineados a una distancia menor que la longitud de onda de la luz, miles de veces más pequeña que el grosor de un cabello humano a una temperatura de cientos de grados bajo cero. [27]

La práctica hace la perfección. Dado que probaremos el telescopio criogénico más grande del mundo por primera vez en la cámara de prueba criogénica más grande del mundo, necesitamos tener experiencia en el uso de nuestro equipo de prueba para poder concentrarnos en el rendimiento del telescopio.

-  Científico del Proyecto del Observatorio del Telescopio Webb [28]

A finales de octubre de 2015 se completó la segunda ronda de pruebas con JWST. [29] El sistema de óptica de popa de vuelo se probó con el Pathfinder y se entregó para su prueba en mayo de 2015. [5] El sistema de óptica de popa es parte del elemento del telescopio óptico en el telescopio de vuelo.

En 2016, el Pathfinder se utilizó para la Prueba Térmica Pathfinder en el Centro Espacial Johnson en Texas. [3] En este momento tenía dos espejos de berilio de repuesto con clasificación de vuelo (uno recubierto de oro) y diez segmentos de prueba de aluminio recubiertos de oro sin vuelo que funcionaban como simuladores térmicos. [3] En 2016, el Pathfinder se sometió a pruebas térmicas y de vacío que se planeó que el JWST real también pasara en 2017. [30] La cámara de prueba se construyó originalmente para probar el hardware del programa Apollo , pero se renovó para probar en el programa JWST. [30] La prueba térmica requerirá hardware similar en la línea de tiempo de enfriamiento, lo que permite estudiar el flujo de calor. [31]El espejo primario de vuelo JWST está diseñado para enfriarse a 55 K (−218 ° C; −361 ° F) para su funcionamiento, y las pruebas térmicas en el Pathfinder apoyan este objetivo. [31] El explorador tuvo que ser modificado para las pruebas térmicas, incluidos los simuladores térmicos para reemplazar los espejos, pero también el aislamiento. [31] También hay un simulador de geometría de subsistema óptico en popa y un simulador de compartimento electrónico ISIM. [31] La prueba térmica también demuestra el Simulador Térmico de Vehículo Espacial (SVTS) y los Sumideros de Radiación de Borde del Espacio Profundo (DSERS). [31]

Componentes

Dos segmentos de espejo del banco de pruebas, uno recubierto de oro y el otro no.

Como artículo de prueba, la configuración exacta ha variado algo a medida que se somete a varias pruebas.

Los componentes han incluido: [19]

  • Versión de prueba del backplane (modelo de ingeniería de tamaño completo) [32]
  • Dos segmentos de espejo de berilio de repuesto
  • Espejo secundario de repuesto
  • Diez segmentos de simulador térmico de aluminio recubierto de oro [3]

Ver también

  • Mars Pathfinder (explorador de Marte de la NASA desde 1996)
  • Radiación termal
  • Conductividad térmica

Referencias

  1. ↑ a b c Feinberg, Lee D .; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Booth, Andrew; Whitman, Tony. "Estado y planes del Pathfinder del elemento del telescopio óptico (OTE) del telescopio espacial James Webb (JWST)" . doi : 10.1117 / 12.2054782 . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
  2. ↑ a b Jenner, Lynn (12 de agosto de 2014). "Camino del backplane del" Pathfinder "del telescopio espacial James Webb a la NASA" . NASA . Consultado el 6 de febrero de 2017 .
  3. ↑ a b c d Loff, Sarah (29 de septiembre de 2016). "Probar el Pathfinder del telescopio espacial James Webb" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  4. ↑ a b c d e Jenner, Lynn (12 de agosto de 2014). "Camino del backplane del" Pathfinder "del telescopio espacial James Webb a la NASA" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  5. ^ a b c "Logros recientes JWST / NASA" . NASA . Consultado el 6 de febrero de 2017 .
  6. ↑ a b Matthews, Gary W .; Scorse, Thomas R .; Spina, John A .; Noël, Darin M .; Havey, Keith A .; Huguet, Jesse A .; Whitman, Tony L .; Wells, Conrad; Walker, Chanda B. (1 de agosto de 2015). "Programa de prueba criogénica de reducción de riesgo del telescopio JWST Pathfinder". 9575 : 957505. Código Bibliográfico : 2015SPIE.9575E..05M . doi : 10.1117 / 12.2188793 . hdl : 2060/20150018095 . ISSN 0277-786X .  Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  7. ^ [1]
  8. ^ Uso de un elemento de telescopio óptico pionero para la mitigación de riesgos del telescopio espacial James Webb
  9. ^ [2]
  10. ^ [3]
  11. ^ [4]
  12. ^ "NASA - telescopio espacial James Webb de la NASA: un año de logros y éxito" . NASA . Consultado el 6 de febrero de 2017 .
  13. ^ a b c [5]
  14. ^ [6]
  15. ↑ a b Jenner, Lynn (12 de agosto de 2014). "Camino del backplane del" Pathfinder "del telescopio espacial James Webb a la NASA" . NASA . Consultado el 8 de febrero de 2017 .
  16. ^ a b McKinnon, Mika. "Este contenedor de envío personalizado para piezas de telescopio es fantástico" . Gizmodo . Consultado el 8 de febrero de 2017 .
  17. ^ a b c [7]
  18. ^ Davis, Joseph R. (2001). Aleación: comprensión de los conceptos básicos . ASM International. pp.  587 -589. ISBN 0-87170-744-6.
  19. ^ a b "El telescopio espacial James Webb" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  20. ^ Loff, Sarah (27 de febrero de 2015). "Telescopio espacial James Webb" Pathfinder "Backplane en la sala blanca" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  21. ^ a b [8]
  22. ^ a b [9]
  23. ^ [10]
  24. ^ [Integración y prueba del telescopio espacial James Webb Telescopio espacial James Webb (JWST) Elemento del telescopio óptico (OTE) Estado y planes del explorador Lee D. Feinberg, et al.
  25. ^ [11]
  26. ^ [12]
  27. ^ Jenner, Lynn (15 de octubre de 2015). El telescopio Pathfinder "Webb" "tiene éxito en la prueba de óptica súper fría" . NASA . Consultado el 8 de febrero de 2017 .
  28. ^ [13]
  29. ^ "Logros recientes JWST / NASA" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  30. ^ a b "Preparando JWST para el lanzamiento" . Espacio diario . Consultado el 27 de enero de 2017 .
  31. ^ a b c d e [14]
  32. ^ "Telescopio espacial James Webb de la NASA: un año de logros y éxito" . NASA . Consultado el 27 de enero de 2017 .

enlaces externos

  • Uso de un elemento de telescopio óptico pionero para la mitigación de riesgos del telescopio espacial James Webb
  • Desarrollo de la prueba del buscador térmico del telescopio espacial James Webb
  • Finalización exitosa de la prueba criogénica JWST OGSE2 en JSC Chamber-A mientras se enfrentan numerosos desafíos
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