James Webb-rumteleskopet (JWST) er det meget forventede, længe ventede “næste generation” -teleskop, som vi håber vil se længere tilbage i tiden og dybere inden i støvede stjernedannende regioner ved hjælp af længere bølgelængder og mere følsomhed end ethvert tidligere rumteleskop . For at bringe os til dette næste niveau, ville du venligst se, at der skulle udvikles nye teknologier for at dette banebrydende, super-enorme teleskop kan bygges. Du har ret.
Faktisk måtte ingeniører bruge lidt unobtainium til at bygge det unikke chassis, rygraden, der vil holde rumfartøjet sammen.
Unobtainium er ikke kun navnet på det materiale, der er udvindet i James Camerons film "Avatar." Det er et ord, der bruges i teknik - og sommetider fiktion - til at beskrive ethvert ekstremt sjældent, dyre eller fysisk umuligt materiale eller enhed, der er nødvendig for at opfylde et givet design til en given applikation.
Chassiset til JWST - kaldet det integrerede videnskabsinstrumentmodul ISIM - er lavet af et aldrig før fremstillet kompositmateriale, som måtte modstå de superkolde temperaturer, det vil støde på, når observatoriet når sin bane 1,5 millioner kilometer (930.000 miles) ) fra Jorden.
ISIM har lige bestået en ekstremt vigtig test, og overlevede temperaturer, der faldt ned til 27 Kelvin (-411 grader Fahrenheit), koldere end overfladen af Pluto under en testcyklus i Goddards Space Environment Simulator - et tre-etagers termisk vakuumkammer der simulerer temperatur- og vakuumforholdene, der findes i rummet.
Holdet ved Goddard Space Flight Center, der var tiltalt for at bygge chassiset, havde brug for et materiale, der ville sikre de forskellige instrumenter på JWST ville opretholde en nøjagtig kryogen tilpasning og stabilitet, men alligevel overleve de ekstreme tyngdekræfter, der blev oplevet under lanceringen.
Testen blev udført for at finde ud af, om strukturen i bilstørrelse sammentrækkede og forvrængede, som forudsagt, da den afkøledes fra stuetemperatur til det frigide - meget vigtigt, da videnskabsinstrumenterne skal opretholde et specifikt sted på strukturen for at modtage lys samlet af teleskopets 6,5 -meter (21,3 fod) primær spejl. Hvis strukturen krympet eller forvrænget på en uforudsigelig måde på grund af kulden, ville instrumenterne ikke længere være i stand til at indsamle data om alt fra de første lysende gløder efter Big Bang til dannelsen af stjernesystemer, der er i stand til at støtte livet.
Da de først begyndte, var der intet derude, der fjernt passede beskrivelsen af, hvad der var nødvendigt. Så det efterlod et alternativ: at udvikle deres eget, som endnu ikke er fremstillet materiale, som teammedlemmer med spøge kaldte ”unobtainium.” Gennem matematisk modellering opdagede teamet, at det ved at kombinere to kompositmaterialer kunne skabe et carbonfiber / cyanat-esterharpikssystem, der ville være ideelt til at fremstille strukturens firkantede rør, der måler 75 mm (3 tommer) i diameter.
Under den nylige 26-dages test og med gentagne testcykler knækkede den truss-lignende samling designet af Goddard-ingeniører ikke. Strukturen krympet som forudsagt af kun 170 mikron - bredden af en nål - da den nåede 27 Kelvin (-411 grader Fahrenheit), hvilket langt oversteg designkravet på ca. 500 mikron. ”Vi ville bestemt ikke have været i stand til at justere instrumenterne på kredsløb, hvis strukturen bevægede sig for meget,” sagde ISIM Structure Project Manager Eric Johnson. ”Derfor var vi nødt til at sikre os, at vi havde designet den rigtige struktur.”
Denne type struktur kunne tjene NASA i fremtiden for den næste generation ud over JWST, og kunne også være en "spinoff", som producenterne kunne finde nyttige ved design af strukturer, der kræver en høj tolerance under forhold.
Kilde: NASA Goddard
