سپر خورشیدی عظیم تلسکوپ جیمز وب آماده‌ی باز شدن است
با تکمیل همه‌ی فرآیند‌های لازم و استقرار سازه‌های اصلی فضاپیمای جیمز وب و همچنین گسترش برج قابل تنظیم رصدخانه و فلپ عقب، اکنون این مجموعه‌ی برای روند پیچیده‌ی باز شدن آفتابگیر عظیم خود آماده می‌شود.
به گفته‌ی «مایکل مک‌الوین» (Michael McElwain) دانشمند پروژه‌ی رصدخانه از مرکز فضایی گادرد ناسا، «تلسکوپ وب و ابزارهای علمی آماده‌اند تا وارد سایه شوند و دیگر هرگز نور مستقیم خورشید را نبینند.»
عملیات فوق العاده پیچیده است و شامل بسیاری از مراحل اصلی و جزئی می‌شود که باید همه به‌درستی پیش بروند. ۵۰ مرحله استقرار اصلی وجود دارد که تلسکوپ جیمز وب را از پیکربندی جمع شده برای پرتاب به یک رصدخانه‌ی عملیاتی تبدیل می‌کند. استقرار آفتابگیر وب شامل ۱۴۰ مکانیسم آزادسازی، تقریبا ۷۰ مجموعه لولا، ۸ موتور استقرار، یاتاقان‌ها، فنرها، چرخ‌دنده‌ها، حدود ۴۰۰ قرقره و ۹۰ کابل به طول ۴۰۰ متر است که عملکرد یکپارچه‌ی آن‌ها حساسیت بالایی دارد.
روند منظم استقرار آفتابگیر با آزادسازی مکانیکی پالت‌های جلو و عقب تلسکوپ و سپس پایین آمدن آن‌ها تا موقعیت نهایی به کمک موتور، شروع شد. در ادامه تلسکوپ و ابزار علمی که روی مجموعه‌ی برج قابل تنظیم (DTA) نصب شده‌اند، به‌صورت مکانیکی آزاد شدند و بالا رفتند. سپس فلپ تکانه که به انتهای پالت عقب متصل است، آزاد شد و در موقعیتی قرار گرفت تا بتواند فشار ناشی از خورشید بر روی آفتابگیر عظیم و تغییرات ناشی از مصرف اندک سوخت را حول مرکز جرم رصدخانه متعادل کند.
روند استقرار جیمز وب در فضا
Credit: NASA
این عملیات ۳۰ دسامبر (۹ دی) و کمی پس از ساعت ۰۹:۰۰ صبح منطقه‌ی زمانی شرقی (۱۷:۳۰ به وقت تهران) پایان یافت. کل فرآیند تنها حدود ۸ دقیقه طول کشید و طی آن، مهندسان با فرستادن فرمان، بست نگهدارنده‌ی فلپ را آزاد کردند تا یک فنر، فلپ را به موقعیت نهایی خود جابه‌جا کند.
این بخش از تلسکوپ که «فلپ تکانه» (Momentum Flap) نام گرفته، با کمک به حفظ جهت رصدخانه در مدار، میزان سوخت لازم مجموعه در طول عمر تلسکوپ وب را به حداقل می‌رساند. در حقیقت فوتون‌های نور خورشید با برخورد به سطح بزرگ سپر خورشیدی، به آن فشار وارد می‌کنند که اگر این فشار به‌درستی خنثی نشود، باعث چرخش رصدخانه می‌شود که نیاز به متعادل‌سازی توسط چرخ‌های واکنش‌گر خواهد داشت. بنابراین فلپ تکانه‌ی قرار گرفته در عقب، با فشار فوتون‌ها حرکت می‌کند و آفتابگیر را متعادل می‌سازد تا در نهایت کل مجموعه در وضعیت پایدار بماند.
درست همان‌طور که دکل کشتی بادبانی باید در موقعیت مناسب خود قرار بگیرد و پیش از باز کردن بادبان‌های کشتی، باید سازوکار آن مستقر شود، سازه‌های پالت وب، فلپ تکانه و پایه‌های میانی آن همه برای باز شدن سپر نقره‌ای جیمز وب در جای خود قرار می‌گیرند.
در ادامه‌ی روند استقرار، پوشش‌های محافظ آفتابگیر هم با جمع شدن دستگاه‌های آزادکننده، کنار رفتند تا سامانه برای استقرار لایه‌های آفتابگیر آماده باشد. این پوشش از پوسته‌های پنج لایه‌ی آفتابگیر در هنگام پرتاب محافظت می‌کرد. پس از آنکه مهندسان ابزارهای رهاسازی الکتریکی این پوشش‌ها را فعال کردند، فرمان چرخاندن روکش‌ها به سمت بالا را اجرا کردند تا پوسته‌های آفتابگیر برای نخستین بار در معرض فضا قرار بگیرند. این روند که حدود یک ساعت طول کشید، ۳۰ دسامبر (۹ دی) در ساعت ۱۲:۲۷ منطقه‌ی زمانی شرقی (۲۰:۵۷ به وقت تهران) تکمیل شد.
آزمایش سپر خورشیدی تلسکوپ فضایی جیمز وب روی زمین
Credit: NASA/Chris Gunn
مک‌الوین درباره‌ی روند پیچیده‌ی استقرار سپر خورشیدی گفت: «یکی از ویژگی‌های طراحی منحصربه‌فرد وب، استفاده از خنک‌کننده‌ی غیرفعال به کمک آفتابگیر پنج لایه است تا دمای عملیاتی تلسکوپ را به ۴۵ درجه‌ی کلوین (منفی ۲۲۸ درجه‌ی سانتی‌گراد) برساند. این آفتابگیر عظیم در هنگام استقرار با حدود ۲۱٫۲ متر در ۱۴٫۲ متر تقریبا به اندازه‌ی یک زمین تنیس خواهد بود.»
او افزود: «هندسه و اندازه‌ی آفتابگیر به گونه‌ای تعیین شد که تلسکوپ بتواند در هر لحظه به میدان دیدی که ۴۰ درصد از آسمان را پوشش می‌دهد، نگاه کند و در نتیجه هر نقطه از آسمان را در مدت ۶ ماه رصد کند. این معماری نوآورانه، حساسیت وب را به نوعی تنظیم می‌کند که در طول مدت مأموریت برای تمام طول موج‌های کوتاه‌تر از ۱۵ میکرون، به جای گرمای تابشی خود رصدخانه، فقط توسط پس‌زمینه‌ی طبیعی آسمان (اغلب نور منطقهالبروجی) محدود شود.»
برای عملیات پرتاب، آفتابگیر مانند یک چتر نجات جمع شد و روی سازه‌های پالت (UPS) جلو و عقب قرار گرفت. هر دو سازه‌ی پشتیبان تلسکوپ و آفتابگیر، به‌طور مکانیکی به یکدیگر و بستر فضاپیما متصل شدند تا در محفظه‌ی موشک آریان ۵ قرار بگیرند و در برابر شرایط دشوار پرتاب، مقاومت داشته باشند.
در مرحله‌ی بعد، پایه‌ها یا تیرک‌ها میانی تلسکوپی به‌صورت متوالی از شاسی فضاپیما و عمود بر خط دید تلسکوپ بیرون رانده می‌شوند و بخش‌های چین خورده‌ی محافظ خورشیدی را به پیکربندی نهایی اما همچنان بدون شرایط کشش می‌رسانند. سرانجام هر لایه‌ی سایه‌بان کشیده می‌شود تا در جای دقیق خود قرار بگیرد. عملیاتی که با لایه‌ی رو به خورشید آغاز می‌شود و با لایه‌ی نزدیک‌تر به تلسکوپ پایان می‌یابد.
سپر خورشیدی مستقر شده، فرآیند سریع خنک‌سازی تلسکوپ و ابزارهای علمی را آغاز می‌کند اما در عین حال گرم‌کننده‌های درون ابزارهای علمی هم برای کنترل این روند سرد شدن و جلوگیری از ناسازگاری به‌کار می‌روند. در حالی که همه‌ی این مراحل روی زمین آزمایش و به‌صورت عملیاتی در مرکز عملیاتی مأموریت تمرین شده است، اما این فعالیت‌های حیاتی برای یک مأموریت موفق، باید در فضا هم به‌درستی اجرا شوند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از تلسکوپ فضایی جیمز وب پس از باز شدن پوشش محافظ سپر خورشیدی
Credit: NASA
