Sluneční štít Dalekohledu Jamese Webba prošel zkouškou, která je nezbytná k vypuštění celé unikátní observatoře na jaře roku 2021. Technici a inženýři rozložili a napnuli každou z pěti vrstev, které tvoří sluneční štít teleskopu. Dostali jej tak do stejné pozice, ve které bude pracovat zhruba milion a půl kilometrů od Země. „Vůbec poprvé byl sluneční štít rozložen a napnut pomocí palubní elektroniky a navíc i s připojenou teleskopovou částí. Rozložený štít je vizuálně ohromující a jeho splnění byla výzva,“ přiznává James Cooper, manažer slunečního štítu JWST z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland.
Aby mohl pozorovat vzdálené končiny vesmíru, které ještě lidstvo nikdy nespatřilo, je Dalekohled Jamese Webba vybaven arsenálem revolučních technologií. Ty ve výsledku tvoří nejsofistikovanější a nejkomplexnější vědecký kosmický teleskop, jaký kdy vznikl. Mezi zmíněnými pokročilými technologiemi má jisté místo i pětivrstvý sluneční štít, jehož vývoj patřil k těm komplikovanějším. Jeho úkolem je chránit zrcadla a vědecké přístroje na palubě před světlem a teplem, jejichž hlavním zdrojem je Slunce.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Tento teleskop je totiž optimalizován pro sledování vesmíru v infračervené části spektra, což sice umožní vidět i starší a vzdálenější objekty, ale na druhou stranu to vyžaduje, aby byla zrcadla i přístroje extrémně chladné. Právě sluneční štít je klíčový pro regulaci těchto teplot. Jinými slovy, aby mohl JWST v kosmickém prostoru fungovat, je nezbytné, aby správně rozložil svůj tepelný štít.
Samotný štít rozděluje celou observatoř na dvě části – horká je otočená směrem ke Slunci a podle počítačových modelů by se vnější strana měla ohřát až na 383 Kelvinů, tedy 109 °C. Chladná část je otočena směrem od Slunce vstříc hlubokému vesmíru – vnitřní vrstva slunečního štítu by měla mít podle počítačového modelu teplotu pouze 36 Kelvinů, tedy -237 °C. Při takové teplotě by ztuhnul i kyslík, který tady na Zemi dýcháme. Naopak na horké straně byste mohli snadno uvařit vajíčko.
Webbův teleskop testoval rozložení slunečního štítu už dříve během vývoje. Šlo o velmi důležité testy, neboť se při nich podařilo odhalit problémy, které se řešily mnohem lépe, než kdyby se objevily až nyní. To samé platí i pro komplikace zjištěné při testování celé servisní části, hlavně o environmentálních zkouškách, které odhalily hned několik závad. V případě aktuální zkoušky byly jako obvykle použity kladky a závaží, díky kterým bylo možné eliminovat účinky gravitace a simulovat prostředí mikrogravitace, jaké technika zažije v kosmickém prostoru. Pečlivým monitorováním rozkládání a napínání každé jednotlivé vrstvy se technici ujistili, že stejný proces by měl i ve vesmíru probíhat hladce.
Zdroj: https://www.nasa.gov
„Při této zkoušce se ukázalo, že systém slunečního štítu přečkal environmentální zkoušky servisní části observatoře. Ukázala nám nové informace o rozhraních a interakcích mezi částmi teleskopu a slunečního štítu,“ vysvětlil Cooper a dodal: „Mnohokrát děkuji všem inženýrům a technikům za jejich vytrvalost, zaměření a nesčetné hodiny úsilí pro dosažení tohoto milníku.“
Jak již bylo uvedeno, sluneční štít JWST tvoří pět vrstev polymeru zvaného Kapton. Každá vrstva je pokryta hliníkem, který byl na povrch deponován z plynné fáze a jehož úkolem je odrážet sluneční teplo pryč do vesmíru. Dvě vrstvy, které budou Slunci nejblíže jsou navíc ošetřeny i vrstvou speciálně upraveného křemíku, který je má chránit před ultrafialovým zářením od Slunce.
Webbův teleskop má za úkol zachytit světlo z prvních hvězd a galaxií, které vznikly po Velkém třesku. Ke splnění tohoto úkolu je nutné jednak největší zrcadlo, jaké se kdy podívalo do vesmíru, ale i sluneční štít, jehož plocha je srovnatelná s tenisovým kurtem. Kvůli tomu, jak je teleskop velký, jaký má tvar a jaké jsou termální požadavky, musí být jeho sluneční štít velký a komplexní. Na druhou stranu se však musí vejít do standardního pětimetrového aerodynamického krytu rakety. Po dosažení kosmického prostoru je tedy nutné zajistit spolehlivé rozložení celé složené konstrukce. Toto rozkládání v prostředí mikrogravitace je nutné provést absolutně bez chyby.
Nyní, když JWST prošel touto důležitou zkouškou, čeká na inženýry dlouhý proces perfektně přesného a předem daného skládání slunečního štítu zpět do předstartovní složené konfigurace, ve které logicky zabírá mnohem méně místa než v rozloženém stavu. Jakmile bude tato činnost dokončena, budou následovat důkladné zkoušky elektrických systémů, po kterých přijdou na řadu mechanické testy – třeba vibrační zkoušky simulující chvění při startu rakety. Po této sérii zkoušek přijde na řadu úplně poslední testovací rozložení slunečního štítu, které prověří, že systém funguje i po simulaci startu. Pak se celá konstrukce opět složí a bude čekat na start.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/xpjzwp2a.jpeg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/shield_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/spjukena.jpeg
JWST je opravdu stařík. Příprava na Zemi 25 let, jen odklady startu 7 let. Nizoučká spodní hranice životnosti – pouhých 5 let – limituje cenu pozorovací hodiny, ta bude závratná. Cenově bude a dlouho zůstane nejdražším nepilotovaným projektem všech dob a cena s odklady nadále utěšeně roste.
Po všech komplikacích a odkladech mi zdražení z necelých pěti miliard na necelých 8 miliard dolarů přijde celkem přijatelné.
Jinak to není 25 let (první peníze byly vyhrazeny roku 2002, do té doby šlo o „nezávazné“ studie), PDR proběhlo v roce 2008 a CDR v roce 2010.
Koneckonců až někdo podobný teleskop vyrobí rychleji a levněji, tak budu první kdo se bude NASA posmívat.
Bla, bla, bla. Stále tie isté reči.
Čerpal jsem z WIKI, tam píší, pokud tomu době rozumím, že JWST vznikl v roce 1996 jako NGST a v roce 2002 dostal jméno po administrátorovi NASA.
Cena se údajně již vyšplhala k 10 mld, ale to nemám ověřeno.
Tak je to 10 mld., pamatoval jsem si to dobře, bylo to ve zdejším článku z 31.srpna.
Americké sondy obvykle překračují plánovanou životnost. Nepochybuji, že jste to již několikrát zmínil vy sám.
Tak tady se asi neřídili Muskovým příslovím, že nejlepší součástka, je žádná součástka :-O … příjde mi to strašně, ale strašně komplikované, dle toho videa :-O
Vzhledem k úkolům ,které má plnit a omezení velikostí aerodynamického krytu to jinak nejde.
Vzhledem ke hmotnostním limitům silně pochybuji, že jsou tam nějaké součástky „navíc“.
Ani v nákresu, ani v PR prezentacích dosud neexistuje raketa, která by takový teleskop vynesla nahoru bez nutnosti ho poskládat.
A zrovna JWST bude pozorovat oblohu ve vlnových délkách které na Zemi dost dobře pozorovat nejdou. Je tedy nenahraditelný.
PS: Koneckonců pokud úřady povolí ty počty družic které žádá SpaceX pro Starlink a další tisíce ostatním firmám, tak se obávám že to lidstvo přijde ještě hodně draho (vesmírné teleskopy jsou řádově dražší než ty pozemní, byla doslova škoda, kdyby do vesmíru musely „emigrovat“ i teleskopy pro viditelné spektrum).
Taky mám pocit, že už je trošku zastaralý a stárne dál.
Ne, zastaralý není. Neexistuje pro něj žádná konkurence. Pořád bude dělat špičkovou vědu.
Aha, a jak se jmenuje ten lepší teleskop který ho překonal? Díky.
Měl jsem na mysli dobu od návrhu, přes realizaci a vypuštění. Webb by měl podle mě mít možnost být v čase vylepšován, podle toho jak jde technika kupředu.
Servisní mise v bodě L2 by byla velmi náročná. Ať už pilotovaná (Starship by toho mohla být schopna), nebo robotická.
Díky za zajímavý článek.
Velice oceňuji odvahu NASA, že do takového nesmírně komplexního a riskantního projektu šla. Cena a čas je daní za většinu pionýrských projektů – viz ISS, LHC, ITER apod. Jen jaký průlom do poznání vesmíru přinesl ve své době ne levný Hubble teleskop apod.! Poněvadž už mám dost let, doufám, že se dožiji jeho vypuštění a pokud ano, budu držet palce, aby vše vyšlo, jak NASA plánuje.
Máte pravdu, že to stojí šílené peníze a každým rokem to zastarává..
Ale i tak to bude pecka až se to konečně dostane do vesmíru..
Abych řekl pravdu, tak spíš než cena a nebo postupné zastarávání mi vadí ta krátká životnost… 5 let je na takhle drahý projekt trošku málo… I když třeba se podaří nějak prodloužit – uvidíme..
Jinak doufám, že nástupce už bude mít možnost servisu a upgradu. A pokud ne, tak aspoň, aby se k němu dala poslat sonda s provozními látkami.
No ať je to jakkoliv, buďme rádi za to, že se do tak velkého projektu Nasa pustila… Výsledek bude stát zato ..
To je minimalna zivotnost a ta co som si zatial vsimol je u vesmirnych projektov casto velmi znizovana.
Podla mna da 10rokov mozno aj viac.
Je to primární životnost, která se jako u každého jiného projektu prodlužuje. Děláte jako kdybyste neznal taktiku NASA. 😉
JWST by zastarával, pokud by existovalo něco lepšího, ale ono nic není a zatím nejsou ani plány něco lepšího postavit.
Hubble se začal stavět 1978, startoval až 1993 a poslední servis měl 2009, přesto bych ho neoznačoval jako zastaralý.
Plány (přesněji studie, či koncepty) na lepší by byly (ATLAST, HDST, LUVOIR).
Ale považuji za logické a samozřejmé, že vědecká a inženýrská komunita čeká jak se osvědčí JWST.
To jsou skutečně „jen“ studie. ATLAST a HDST jsou konkurenční studie projektu LUVOIR. Ještě se neshodli co vlastně chtějí pozorovat. U ATLAST ještě třeba ani neví, jak velké by mělo být primární zrcadlo. Je ale určitě dobře, že se něco děje a přemýšlejí co dál. Ke konstrukčním plánům je ale ještě daleko.
Zastarávat samozřejmě mohou přístroje, čidla či něké systémy, třeba orientace a pod. V tomto případě věřím, že k průbežné modernizaci dochází. Jako u všech dalekohledů, dostatečně přesné zrcadla či čočky se vyrábí už více než 100 let, takže řada z těch strších stačí průběžně modernizovat přístrojové vybavení.
Jinak u téhle myse budu mít asi zavřené oči, aby se něco …atd.
Tenhle superpřístroj je konsruován na samé hranici možností a je to konstrukce neobyčejně složitá. No, moc tyhle záležitosti potřebujeme. Jak se zdá, o 70 % hmoty ve vesmíru nevíme skoro nic a i tohle může být jeden ze základních pilířů jejího výzkumu.
To je hodně naivní pohled. Každá součástka je certifikována, otestovaná samostatně, pak v rámci příslušného(ných) subsystému/ů a následně celého systému. Pokud byste ji chtěl v průběhu doby vyměnit, musel byste znovu projít celým testovacím a certifikačním procesem a vzhledem k potřebným časům a probíhajícím modernizacím byste se zacyklil a nedostal nikam. Tohle není dalekohled na Kleti ale teleskop v kosmu.
Taky není „konstruován na samé hranici možností“. Konstrukce je náročná zejména kvůli odladění systémů, rozměrům, pracovnímu prostředí a nezbytným testům, atd. Ale dnes vznikají náročnější konstrukce/ stavby.
Bohužel Vám nerozumím. Zřejmě jste rozhodnut vítězit, což Vám rád umožním.
Psát o něčem, že je zastaralé, znamená, že existuje něco nového, lepšího. Ale bohužel nic takového v oboru vesmírných teleskopů se neobjeví dříve než za 10-20 let. A že je stařík? Jak může být staříkem, když se ještě nenarodil? Narodí se, až vyjde „z lůna“ rakety Ariane. Hubble je už skutečně staříkem a pořád podává špičkové výkony.
Přesně tak, nic lepšího není, tak jaké zastarávání….
Jasne, ze zastarava. Dnes uz mame lepsi pocitace (urcite), pameti, komunikacni elektroniku, kamery, akumulatory. Dost mozna uz mame i lepsi konstrukcni materialy na nektere casti teleskopu.
Jenomze kdyz si dneska koupit nejnovejsi pocitac prvni den, kdy je ten procesor v prodeji, tak uz je zastaraly. To je proste normalni soucast zivota.
Co je u vas doma novinka je zastaraly kus HW v laboratorich, ktere na tom testuji software. Co je u nich novinka je zastaraly kus v laboratorich Intelu a AMD. A naopak to, co chcete vyhodit muze jeste par let slouzit v nejake chudsi zemi. A s vesmirem to je stejne – je tak tezke a zdlouhave neco postavit a dostat tam, ze nas nejmodernejsi teleskop ve vesmiru je 30 let stara spionazni druzice navrzena odhadem jeste o 10 let driv (to jsem nehledal, to jsem si tipnul).
Takze ten zastaraly kram bude o nekolik trid lepsi, nez ty jeste zastaralejsi kramy, co tam uz jsou a urcite nam posle mnohem lepsi data, nez mnohem novejsi teleskopy na povrchu planety, kterym prekazi atmosfera.
Ad Antocyanin:
Jo jo.
Jen 30 let? Klidně ještě 10 let přidejte.
Jenže vesmírný program nepotřebuje vždy nejnovější HW, především musí být odolný. Vemte ten Váš nejmodernější počítač, pošlete ho mimo zemskou orbitu. Když náhodou přežije start, tak průlet Van Allenovým pásem ho dorazí určitě.
Možná Vás to překvapí, ale družici dokáže řídit počítač s výkonem tlačtkového telefonu.
Me to neprekvapi, ale spoustu lidi tady na foru mozna ano.
Problemy s radiation hardened procesory jsem do toho uz zatahovat nechtel. Na druhou stranu SpaceX pouziva normalni procesory a taky s tim nekolikrat uspesne leteli za Van Allenovy pasy. Myslim, ze tech pocitacu maji vic a vyhodnocuji, jestli se vysledky shoduji (taky nic noveho pod sluncem, to mel uz Space Shuttle).
Nicmene i radiacne odolne a odstinene procesory bychom dokazali postavit lepsi, nez jsou v JWST.
Spise by me zajimalo, jak delaji radiacne odolne CCD chipy.
Pointa meho minuleho prispevku mela byt v tom, ze novinky se na ruzna mista dostavaji ruznou rychlosti a do vesmiru to kvuli komplikovanosti uplne vseho trva dlouho.
Hubble je stále v perfektnej kondícii a stále je nenahraditeľný (pracuje vo VIS oblasti), podľa výkonnosti je stále mladíkom, to najlepšie čo pre VIS máme, takže žiaden starček.
JWST bude pracovať v IR oblasti, čo je zásadný rozdiel, takže aj po vypustení JWST bude Hubble teleskop vo VIS bez konkurencie a stále to najlepšie čo pre VIS oblasť máme. JWST dokáže 5 rokov pracovať v IR oblasti, čo je dané množstvom kvapalného hélia na udržanie zariadení pri extrémne nízkych teplotách, takže v IR oblasti nemôže pracovať o moc dlhšie ako tých 5 rokov. Ak dôjde kvapalné hélium bude JWST s istými obmedzeniami použiteľný aj pre VIS oblasť, čo bude bonus navyše.
pb 🙂
Chladivo může vydržet i déle než 5 let. Je to takový opatrný odhad.
Určite vydrží dlhšie, ale o viac ako 2-3 roky určite nie.
No. i po vyčerpání helia bude jistě možnost teleskop v omezeném režimu využívat. Záleží na kvalitě stínění a izolace.
JWST nebude využívat klasické chlazení jako dřívější teleskopy. Poveze si s sebou malou ledničku. 😉
Po vyčerpaní hélia už iba VIS. Vo VIS bude Hubble stále najlepší a bez konkurencie. Je naprosto spoľahlivý a je stále v perfektnej kondícii a zrejme ešte dlho aj bude.
Jistě, ovšem chladicí médium je helium. Jak víme z praxe, systémy tepených čerpadel jsou citlivé na úniky chladicích médií, což asi všichni u našich ledniček známe ( ta předposlední ovšem vydržela 18 let). Konec konců, ani jiné medium než helium v úvahu nepřipadá. Takže, věřme že vše bude jak být má a vydrží to hodně dlouho.
JWST nepoveze žádné zásoby kapalného helia na chlazení, takže mu nikdy nedojde.
No konečne to hádam poletí.Prínos bude ohromný.Len nechápem,prečo to falcon heavy nedoruči až na miesto ale namiesto toho ide arianne 5 či koľko a tá ho zaveze na orbitu a potom ide Webb sám až do tej vzdialenosti 1,5 mil. km?
Tři hlavní slova: Průměr aerodynamického krytu.
Další důvody: Splacení evropského podílu, spolehlivost a prověřenost nosiče.
a FH je prevereny na to, ze dokaze fungovat tak dlho aby doniesol ten naklad az na miesto? ma dostatocnu radiacnu ochranu a pod., alebo by sa len spoliehalo na to, ze ved mozno to da
len co potom ak by to nedal?
Přesně tak, jak napsal p. Dušan Majer. Jen dodám dotaz – proč by měl „letět až na místo“? Stačí, když poslední stupeň sondě udělí potřebné delta v požadovaném směru u Země a to není málo, když periapsa je cca až u Měsíce. Pak by už byl zbytečnou, cca 4 tunovou, přítěží.
Zabudol si že ak tam doletí bude musieť hodne pribrzdiť aby neodletel preč, na čo je nutné tiež hodne paliva.
Samozřejmě bude muset cca v místě L2 provést složitou změnu dráhy, aby jej obíhal v pokud možno stabilní dráze. Bylo by ale zbytečné, aby při této změně dráhy byl ještě „zatěžován“suchou hmotností posledního stupně, raději se to nechá na motorech sondy. Jak je ta dráha složitá je krásně vidět na webu http://www.russianspaceweb.com/ . Během své aktivní provozní doby bude muset tuto dráhu několikrát korigovat.
Či to bude posledný stupeň či manévrovacie motory ďalekohľadu, palivo tak či tak tam bude potrebné dopraviť. Ak záverečnú fázu zveríme len manévrovacím motorom bude celá zostava ľahšia, teda vystačí sa s o niečo menším množstvom paliva.
Já jen dodám, že horní stupně raket nejsou stavěné na to, aby dělaly zážehy po několika dnech až týdnech,což je doba nutná k přeletu od Země k libračnímu centru. Na to jsou optimalizované motory a celé pohonné systémy družic.
Řekl bych, že v době, kdy se určil nosič pro JWST, byl Falcon Heavy pouze vlhkým snem jednoho vizionáře. Krom výše již uvedeného. Tohle není nějaký standardní telekom satelit pro GEO, aby se dalo s nosičem jen tak čachrovat.
FH je malý, pod jeho aerodynamický kryt sa JWST nevmestí. Okrem toho je FH stále len nedostatočne overený, takže nič drahšie by som na neho nedával. Svedčí o tom i to, že tohto roku už nepoletí a budúceho roku pravdepodobne poletí len raz – aj to iba možno.
Nechápu co na tom starne procesory ty budou pořad stejné motory taky a jedině obrazovy snimač by mohli teoreticky vyvinout lepši jak před 20 lety.
Diky za pekny clanek! Kdyz se ted podarilo plne rozvinout slunecni stit podarilo se uz v konstrukci dohledat ztracene sroubky, ktere se vyklepaly pri vibracnim testovani? Zadnou novou zpravu jsem k tomuhle nedohledal a kdyby melo pak naostro rozkladani kvuli tomuto selhat, byl by to fakt pech!:-/
Informaci jsem nedohledal, ale předpokládám, že se to hledání podařilo.
Mám otázku. V roku 2021 má byť JWST vypustený. Je teda možné že ho ponesie už modifikovaná Ariane 6 ktorá má štarty plánované na rok 2021-22? Stále čítam že bude vynesený staršou sestrou Ariane 5. A ako áno, bude to bezpečné? Ide ešte o nezabehnutý kus techniky.
Stoprocentně Ariane 5, na tom se v žádném případě nic měnit nebude. Je potřeba velký aerodynamický kryt, velká nosnost a vysoká spolehlivost. To vše má A5.