Cesta ke startu JWST a co pak?

Nyní, když Dalekohled Jamese Webba bezpečně dorazil na místo svého startu, tedy do Francouzské Guyany na severovýchodním pobřeží Jižní Ameriky, začaly technické týmy postupně odškrtávat položky v závěrečných seznamech úkolů, které musí proběhnout před startem v prosinci letošního roku. Očekává se, že tyto přípravy zaberou 55 dní od příjezdu observatoře po den startu. První úkoly po příjezdu jedinečné kosmické observatoře do čisté místnosti firmy Arianespace měli technici sledující kontaminaci. Ti museli prověřit, že teleskop je i po více než 9 000 kilometrů dlouhé cestě stále čistý a bez kontaminací.

Vybalování Dalekohledu Jamese Webba z transportního kontejneru.

Vybalování Dalekohledu Jamese Webba z transportního kontejneru.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Inženýři následně provedli závěrečné kolo elektrických a funkčních zkoušek, nebo zkontrolovali složenou konfiguraci, aby mohli definitivně potvrdit, že transport proběhl hladce. Na místo pak mohl nastoupit tým speciálně vycvičených techniků v ochranných oblecích, kteří brzy zahájí dvoutýdenní proces plnění nádrží pohonnými látkami – hydrazinem (palivo) a oxidem dusičitým (okysličovadlo). Tuto směs budou při misi využívat palubní trysky k udržování správné oběžné dráhy. Po natankování bude teleskop přesunut do nedaleké integrační budovy, kde bude vyzvednut a usazen na vrchol rakety Ariane 5. Poté bude odstraněno posledních několik dílů, které nesou označení „vyjměte před startem“ a naopak bude usazeno posledních několik dílů, které se mají před startem doplnit. Po dokončení těchto činností bude vyzvednut aerodynamickým kryt, který bude spuštěn a zakryje teleskop. V této fázi bude JWST prakticky definitivně připraven na start z kosmodromu CSG.

Raketa Ariane 5 je během předstartovních příprav spojena s rampou pomocí mnoha různých kabelů.

Raketa Ariane 5 je během předstartovních příprav spojena s rampou pomocí mnoha různých kabelů.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

Pár dní před startem se pak kompletní sestava rakety Ariane 5 i s nákladem vydá na startovní rampu. Inženýři v řídícím středisku budou po celou dobu až do okamžiku startu sledovat chování rakety i nákladu pomocí elektrických kabelů, které propojují raketu s obslužnou věží. Následujících 29 dní bude fascinujících stejně jako děsivých. Tisíce jednotlivých dílů musí fungovat správně a bezchybně na sebe navazovat, aby se Webbův teleskop rozložil do finální konfigurace – to vše v době, kdy sám poletí kosmickým prostorem vstříc své pracovní oblasti vzdálené zhruba 1,5 milionu kilometrů od Země. Stejně jako NASA používá výraz „sedm minut hrůzy“ pro přistání na Marsu, zvolila pro sled činností, které čekají na JWST neméně trefné označení „29 dní na hraně“.

Zmíněných 29 dní na hraně Webbova teleskopu začne už po startu. Přesně 206 sekund po startu, kdy bude sestava nad atmosférou ve výšce 120 kilometrů, se obě poloviny aerodynamického krytu, který až dosud chránil observatoř, oddělí pomocí pyrotechnického systému a pružin. Teleskop tak bude přímo vystaven okolnímu prostředí. Pozemní týmy by měly podle očekávání obdržet signál z Webbova teleskopu krátce poté, co se oddělí od horního stupně nosné rakety, tedy zhruba 28 minut po startu. Od této chvíle přebírá plně řízení teleskopu Space Telescope Science Institute v Baltimore. Právě jeho experti budou sledovat a řídit nejkomplexnější sekvenci rozkládání, o kterou se kdy pokusila jakákoliv kosmická mise.

Fotovoltaický panel Webbova teleskopu ve srovnání s člověkem.

Fotovoltaický panel Webbova teleskopu ve srovnání s člověkem.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

K prvnímu kolu rozkládání, při kterém bude nejprve vyklopen fotovoltaický panel, dojde mezi časem 31 a 33 minut po startu. Tím se přestane odčerpávat elektrická energie z vnitřních akumulátorů. Fotovoltaický panel totiž začne dodávat zhruba 2 kW elektrické energie pro palubní elektrické systémy a avioniku. Aby bylo možné na Zemi pomocí sítě Deep Space Network přijímat objemnější data, budou během zhruba dvou hodin vyklopeny střednězisková a vysokozisková anténa teleskopu. Zhruba 12 až 14 hodin po startu zažehne JWST poprvé své trysky a provede několik kriticky důležitých korekcí dráhy, která jej zavede vstříc jeho cíli. Teleskop by měl překonat oběžnou dráhu Měsíce zhruba dva a půl dne po startu, což je méně času, než kolik potřebovali astronauti v rámci programu Apollo, aby se dostali k Měsíci.

DTS (Deployable Tower Assembly)

DTS (Deployable Tower Assembly)
Zdroj: https://www.nasa.gov/

První velké rozkládání, které obnáší roztažení rámu slunečního štítu (tzv. unitized pallet structure), začne téměř tři dny po startu, čímž se otevře cesta k dalším krokům rozkládání. Tento krok, který také představuje začátek všech hlavních rozkládacích procesů, by měl trvat zhruba pět hodin, než se přední i zadní palety kompletně rozloží. Čtyři dny po startu se vysune „krk“ teleskopu – věžovitá konstrukce DTA (Deployable Tower Assembly), která odděluje část se zrcadly a přístroji od servisního modulu teleskopu. Tohle vysunutí efektivně odizoluje teleskop od vibrací a zároveň zajistí eliminaci přenosu tepla od servisního modulu. Aby toho nebylo málo, tak tohle „natažení krku“ umožní, aby další velké rozkládací části (například samotný sluneční štít nebo primární zrcadlo) měly dostatek prostoru pro své komplexní rozkládací postupy, které přijdou ke slovu později.

Rozkládání membrány slunečního štítu formálně začne zhruba pět dní po startu, kdy se svinou speciální krytky, které až doposud chránily sluneční štít. Další kritický bod celého procesu nastane ve chvíli, kdy se všech 107 dílů pro uvolnění štítu, které zatím udržují pět vrstev slunečního štítu na místě, na povel vytáhne, aby se membrány uvolnily. Jakmile budou tyto držáky uvolněny, začnou se zhruba o den později z těla teleskopu vysouvat dva díly (označované jako mid-booms), které vytáhnou všechny vrstvy tepelného štítu až do jejich finálního tvaru. Jakmile bude sluneční štít plně rozložen, dojde k napnutí všech vrstev štítu a také k jejich vzájemnému oddělení pomocí kladek a motorových systémů. Rozkládání a napínání tepelného štítu by podle očekávání měly trvat mezi osmým a devátým dnem po startu. Není však vyloučeno, že se celý proces zdrží kvůli řešení nenadálých potíží, které se mohou objevit.

Sekundární zrcadlo Dalekohledu Jamese Webba je usazeno na „trojnožce“.

Sekundární zrcadlo Dalekohledu Jamese Webba je usazeno na „trojnožce“.
Zdroj: https://www.esa.int/

Po dokončení napínání slunečního štítu dojde k vyklopení speciálního radiátoru, který se nachází za primárním zrcadlem, aby mohl začít chladit vědecké přístroje. Po tomto kroku se již pozornost zaměří na optický systém Webbova teleskopu, tedy na nové otevírání nového oka ke sledování vesmíru. Jeho rozkládání začne uvolněním, vyklopením a zacvaknutím „trojnožky“, která drží sekundární zrcadlo. Tento krok by mohl přijít zhruba během desátého dne. Sekundární zrcadlo je často opomíjeným, ale přesto důležitým dílem teleskopu, který má pro úspěch mise nezastupitelný význam. Tohle malé kruhové zrcadlo totiž zachytí světlo nasbírané 18 segmenty primárního zrcadla a složí jej do úzce zaměřeného svazku. Rozkládání primárního zrcadla má začít 12. den po startu, kdy se dva krajní panely (každý nesoucí tři šestiúhelníkové segmenty) začnou vyklápět, což by mohlo trvat téměř tři hodiny. Jakmile dosáhnou konečné pozice, dojde k jejich zacvaknutí.

Systém pro superjemné pohyby segmentů se nachází v jejich zadní části.

Systém pro superjemné pohyby segmentů se nachází v jejich zadní části.
Zdroj: https://eoportal.org/

Máme 13. den po startu a v tuto chvíli se očekává, že bude ukončeno rozkládání všech velkých dílů. Následovat budou menší, ale stále velmi významné kroky. Celkem deset dní je vyhrazeno mnohaúrovňovému procesu přesunu všech 18 segmentů primárního zrcadla z jejich startovní konfigurace. Tento proces začne po definitivním ověření, že krajní panely primárního zrcadla opravdu byly zajištěny a hotovo by mohlo být 25. den po startu. K zahájení velmi jemného procesu ladění pozic jednotlivých segmentů je potřeba aktivovat 126 extrémně přesných pohyblivých dílů v zadní části zrcadel. Tyto díly pak budou moci hýbat s každým segmentem, případně jej mohou velmi jemně ohnout – vše podle specifických zadání. Tento proces se však vzhledem k mimořádné přesnosti nebude počítat na dny, ale spíše na měsíce.

Nastává 29. den po startu a Dalekohled Jamese Webba opět zažehne své raketové motory, aby se usadil na předepsané oběžné dráze kolem libračního centra L2 soustavy Slunce-Země, které bychom našli zhruba 1,5 milionu kilometrů od Země. Formálně tak bude zakončena nejsložitější a také nejkomplexnější rozkládací sekvence, o kterou se kdy jakákoliv kosmická mise pokusila.

P.S. Tento článek můžete brát jako malou ochutnávku před 6. listopadem. V tento den (přesně 6 týdnů před 18. prosincem, kdy má Ariane 5 s JWST startovat), totiž na našem webu vyjde speciální článek s psaným online přenosem, ve kterém budeme shromažďovat všechny aktuální informace, fotky či videa z přípravy Dalekohledu Jamese Webba na start. Stejně tak pro Vás připravujeme další psaný přenos, který vyjde po startu a ve kterém budeme sledovat výše popsaných 29 dní na hraně.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/containerarrives_csg_gunn.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/crane_lift.jpg
http://spaceflightnow.com/…3338959346142390_626147360216144382_o.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/deployable.tower_.assembly_0.jpg
https://www.esa.int/…/Deployment_test_of_Webb_s_secondary_mirror_pillars.jpg
https://eoportal.org/ftp/satellite-missions/j/JWST_131021/JWST_Auto82.jpeg

Print Friendly, PDF & Email
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

17 komentářů ke článku “Cesta ke startu JWST a co pak?”

  1. Tomas D. napsal:

    To je složité, jako pumpa na seno.
    Tolik věcí se může pokazit. :/

    Nezbývá něž držet palce a doufat. Bez možnosti zásahu po vynesení teleskopu už moc prostoru pro chyby a selhání není.

    Mohli si k tomu přidat alespoň nějaký manipulátor (něco jako Canadarm na ISS). Kdyby se něco zaseklo, mohli by s tím „škubnout“. 😉

    • ventYl napsal:

      Tu bohuzial asi nie je cim skubat. Beryliove zrkadla budu krehke a nachylne na poskriabanie. Slnecny stit je krehky a nachylny na roztrhnutie. Zaroven to nie je velmi dobry pristup k navrhu misie, ze nejako to navrhneme a nejako to dopadne a ak nie, tak tomu nejako pomozeme. Navrh a pristup je spravny v tom, ze sa to proste navrhlo a odskusalo vsetkymi moznymi myslitelnymi scenarmi najlepsie ako vedeli (a vlastne sa kvoli tomu museli posuvat hranice postavitelneho) tak, aby to na prvu dobru klaplo. Klapnut to nemusi. Ale rovnako dobre by mohol nepomoct aj manipulator.

      Kazdopadne hej, je to vedecka obdoba ruskej rulety s jednou prazdnou komorou a piatimi ostrymi. What could possibly go wrong? Bezpochyby ambiciozny projekt.

  2. Štěpán napsal:

    Bál bych se zažehnout motory s takto rozloženou soustavou 😀 držím palce

  3. Spytihněv napsal:

    Těch potřebných kritických kroků je skutečně hodně. Proti tomuto působí rozvinutí dvou panelů Lucy opravdu „triviálně“. A přece se něco zvrtlo a mise je v ohrožení. JWST je opravdu epochální dílo, které my budeme sledovat s napětím, ale přece jen s odstupem, jak se ale budou během těch týdnů cítit lidé z NASA odpovědní za jednotlivé fáze od startu až po první snímek?

    A v souvislosti s minimálně odolným (to jsem možná ještě přehnal) novátorským slunečním štítem mě napadá, jak je ten kosmický prostor prázdný. Dalekohled bude pracovat dlouhé roky a přece se počítá a tím, že nedojde ke kolizi byť jen s částečkami minimální velikosti.

  4. David Suchomel napsal:

    Mám takový laický dotaz. Mají na JWST i nějaké kamery aby mohli sledovat rozkládání a další milníky, nebo to budou jen odečítat z nějakých parametrů telemetrie?

    • Dušan Majer napsal:

      Kamery tam nejsou, obstará to telemetrie. Je to mocnější prostředek, než se může na první pohled zdát.

    • Ferda napsal:

      Bohuzel umistit servisni kamery na JWST neni zas tak jednoduche. Urcite nemuzou byt nad slunecnim stitem (na strane zrcadel), protoze jejich vlastni tepelne vyzarovani by mohlo ovlivnit hlavni pozorovani. Dale jejich umisteni na jakoukoliv pohyblivou cast, vcetne slunecniho stitu, by bylo technicky slozite a mohlo by zkomplikovat uz tak slozite technicke reseni – a nanestesti i zvysit riziko selhani. Ke kazde kamere musi vest kabliky, musi byt tepelne izolovana, mozna vyhrivana, atd… neni to tak trivialni, jak by se mohlo na prvni pohled zdat (nic takoveho jako prisroubovat GoPro a zasunout USB kablik). A nakonec by bylo potreba jeste upravit sofware a komunikacni vrstu pro prenos dat z kamery. To vsechno dohromady by teleskop znovu prodrazilo, zeslozitilo a dost mozna i opozdilo.

      Proste z toho vyplyva, ze kvuli nejakym dvema moznym kameram umistenym na spodku servisni casti, ktere nakonec ani nic moc navic nez co by poskytla telementrie nezachyti, tak se nevyplati podstupovat to usili a riziko. Napada me snad jen, ze by byly uzitecne k monitorovani stavu slunecniho stitu, i z dlouhodobeho hlediska jakou ma trvanlivost. To by snad smysl mit mohlo, ale asi se to nevyplati.

    • Michal Václavík napsal:

      Kamery tam nejsou, v době návrhu JWST byl takový systém velmi hmotnostně a energeticky náročný a tedy ve své podstatě nerealizovatelný. Proto tam dnes nic takového nenajdeme. Přímé optické potvrzení rozložení zrcadla a tepelného štítu by určitě výrazně pomohla, ale hold se musí technici spolehnout na jednodušší elektrické a elektromechanické senzory. Zejména druhá rodina může vykazovat falešné pozitivní či negativní signály, které by kamera odhalila, ale hold se musí pracovat s tím, co je.

  5. Kamil napsal:

    Abych parafrázoval mou oblíbenou hlášku z filmu Černý jestřáb sestřelen: „Nic netrvá 29 dní“

  6. Pavel Kralicek napsal:

    Když tohle všechno vyjde, bude to ten nejlepší (po)vánoční dárek pro všechny vesmírné fandy! Stejně bych si ale přál, aby budoucí projekt takhle nestrkal všechny vejce do jednoho košíku. Přál bych si tohle: https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/Direct_Multipixel_Imaging_and_Spectroscopy_of_an_Exoplanet/
    …rozlišení 25km na povrchu u exoplanet velikosti Země s malým zrcadlem je skutečná next gen technologie!

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.