24. ledna 2022
V dnešním díle věnovaném odpovědím na otázky ohledně Teleskopu Jamese Webba se zaměříme na to, proč vůbec vysílat takto drahé teleskopy do kosmu? Otázkou také je, co vše nás vlastně naučil Hubbleův vesmírný dalekohled a zda jsme se z toho ponaučili? Taky se podrobněji podíváme na to, jakéže má observatoř vlastně gyroskopy, a jak fungují, protože i na to jste se často ptali. Doufám tedy, že se dozvíte zase další zajímavé věci, protože i tentokrát zde najdete várku zajímavých odpovědí na ty vůbec nejčastěji kladené otázky ohledně této neuvěřitelné mise, která to nejlepší má teprve před sebou. Pokud svou otázku nenajdete v tomto dílu, tak zkuste počkat na některý další, nebo se už teď můžete podívat do předešlého, zda tam třeba vámi hledaný dotaz již není. Pojďme tedy bez delších průtahů rovnou k další otázce.
Proč vůbec musíme vyslat teleskop do vesmíru? Nemůžeme stejná data získat velkými dalekohledy na Zemi pomocí adaptivní optiky?
Hvězdářský dalekohled umístěný na zemském povrchu se musí vždy vypořádat s atmosférou. Je to podobné jako kdybychom chtěli velmi detailně pozorovat plavce pod hladinou vody. Atmosféra způsobuje rozmazávání pozorovaných objektů a jejich kmitání. Díky tomu vzniká například známý jev: třpyt hvězd. V současné době mohou systémy adaptivní optiky korigovat toto rozmazávání pouze v malých zorných polích poblíž jasných hvězd fungujících jako referenční majáky, které ovšem umožňují přístup pouze k malé části oblohy. Umělé světelné majáky vytvořené pomocí silných laserů mohou poskytnout lepší přístup k obloze, ale technologie poskytující široké zorné pole je ještě daleko. Pokud se však teleskop umístí nad zemskou atmosféru, rozšíří se značně jeho možnosti a schopnost pozorovat i velmi vzdálené objekty v kosmu. Navíc světlo má mnohem větší spektrum, než jaké jsme schopni vnímat. Jednoduše proto, že lidské oko k tomu není přizpůsobené, a pro některé části spektra je navíc zemská atmosféra téměř neprůhledná. Zrovna do této kategorie spadají i infračervené vlnové délky, ve kterých bude JWST pozorovat vesmír. Atmosféra v tomto rozhraní jasně září, takže pro co nejlepší výsledky je zapotřebí velmi studené prostředí i dalekohled samotný. K nalezení nejstarších galaxií bude třeba velmi nízká hladinu světla v popředí, široké pozorovací úhly a studium v mnoha infračervených vlnových délkách, což je kombinace pozorovacích podmínek dnes dostupných pouze z vesmíru.
Jak dlouho bude mise JWST trvat?
Webb je navržen tak, aby životnost mise nebyla kratší než pět a půl roku po startu. Cílem je ovšem dosáhnout životnosti delší než 10 let. Životnost teleskopu je omezena zejména množstvím paliva použitého k udržení oběžné dráhy v bodě L2 a správným fungováním pohonu a přístrojů. Webb měl v době startu „na palubě“ palivo na 10 let životnosti (s marží), ale jak už bylo zmíněno v minulém díle – díky skvělé práci rakety Ariane 5 se podařilo observatoři zajistit dostatek paliva až na 20 let provozu.
Proč není možné Webb opravit jako Hubble?
Hubbleův teleskop je na nízké oběžné dráze Země (LEO), nachází se přibližně 600 km od Země, a je proto snadno dostupný pro servisní mise. Webb bude provozován v Lagrangeově bodě L2 v soustavě Slunce-Země, který se nachází přibližně 1,5 milionu km od Země, a proto bude mimo dosah jakéhokoli kosmické lodě s posádkou, které jsou v současnosti k dispozici. V počátcích projektu JWST byly provedeny studie s cílem vyhodnotit přínosy, praktičnost a náklady na servisní mise s posádkou, ale i robotickými misemi nebo nějakou kombinaci, jako je třeba návrat teleskopu na nízkou oběžnou dráhu Země, kde by proběhla případná oprava. Tyto studie dospěly k závěru, že potenciální přínosy oprav nevyvažují nárůst složitosti mise, hmotnosti a nákladů, které by byly nutné k tomu, aby byl Webb dál provozuschopný.
Proč nesestavit Teleskop Jamese Webba na oběžné dráze?
Byly studovány různé scénáře včetně sestavení na oběžné dráze, ale ukázaly se jako neproveditelné. Zkoumaly se možnosti montáže na oběžné dráze například na ISS. Na Mezinárodní vesmírné stanici ovšem nelze sestavit přesné optické struktury potřebné, pro teleskop tohoto typu. Navíc vesmírný odpad, který se nachází kolem vesmírné stanice, by mohl poškodit nebo kontaminovat citlivou optiku dalekohledu, dřív než by byl teleskop kompletní. Webb se proto záměrně umístil daleko od nízké oběžné dráhy Země, a trosek, které se tam nacházejí. A konečně, pokud by byla vesmírná stanice použita jako montážní dílna pro observatoř, potřebovali bychom pořád ještě minimálně druhou raketu, abychom poté teleskop dostali do konečného cíle (bod L2). Observatoř by navíc musela být navržena s mnohem větší hmotností, aby vydržela tento druh startu a typ zacházení, přičemž by zbyla menší hmotnost pro zrcadla a vědecké přístroje.
Jak se lišilo testování Hubbleova a Webbova zrcadla? Co nás Hubble naučil?
Za prvé, na JWST se k ověření použily zcela odlišné sady měřicích nástrojů a technik, než jaké se používaly při jeho výrobě. Pracovníci se díky tomu vyhnuli jedné chybě ze zkušeností s HST, kde byl později k ověření zrcadla použit stejný nástroj jako při jeho výrobě. Z technického hlediska, konkrétně na Hubbleovo vesmírný dalekohled společnost Perkin-Elmer použila stejný reflexní nulový korektor k vedení konečného tvarování a leštění primárního zrcadla, který později použila, aby ručila za jeho přesný tvar. Reflexní nulový korektor byl ovšem špatně nastaven, a navíc nebyl nezávisle zkontrolován, že je správně seřízen, a tak zrcadlo skončilo s chybou. Přesto kdyby ve společnosti Perkin-Elmer použili samostatný nástroj – refrakční nulový korektor, ke kontrole ohniskové vzdálenosti primárního zrcadla, tak mohl být výsledek jiný. Na teleskopu JWST byly všechny zrcadlové části individuálně ověřeny a po sestavení dalekohledu byly jednotlivé kusy znovu zkontrolovány. Za druhé, Webb prošel úspěšně end-to-end optický test celého dalekohledu, který nebyl proveden na HST. Komplexní kontrola sestaveného Hubbleova teleskopu by pravděpodobně odhalila vadu v primárním zrcadle. Techničtěji řečeno, end-to-end test na Webbově dalekohledu zahrnoval průchod světla celým sestaveným dalekohledem pomocí testovacích bodových zdrojů světla z přesně umístěných optických aparatur a pomocí odrazných zrcadel (tři autokolimační plochá testovací zrcadla). Díky tomu se znovu zkontrolovalo vyrovnání všech optických částí dalekohledu smontovaných dohromady a ukázalo se, že jednotlivé segmenty primárního zrcadla lze vzájemně zarovnat, a znovu se tím i zkontrolovaly přesné tvary všech zrcadel.
Stručně řečeno, použili v NASA několik nezávislých testů a křížových kontrol s předdefinovanými výsledky, kterých chtěli dosáhnout. Vyžadováno bylo navíc nejen komplexní testování, ale také přísné, nezávislé odborné posouzení jako typ další kontroly. Lee Feinberg a Paul Geithner napsali článek (vyšel v roce 2008) o ponaučení z chyb učiněných během mise HST. (Poznámka: Ke stažení budete potřebovat účet SPIE).
Ukázka gyroskopu s polosférickým rezonátorem (HRG) společnosti Nortrop Grumman. Díl připomínající skleničku na víno je uprostřed. Zdroj: National Air and Space Museum
Používá Webb gyroskopy?
Ano, observatoř jich má hned několik. Gyroskopy se používají v kombinaci s navigačními kamerami (STA) k odhadu orientace v prostoru. V návrhu Webbova řízení polohy se tento odhad používá k přemísťování observatoře od cíle k cíli, a udržování nasměrování na cíl před jemnými vědeckými operacemi. K určení orientace observatoří v kosmu jsou obvykle zapotřebí nejméně tři gyroskopy orientované ve třech různých směrech (ačkoli inovativní provozní postupy umožnily, že si Hubble před poslední servisní misí vystačil pouze se dvěma funkčními gyroskopy a dalšími senzory). Stejně jako Hubble a mnoho dalších zařízení pracujících v kosmu, Webb začíná život s redundantní sadou fungujících gyroskopů, takže vícenásobné selhání gyroskopů lze zvládnout bez ztráty vědeckých schopností, ale na rozdíl od Hubblea, Webb používá velmi odlišný druh gyroskopu. HST má tradiční mechanické gyroskopy, které měří stálost malého rotujícího setrvačníku a snímají úhlový pohyb. Mechanické setrvačníky vyžadují pohyblivé součásti v tekutém prostředí, a proto podléhají časem opotřebení. Namísto toho používá Webb gyroskopy s polosférickým rezonátorem neboli HRG. Někdy se jim také říká wine glass gyroscopes, zejména proto, že svojí konstrukcí se podobají sklenici na víno nebo houbě. Jedná se o rezonanční dutou polokouli, která je uložena na masivní stopce. Ve stopce se nacházejí piezoelektrické snímače, přičemž ty měří změny rezonance v závislosti na orientaci polokoule vzhledem k počáteční poloze. Gyroskopický efekt zde vzniká v důsledku setrvačnosti stojatých vln. HRG pracují ve vakuu a nemají žádné pohyblivé nebo třecí části, takže se prakticky neopotřebovávají! Poprvé byl tento typ gyroskopů použit v roce 1996 na kosmické sondě NEAR Shoemaker a od té doby prokázaly vynikající spolehlivost. Není známe jejich jediné selhání. Předpokládá se, že průměrná doba před selháním bude 10 milionů hodin! K červnu 2011 tento typ zařízení nashromáždil více než 18 milionů hodin nepřetržitého provozu ve vesmíru na více než 125 různých strojích umístěných v kosmu bez jediné poruchy! Materiálem rezonátoru je křemenné sklo, které je přirozeně odolné vůči záření ve vesmírném prostředí. To propůjčuje rezonátoru HRG vnitřní imunitu vůči škodlivým účinkům kosmického záření. Proto se tolik hodí pro použití v aerokosmickém průmyslu. Teleskop obsahuje šest těchto gyroskopů a pro změnu polohy potřebuje dva. JWST navíc nepotřebuje tak přesné zaměření na cíl, protože má jemné řízené zrcadlo, které pomáhá korigovat malé pohyby dalekohledu. Dalekohled JWST má také sadu setrvačníků (celkem 6) od společnosti Rockwell Collins Deutschland GmbH (dříve Teldix), které lze nastavit tak, aby nasměrovala dalekohled bez použití pohonných látek. Využívána ale bude i sada malých trysek, které mohou fyzicky změnit polohu dalekohledu. Pokud to shrnu, tak HRG jsou senzory, které poskytují informace, zatímco setrvačníky a trysky jsou zařízení, která fyzicky mění orientaci kosmické lodi. Společně pracují na udržení dalekohledu na správné oběžné dráze a nasměrovaní požadovaným směrem.
Jak se tedy Webb zaměřuje?
Aby se Webb otáčel a mohl pozorovat různé objekty ve vesmíru, používá k otáčení observatoře šest reakčních kol. Reakční kola jsou v podstatě setrvačníky – rotační zařízení pro akumulaci kinetické energie. Využívají se kvůli momentu hybnosti. Účinek momentu hybnosti je známý a lze dobře demonstrovat na jízdě na kole. Je mnohem snazší zůstat na jízdním kole ve stabilním směru, když se pohybujete, než když stojíte na místě. Pokud navíc rádi jezdíte na kole takzvaně bez rukou, tak věřte, že je to možné právě díky momentu hybnosti. Z historie víme, že právě setrvačníky v mnoha případech selhávají. Stačí vzpomenout na sondy Hajabusa, Dawn, nebo observatoře Swift, Kepler, Hubble. Proto byl pro JWST zvolen jiný přístup včetně odlišného výrobce, jehož setrvačníky lze najít například na observatoři Chandra, nebo na družicích pro dálkový průzkum Země Aqua a Aura.
Schéma setrvačníků JWST. Zdroj: NASA
Zpomalení nebo zrychlení jednoho nebo více setrvačníků na JWST mění celkový moment hybnosti a následně se díky tomu může observatoř otáčet. Také Hubble používá setrvačníky k pootočení na různé objekty. Setrvačníky pracují v kombinaci se třemi navigačními kamerami a gyroskopy, které poskytují zpětnou vazbu o tom, kam observatoř vlastně míří a jak rychle se otáčí. To umožňuje hrubé nasměrování dostatečné k udržení solárního panelu namířeného na Slunce a antény s vysokým ziskem namířené na Zemi. K pořízení snímků a spekter astronomických cílů (tj. galaxie, hvězdy, planety atd.) je zapotřebí jemnějšího zaměřování. Pro jemnější zaměřování je využíváno senzoru jemného navádění v integrovaném vědeckém přístrojovém modulu (ISIM), který se používá k pohybu jemného zrcátka (FSM), které najdeme ve středu dalekohledu. FSM je vysoce kvalitní ploché zrcadlo používané ke stabilizaci obrazu během vědeckých pozorování. Během pozorování bude plynule upravováno v náklonech os X a Y na základě měření provedených systémem řízení polohy. Ruší aberace a poskytuje vynikající kvalitu obrazu v celém zorném poli. Kdybych to měl opět shrnout, tak Webbovy setrvačníky, navigační kamery, gyroskopy, snímač jemného navádění a jemné zrcátko (FSM) společně spolupracují na řízení observatoře tak, aby vědecké přístroje viděly všechny cíle jasně. Systém funguje v podstatě stejným způsobem, jakým vaše tělo používá smyslové orgány. V kombinaci očí, nervového systému, uší a svalů máte například možnost sledovat míč během fotbalového utkání. Více v dalším dílu…
Zdroje obrázků:
https://jwst.nasa.gov/aaaOgImageDefault.png
https://ids.si.edu/ids/deliveryService.jpg
https://arc.aiaa.org/cms/10.2514/1.G00381.gif
Poznámka: Zdroje informací budou uvedeny na konci série o JWST.
Rubrika 
Štítky: 
Nahrávání ...
Mě překvapila samotná koncepce JWST. Zrcadlo není chráněné jako u HST a tak by mě zajímalo, jak se inženýři vypořádali s problémem meteorických rojů. Vždyť JWST není zase tak daleko od Země, aby spolu se Zemí neprocházel těmito roji tělísek. Nebojí se astronomové, že i když to jsou jen mikroskopické částice, že časem bude povrch zrcadla „otryskaný“ těmito částicemi? Že se tím významně sníží odrazivost?
Byť tělísko o pár mikrometrech, ale při rychlosti třeba 60km/s přeci nenechá odrazivý povrch bez poskvrny. Budou inženýři dalekohled nějak natáčet v době průchodu rojem aby ho chránili, nebo jsou ty roje tak řídké, že toto netřeba řešit?
Jednak jsou takové dopady velmi vzácné, ale když už k nim dojde, tak se simulace ukazují, že ani drobné poškození povrchu nebude znamenat významné zhoršení pozorovacích kvalit.
No, otázka byla spíš jak se s tím inženýři vypořádali.
Asi mám mylné představy o hustotě částic v těch rojích.
Je pravda, že i když ISS obíhá Zemi už přes 20let, tak na fotografiích se nezdá, že by povrch modulů byl nějak „otryskaný“ mikrometeority. Ale pár zásahu mikrometeority z meteorických rojů ISS už dostala, ne?
Zkusím se tedy zeptat jinak. S jakým poškozením od mikrometeoritů se tedy za dobu provozu (doufejme 10let)počítá?
Dělali inženýři nějaký statistický odhad, kolik zásahů mikrometeority za dobu provozu primární zrcadlo schytá a jak moc to ovlivní odrazivost?
Nebo se při výrobě JWST něčím takovým vůbec nezabývali?
Určitě se takové analýzy dělaly, jen nejsou veřejně přístupné. K dispozici jsou pouze informace o tom, že zásahy jsou nepravděpodobné a že drobné poškození neohrozí celou misi.
Je zrcadlo Webba pohyblivé? Vlastně jsem nikdy neviděl jiný obrázek než ve startovací pozici, ale tak nějak předpokládal, že se může natočit osou třeba kolmo k štítu. Ale asi to byl chybný předpoklad.
Celý dalekohled je pevný
Parádní článek
Děkuji. Jsem rád, že se článek líbí.
Zdravím, můžu mít otázku proč se ve vesmíru nepoužívají v letectví tak populární, minimalistické a přesné laserové gyroskopy k měření změny orientace teleskopu? Na dopravních letadlech, kde jsou součástí inerciálního systému spolu s akcelerometry fungují skvěle už řadu desetiletí a neuvědomuju si že by se někdy porouchávaly.. díky za odpověď
Odhaduji, že výběr je dán energetickou nenáročností, jednoduchostí, životností.
Používají se naopak velmi často.
Zajímalo by mne porovnání připravovaného ELT a JWST zejména v oblasti „ostrosti“. Domnívám se, že s ohledem na daleko větší průměr zrcadla bude dosažitelná „ostrost“ u ELT větší. Samozřejmě po stránce rozsahu zobrazení na infra vlnovýchdélkách bude na tom JWST lépe.
Pojem ostrost je nepřesný. Správné je slovo rozlišení.
Rozlišovací schopnost dalekohledu závisí na průměru objektivu a na vlnové délce pozorovaného záření. Jde o úhel, o který musí být od sebe vzdáleny 2 body, aby byly ještě od sebe za ideálních podmínek rozlišitelné.
Podle Raygleiho kritéria bude mít 6,5m objektiv JWST rozlišení kolem 0,021″. Tedy že rozliší dvě hvězdy, které jsou 0,021 úhlové vteřiny daleko od sebe. U ELT má být průměr objektivu 39,3m. To mu teoreticky umožní rozlišit 2 hvězdy, které jsou od sebe jen 0,0035″. To je teorie.
V praxi bude mít JWST menší rozlišení, když bude pozorovat v infra spektru. A ELT bude mít i s adaptivní optokou menší rozlišení kvůli zemské atmosféře.
Jen pro srovnání. Amatérský teleskop s průměrem objektivu 20cm má teoretické rozlišení 0,69″. V praxi, kvůli chvění atmosféry jsou asrofotiči rádi, když vyfotí třeba galaxii s rozlišením 2,5″.
Tak poslední 3 řádky jsou čistá spekulace někoho, kdo o tom jen slyšel.
Omlouvám se, ale nelze to jinak napsat.
Váš příspěvek nemá žádnou informační hodnotu. Takže se neomlouvejte, protože jinak se to napsat určitě dá.
Napište, co přesně je tam špatně a jak přesně to má být správně.
Rád se nechám poučit od někoho, kdo to i dělal.
Uváděné rozlišení optiky je správné. Ale rozlišení fotografie záleží jak na ohniskové délce objektivu, tak i velikosti pixelů kamery a i na způsobu focení. Vše je volitelné a pokud jde o to dosáhnout rozlišení optiky, je nutno volit správný postup a lze udávanou hodnotu rozlišení dosáhnout. A pokud jde o astrometrii, lze jít i do subpixelového rozlišení. Hodnota 2,5 arcsec může platit u někoho, kdo si chce udělat hezkou barevnou fotku a nezajímá ho nic ostatního. Ale není to limit pro pozemské focení 20 cm dalekohledem, ten je opravdu na nějakých 0,6″
O rozlišení fotografie jsem nic nepsal. Ani o astrometrii, ani o limitech.
Celý příspěvek je o optickém rozlišení dalekohledu podle Raygleiho kritéria.
Psal jsem : V praxi, kvůli chvění atmosféry jsou astrofotiči rádi, když vyfotí třeba galaxii s rozlišením 2,5″.
Prosím popište mi tedy postup s 20cm dalekohledem, kterým lze jasně a barevně vyfotit třeba M81 tak, že na fotografii půjdou od sebe rozlišit podle Raygleiho kritéria dvě hvězdy, které jsou těch 0,6″ daleko od sebe.
Nebo jakou ohniskovou vzdálenost zvolit, aby takto vzdálené hvězdy byly na té fotografii vidět pořád jako dvě tečky?
A stačí, když odpovím otázkou? Pokud u malého dalekohledu vadí atmosféra v pořízení většího rozlišení než 2,5″, proč se celé století budují profesionální velké dalekohledy( a až v poslední době s adaptivní optikou), kde problém seeingu je větší?
Problém je v přístupu k tomu, o co mi jde – co chci vyfotit a podle toho se volí i metoda. Takže, pokud budu v galaxii chtít rozlišit hvězdy na 0,6″, tak to jde, jen nesmí být mým cílem udělat zároveň na jeden zátah hezkou barevnou fotku galaxie. Zrovna tak, jako nemohu mít na jediné fotce dobře exponovaný Měsíc a zároveň hvězdy do 18.mag. Ačkoliv obojí jde udělat tím 20cm dalekohledem.
Ale jsme už absolutně mimo původní diskusi.
Váš problém je v tom, že reagujete na něco, co jsem nepsal.
Nikde nepíšu, že 2,5″ je nějaký limit, přes který se nedá dostat. Tak proč reagujete, jako kdybych něco takového psal? A když se vás ptám na tu metodu, jakou mají ti amatérští astrofotiči s 20cm dalekohledem vyfotit celou galaxii aby tam rozlišili 2 hvězdy 0,6″ daleko od sebe, tak se začnete vymlouvat, že to už je mimo původní diskusi.
Takže když napíšu: „Jen pro srovnání. Amatérský teleskop s průměrem objektivu 20cm má teoretické rozlišení 0,69″. V praxi, kvůli chvění atmosféry jsou astrofotiči rádi, když vyfotí třeba galaxii s rozlišením 2,5″
Tak to píšu proto, že jsem o tom ne jen slyšel, ale také jsem to i dělal. Pár galaxií jsem již 20cm dalekohledem vyfotil, ale ani na jediné fotografii nemám kotoučky hvězd menší než 2,5“.
I vaše fotografie galaxií, respektive supernov v nich ukazují, že i ty nejmenší kotoučky hvězd mají kolem 2,5″, a to máte dokonce 25cm objektiv!
Pokud jde o vědecká pozorování a měření, nebo planetární focení či focení Měsíce, tam se na optický limit dalekohledu také dostanu, protože to je právě ta jiná metoda.
Vďaka za informácie. Cez to všetko mi ale v hlave stále vŕta otázka – adaptívna optika uspokojivo nahradzuje aspoň kozmické ďalekohľady pozorujúce vo viditeľnom spektre, nie? Narážam na to, že HST ako jediný pozoruje prevažne vo vizuálnom spektre, čo iste podčiarkovalo aj jeho popularitu u širokej verejnosti (snímky najbližšie k tomu, ako by sme videli dané objekty na vlastné oči). Preto zvyknem hovoriť, že Webb nie je ani tak náhradou Hubbla ako skôr Spitzera, pretože oba pozorujú v infračervenom spektre.
Jenže už HST má o hodně širší spektrální pásmo, než je přístupné ze Země. A adaptivní optika je dobře použitelná jen pro malé zorné pole. Takže ta náhrada HST pozemními dalekohledy je jen částečná atak to bude i do budoucna. Propustnost atmosféry limituje použití pro delší vlnové délky.
Prečo sa potom neuvažuje o kozmickom ďalekohľade, ktorý by pozoroval prevažne vo vizuálnej časti spektra?
Protože na to máme zřejmě dost pozemských dalekohledů, s velkou sběrnou plochou .
Já jen doplním, že se uvažuje o teleskopu LUVOIR. Zatím nebyl schválen, jeho koncept byl pouze doporučen. Vypadá jako JWST na steroidech, ale má pozorovat oblast podobnou HST, tedy od ultrafialové přes viditelnou až lehce infra.
Velice mě překvapil princip nemechanického gyroskopu. Děkuji za vysvětlení.
Můj již cca 50 let mrtvý děd by řekl „To jsou věci, to jsou věci“ Vždy obdivoval perfektně vyřešené problémy. V tomto směru jsem tak trochu po něm. O Obdivuji lidi kteří dokážou nekonvenčně řešit a vyřešit problémy. Je to zkrátka fantastické co se dnes dokáže vyřešit a navíc velmi elegantně, klobouk dolů. Pavel
Je někde vysvětleno jak vlastně gyroskopy s polosférickým rezonátorem neboli HRG fungují (schema činnosti), když podle článku nemají žádné pohyblivé nebo třecí části? Udělal jsem si sice nějakou představu, ale vůcec si nejsem jistý jsetli je správná.
Jsem strojař, přiznávám, že moje znalosti v oblasti „stojatých vln“ jsou nulové. Opravdu nechápu jak lze bez setrvačných sil vznikých otáčením setrvačníku ovlivnit pohyb JWST.
Na netu jsem sice našel nějaké články v angličtině o tomto typu gyroskopu, ale moje znalost angličtiny v tomto oboru je bohužel bídná. Existuje něco v češtině, co by pochpil i ten kdo studoval strojařinu před téměř půlstoletím?
Předem díky za nějaký odkaz.
V češtině jsem informací mnoho nenašel. Možná trochu pomůže toto video, kde je princip poměrně jednoduše vysvětlen: https://www.youtube.com/watch?v=DFmOr1vMOT4
Něco málo v češtině je pak třeba zde: https://www.vut.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=151510
Pokud bych se to měl pokusit vysvětlit. Tak pokud rozezníte skleničku, tak vydává zvuk, zvuk jsou vibrace. Gyroskop má elektrody, které vybudí rezonátor určitou frekvenci. Docílí se stejného vibračního vzorce. Vzniknou antinody (pomyslné body, které se pohybují). V našem případě jsou 4. Gyroskop má senzory a ty jsou schopny tento pohyb měřit. Pokud rozeznělou skleničkou pootočíme, tak zjistíme jednu věc. Vibrační vzor se pootočí také, ale ne tolik. Tento jev je založen na Coriolisonově efektu. Jedná se o odchylování přímočaře se pohybujících objektů
od přímého směru. Pokud se těleso pohybuje směrem ke středu otáčení, působí síla ve směru otáčení. V případě pohybu tělesa od středu otáčení působí síla proti směru otáčení. https://cs.wikipedia.org/wiki/Coriolisova_s%C3%ADla#/media/Soubor:Coriolis_Animation_by_kp.gif
Dalo by se říci, že orientace tělesa je v podstatě směr tohoto tělesa v prostoru. Ale není to tak úplně pravda, orientace není kompletně to samé jako směr. Rozdíl je v tom, že vektor mající určitý směr můžeme otočit kolem jeho samotného(jeho délky) a nenastává žádná reálná změna tohoto vektoru(nebo jeho směru), protože vektor nemá žádnou tloušťku nebo jinou dimenzi než délku. Máme-li ovšem objekt v prostoru umístěný v nějakém směru a otočíme ho ve stejném smyslu jako v případě vektoru, změní se orientace daného objektu.
Díky, vše pochopeno! Hlavně jsem z původního článku nepochopil, že tyto HRG setrvačníky jsou určeny k měření. Nyní je vše jasné. Ještě jednou díky.
Není zač. Rádo se stalo!
> Opravdu nechápu jak lze bez setrvačných sil vznikých otáčením setrvačníku ovlivnit pohyb JWST.
HRG nejsou totéž co silové setrvačníky, a nejsou k tomu aby „pohybovaly dalekohledem“, ale k tomu, aby jeho orientaci měřily. Pro řízení pozice má JWST kromě trysek i klasické „těžké“ rotující setrvačníky (je to v článku nahoře zmíněno, i když možná ne dost jasně odděleno).
Ony tedy i tyto akustické vlny (mám za to alespoň) nějakou stopovou silou na Webb působit zpátky budou, ale to je v praxi zcela zanedbatelný efekt. Ne proto, že by to principiálně nešlo, ale protože energie v těch vibracích je oproti roztočenému setrvačníku minimální.
Ano to je dobrá poznámka.
Hmm,
to malé zrcátko je vlastně akční prvek stabilizace, stejně jako to dělají digitální foťáky.
Mají různé metody zjištění pohybu a pak nějaký díl, který to kompenzuje.
Moje Olympusy pohybují celým snímačem, ale používal jsem foťák, který pohyboval optickým členem v objektivu-a to byl mazec=mnohem lepší výsledky… (je to nějaký patent Canonu).
Práce kvapná, málo platná – chtěl jsem napsat, že tyhle schopnosti foťáků jsou vlastně určitě aplikovaný výzkum původně pro astronomii 🙂
Velmi informačně nabito!
Ke brázku schématu setrvačniků- Vždy tři jsou na sebe v osách kolmých (1,3,5) a tři k nim o 45°?
…respektive každé další o 45° k ploše proložené osami..?
Ano, pochopil jsem to stejně. Ještě doplním jednu zajímavost, která se do článku nevešla. Pro korekci pohybu setrvačníků bude třeba přibližně 1 za týden korekce motory. Jinak harmonogram počítá s tím, že ne vždy se může přesně podařit přesné nasměrování na požadovaný objekt zájmu. V takovém případě dojde ke kalibraci a poté se teleskop vždy přesměruje na další objekt v pořadí.
Asi o 60°.
Děkuji za doplnění.
O 60° podle jakého zdroje? To by osy ležely v jedné ploše, protože 6×60°=360°. Na obrázku jsou jejich průměty do plochy o 60°, to ano