ВАШИНГТОН. Грядущий запуск космического телескопа «Джеймса Уэбба» волнует и восхищает астрономов, но этот запуск знаменует только начало самой рискованной части миссии.
NASA и другие партнеры миссии заявили 22 декабря, что они изменили график запуска на 25 декабря JWST на Ariane 5 из Французской Гвианы после того, как 21 декабря из-за погодных условий произошел однодневный перенос.
Старт запланирован на 7:20 и 7:52 утра по восточному времени 25 декабря. Если все пойдет по плану, JWST отделится от верхней ступени ракеты через 27 минут после старта.
Хотя запуск обычно является самой рискованной частью полета космического корабля, он бледнеет по сравнению с тем, что предстоит испытать JWST. В то время как космический аппарат стартует на ракете, которая находится в эксплуатации более двух десятилетий, с ее последним катастрофическим отказом при запуске в 2002 году, JWST должна будет завершить серию первых в своем роде сложнейших развертываний и маневров после отделения от верхней ступени ракеты.
Первое развертывание происходит через 33 минуты после старта, когда разворачиваются солнечные батареи. За этим последует первая коррекция в середине курса, названная MCC-1a, которая состоится через 12,5 часов после старта.
Эти два события являются наиболее чувствительными ко времени для космического корабля, сказал Грег Робинсон, директор программы JWST в штаб-квартире NASA, во время разговора с журналистами 21 декабря. «Все остальное относительно гибкое по срокам, но на этих операциях планируем конкретные сроки», — сказал он.
Номинальный предварительный график предусматривает начало развертывания солнцезащитного экрана через три дня после запуска. Два поддона по бокам космического аппарата будут опускаться вниз со сложенным в них элементами солнцезащитного экрана. Два дня спустя откроются крышки, закрывающие материал солнцезащитного экрана, а через день произойдет развертывание двух штанг для развертывания солнцезащитного экрана до его полных размеров. Пять слоев Kapton с алюминиевым покрытием для солнцезащитного экрана натягиваются до рабочего состояния в течение следующих двух дней, завершая развертывание солнцезащитного экрана через восемь дней после запуска.
Развертывание зеркала телескопа начинается через 10 дней после старта, когда штатив, удерживающий небольшое вторичное зеркало, выдвигается на рабочее место. Два крыла, каждое из которых удерживает три из 18 сегментов главного зеркала, затем фиксируются на месте, завершая развертывание телескопа через 13 дней после запуска.
Впереди месяцы работы по выравниванию зеркал телескопа и пуско-наладке инструментов по мере их охлаждения до рабочих температур — процесс, который завершится не раньше, чем через шесть месяцев после запуска. Маневр через 29 дней после запуска выведет JWST на свою последнюю гало-орбиту вокруг точки Лагранжа Земля-Солнце L-2, в 1,5 миллиона километров от Земли.
Однако эти первоначальные развертывания являются одними из самых важных и самых рискованных. На ноябрьском брифинге Майк Мензел, ведущий системный инженер JWST в Центре космических полетов имени Годдарда NASA, сказал, что в космическом корабле (по анализу конструкции) возможны 344 одноточечных мест отказа, 80% из которых связаны с механизмами развертывания. «Когда у вас есть такой механизм, трудно обеспечить его полную избыточность», — сказал он.
«Солнцезащитный экран, например, включает в себя 140 спусковых механизмов, 70 шарнирных узлов, восемь двигателей развертывания, около 400 шкивов и 90 тросов, общая длина которых составляет 400 метров», — сказала Кристал Пуга, системный инженер JWST в Northrop Grumman, во время того ноябрьского брифинга.
«Я думаю о развертывании солнцезащитного экрана аналогично машине Руба Голдберга, поскольку он использует серию реакций, которые работают последовательно, вызывая одно событие за другим, пока не будет полностью развернут весь солнцезащитный экран», — сказала она, но добавила, что уверена в правильности работы.
«В течение нескольких лет мы проводили тестирование нескольких развертываний как на малых, так и на полноразмерных моделях», — сказала она. «Это вселяет в нас уверенность в том, что Webb будет успешно развернут».
«То, на чем мы сосредоточились при развертывании, — это определенно солнцезащитный экран, — сказал Мензель. «Солнцезащитный экран — одна из тех вещей, которые по своей природе почти недетерминированы».
Если что-то пойдет не так во время процесса развертывания, существуют различные планы действий на случай непредвиденных обстоятельств, чтобы попытаться исправить проблему. Альфонсо Стюарт, руководитель систем развертывания JWST в Goddard, сказал, что простейшие исправления включают повторную отправку команд развертывания и проверку телеметрии на наличие ошибочных сигналов.
По его словам, более сложные шаги включают в себя «шимми», когда космический корабль раскачивают вперед и назад, или «вращение», чтобы вращать космический корабль на одной оси, чтобы высвободить застрявший элемент. Еще одна процедура, получившая название «огонь и лед», — переориентировать космический корабль, чтобы солнечный свет попадал в определенные области для нагрева компонентов. «Это конкретное мероприятие, это непредвиденное обстоятельство, вероятно, является последним шагом», — сказал он. «У нас довольно много альтернативных непредвиденных обстоятельств в системе».
Если проблема с развертыванием не может быть решена, это не обязательно означает конец миссии. «Не думаю, что я бы в день, если бы половина из них не развернулась, у нас не было бы проблем. Они, конечно, будут, — сказал Мензель о солнцезащитном козырьке. «Если бы его части развернулись не так, как мы хотели, это во многом зависело бы от того, где было рассогласование».
У телескопа есть «криогенные поля», которые могут устранить некоторые проблемы с развертыванием солнцезащитного козырька. «У нас могут быть неизвестные тепловые нагрузки, например, та, которая может возникнуть из-за соприкосновения слоев [солнцезащитного экрана]», — сказал он, особенно если этот контракт был локализован в одной области солнцезащитного экрана.
Билл Окс, менеджер проекта JWST в Goddard, сказал, что команды готовы к любому количеству потенциальных проблем во время развертывания. «Мы не говорим о том, что будем делать, если потерпим неудачу. Мы говорим о том, как мы исправляем проблемы, которые видим на орбите, и как двигаться дальше», — сказал он.
Хотя установка солнцезащитного козырька и телескопа — одни из самых рискованных этапов полета, он сказал, что не будет расслабляться после того, как они будут выполнены. «Как руководитель проекта, я не вздохну с облегчением, пока мы не объявим, что мы работаем через 180 дней после запуска».
Первоисточник: