James Webb Stres Testleri: Hardy Webb Yapmak

NASA Goddard temiz oda gözlem penceresinden Webb'in bir görünümü
NASA Goddard temiz oda gözlem penceresinden Webb’in bir görünümü

Dünya, James Webb Uzay Teleskobu‘ndan alınan ilk halka açık görüntüler karşısında hayretler içinde kalırken, Webb Teknik Doğrulamadan Sorumlu Proje Müdür Yardımcısı Paul Geithner, türünün ilk örneği olan başka bir anı hatırlayabiliyor: Webb ekibi kısa bir süre düşündü ve – gözlemevinin aynasının bir kısmının kırıldığını hatırladılar.

Grafit epoksi kompozitten özel olarak yapılmış Webb yapısının bir kısmı, 2016 yılının sonlarında NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezinde titreşim testinden geçti. Cihazın konuşlandırılabilir bileşenlerindeki bağlantı noktaları, nasıl dayanacaklarını görmek için vurgulandı. Her şey yolunda gidiyordu, ve bir anda. Şiddetli bir çatlama oldu. Sesi güzel değildi.

İnsanlar ‘Aman Allahım, az önce kırdık mı? Geithner hatırlıyor. “Yani, kulağa kötü geliyordu. Ardından test otomatik olarak kapanır. Muhtemelen en korkutucu nokta buydu.”

Zarar verilmedi. Fırlatma sırasında yapının hayatta kalmasını tehdit edecek herhangi bir rezonansı bastırmak için teleskopun ikincil ayna destek yapısına ayarlanmış kütle damperleri eklendi. Görev ekibi gözlemevinin hem fırlatma sırasında hem de nihai kalıcı Lagrange Point 2 (L2) “halo” yörüngesinde karşılaşacağı aşırı koşullara karşı dayanıklılığını değerlendirirken, o zaman ve önümüzdeki aylarda ve birkaç yılda testler devam etti. Ay’ın Dünya çevresindeki yörüngesinin boyutundan daha fazla – Dünya ile Güneş arasında yerçekimi dengesi.

“İnsanlar ‘Aman tanrım, az önce kırdık mı? Yani kulağa kötü geliyordu… Muhtemelen en korkutucu nokta.”

Webb’in hedef yörüngesi, klasik ve gök mekaniğine önemli katkılarda bulunan İtalya doğumlu 18. yüzyıl matematikçisi ve astronomu Joseph-Louis Lagrange sayesindedir Lagrange, Dünya, Güneş ve Ay için “üç cisim problemini” (birbirinin etrafında dönen üç cisimden dolayı böyle adlandırılmıştır) inceledi. Yakın uzayda L1’den L5’e kadar nesnelerin kolayca yörüngeye oturabileceği beş nokta belirledi.

Webb gözlemevi – bugüne kadar piyasaya sürülen en karmaşık ve güçlü uzay teleskopu – gelecek nesil, uzay kaynaklı tasarımların ve teçhizatın sert, aşırı soğuk ve/veya aşırı sıcak radyasyonda bulunanları yakından taklit eden ortamlarda nasıl test edildiğinin bir örneğidir. bağcıklı vakum, bilinen tehlikelere ve hatta belki de bilinmeyenlere karşı mümkün olduğunca koruma sağlayabilir.

Webb’in sorunsuz başlatması, yörünge yerleştirmesi, başarılı sistem kontrolleri, tam konuşlandırması ve şimdi muhteşem görüntüleri, testin değerinin altını çiziyor. Bu tür bir ilerleme, teleskopun başlatılması ve yerleştirilmesinden önce tüm Webb sistemleri ve bileşenlerinin kapsamlı bir şekilde incelenmesi ve onaylanması olmadan mümkün olmazdı. Ancak asıl soru, bu kadar büyük bir cihaz için testler tam olarak nasıl yapılabileceğiydi?

Webb'in teleskop aynaları NASA Marshall'ın X-ray ve Kriyojenik Tesisinde test edildi
Webb’in teleskop aynaları NASA Marshall’ın X-ray ve Kriyojenik Tesisinde test edildi

Yapılacak Doğru Şeyi Bölmek

Webb’in tamamını NASA’nın en büyük vakum odalarında test etmek, konuşlandırılmış konfigürasyonunda gözlemevinin her iki tarafındaki termal ortamı tam olarak kopyalama ihtiyacı göz önüne alındığında mümkün değildi. Olası bir yaklaşım, bunu yapmak için çok büyük bir oda daha inşa etmekti, ancak inşaat maliyetleri ve sonuçta ortaya çıkan program gecikmeleri engelleyiciydi.

Çözüm: Gözlemevini kelimenin tam anlamıyla ikiye bölerek – kuşkusuz, bazı tesis ayarlamaları ve yükseltmeleriyle – NASA merkezlerine yayılmış çeşitli test odalarına ve ana yüklenici Northup Grumman’ın Redondo Beach, Kaliforniya tesislerine yerleştirilebilir. Dağıtımların ve Webb’in termal dengesinin doğrulanması, birçok testin kombinasyonunun sonucu olarak ortaya çıkacaktır.

“Bütün gözlemevini tek bir vakum odasına sıkıştırıp aynı anda her şeyi kopyalayamadık.”

Webb yapıları, bileşenleri, elektronikleri, araçları ve sistemleri, sonunda Webb’i oluşturacak, test edecek ve entegre edecek binlerce bilim insanı, mühendis ve teknisyen tarafından incelenecek, değerlendirilecek ve doğrulanacaktır. ABD’den 142, 12 Avrupa ülkesinden 104 ve Kanada’dan 12 olmak üzere toplam 258 şirket, ajans ve üniversite katıldı.

Geithner, “Tüm gözlemevini tek bir vakum odasına koyup her şeyi aynı anda kopyalayamadık” diyor. “Bu yüzden iki büyük yarıda test ettik. Yaklaşımımızın işe yaradığı ortaya çıktı.”

Ana Webb testlerinde yer alan NASA tesisleri, NASA araştırma merkezlerinde bulunan tesislerdi: Goddard Uzay Uçuş Merkezi (Goddard tarafından yönetilen teleskop geliştirme); Johnson Uzay Merkezi; Marshall Uzay Uçuş Merkezi; ve Jet Tahrik Laboratuvarı. Teleskobun, bileşenlerinin ve alet paketlerinin kriyojenik – ultra soğuk – testi, bu çabalarda ve ayrıca titreşim ve termal denge değerlendirmelerinde belirgin bir şekilde yer aldı.

Şu anda NASA Genel Merkezi’ndeki Astrofizik Bölümünde baş bilim adamı olan Webb Program Bilimcisi Eric Smith, “İki bölümde nasıl test yapacağımızı bulmamız gerekiyordu ve güven yazılımı bu testin sonuçlarını onaylayacaktı” diyor. “Bu yüzden parçaları bir araya getirdiğimizde gözlemevi uzayda çalışacaktı. Bakın ve bakın – inanılmaz işe yaradı.”

Temiz ama Fırtınalı

Temmuz 2017’den itibaren Johnson Uzay Merkezi’ndeki A Odası tesisinde bilim adamları ve mühendisler, Webb’in optik teleskopunu ve OTIS olarak bilinen entegre bilim enstrüman modülünü bir dizi soğuk stres testinden geçirdi. Bu çalışmalar, gözlemevinin altın kaplamalı, altıgen bölümlerinin her birinin tek bir monolitik ayna gibi uyum içinde hareket etmesini sağlamak için Webb’in 18 ana ayna elemanının önemli bir hizalama kontrolünü içeriyordu.

Aletler daha önce Goddard’da daha küçük bir odada kriyojenik teste tabi tutulmuş olsa da, teleskopun optiği ve aletleri ilk kez birlikte test edildi. Merkezi Melbourne, Florida’da bulunan Harris Uzay ve İstihbarat Sistemlerinden mühendisler, Johnson’daki test için NASA personeli ile birlikte çalıştı.

Webb içeri yerleştirilmeden önce, Johnson mühendisleri A Odası girişinin etrafına büyük bir temiz oda inşa ettiler. Smith, modifikasyonun “’kirli’ bir odayı temiz bir odaya dönüştürdüğünü söylüyor. Bu büyük bir yatırımdı.”

Temiz oda, teleskobun nakliye konteynırından kaldırılmasına ve koruyucu torbadan çıkarılmasına, yerleştirilmesine, yataydan dikeye döndürülmesine, test platformuna yerleştirilmesine ve son olarak, raylar üzerinde odaya kaydırılmasına ve altı uzun askı çubuğuna asılmasına olanak sağladı.

Geithner, “A Odası, tamamen yeni bir tesis inşa etmenin yanı sıra oldukça açık bir seçimdi” diyor. “Sıfırdan başlamaktan çok daha iyiydi. Gerçekten yüksek bir vakum çekebileceğiniz gerçekten güzel bir tesis.”

“500 yıllık bir kasırgada hayatta kalabilmek için planladık ve geliştirdik. Ve tahmin et ne oldu? Harvey Kasırgası.”

Webb, hem görünür hem de kızılötesi ışıktan yalıtılmış bir şekilde odanın içindeyken, mühendisler, termal sensörler ve özel kamera sistemleri kullanarak odayı izlediler. Termal sensörler, teleskopun sıcaklığını takip ederken, kamera sistemleri, soğuma sürecinde bileşenlerinin nasıl hareket ettiğini görmek için Webb’in fiziksel konumunu takip etti.

Her şey plana göre gitmeyecek. Tecrübeli testçiler beklenmeyeni beklemeyi öğrense de, bazı olaylar en iyi hazırlanmışların bile sabrını zorlar.

“Test planımız sağlamdı. JSC’de çok şey hazırladık,” diyor Geithner. “500 yıllık bir kasırgada hayatta kalabilmek için planladık ve geliştirdik. Ve tahmin et ne oldu? Harvey Kasırgası.”

Harvey, doğu Teksas üzerinde durmadan ve Houston’ın içinde ve çevresinde 50 inç kadar yağmur yağdığı tropik bir fırtınaya zayıflamadan önce, 25 Ağustos 2017’de bir Kategori 4 kasırgası olarak Teksas kıyılarına çarptı. Girdaba rağmen, 100 gün boyunca Johnson’daki Webb teleskop ekibi üyeleri kesintisiz, üç vardiyalı çalışma için yerinde kaldı.

Başka bir sorun ortaya çıktı: odadaki ultra soğuk koşulları korumak için gerekli olan sıvı nitrojen kaynakları azalıyordu. Testin teknik lideri, teleskop yöneticisi Lee Feinberg, nitrojen tedarikçisine görevin doğasını ve aciliyetini açıklayan bir acil durum çağrısı yaptı. Austin’den gelen sürücüler, sıvı nitrojeni teslim etmek ve doldurmak için acele ettiler ve tam zamanında geldiler.

Geithner, “İnsanlar, testi devam ettirmek ve donanımı güvende tutmak için ekstra yol kat etti” diyor. “Hepimiz kararlıydık. Biz taahhüt ettik.”

Webb, NASA'nın Johnson Uzay Merkezi Odası A'daki ultracold testinden çıktı

Webb, NASA’nın Johnson Uzay Merkezi Odası A’daki ultracold testinden çıktı

Testi Anlamak

Bir kasırganın yumruğunu paketlemediler, ancak diğer iki olay, testçilerin biraz duraklamasına neden oldu. 2017-18’de Northrop Grumman tarafından yapılan akustik testler, Webb güneş korumasındaki bir dizi #4 kilitleme cıvatasının düşmesine neden oldu. Geithner, mühendisler sorunu çözmek için çalışırken “devasa bir sıkıntı” olduğunu hatırlıyor. oyun tutkunu olmadığını kanıtladı. İşaret ettiği gibi, “Bu yüzden test ediyorsun, değil mi?”

Fırlatmaya daha yakın, Aralık 2021’de Webb yükü kapsüllenirken, bir fırlatma arayüzü halkası açıldı ve Eric Smith, “uçup gitti. Neyse ki, hiçbir etkisi olmadı. Yine de roketin bir parçasının bu şekilde ayrıldığını görmek oldukça korkutucuydu.”

Smith, şu anda Glenn Araştırma Merkezi’nin bir parçası olan Armstrong Test Tesisi olan NASA’nın Uzay Ortamları Kompleksi’ne yaptığı ziyaretleri hala hatırlıyor. Orada, uzay aracının, yapıların, sistemlerin, bileşenlerin ve aletlerin sağlamlığını değerlendirmek ve doğrulamak için gereken karmaşık ekipmanın çeşitliliği ve kapsamı dahil, testin iç işleyişini görebildi.

“Bilim adamlarının en başından beri test etmeyi göz önünde bulundurarak bir programa veya projeye girmek hakkında daha fazla düşünmesi gereken şey.”

Smith, misyon ekibi üyelerinin, hatta doğrudan testle uğraşmayanların bile, bir düzeyde test rejimlerine, prosedürlerine ve süreçlerine aşina olması gerektiğini söylüyor – odalarda neler olup bittiğini fiilen ve aktif olarak denetleyen insanlardan bahsetmiyorum bile.

“Bir bilim insanı olarak mühendislerinizi tanımak istemelisiniz. Onları tanıyın, böylece dillerini anlayın, böylece test programını anlayın” diyor. “Bilim adamlarının daha fazla düşünmesi gereken şey bu. En başından itibaren test etmeyi göz önünde bulundurarak bir programa veya projeye gidin.”

Sorunları belirleme, riski azaltma, görev güvenliğini ve etkinliğini artırma — bunlar test için yol gösterici ilkelerdir. Bir tampon çıkartması üzerindeki kelimeler olarak rahatça sığmayabilirler, ancak geçmiş, şimdiki ve gelecekteki tüm görevler için, testçilerin yaşadığı ve çalıştığı kişiler onlar.

Webb, lansmanından sonraki ilk iki hafta içinde tüm dağıtımlarını L2’ye doğru ilerlerken tamamladı. Fırlatmadan bir ay sonrasına kadar hedef yörüngesine girmedi. O zamana kadar, Geithner ve Webb meslektaşları, gözlemevinin, ekibin belirlediği ve hazırladığı 295 tek nokta konuşlandırma hatasının her birinin başarılı bir şekilde geçtiğini biliyorlardı.

“Bütün bu başarısızlıklar olmuş olabilir ve yıllar boyunca uygulanan tüm süreç kontrolleri ve testler sayesinde gerçekleşmedi” diyor. “Yani, ‘Bu şey işe yarayacak’ dedik.”

Ve öyle oldu.
KAYNAK SİTE

Eylül 19, 2020

11 dakikada MARS Turu

YORUMLAR

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.