A főtükör már tökéletes
(Rovat: Amerika és az űrcsillagászat, Távoli világok kutatói - 2017.11.03 07:15.)

A Johnson Űrközpont hidegkamrájában az űrbelit utánzó, dermesztő hidegben szabályozták be a Webb-űrtávcső főtükrét.

Igaz, hogy tovább késik a James Webb-űrtávcső startja, de a késés ezúttal nem fejtörést, hanem inkább megkönnyebbülést okoz a szakembereknek, hiszen így az indítás nem ütközik a BepiColombo küldetés startjával (lásd korábbi cikkeinket). Ettől függetlenül folynak a start előkészületei, a NASA Goddard Űrközpontja a közelmúltban tette közzé a távcső főtükrének beszabályozásáról készített videót, amelyet ezúton adunk közre olvasóink számára.

A James Webb-űrtávcső főtükrének beszabályozását bemutató videó. (Forrás: YouTube, NASA Goddard)

A filmben látható, amint a távcsövet – legalábbis annak a főtükröt tartalmazó részét, vagyis magát a szegmensekből álló tükröt, annak tartószerkezetét és a háromlábú tartószerkezet tetejére erősített segédtükröt – elhelyezik a Johnson Űrközpont hatalmas kriogén kamrájában, ahol a távcső a majdani működési helyét szimuláló fizikai viszonyok közé került. A kamra belsejében a hőmérsékletet 40 kelvinre (kb. –233 °C) csökkentették. A legfontosabb feladat, hogy a főtükör 18 hatszög alakú szegmensét – ha nem is fizikailag, de legalább optikailag – egyetlen, 6,5 méter átmérőjű monolit tükörré egyesítsék, mintha a főtükröt egyetlen darabból csiszolták volna. A beszabályozást ugyanaz a rendszer végzi, amellyel a világűrben, működés közben is folyamatosan változtatni tudják a tükör alakját. Ehhez a tükör minden egyes szegmense hátoldalára a tükröt nyomással és húzással deformálni képes eszközöket, ún. aktuátorokat erősítettek.

A James Webb-űrtávcső, a távcső alatt a többrétegű árnyékoló rendszer, azalatt pedig a kiértékelő műszerek láthatók. (Kép: NASA GSFC)

Az aktuátorokkal a tükör, pontosabban az egyes szegmensek felületén létrehozott torzulások nagysága a fény hullámhosszának töredéke, ami körülbelül tízezred része egy emberi hajszál vastagságának. A beállítás során a mérnökök a tükör egyes szegmenseit az aktuátorokkal megmozgatva megállapítják, hogy a kép egyes részeit melyik tükörszegmensek hozzák létre, majd a hullámfront érzékelésének és beállításának (Wave Front Sensing and Control) nevezett eljárással a szegmenseket úgy állítják be, hogy mindegyiknek a képe pontosan ugyanabba a fókuszpontba érkezzék. A beállításhoz speciális lézert használnak, ez helyettesíti a majdani működés során a távcsőbe érkező csillagfényt.

A tükör pontos beszabályozását, majd a világűrbeli működés közben optimális alakjának biztosítását az aktuátoroknak nevezett mechanikus mozgató elemek végzik. Minden szegmens hátoldalához hét aktuátort erősítenek, az ábrán látható elrendezésben (3×2+1). A berilliumból készült szegmensek átmérője 1,32 méter, tömege kb. 20 kg. (Kép: NASA)

A beállítás pontosságát a sokhullámhosszú interferométernek nevezett eszközzel ellenőrzik. A beszabályozás akkor tökéletes, ha a szegmensek az interferenciaképen nem több különálló csúcsot hoznak létre, hanem az összes szegmens képe egyetlen csúcsban egyesül. A berendezésben a lézer fényét két részre bontják. Az egyik része egy lencsén áthaladva visszaverődik a főtükörről (vagy annak vizsgált szegmenséről), a másik része pedig referenciahullámként szolgál. A két hullámot egyesítve állítják elő azt az interferenciaképet, amelyet elemezve a pontos beszabályozás elvégezhető.

Az aktuátorokat és működésüket bemutató videó. (Forrás: www.jwst.nasa.gov/mirrors.html)

A főtükör minden szegmenséhez hét aktuátor csatlakozik (amit az a videón 1:06-nál jól látható). Ezek közül hatot párokba rendezve a szegmens három, szimmetrikusan elhelyezkedő pontja mögé erősítenek, míg a hetedik középen helyezkedik el, és hat rúddal kapcsolódik a szegmens hat csúcsához. Ennek a középső aktuátornak a fel-le mozgatásával tudják a szegmens felületének görbületét változtatni.