淺談NASA是如何確保韋伯望遠鏡為嚴格的航天飛行做好了準備
將任何東西送入太空都不可避免地要經歷一次顛簸。從發射時的搖晃和震盪到地球大氣層上的冰冷溫度,航天器必須準備好忍受惡劣的環境。當它們被設計成可以持續數十年的時候,情況更是如此,就像詹姆斯-韋伯太空望遠鏡那樣。
在2021年12月發射之後,該望遠鏡在前往圍繞太陽的軌道L2時展開了其硬件,幸運的是,一切都按計劃進行。現在,看起來韋伯將能持續收集科學數據至少20年。NASA最近分享了它是如何測試韋伯以確保它為太空冒險做好準備的。
航天器通常要經過一個叫做真空測試的過程,在這個過程中,它們被放置在一個現有的真空室中,從而吸出所有的空氣並模擬太空環境的低溫。但由於韋伯的設計方式,這是不可能的。韋伯的設計是這樣的:它的一面在巨大的遮陽板的保護下,始終面向太陽和地球,另一面則面向太空。這樣一來,有遮陽板的那一面可以處理它將經歷的更高溫度。
測試團隊曾考慮過為韋伯建造一個特殊的、巨大的真空室,但這將是昂貴和費時的。相反,他們把整個望遠鏡分成兩半,一次測試一半。“我們不能把整個天文台塞進一個真空室並同時復制所有的東西,”韋伯技術驗證副項目經理Paul Geithner說道,“所以這就是為什麼我們分兩大半進行測試。事實證明,我們的方法是有效的。”
測試麻煩
測試可能是一個令人傷腦筋的過程,測試團隊一度相當擔心。2016年,在NASA戈達德太空飛行中心,韋伯的一部分正在接受振動測試,其中硬件被迅速搖晃以確保它能夠承受發射時的顛簸。一切似乎都在按計劃進行,直到測試小組聽到一聲巨響。而幸運的是,硬件本身沒有永久損壞。為了確保它能在發射後不發生斷裂,工程師們增加了質量阻尼器來支撐副鏡。2017年,韋伯的望遠鏡在德克薩斯州休斯頓的NASA約翰遜航天中心時,測試過程中出現了另一個挑戰。然後哈維颶風捲土重來–一個四級颶風於2017年8月在德克薩斯州登陸。團隊成員留在約翰遜以輪流看護韋伯並繼續測試以確保它按計劃工作。
在長達數年的測試過程中,所有這些辛勤工作和精心策劃被證明是值得的,因為韋伯能發射、部署並順利到達其軌道–這是一項不應低估的成就。該團隊計算出有295個單點故障可能會破壞這次任務。Geithner說道:“所有這些故障都可能發生,但它們沒有發生,這要感謝多年來實施的所有過程控制和測試。所以我們說,’這件事會成功的’。”