Проведение испытаний - ключевой фактор успеха космической миссии, поскольку какие-то ошибки или проблемы можно выявить уже на Земле.
Обычно тестирование различных компонентов и целых комплексов происходит следующим образом: создаётся нелётный образец, его иногда называют технологическим, который полностью повторяет испытываемую систему, затем создаётся и испытывается модуль, или конструкция, или прибор, который будет установлен непосредственно на космический аппарат. Но, существуют и такие космические комплексы, очень дорогие, потерять которые даже во время испытания будет непозволительной роскошью. Для них проводят испытания испытаний, чтобы проверить, сможет ли дорогостоящее оборудование благополучно их пройти.
Речь здесь идёт о передовом космическом телескопе имени Джеймса Уэбба. Для этого аппарата было специально разработан нелётный комплекс, полностью повторяющий облик и характеристики своего старшего "брата", а конструируется он как раз для того, чтобы гарантировать благополучное и плановое проведение тестов уже на реальном телескопе. Так, образец под именем Pathfinder недавно прошёл первые криогенные оптические исследования, некоторые тесты в которых проводились вообще впервые.
"Этот эксперимент - первый, если можно так сказать, прогон тестирования оборудования и процедур, которые будут использоваться для непрерывного оптического тестирования лётного телескопа и его приборов. Это даёт нам уверенность в том, что, как только лётный образец будет готов, мы будем полностью подготовлены к успешному тестирования аппаратных средств полёта" - Марк Клэмпин, главный конструктор телескопа имени Джеймса Уэбба в NASA.
В связи с этим Pathfinder это не какой-то компонент будущей миссии, он является точной копией центральной части монтажной конструкции, так называемым позвоночником телескопа, на который впоследствии будут установлены зеркала. Она состоит из трёх сегментов - центральной секции и в двух подобных крылу частях - все они будут поддерживать большие шестиугольные зеркала телескопа. Pathfinder представляет собой только центральную часть этой объединительной конструкции. Однако, во время испытаний на него были установлены 2 полноразмерных сегмента главного зеркала и модуль вторичного зеркала в натуральную величину. Это было необходимо для того, чтобы продемонстрировать способность тестирования с помощью оптических приборов калибровки и юстировки зеркал при рабочих температурах -240 ° Цельсия.
Первые криогенные оптические испытания Pathfinder были успешно проведены в термовакуумной камере Chamber A. Именно эта камера первоначально использовалась для того, чтобы проверить лунный посадочный модуль "Аполлон". При проведении нынешних испытаний в этой палате были использованы новые системы охлаждения на основе гелия и азота. Именно с помощью них удалось смоделировать рабочие температуры, при которых будет существовать будущий телескоп в точке Лагранжа L2. Можно сказать, что система охлаждения является самой этой камерой. Внешняя вакуумированная оболочка содержит в себе азотную прослойку, внутри которой расположились как матрёшки ещё 2 слоя гелия. Модуль Pathfinder установлен внутри последней гелиевой оболочки.
"Самый существенный прорыв, который нам уже удалось совершить, это первое криогенное оптическое выравнивание одновременно нескольких сегментов главного зеркала. Этот процесс известен как фазировка. Во время проведения этого эксперимента, зеркала, первоначальная юстировка которых отличалась на миллиметры, были выравненны друг с другом с помощью небольших приводных механизмов прямо при температуре -240 °. Погрешность настройки в этом случае была лучше одна часть одной тысячной толщины человеческого волоса, таким образом, 2 сегмента главного зеркала были практически эквивалентны единственному цельному", - Ли Фрайнберг, конструктор оптических элементов.
Второе достижение, которое так же удалось совершить впервые, заключается в вертикальном тестировании этих зеркал. Впервые подобное криогенное зеркало было повёрнуто таким образом, чтобы испытать его в том случае, когда гравитационная сила воздействует на другую его ось.
"Чтобы понять этот момент, представьте себе чашку. Когда она просто стоит на столе, вы в состоянии подойти и налить в неё воды. В этом случае мы говорим, что гравитация действует по её продольной, или, вертикальной оси. А теперь наклоните чашку набок, в этом случае гравитационная сила уже будет действовать по её поперечной оси. Так и наши зеркала были повёрнуты как бы набок. такой эксперимент подтвердил, что конструкция наша жёсткая и она не провисает под собственным весом. Другой эксперимент, который нам удалось провернуть почти при абсолютном нуле, заключается в измерении погрешности юстировки не более чем одной десятой миллиметра посредством метода фотограмметрии, который заключается в определении формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям".
После завершения этого испытания на Pathfinder была установлена система Aft Optics System, которая состоит из третичного зеркала, а также модуля тонкой подстройки. Началось второе испытание, во время которого полностью собранный комплекс Pathfinder был окружён специальными инфракрасными и оптическим источниками излучения, симулирующими изображения звёзд. После того как в конце 2015 года будет проведён этот эксперимент, все оптические испытательные системы будут заново проверены.
Третий и заключительный тест будет именоваться Thermal Pathfinder, а его проведение запланировано на 2016 год. К тому времени всё испытательное оборудование будет проверено и в комнате будет смоделировано температурное окружение космического пространства. После этого, ближе к 2017 году, должен быть собран уже готовый базовый модуль ISIM.
Комментариев нет:
Отправить комментарий