eRomfart 2022-002, Norsk Astronautisk Forening, 10.01.2022
Dette er en nyhetsartikkel opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Webb-teleskopet foldet ut
Av Øyvind Guldbrandsen
Den 8. januar ble det andre av de to sidepanelene på Webb-teleskopets primærspeil svingt frem og låst på plass. Med dette var hele den særdeles kompliserte utfoldingsprosessen av teleskopet fullført.
Utfoldingen ble fullført to uker og en dag etter oppskytingen, noe som var én dag etter det nominelle skjemaet, etter at man valgte å sette den på hold i et døgns tid rett etter nyttår. Noe slikt var både forventet og udramatisk, det var på forhånd lagt inn ganske vide marginer i utfoldingsprosessen i tilfelle problemer skulle oppstå.
Utfoldingen gikk i det hele tatt mye glattere enn mange hadde vært redde for på forhånd. NASA uttalte før oppskytingen at risikoen for at utfoldingen skulle mislykkes var omtrent fire ganger så høy som for selve oppskytingen. Selv om ingeniørene gjorde sitt beste for å forenkle den, hadde utfoldingen hele 344 såkalte "points of failure" - små og store mekaniske prosesser som alle måtte utføres korrekt for at teleskopet skulle fungere.
Det var knyttet mest spenning til utfoldingen og oppstrammingen av den essensielle, men skjøre, 21 meter lange og 14 meter brede solskjermen. Under en test på bakken spjæret en del av denne skjermen, én av en lang rekke problemer som bidro til å forsinke oppskytingen av teleskopet med flere år.
Solskjermen består av fem membraner som ikke er i kontakt med hverandre, hvor den ene skygger for den som er over. De er designet slik at det aller meste av varmeenergien fra Solen reflekteres eller spres til siden, ut av åpningene mellom membranene. Til sammen sørger membranene for at bare én milliondel av varmeenergien fra Solen slipper gjennom til skyggesiden av romfartøyet.
Primærspeilets to sidepaneler, hver med tre speilsegmenter, var brettet tilbake under oppskytingen, og var det siste som ble vippet på plass under utfoldingen etter at oppskytingen var gjennomført. Her under en test på bakken. Segmentene er dekket av et ørtynt lag av gull for å best mulig reflektere infrarødt lys, som teleskopet skal observere i.
Ennå gjenstår to finkorrigeringer av banen før teleskopet er på plass i bane rundt likevektspunktet L2 rundt slutten av januar, 1,5 millioner kilometer unna Jorden. Den første av disse to skulle utføres kort tid etter at speilet var utfoldet. Man ville unngå å utføre banekorrigeringene inntil teleskopet var foldet ut, på grunn av balanseringen av romfartøyet. Den aller første banekorrigeringen fant sted rundt 12 timer etter oppskytingen, og ble utført med et annet sett rakettmotorer, som pekte i en litt annen retning, tilpasset konfigurasjonen teleskopet hadde da. Disse motorene kommer aldri mer til å bli brukt. Siden Ariane 5-oppskytingen, som fant sted 25. desember 2021 (eRomfart 2021-040), var meget presis, trenger man mindre drivstoff til banekorrigeringene på vei ut til L2 enn man tok høyde for.
Det ble først meldt at teleskopet ville ha drivstoff til minst ti års drift, dobbelt så lenge som teleskopets primære observasjonsprogram på fem år. Senere er det opplyst at drivstoffet vil kunne drøyes til nærmere 20 år.
Vel fremme ved L2 vil drivstoffet brukes både til å holde teleskopet på plass i bane rundt L2 og til å hjelpe til med å peke det i riktig retning. Til det siste brukes primært gyroer, altså interne svinghjul som roterer langs forskjellige akser og holder teleskopet stabilt rettet mot det objektet man skal observere. Men fra tid til annen vil gyroene bli mettet, det vil si at de ikke kan rotere raskere, og da må teleskopets stillingskontrollmotorer avfyres for å tømme gyroene for momentum.
Illustrasjon av Webb-teleskopet sett fra undersiden.
Til forskjell fra L4 og L5 er L2 et såkalt ustabilt Lagrange-punkt. Det innebærer at et objekt plassert her før eller siden vil begynne å drifte i den ene eller andre retningen. Det kan sammenlignes med en kule som er plassert på toppen av en kuppel. Som regel vil det ikke kreve veldig mye drivstoff å holde seg på plass rundt L2, så lenge man passer nøye på å overvåke posisjonen og fortløpende avfyre små puff med rakettmotorene i riktig retning så snart man begynner å skli ut av posisjon.
Situasjonen for Webb-teleskopet er litt spesiell, siden rakettmotorene bare kan avfyres i retning Jorden/Solen. Dette fordi de befinner seg på den såkalte undersiden at romfartøyet, altså på seksjonen som befinner på siden av solskjermen som er rettet mot Solen, motsatt av der selve teleskopdelen befinner seg. Hadde man plassert og benyttet rakettmotorer på samme side av solskjermen som teleskopdelen ville de forurenset teleskopspeilene med avgasser, og dessuten bidratt til å varme opp denne delen, som må holdes svært kald for at teleskopet skal kunne utføre sine infrarøde observasjoner. Dersom rørene mellom drivstofftanken og rakettmotorene blir for kalde vil drivstoffet i dem fryse til, derfor er de på de fleste romfartøy utstyrt med varmeelementer.
Som følge av dette må Webb-teleskopet hele tiden befinne seg på den siden av L2 som heller mot Jorden/Solen, men ikke så langt fra det man kan kalle L2-toppen at det vil kreve for mye drivstoff å kontinuerlig holde seg på plass. Men skulle man tippe over toppen av L2 er man ille ute. Romfartøyet kan ikke uten videre snus 180 grader for å avfyre motorene bort fra Solen/Jorden. Gjør man det kan solvarmen i verste fall skade teleskopet og instrumentene, i beste fall må man vente uker og kanskje måneder på at teleskopet på nytt er kjølt ned og fininnstilt slik at de infrarøde observasjonene kan fortsette.
For øyeblikket er teleskopet fortsatt ganske «varmt», men over de neste fem månedene skal det kjøles ned for godt, de fire instrumentene kalibreres og hver av primærspeilets 18 heksagonale segmenter fininnstilles. Sistnevnte skal skje ved hjelp av totalt 126 aktuatorer bak speilsegmentene, som både kan vri, tilte og til og med svakt bøye segmentene, slik at de samlet vil fungere som ett perfekt fokusert speil, med en størrelse på 6,5 meter. Først i slutten av juni kan vi vente å se de første bildene fra teleskopet. Prosjektet er et samarbeid mellom NASA, ESA og CSA.
Du finner en video av utfoldingsprosessen på Romfarts Facebook-side.
