韦伯太空望远镜即将度过恐怖的30 天

詹姆斯韦伯太空望远镜从概念到现实是一条漫长而曲折的道路。最后，经过数十年的规划、工作、延误和成本超支，下一代太空望远镜终于准备发射。但即使是现在，由于望远镜可能正在秘密地乘货船前往法属圭亚那的欧洲航天局 (ESA) 发射场，参与 JWST 项目的每个人都知道成功发射并不是最终的胜利。

实际上，发布后才是真正令人抓狂的开始。当火星探测器团队经历“恐怖七分钟”将他们的航天器降落在红色星球上时，JWST 团队将有超过 30 天的令人痛苦的慢动作恐怖，因为望远镜开始了为期一个月的一天，以百万公里的速度前往第二个拉格朗日点 (L2)。

并且一直以来，JWST 将展开到其所需的配置，各种系统的 40 多个主要部署，需要数百个执行器来触发和保持机构释放，以及电缆解开、关节工作和电气系统激活。

在连续 30 天的成败任务中，一切都必须完美运行，所有这些都发生在不屈不挠的太空环境中，望远镜是独立的。不仅有 30 天的恐怖，而且每个参与者也可能有 30 个不眠之夜。

当然，这一切都始于发射，这本身就是一种恐怖。

“我们将这种极其宝贵的资源置于受控爆炸之上，”跨学科科学家兼天文学研究协会副主席海蒂·哈默尔 (Heidi Hammel) 说。“这很可怕，但火箭科学就是这样。成功发射将令人松了一口气。”

如果一切顺利，部署兴奋/恐惧会在飞行大约 30 分钟后开始。Ariane 5 火箭将提供大约 26 分钟的推力，将 JWST 的行程发送约 10,400 公里。在第二阶段截止后，韦伯将与阿丽亚娜 5 的第二阶段分离。

“这将触发太阳能电池阵列在发射后 30 分钟部署，”太空望远镜科学研究所 (STScI) 韦伯任务办公室负责人马西莫·斯蒂维利 (Massimo Stiavelli) 说。“这至关重要，因为我们需要权力。但这只是通往 L2 的众多重要部署中的第一个。”

下一个事件是让 Stiavelli 彻夜难眠的原因。虽然 Ariane 会将 JWST 置于通往 L2 的直接路线上，而无需首先绕地球运行，但重要的推进器发射将确保望远镜准确地朝着正确的方向前进。

他说：“我们必须打开天文台的火箭发动机，才能将我们送向理想的 L2 轨道。” “中程修正 1 (MCC1) 可能在发射后大约 12。5 小时进行。这是任务中最重要的烧伤。”

“JWST 必须进入 L2 的轨道，这就是任务的设计方式，”哈梅尔说。“如果推进器没有开火让我们到达那里，那么任务就开始了。”

推进器发射之后是另一个重要时刻，释放和部署高增益天线以与望远镜通信，并将所有重要的科学数据发送回地球。

在韦伯进入太空的第一周内，将进行第二次轨道修正机动，然后是一系列主要部署，需要近 200 个执行器工作，为 JWST 的遮阳板展开做准备。这包括吊杆伸展和散热器释放和展开。

这就是真正令人抓狂的地方。网球场大小的遮阳板本身需要 150 多个释放机构才能在三天内正确发射。

“未爆炸执行器的数量可能会让一个人有点头疼，因为它们都必须工作，”STScI 的长期科学家 Helmut Jenkner 说。“即使超过 99.9% 的可靠性，如果你将其乘以执行器的数量，你就会得到一个相当令人毛骨悚然的数字。”

复杂的遮阳板部署涉及大约 7,000 个零件，包括 400 个滑轮、大量电缆和八个电机。但是遮阳板的部署对于遮挡来自太阳、地球和月球的任何热量或光线的望远镜至关重要，以保持望远镜的红外组件尽可能冷。这将使 JWST 能够检测到宇宙中遥远物体的微弱特征。望远镜和科学仪器将在遮阳板的阴影下开始迅速冷却，但它们需要数周时间才能完全冷却并达到稳定的温度。

在发射后的第二周，望远镜将开始成型，首先是次镜部署。然后是重要的时刻，JWST 的 6.5 主镜开始展开。18 个镀金铍段将从侧翼开始展开。然后 132 个小型执行器将推动或拉动每个反射镜段，使其精确对准微米级，从而使主反射镜聚焦。同样，一切都必须完美运行。

虽然第一个月是部署过程中最紧张的部分，但所有仪器的开启、校准和调试需要六个月的时间。只有这样，科学家们才能从望远镜中看到“第一道光”。

“有无数种方式可能会出错，”Hammel 承认道。“但在过去的 20 年里，尤其是在过去的 5 年里，我们以各种可以想象的方式测试了这台望远镜和所有系统：摇晃它、热循环它，将它置于零压力状态。为了找出所有可能出错的小问题，我们确实进行了练习，以确保我们已尽一切努力确保任务成功。”

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