5个关键时刻将决定NASA韦伯太空望远镜的成败

詹姆斯·韦伯的聚光能力将是哈勃的7倍，但他将能够看到光谱中更远的红外部分，揭示出那些比哈勃所能看到的更早存在的星系。

成功意味着人类有史以来最强大的太空天文台。

同样的物体，鹰状星云中的创造之柱，可以根据所使用的光的波长显示出截然不同的细节。

这里显示的是由哈勃太空望远镜拍摄的可见光(L)和近红外(R)视图。

詹姆斯·韦伯能够比哈勃望远镜在红外线中延伸得更远，他将看到这个(和其他)从未见过的物体的细节。

失败意味着史上最昂贵的“太空垃圾”。

美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韦伯太空望远镜于2020年10月进行了最后一次振动和声学测试后的“熄灯”检查。

在没有任何红旗或黄旗的情况下通过了最后的测试，韦伯已经准备好发射了，但在开始获取科学数据之前，它必须忍受并度过一些关键的里程碑。

这五件大事将决定它的命运。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的操作顺序的粗略发射和部署图。

根据任务期间发生的情况，这些时间表可能会有很大不同，但这是最初部署最关键阶段的预期顺序。

1)。阿丽亚娜5号的发射。

2017年发射的阿丽亚娜5号火箭与美国国家航空航天局(NASA)詹姆斯·韦伯太空望远镜的运载火箭如出一辙。

阿丽亚娜5号在2018年1月部分失败之前，已经连续80多次发射成功。

这次发射是在那次失败之前连续第82次成功发射，希望能为詹姆斯·韦伯的发射提供一个预览。

在连续82次成功之后，2018年的一次发射灾难性地偏离了轨道。

阿丽亚娜5号火箭一直是人类最可靠的运载火箭之一，从2003年到2018年共成功发射了82次。

这条线在2018年初被打破，尽管此后取得了成功，但没有人认为韦伯的成功发射是理所当然的。

韦伯随后燃烧燃料进行航向修正：与望远镜操作所需的燃料相同。

一位艺术家的构想(2015年)，詹姆斯·韦伯太空望远镜建成并成功部署后会是什么样子。

请注意五层遮阳板，保护望远镜免受太阳热量的影响，以及完全展开的主镜(分段镜)和次镜(由桁架支撑)。

用于在太空中操纵韦伯的相同燃料将需要将其指向其目标，并使其保持在围绕L2的轨道上。

如果没有L2拉格朗日点的到达，韦伯将完全毫无用处。

假设发射和部署成功，韦伯将进入L2拉格朗日点周围的轨道，在那里它将冷却，打开仪器，校准一切，然后开始科学操作。

一切都取决于它能否成功到达那里。

2.)。分离和太阳能电池板部署。

升空30分钟后，詹姆斯·韦伯太空望远镜将与运载火箭的最后一级最终分离。

就在大约3分钟后，太阳能电池板将计划部署。

如果成功实现这一点，航天器将收集所有未来运行所需的电力。

如果失败，任务将过早结束：以失败告终。

在发射后约30分钟，必须部署太阳能电池板。

一次不成功的部署将在短短几个小时后导致停电，提前结束韦伯的生命。

遮阳板的所有五层都必须沿着其支撑物正确展开和张拉。

每一个夹子都必须松开；每一层都不能卡住或撕裂；一切都必须正常工作。

否则，望远镜将无法正常冷却，对红外观测将毫无用处：这是它的主要目的。

这里显示的是遮阳板原型，比例为三分之一的部件。

3.)。全面部署防晒罩。

为了展开遮阳板，必须先将后、前遮阳板托盘以及其他支撑和保护结构拿出来并正确展开。

只有这样，一旦适当的设置到位，防晒罩才能出来并被拉紧。

在部署支撑结构和塔楼组件后，累计有178个防晒板释放必须开火。

美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的5层遮阳罩张开和展开的过程如图所示。

如果支撑结构失效，如果遮阳板卡住，或者如果必须发生的178次“释放”中的每一次都没有成功，任务可能会完全失败。

如果它失败了，或者如果张力卡住或卡住了，望远镜就不会冷却：这是一个灾难性的损失。

在2018年对航天器部件进行的环境测试中，公交车和遮阳板上的一些螺丝和垫圈脱落：这是一个需要纠正的缺陷。

在上一轮也是最后一轮的振动和声学测试中，这个问题似乎已经成功解决，而没有出现其他类似的问题。

这是至关重要的，因为如果防晒罩或镜子都不能正确部署，任务可能会完全失败。

4.)。镜像部署。

18个分段式反射镜必须展开、展开并形成一个单一的表面，该表面被校准为位置精度为~20纳米，而次镜则必须精确地将光聚焦到仪器上。

这里的任何故障对望远镜来说都是灾难性的。

主镜必须展开，使单一、光滑的表面精度达到~20纳米。

此时间流逝图像中显示了次镜像的部署顺序。

它必须精确地位于距离主镜不到或略高于7米的位置。

支撑结构不能失效。

次镜聚焦聚集的光线，任何不对准都是有害的。

当所有的光学设备都部署妥当后，詹姆斯·韦伯应该能够以前所未有的精确度观察宇宙中地球轨道以外的任何物体，它的主镜和次镜将光线聚焦到仪器上，在那里可以获取、还原数据，并将数据发回地球。

5.)。L2眼眶插入。

每颗围绕恒星运行的行星都有五个共同轨道的位置，拉格朗日点。

精确定位在L1、L2、L3、L4或L5的物体将继续以与地球完全相同的周期绕太阳运行，这意味着地球与航天器的距离将是恒定的。

L1、L2和L3是不稳定的平衡点，需要定期进行航向修正以保持航天器在那里的位置，而L4和L5是稳定的。

韦伯正在前往L2，为了降温，他必须始终背对太阳。

发射29天后，韦伯的推进器点火，进入L2轨道：它的最终目的地。

如果这五个关键任务步骤成功，校准和科学操作就开始了。

哈勃极深场的一部分，总共拍摄了23天，这与詹姆斯·韦伯预期的红外模拟图像形成了鲜明对比。

由于宇宙-韦伯场预计将达到0.6平方度，它应该会在近红外线揭示大约50万个星系，揭示出迄今为止还没有天文台能够看到的细节。

只有燃料限制了韦伯的使用寿命。

尽管它不是为维修而设计的，但从技术上讲，机器人航天器仍有可能与詹姆斯·韦伯会合并对接，为其加油。

如果这项技术能够在韦伯耗尽燃料之前开发和推出，它可以将韦伯的寿命延长约15年左右。