詹姆斯韦伯太空望远镜:采用PI技术装配和校准

2021年12月25日,终于到了用阿丽亚娜5号火箭将詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)发射到太空的时候了。经过30天的飞行,哈勃太空望远镜的继任者到达了距地球150万公里的所谓拉格朗日点的目的地。从此以后,这台望远镜将与地球一起绕太阳运行。借助反射镜和探测器,JWST能够回顾过去 – 回到宇宙初期。为此,这台望远镜使用可见光红色波段(0.6微米)到中红外线(28微米)的辐射。其使命是探索宇宙的起源,自7月11日以来,JWST一直在发送来自太空深处的精美图像。在价值数十亿美元的JWST装配过程中,PI技术多次在关键时刻施以援手。

用于精密定位主镜段的六足位移台

JWST的轻型可伸缩主镜由18块六角形子镜组成其旋转表面,主镜直径超过6.5米。在展开运行状态下,这块主镜的大小与网球场相当。“为了使镜段组合起到单面镜的作用,必须将其放置在彼此相距数毫米的范围内,以达到几分之一毫米的精度。人工操作员无法如此准确地放置反射镜,因此我们开发了一套机器人系统进行装配,”华盛顿总部的NASA詹姆斯韦伯太空望远镜项目负责人Eric Smith说(资料来源:>> NASA)。

为了精密安装各镜段,端部带有专用PI六足位移台的机械臂可以沿六个方向移动。如此一来,就可以使用望远镜结构高度精密地移动并定位各个镜元件。在一支工程师团队操纵机械臂的同时,另一支团队使用激光进行测量,以确保在安装下一镜段之前,每个镜段均已精准定位、用螺栓固定并粘合到位。

冷却期间的反射镜测量

在冷却到太空温度的同时,镜段及其支撑结构会承受高强度的热应力。预先确定由此产生的变形并在设计过程中考虑这一点极具挑战性。为了观察冷却过程中各镜段的行为,在马歇尔航天飞行中心的X射线和冷冻室(XRCF)进行了光波前测试和热应变测试。定制型H-850六足位移台用于复杂的测试装置。为了记录从室温冷却下来的反射镜变形,将特定的干涉仪安装在六足位移台上。六足位移台可针对每个温度目标值同时实现简单且高精度的干涉仪定位和对准。

NIRSpec仪器校准

JWST中集成的NIRSpec(近红外光谱仪)仪器是波长范围为0.6至5微米的光谱仪。它能够同时记录多达100个物体的光谱。在校准物体的同时,还会模拟太空中的运行条件,尤其是77开氏度(-196.1摄氏度)的温度和高真空条件。为此,其中使用了多个PI线性轴。通过使用一种称为Dispal®的特种类型的铝,可以将线性轴设计为在指定的气候条件下无差错运行。

了解关于天文学中的六足位移台、不同型号和六足位移台技术的更多信息

是否想要更多地了解我们的解决方案?我们的专家乐意效劳。

立即联系我们!