Инженер-оптик компании Ball Aerospace Ларкин Кэри (Larkin Carey) в лежачем положении отражается во вторичном зеркале телескопа им. Джеймса Уэбба во время съёмки визирной оси оборудования, которое задействовано в важнейшем испытании оптики телескопа
В марте 2016 года инженеры НАСА успешно завершили монтаж вторичного зеркала на телескопе Джеймса Уэбба. Основное зеркало телескопа — собирающая поверхность вогнутой параболической формы — состоит из 18 фрагментов, которые отражают свет на вторичное зеркало выпуклой гиперболической формы. В свою очередь, вторичное зеркало направляет собранный свет через центр основного зеркала на научные инструменты позади его.
Для точной фокусировки крепежам главного зеркала нельзя смещаться более чем на 38 нанометров. Это очень точная система, в которой все крепления должны быть идеально выверены. После монтажа вторичного зеркала телескоп уже более года проходит испытания в криогенной камере, где проверяют надёжность и правильную работу всех его систем в условиях, приближенным к реальным (симуляция космоса). В октябре 2017 года пришло время для важнейшего теста всей оптической системы телескопа целиком: основного, вторичного и третичного зеркал в связке с научным оборудованием.
Оптическая система «Джеймса Вебба» схематично изображена на анимации внизу. Там показано, что собранный вторичным зеркалом свет проходит через центр основного зеркала на научные инструменты. В центре основного зеркала установлена оптическая подсистема Aft Optics Subsystem (AOS) с третичным зеркалом и зеркалом тонкой регулировки (fine-steering mirror), которое выполняет оптическую стабилизацию и точно фокусирует свет на сенсоры научного оборудования. Третичное зеркало также служит для устранения оптических искажений, которые присущи всем оптическим телескопам.
Поверх оптической подсистемы AOS установлено вспомогательное оборудование ASPA (AOS Source Plate Assembly), которое со стороны выглядит как чёрный «носовой конус», выступающий из центра основного зеркала. Именно в нём находятся третичное зеркало и зеркало тонкой регулировки. Это монтажное оборудование требуется для предварительной настройки оптической системы AOS, а перед запуском на орбиту ASPA снимут с телескопа.
Во время испытаний система ASPA играла роль «искусственных звёзд», то есть генерировала лазерные импульсы на разных длинах волны.
В первой части испытаний ASPA направляла лазер непосредственно в оптику AOS, откуда через третичное зеркало и зеркало тонкой регулировки свет попадал на научные инструменты. Эта часть испытаний проверяла работоспособность непосредственно системы AOS и взаимодействие оптики с научным оборудованием. Очень важно, что тест подтвердил правильную установку третичного зеркала, поскольку оно закреплено жёстко и неподвижно, так что его положение не регулируется.
Во второй части испытаний лазерные лучи из ASPA проходят более длинный путь. Сначала они направляются во вторичное зеркало, от него отражаются на основное зеркало, затем собираются на вторичном и уже оттуда попадают в систему AOS, следуя далее по прежнему маршруту. Этот полный тест задействует все оптические системы целиком. Он проверяет не только выравнивание основного зеркала, но полностью проверяет работоспособность «Джеймса Уэбба» как единой конструкции. Поскольку телескоп сам генерирует лучи и сам регистрирует их отражение от всех своих зеркал, то такой тест можно считать в каком-то смысле автопортретом или, как сейчас модно говорить, «селфи» или «себяшкой».
Оба испытания подтвердили, что сейчас зеркала корректно выровнены друг относительно друга — и их можно будет также выровнять в космосе.
Криогенная камера для испытаний «Джеймса Уэбба»
Перед прохождением последнего теста инженер-оптик компании Ball Aerospace Ларкин Кэри (Larkin Carey) помог выкатился в центр основного зеркала на выдвижной доске и сфотографировал отражение основного зеркала во вторичном. НАСА уверяет, что во время процедуры были строго соблюдены все протоколы безопасности по работе над зеркалом. Всё было совершенно стерильно. На основное зеркало из бериллия с золотой плёнокой не попала ни одна посторонняя частица, а нанометровая доводка крепежей сохранилась неизменной.
Инженер подключает оптические кабели к ASPA, размещаясь лёжа на выдвижной доске над основным зеркалом
Протоколы безопасности по работе над зеркалом необходимы, потому что при подключении ASPA такие работы неизбежно пришлось бы проводить: инженеры установили и вручную подключили над основным зеркалом более 100 оптических кабелей.
Инженер подключает оптические кабели к ASPA, размещаясь лёжа на выдвижной доске над основным зеркалом
По окончании криогенного тестирования оптику и научные инструменты телескопа «Джемс Уэбб» перевезут на предприятие компании Northrop Grumman в Калифорнии, где его интегрируют с элементами космического корабля — солнцезащитным козырьком и шиной. Все элементы в сборе и станут орбитальной космической обсерваторией им. Джеймса Уэбба. После окончательной сборки всю конструкцию опять пропустят через серию тестов и симуляций запуска.
Запуск телескопа «Джемс Уэбб» запланирован на весну 2019 года. Этот научный инструмент будет самой мощной космической обсерваторией: в течение ближайшего десятилетия он станет своеобразными «глазами» человечества в космосе.
Автор: Анатолий Ализар
