Das James Webb-Weltraumteleskop (JWST) ist das mit Spannung erwartete, lang erwartete Teleskop der nächsten Generation, von dem wir hoffen, dass es in der Zeit weiter zurückblickt und tiefer in staubigen Sternentstehungsgebieten liegt, wobei längere Wellenlängen und eine höhere Empfindlichkeit als bei jedem früheren Weltraumteleskop verwendet werden . Um uns auf dieses nächste Level zu bringen, müssen Sie sich vorstellen, dass neue Technologien entwickelt werden müssen, damit dieses bahnbrechende, superriesige Teleskop gebaut werden kann. Du hättest recht.
Tatsächlich mussten die Ingenieure ein wenig Unobtainium verwenden, um das einzigartige Chassis zu bauen, das Rückgrat, das das Raumschiff zusammenhält.
Unobtainium ist nicht nur der Name des Materials, das in James Camerons Film "Avatar" abgebaut wurde. Es ist ein Wort, das in der Technik - und manchmal auch in der Fiktion - verwendet wird, um jedes äußerst seltene, kostspielige oder physikalisch unmögliche Material oder Gerät zu beschreiben, das zur Erfüllung eines bestimmten Entwurfs für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist.
Das Chassis für JWST - das so genannte Integrated Science Instrument Module ISIM - besteht aus einem nie zuvor hergestellten Verbundwerkstoff, der den extrem kalten Temperaturen standhalten musste, die auftreten, wenn das Observatorium seine Umlaufbahn von 1,5 Millionen Kilometern erreicht ) von der Erde.
Das ISIM hat gerade einen äußerst wichtigen Test bestanden und Temperaturen von bis zu 27 Kelvin (-411 Grad Fahrenheit) überstanden, die während eines Testzyklus in Goddards Space Environment Simulator - einer dreistöckigen thermischen Vakuumkammer - kälter als die Oberfläche von Pluto waren das simuliert die Temperatur- und Vakuumbedingungen im Weltraum.
Das Team des Goddard Space Flight Center, das mit dem Bau des Chassis beauftragt war, benötigte ein Material, das sicherstellt, dass die verschiedenen Instrumente von JWST eine präzise kryogene Ausrichtung und Stabilität beibehalten und dennoch die extremen Gravitationskräfte während des Starts überstehen.
Der Test wurde durchgeführt, um herauszufinden, ob sich die autogroße Struktur wie vorhergesagt zusammengezogen und verzerrt hat, als sie von Raumtemperatur auf kalt abkühlte - sehr wichtig, da die wissenschaftlichen Instrumente einen bestimmten Ort auf der Struktur beibehalten müssen, um das vom Teleskop gesammelte Licht 6.5 zu empfangen -meter (21,3 Fuß) Primärspiegel. Wenn die Struktur aufgrund der Kälte auf unvorhersehbare Weise schrumpft oder verzerrt wird, sind die Instrumente nicht mehr in der Lage, Daten über alles zu sammeln, von den ersten leuchtenden Lichtern nach dem Urknall bis zur Bildung von Sternensystemen, die das Leben unterstützen können.
Als sie anfingen, gab es da draußen nichts, was der Beschreibung dessen, was gebraucht wurde, aus der Ferne entsprach. Das ließ also eine Alternative übrig: die Entwicklung eines eigenen, noch zu fertigenden Materials, das die Teammitglieder scherzhaft als „Unobtainium“ bezeichneten. Durch mathematische Modellierung entdeckte das Team, dass durch die Kombination zweier Verbundwerkstoffe ein Kohlefaser / Cyanat-Ester-Harzsystem entstehen könnte, das sich ideal für die Herstellung der Vierkantrohre der Struktur mit einem Durchmesser von 75 mm (3 Zoll) eignet.
Während des letzten 26-tägigen Tests und mit wiederholten Testzyklen brach die von Goddard-Ingenieuren entworfene binderartige Baugruppe nicht. Die Struktur schrumpfte wie vorhergesagt um nur 170 Mikrometer - die Breite einer Nadel -, als sie 27 Kelvin (-411 Grad Fahrenheit) erreichte, was die Konstruktionsanforderungen von etwa 500 Mikrometern weit überstieg. "Wir hätten die Instrumente im Orbit sicherlich nicht neu ausrichten können, wenn sich die Struktur zu stark bewegt hätte", sagte Eric Johnson, Projektmanager für ISIM-Strukturen. "Deshalb mussten wir sicherstellen, dass wir die richtige Struktur entworfen haben."
Diese Art von Struktur könnte der NASA in Zukunft für die nächste Generation jenseits von JWST dienen und könnte auch ein „Spin-off“ sein, das Hersteller bei der Entwicklung von Strukturen nützlich finden könnten, die eine hohe Toleranz unter Bedingungen erfordern.
Quelle: NASA Goddard
