Первые «шаги» JWST: конструкция «Уэбба» приведена в рабочую конфигурацию
Прямо сейчас во время написания этих строк космический телескоп «Джеймс Уэбб» разворачивает второе «крылышко» своего главного зеркала. Это последний этап сложнейшего процесса приведения в рабочую конфигурацию космического аппарата стоимостью более десяти миллиардов долларов. Впереди еще треть пути до второй точки Лагранжа системы Земля–Солнце и калибровка всех инструментов на протяжении нескольких месяцев, но самая пугающая часть путешествия уже позади.
У создателей марсоходов Curiosity и Perseverance, инженеров Jet Propulsion Laboratory (JPL), есть выражение «шесть минут ужаса». Им описывается временной промежуток, за который аппарат из перелетной конфигурации переходит к рабочей: врезается в атмосферу Марса, тормозит в ней сначала с помощью щита из абляционных материалов, затем за счет парашютов, а потом, наконец, сам ровер опускается на поверхность специальным устройством Sky Crane.
Эти шесть минут полностью автоматизированы и наземный центр управления полетом ничего не сможет сделать, если возникнет какая-либо непредвиденная ситуация, неполадка или поломка. Операторам остается лишь напряженно вглядываться в данные телеметрии, поступающие через сеть дальней космической связи. Причем из-за задержки сигнала об успехе или провале процесса посадки люди узнают почти через полчаса после того, как все операции в реальности будут выполнены. Все, на что могут рассчитывать инженеры JPL — свой профессионализм и умение создавать аппараты, способные самостоятельно справляться с проблемами.
Команда, работавшая над вдесятеро более дорогим космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST) одновременно находится и в более выигрышной, и при этом в более проблематичной ситуации. С одной стороны — «Уэбб» разворачивается гораздо ближе к Земле, поэтому его можно контролировать практически в реальном времени. Но с другой — он стоит десять миллиардов долларов, его делали четверть века, а спектр задач, которые ему предстоит решать ни в какое сравнение не идет с целями марсоходов. Иными словами, любая неудача станет фатальной и навсегда покроет позором тысячи специалистов. И JWST аналогично роверам не может рассчитывать на помощь людей: пусть он и находится совсем недалеко по космическим меркам, но слетать к нему для ремонта нет никакой возможности.
Судя по всему сотрудники Northrop Grumman, на плечи которых легло основное бремя создания «Уэбба», не ударили в грязь лицом. Спустя ровно две недели после запуска JWST почти принял окончательный облик. Согласно записи в официальном блоге телескопа на сайте Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), развертывание второго «крылышка» главного зеркала аппарата пройдет 8 января. Онлайн-освещение процесса запланировано в рамках трансляции NASA TV «не позднее 9 утра по Североамериканскому восточному времени» (17:00 МСК).
Визуализация JWST в полностью развернутом состоянии. Хорошо видны пятислойный защитный экран по площади равный теннисному корту, основное зеркало из 18 шестигранных сегментов (по три боковых были сложены назад во время запуска) и «тренога» со вторичным зеркалом (также складывалась) / ©NASA 
Вторая ступень Ariane 5 с JWST на ней в момент отделения створок обтекателя в представлении художника. Носитель выполнил свою задачу настолько хорошо, что космическому аппарату почти не потребовалось корректировать траекторию. В результате «Уэбб» потратил намного меньше топлива, чем изначально планировалось. По словам операторов миссии, это позволит телескопу проработать «гораздо больше 10 лет» / ©NASA, ESA, Twitter 
Последний «живой» кадр, в котором виден JWST, он сделан камерой на второй ступени ракеты Ariane 5 сразу после отделения телескопа от нее. На самом «Уэббе» нет никаких камер, кроме научных, так что увидеть его развертывание кроме как на компьютерной симуляции не получится. Отсутствие камер объясняется сразу несколькими причинами. Во-первых, сеть датчиков (концевых, температурных, вибрационных и контактных) дает более полную информацию о работе телескопа для инженеров. А камер нужно слишком много, чтобы все ключевые узлы аппарата запечатлеть. Во-вторых, установка дополнительного оборудования — это риск отказа, лишняя термическая нагрузка и усложнение конструкции без четкой научной цели. Наконец, в-третьих, камеры оптического диапазона все равно ничего не увидят на JWST. С холодной стороны защитного экрана невероятно темно и холодно, а с горячей отраженный солнечный свет просто ослепит любую матрицу / ©NASA, ESA 
Чтобы JWST мог уловить крайне редкие фотоны излучения, испущенные самыми первыми звездами, ему необходимо избавиться от любых помех в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра. Поэтому на обращенной от Солнца и Земли стороне защитного экрана, где непосредственно и располагается весь инструментарий «Уэбба», температура всех поверхностей будет поддерживаться не выше -233 градусов по Цельсию. В то время как на горячей стороне, где находится шасси космического аппарата (электроника и двигатели ориентации) — от 85 градусов и выше / ©NASA, Twitter
«Две недели ужаса»
Через полторы минуты после отделения от второй ступени ракеты-носителя Ariane 5 космический телескоп автоматически разложил свою солнечную батарею. Это был единственный «шаг» выполненный аппаратом самостоятельно, без команды с Земли. В остальном JWST сохранил конфигурацию, в которой находился под обтекателем и при транспортировке до стартовой площадки. Впереди у него было полтора миллиона километров пути и несколько десятков критически важных операций по развертыванию элементов конструкции. Ведь в рабочей конфигурации «Уэбб» не может уместиться ни на одной существующей или разрабатываемой ракете.
К сегодняшнему дню JWST включил, развернул, разложил или раскрыл:
- направленную антенну для передачи основных объемов научных данных;
- обе «паллеты» с упакованными на них слоями защитного экрана;
- штангу, «приподнимающую» телескоп над защитным экраном;
- кормовой стабилизатор, использующий давление солнечного ветра для корректировки положения аппарата в пространстве;
- средние боковые штанги («руки»), на которых растягивается защитный экран;
- все пять слоев защитного экрана — каждый по очереди разложен и натянут;
- вторичное зеркало на трех штангах;
- важнейший научный инструмент телескопа — камера среднего инфракрасного диапазона (MIRI), — лишилась защитной крышки, а также прошла процедуру начальной проверки работоспособности;
- холодильник-излучатель (радиатор) для сброса паразитного тепла от научных инструментов;
- левое «крылышко» основного зеркала с тремя его шестигранными сегментами.
После того, как вторая боковая секция главного зеркала также займет свое рабочее положение, телескоп уже не будет проходить крупных метаморфоз. Впереди у него еще около 376 тысяч километров до второй точки Лагранжа системы Солнце–Земля. Аппарат приблизится к ней на 29-й день своей миссии, выполнит маневр и окажется в области космоса, где будет функционировать не менее десяти лет. Если все пойдет по плану, конечно же.
Первые научные данные с него удастся получить не ранее, чем через пять месяцев. Все это время операторы ЦУП будут заниматься проверкой систем JWST, калибровкой его инструментов и терпеливым ожиданием. Прежде чем космический телескоп сможет полноценно работать, его «камеры» необходимо остудить до сверхнизкой температуры — всего на шесть градусов теплее абсолютного нуля. За эту задачу отвечает гениальная конструкция гелиевого холодильника из двух двигателей Стирлинга. Они настолько точно сбалансированы, что практически не производят вибраций.
За путешествием «Уэбба» можно наблюдать на специальном сайте NASA, а также в твиттере проекта. Что интересно, команда по связям с общественностью заблокировала в этом аккаунте странички, посвященные солнечным, лунным и околоземным миссиям агентства. Такой поступок символизирует успешное раскрытие защитного экрана телескопа, полностью блокирующего любое излучение от Солнца, Земли и Луны.
Upd. 8 января в 18:32: главное зеркало JWST полностью раскрыто.
Telegram 
Дзен 
VK 
