Los ingenieros del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston utilizaron ondas de luz para alinear los segmentos del espejo del telescopio espacial James Webb entre sí. para que actúen como solteros espejo monolítico en el frío criogénico de la icónica Cámara A del centro.

Parte de las pruebas criogénicas en curso del telescopio Webb en la Cámara A en Johnson incluye alineación, o "en fase, "Los 18 segmentos del espejo primario de forma hexagonal del telescopio para que funcionen como un solo espejo de 6,5 metros. Todos estos segmentos deben tener la posición y la curvatura correctas; de lo contrario, el telescopio no podrá enfocar con precisión sus objetivos celestes.

Alineando los espejos

Para medir la forma del espejo primario del telescopio Webb, los ingenieros utilizan un dispositivo de prueba llamado interferómetro, que proyecta un láser sobre el espejo. Porque el espejo está segmentado, Requiere un interferómetro especialmente diseñado, conocido como interferómetro de longitud de onda múltiple, lo que permite a los ingenieros utilizar dos ondas de luz a la vez, explicó Lee Feinberg, administrador de elementos del telescopio óptico para el telescopio Webb en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El interferómetro divide la luz láser en dos ondas separadas. Una de estas ondas atraviesa una lente y se refleja en el espejo primario; la otra onda actúa como referencia. La onda reflejada interfiere con (se encuentra con) la onda de referencia, y los ingenieros analizan la onda combinada que resulta de esa interferencia. "Al analizar la señal de interferencia, los ingenieros determinan la forma del espejo y la alineación de los espejos, "explicó Feinberg.

Cuando los ingenieros necesitan ajustar las posiciones y formas de los segmentos del espejo para lograr una alineación precisa, utilizan los siete actuadores (pequeños motores mecánicos) que se encuentran en la parte posterior de cada uno de los segmentos del espejo. Para cada segmento, seis de estos actuadores se colocan en grupos de dos, en tres puntos igualmente espaciados a lo largo del exterior del espejo (para ajustar la posición del segmento), y uno está unido a seis puntales que están conectados a cada una de las esquinas del segmento de espejo hexagonal (para ajustar la forma del segmento).

Los actuadores en cada segmento de espejo son capaces de movimientos extremadamente diminutos, que permiten a los ingenieros alinear todo el espejo primario ajustando con precisión cada segmento del espejo. "Pueden moverse en pasos que son una fracción de la longitud de onda de la luz, o alrededor de 1/10, 000th el diámetro de un cabello humano, "explicó Feinberg.

Estos actuadores también se pueden usar para remodelar con precisión cada segmento de espejo para garantizar que todos coincidan una vez alineados. La capacidad de cambiar la alineación y la forma del espejo es fundamental porque el espejo debe desplegarse desde su posición de almacenamiento no alineado cuando se despliega el telescopio. Esta prueba verifica que los actuadores tienen suficiente rango de movimiento una vez que están en el espacio, a su temperatura operativa de aproximadamente 40 K (o aproximadamente menos 388 grados Fahrenheit / menos 233 grados Celsius), para poner el espejo primario del telescopio en su forma correcta para que pueda estudiar con precisión el universo.

Probando los espejos alineados

Con los espejos alineados Los ingenieros prueban la óptica de Webb utilizando un equipo de soporte llamado ASPA, un acrónimo anidado que significa "Conjunto de placa de origen AOS". El ASPA es una pieza de hardware de prueba que se encuentra sobre el subsistema de óptica de popa (AOS) de Webb y envía luz láser de prueba dentro y fuera del telescopio. actuando así como una fuente de luz estelar artificial. El AOS contiene los espejos terciarios y de dirección fina del telescopio.

Durante una parte de la prueba óptica, llamada prueba de "medio paso", la ASPA alimenta la luz láser directamente al AOS, donde es dirigido por los espejos terciarios y de dirección fina a los cuatro instrumentos científicos de Webb, que se encuentran en un compartimento directamente detrás del espejo principal. Esta prueba permite a los ingenieros realizar mediciones de la óptica dentro del AOS para verificar que el espejo terciario de Webb, que es inamovible, está correctamente alineado con los instrumentos.

En otra parte de la prueba, llamada prueba de "pasa y medio", la luz viaja en un camino inverso a través de la óptica del telescopio. La luz se alimenta de nuevo al sistema desde la ZAEP, pero hacia arriba esta vez, al espejo secundario. El espejo secundario refleja la luz hacia el espejo primario, que lo envía de regreso a la parte superior de la Cámara A. Los espejos en la parte superior de la cámara envían la luz de regreso al telescopio nuevamente, donde sigue su curso normal a través del telescopio hasta los instrumentos, pero esta vez sin pasar por el equipo de prueba ASPA.

"Esto verifica no solo la alineación del espejo primario en sí, sino también la alineación de todo el telescopio:el espejo primario, espejo secundario, y los espejos terciarios y de dirección fina dentro del AOS, "dijo Paul Geithner, el director adjunto del proyecto, técnico del telescopio Webb en Goddard. "Tomados en conjunto, las pruebas de medio paso y paso y medio demuestran que todo está alineado con todo lo demás ".

Debido a que la ZAEP es hardware de prueba en tierra, será retirado del telescopio una vez que se completen las pruebas criogénicas en Johnson.

El entorno de vacío criogénico de la Cámara A simula el entorno espacial helado donde operará Webb, y donde recopilará datos de porciones nunca antes observadas del universo. Verificando todo el telescopio, incluyendo sus ópticas e instrumentos, funciona correctamente en este ambiente frío asegura que el telescopio funcionará correctamente en el espacio. El telescopio y sus instrumentos están diseñados para funcionar en frío, por lo que deben estar fríos para alinearse y funcionar correctamente.

El telescopio espacial James Webb es el complemento científico del telescopio espacial Hubble de la NASA. Será el telescopio espacial más poderoso jamás construido. Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).