Lo scudo solare del James Webb Telescope supera la CDR

ArTaX · 3 Febbraio 2010, 4:30pm

Lo scudo solare del James Webb Space Telescope, costituito da 5 strati e grande come un campo da tennis, ha superato la Critical Design Review (CDR). Questo significa che il progetto è completo e soddisfa i requisiti di missione, in quanto raggiunge gli obiettivi termici, di dispiegamento e riflessione ottica ed è ora pronto per la costruzione.

Durante la review, che si è tenuta tra l’11 e il 14 Gennaio alla space systems manufactoring facility di Redondo Beach, in California, sono stati anche valutati e approvati i piani di sviluppo e test.

Il telescopio è progettato e sviluppato dalla Northrop Grumman sotto contratto del Goddard Space Flight Center.

“Questo è il culmine di anni di intensi sforzi atti a soddisfare le sfide uniche che caratterizzano tale missione” ha affermato Scott Willoughby, program manager del JWST alla Northrop Grumman. “Questa è la prima volta che uno scudo solare di queste dimensioni e complessità sarà impiegato per un telescopio spaziale”, ha detto Willoughby. “Con la validazione del nostro progetto per lo scudo solare abbiamo raggiunto un obiettivo critico per la missione”.

In preparazione della CDR sono stati condotte 18 separate verifiche sul complesso sistema di tensionatori, barre di estensione, sistemi di blocco e boom telescopici che costituiscono ciascuna sezione dello scudo. L’obiettivo era di validare tali sottosistemi a livello del sistema complessivo e valutare i punti dove si interfacciano.

“Non ci sono libri di testo o linee guida su come progettare e costruire uno scudo solare dispiegabile di tali dimensioni” ha affermato Keith Parrish, responsabile del sunshield per il Goddard. “Circa 10 anni fa la NASA e la Northrop Grumman sono dovute partire da zero e letteralmente inventare tecniche, materiali e meccanismi necessari al progetto. Abbiamo ancora delle sfide davanti a noi per quanto riguarda la costruzione e la fase di test, ma è sempre un momento eccitante”.

Lo scudo solare del JWST è una struttura di cinque strati delle dimensioni di un campo da tennis. Ciascuno dei cinque strati è sottile come un capello umano (1-2 millesimi di pollice) ed è costituito da un film a base di polimeri chiamato Kapton. Gli strati sono separati tra loro e tenuti in posizione da barre di separazione e boom dispiegabili. Lo scudo ha lo scopo di assorbire e deflettere la luce del sole per mantenere il telescopio a temperature criogeniche per consentire ai sensori infarossi di raggiungere la massima sensibilità ed osservare le galassie più distanti.

Il James Webb Space Telescope è un telescopio spaziale di nuova generazione sviluppato per osservare nell’infrarosso con una sensibilità estremamente elevata. Per raggiungere tali prestazioni è necessario mantenere i sensori a temperature criogeniche e quindi ridurre il più possibile le interferenze infrarosse provenienti dal Sole, dalla Terra e dalla Luna, che possono innalzare le temperature. Per questo motivo il telescopio sarà posto in orbita attorno al punto di Lagrange L2 e sarà dotato di uno scudo solare per schermare tali radiazioni.

Il JWST consentirà agli scienziati di osservare le prime stelle e galassie formatasi dopo il Big Bang, ottenendo così informazioni sulla formazione dell’universo e sull’evoluzione di sistemi solari capaci di supportare la vita su pianeti simili alla Terra.

Il telescopio è un progetto congiunto di NASA, ESA e CSA. Il lancio è previsto per il 2014 con un Ariane 5 dal GSC.

Fonte: Goddard

Alcune immagini:

James Webb Space Telescope in orbita.
Test Model del Sunshield.
Engineering Model del Sunshield.
Full Scale Model.

Biduum · 3 Febbraio 2010, 4:44pm

Ma…ma…è enorme!

indaco · 4 Febbraio 2010, 1:19am

Questo e’ un bellissimo progetto, di quelli che faranno tanta scienza vera… se va tutto dritto.

Biduum · 4 Febbraio 2010, 8:49am

Non portiamo iella per favore!
Per esorcizzare allego TT

Vittorio · 4 Febbraio 2010, 10:07am

Adesso combino un disastro con questa risposta. Per Hubble ci sono state almeno 3 manutenzioni fatte con lo Shuttle. Lo so che è presto parlare di manutenzione (prima ancora che lo lancino, per di più) ma a questo punto una volta lanciato sarà lasciato in ballo da solo? E se succede come alla lente di Hubble?
Non voglio scatenare polemiche …

Acris · 4 Febbraio 2010, 10:35am

si sarà da solo a quanto ne so anche perchè non sarà facilmente raggiungibile non essendo in LEO ma nel punto lagrangiano terra sole L2 in buona compagnia di satelliti europei… (leggi Plank…)

Comunque se usano il kapton come materiale isolante è quello usato già normalmente in quasi tutti i TPS attuali… ovviamente l’innovazione sarà nelle dimensioni e nel sistema di dispiegamento di una cosa così grande… sperem…- TT

ciao

Raffaele

alburgo1 · 5 Febbraio 2010, 9:49am

anch’io sono molto perplesso su questo punto. Del resto, anche se fosse stato in orbita trerrestre, con la dismissione degli shuttle sarebbe stata di fatto impossibile una manutenzione. E dopo le recenti decisioni di Obama sulle missioni manned, ancora peggio…
Alla fine , è molto meglio sia posizionato in un punto lagrangiano, così si evita il decadimento dell’orbita, con una prospettiva di vita operativa più lunga.

Lory62 · 5 Febbraio 2010, 6:02pm

E’ molto bello ed è veramente enorme! Questo mi fa sorgere spontanea la seguente domanda: con cosa verrà lanciato un “mostro” simile?

AJ1 · 5 Febbraio 2010, 6:06pm

Ariane 5

Lory62 · 5 Febbraio 2010, 6:12pm

Che sbadato , c’era pure scritto nel post iniziale di ArTaX!

Ariane 5 mi stupisce sempre di più!

E’ talmente potente che mi viene da dire che senza Hermes è un po’ sprecato!

indaco · 5 Febbraio 2010, 7:27pm

Traiettoria diretta o lo parcheggiano temporaneamente in LEO?

Nel secondo caso si potrebbero testare tutti i sottosistemi e dispiegare lo scudo prima, per eventualmente fare in tempo a mandare una missione di servizio.

Pero’ richiederebbe un tug con propellenti storabili e anche a spinta piuttosto bassa perche’ non penso possa sopportare grosse accellerazioni con l’ombrellone dispiegato. Ok, mi rispondo da solo, probabilmente ho scritto una vaccata… non ci sono alternative ad aprire l’ombrellone a destinazione.

AJ1 · 5 Febbraio 2010, 7:47pm

Esatto, la variazione di velocità necessaria per immettersi in traiettoria di fuga viene data dall’upper stage direttamente nelle prime fasi di volo orbitale, come accaduto per Herschel e Planck. L’upper stage dovrebbe produrre spinta per una decina di minuti, per poi separarsi e consentire il cruise autonomo. I delta V per inserirsi in Halo sono molto basse (pochi metri al secondo), quindi presumo che il sunshield possa essere dispiegato anche prima dell’inserimento in orbita definitiva.

sigismondo · 5 Febbraio 2010, 8:22pm

Con una simile superficie immagino che la pressione del vento solare non sarà indifferente per cui dovranno esserci dei meccanismi di compensazione per evitare sballottamenti vari.

AJ1 · 5 Febbraio 2010, 8:48pm

Beh il termine “sballottamenti” potrebbe essere fuorviante. Sicuramente la pressione di radiazione solare avrà un effetto maggiore su una superficie così grande, ma dobbiamo pensare che dal punto di vista orbitale non ci sono grandi perturbazioni, e nemmeno sul sistema di assetto. E per l’orbita, per cui la pressione di radiazione potrebbe avere un effetto a lungo termine maggiore, non ci sono molte richieste di precisione di traiettoria.

indaco · 6 Febbraio 2010, 10:34am

La pressione di radiazione, poi, e’ piuttosto prevedibile quindi suppongo che possa essere calcolata per assicurare un equilibrio dell’orbita.

Ripeto una cosa ben conosciuta dai piu’ esperti ma che magari a qualcuno interessa. Il punto L2 se non sbaglio e’ stabile in senso tangenziale e instabile in senso radiale, ma sono possibili delle “orbitine” stabili intorno a L2 che sono appunto chiamate orbite “halo”. Credo che lo stesso valga per L1 e L3.

Inoltre a L2 il sole e’ parzialmente occultato dalla terra (non completamente, se no non serviva lo scudo).

La pressione di radiazione, se costante, farebbe semplicemente si che l’orbita del JWST sia un po’ piu’ vicina al sole, dove tutte le forze si equivalgono.

Da 'gnurant non mi sentirei neanche di escludere che se JWST potesse brandeggiare la “vela”, la pressione di radiazione potrebbe addirittura essere sfruttata come propulsione ausiliaria per le piccole correzioni… ma sto inventando.

AJ1 · 6 Febbraio 2010, 11:22am

Beh le orbite halo sono molto grandi attorno ai punti L, diciamo che sono contenute in un inviluppo di 700000x200000 km ed hanno una componente in z molto grande anch’essa. Ovviamente questi sono parametri di progetto, e possono variare, ma le missioni in halo tendono ad essere progettate con grandissime semiampiezze.

In realtà, pur essendo il punto (geometrico) occultato dalla Terra, per le elevate ampiezze dell’orbita le eclissi sono pressochè inesistenti (ed anche questo è un parametro di progetto, per un dimensionamento di batterie più piccole), tranne delle occasionali e prevedibili eclissi lunari. Quindi il sunshield serve perchè, di fatto, in orbita halo sei sempre al Sole (ecco perchè la halo non è coplanare al segmento Terra-Sole ma è elevata nell’eclittica in z).

Potrebbe essere utilizzata in modo attivo, visto che per restare in halo servono correzioni di pochi m/s all’anno, per di più anche non in modo continuo. Non saprei però se l’ordine di grandezza delle spinte residue della radiazione possano essere effettivamente di aiuto.