Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) είναι το πολυαναμενόμενο, πολυαναμενόμενο τηλεσκόπιο «επόμενης γενιάς», το οποίο ελπίζουμε ότι θα κοιτάξει πίσω στο παρελθόν, και βαθύτερα σε περιοχές με σκονισμένα αστέρια, χρησιμοποιώντας μεγαλύτερα μήκη κύματος και μεγαλύτερη ευαισθησία από οποιοδήποτε προηγούμενο διαστημικό τηλεσκόπιο . Για να μας οδηγήσετε σε αυτό το επόμενο επίπεδο, θα κάνατε ότι θα πρέπει να αναπτυχθούν νέες τεχνολογίες για να κατασκευαστεί αυτό το πρωτοποριακό, τεράστιο τηλεσκόπιο. Θα έχεις δίκιο.
Στην πραγματικότητα, οι μηχανικοί έπρεπε να χρησιμοποιήσουν λίγο unobtainium για να κατασκευάσουν το μοναδικό σασί, τη ραχοκοκαλιά που θα συγκρατεί το διαστημικό σκάφος μαζί.
Το Unobtainium δεν είναι μόνο το όνομα του υλικού που εξορύσσεται στην ταινία του James Cameron "Avatar". Είναι μια λέξη που χρησιμοποιείται στη μηχανική - και μερικές φορές στη φαντασία - για να περιγράψει οποιοδήποτε εξαιρετικά σπάνιο, δαπανηρό ή φυσικά αδύνατο υλικό ή συσκευή που απαιτείται για την εκπλήρωση ενός δεδομένου σχεδιασμού για μια δεδομένη εφαρμογή.
Το πλαίσιο για το JWST - που ονομάζεται Ενσωματωμένη Επιστημονική Μονάδα Ενότητας ISIM - είναι κατασκευασμένο από ένα σύνθετο υλικό που δεν είχε κατασκευαστεί ποτέ πριν, το οποίο έπρεπε να αντέξει τις υπερβολικά κρύες θερμοκρασίες που θα αντιμετωπίσει όταν το παρατηρητήριο φτάσει σε τροχιά 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα (930.000 μίλια) ) από τη Γη.
Το ISIM μόλις πέρασε μια εξαιρετικά σημαντική δοκιμή, οι θερμοκρασίες που επιβιώνουν έπεσαν τόσο χαμηλά όσο 27 Kelvin (-411 βαθμοί Φαρενάιτ), πιο κρύες από την επιφάνεια του Πλούτωνα κατά τη διάρκεια ενός κύκλου δοκιμών στο Spaced Simulator Goddard - ένας τριώροφος θάλαμος θερμικού κενού που προσομοιώνει τη θερμοκρασία και τις συνθήκες κενού που βρίσκονται στο διάστημα.
Η ομάδα του Goddard Space Flight Center, η οποία ήταν επιφορτισμένη με την κατασκευή του πλαισίου, χρειάστηκε ένα υλικό που θα διασφάλιζε ότι τα διάφορα όργανα στο JWST θα διατηρούσαν μια ακριβή κρυογονική ευθυγράμμιση και σταθερότητα, αλλά θα επιβιώσουν από τις ακραίες βαρυτικές δυνάμεις που βίωσαν κατά την εκτόξευση.
Η δοκιμή έγινε για να διαπιστωθεί εάν η δομή του μεγέθους του αυτοκινήτου συρρικνώθηκε και παραμορφώθηκε όπως είχε προβλεφθεί όταν κρυώθηκε από τη θερμοκρασία δωματίου στο ψυγείο - πολύ σημαντικό δεδομένου ότι τα επιστημονικά όργανα πρέπει να διατηρήσουν μια συγκεκριμένη θέση στη δομή για να λάβουν φως που συγκεντρώθηκε από το τηλεσκόπιο 6.5 - κύριος καθρέφτης μετρητή (21,3 πόδια). Εάν η δομή συρρικνωθεί ή παραμορφωθεί με απρόβλεπτο τρόπο λόγω του κρύου, τα όργανα δεν θα είναι πλέον σε θέση να συλλέγουν δεδομένα για τα πάντα, από τις πρώτες φωτεινές λάμψεις μετά το Big Bang έως το σχηματισμό συστημάτων αστεριών ικανών να υποστηρίξουν τη ζωή.
Όταν ξεκίνησαν για πρώτη φορά, δεν υπήρχε τίποτα εκεί έξω που να ταιριάζει από απόσταση με την περιγραφή του τι χρειαζόταν. Αυτό άφησε λοιπόν μια εναλλακτική λύση: την ανάπτυξη του δικού τους υλικού που δεν είχε κατασκευαστεί ακόμη, το οποίο τα μέλη της ομάδας αναφερόταν αστεία ως «unobtainium». Μέσω της μαθηματικής μοντελοποίησης, η ομάδα ανακάλυψε ότι συνδυάζοντας δύο σύνθετα υλικά, θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα σύστημα ρητίνης από ανθρακονήματα / κυανικό εστέρα που θα ήταν ιδανικό για την κατασκευή τετραγωνικών σωλήνων της δομής που έχουν διάμετρο 75 mm (3-ίντσες).
Κατά τη διάρκεια της πρόσφατης δοκιμής 26 ημερών και με επαναλαμβανόμενους κύκλους δοκιμών, η συναρμολόγηση τύπου δοκών που σχεδίασαν οι μηχανικοί του Goddard δεν έσπασε. Η δομή συρρικνώθηκε όπως προβλεπόταν μόνο από 170 μικρά - το πλάτος μιας βελόνας - όταν έφτασε τα 27 Kelvin (-411 βαθμούς Φαρενάιτ), υπερβαίνοντας κατά πολύ την απαίτηση σχεδιασμού περίπου 500 μικρά. «Σίγουρα δεν θα μπορούσαμε να ευθυγραμμίσουμε τα όργανα σε τροχιά αν η δομή κινήθηκε πάρα πολύ», δήλωσε ο Διευθυντής Έργου ISIM Structure Eric Johnson. "Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει να σιγουρευτούμε ότι είχαμε σχεδιάσει τη σωστή δομή."
Αυτός ο τύπος δομής θα μπορούσε να εξυπηρετήσει τη NASA στο μέλλον για την επόμενη γενιά πέρα από το JWST και θα μπορούσε επίσης να είναι ένα «spinoff» που οι κατασκευαστές θα μπορούσαν να βρουν χρήσιμα στο σχεδιασμό δομών που απαιτούν υψηλή ανοχή σε συνθήκες.
Πηγή: NASA Goddard
