OTEパスファインダー

試験室内のOTEパスファインダー

OTEパスファインダー（光学望遠鏡要素パスファインダーの略）またはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡パスファインダーは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の技術実証機および試験機である。[1]実際のバックプレーンの非飛行レプリカだが、中央セクションのみが含まれており、実際のJWSTで延長して追加のセグメントを持つ側面の2つの「翼」は含まれていない。[2]さまざまなテストに使用されており、いくつかの異なる構成になっているが、主要なテストのいくつかは、非飛行ハードウェアとミラーセグメントの取り付けの練習や熱テストだった。[3] [4]パスファインダーは、後部光学システムを含む飛行ハードウェアと連動してテストも行われている。[5]パスファインダーの目的と用途の1つは、JWSTプログラムのリスク軽減である。[6]パスファインダーは、統合およびテスト手順の練習、およびリスク軽減を可能にします。[7] [8]パスファインダーを使用すると、2つのミラーの位相を一緒にテストしたり、後部光学システムのテストを行うことができました。[9] OTEパスファインダーは、JWSTの統合およびテスト計画の一部であり、特に光学望遠鏡要素（主鏡、バックプレーンなど）をサポートしました。[10]

OTEパスファインダーは、2つの追加のミラーセグメントと追加の二次ミラーを使用し、さまざまな構造を組み立てて、地上支援機器を含むセクションのさまざまな側面をテストできるようにします。[1]これは、後でJWST自体でのGSEの使用をサポートし、ミラーの統合をテストできます。[1] OTEパスファインダーは、完全な望遠鏡と比較して18セルではなく12セルですが、バックプレーン構造のテストが含まれています。[11]パスファインダーにより、非飛行ミラーと非飛行バックプレーンを使用してミラーセグメントをインストールする練習が可能になりました。[2]ミラーの取り付けは、高い精度が要求されるため、練習を必要とする作業です。[4]

パスファインダーのバックプレーンは2011年に完成した。[12] OTEパスファインダーで計画されていた3つのテストは、光学地上支援装置1（OGSE1）、光学地上支援装置2（OGSE2）、およびサーマルパスファインダーであった。[13]

パスファインダーはビームイメージアナライザー（BIA）と併用され、もう一つの重要な関連装置はAOSソースプレートアセンブリ（ASPA）である。[13] ASPAは光学試験を行うための赤外線光源を提供する。[13]

カリフォルニア

フライトレプリカのバックプレーンは、カリフォルニア州レドンドビーチにあるNASAの契約業者ノースロップ・グラマン社の施設で組み立てられた。[14]フライトバックプレーンは2つの翼と中央部分から成り、パスファインダーは中央部分のみから成る。[15]バックプレーンはC-5ギャラクシー輸送機で国内を横断（アメリカ本土を参照）してアンドリュース統合基地から陸路でGSCに輸送された。[15]この部分は、プロジェクト用に設計されたSTTARS（航空道路海上宇宙望遠鏡輸送機）に収納されている。[16]これにより、JWSTプロジェクトのさまざまなテストや組み立てのために、国内でアイテムを運搬することが容易になる。[16]

バックプレーンは、グラファイト複合材、チタン、インバーで作られています。[17]インバーは鉄ニッケル合金で、熱膨張係数（CTEまたはα）が低いため、温度変化によってサイズが大きく変化しません。[18]バックプレーンの重要な特徴の1つは、低温でも熱的に安定していることです。メインミラーを保持しているため、-240 °C（-400 °F）で人間の髪の毛の1/10000（32 nm）未満の大きさに変化する必要があります。[17]バックプレーン設計の別のテストは、バックプレーン構造テスト アーティクルで、これはバックプレーン全体の6分の1の部分でした。[17]

メリーランド州（ゴダード宇宙飛行センター）

2014年にC-5ギャラクシーからパスファインダーが降ろされた。パスファインダーのバックプレーンはSTTARS（ Space Telescope Transporter for Air Road and Seaの略）と呼ばれる白いコンテナに収納されている。
クリーンルームで組み立てられたパスファインダー、2014年

2014年にパスファインダーはカリフォルニアからメリーランド州へ輸送された。[4]メリーランド州ではゴダード宇宙飛行センターでミラーの取り付け練習に使用された。[19] [4]パスファインダーは2014年7月にメリーランド州のGSCに到着した。[20]パスファインダーにミラーセグメントが取り付けられ、手順の練習が可能になった。[21]

ゴダード宇宙飛行センターでは、予備の主鏡2枚と予備の副鏡1枚がパスファインダーに取り付けられました。[21]ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の主鏡は18枚（プライマリー）です。[22]銀の使用も検討されましたが、 400nmの波長までの光を反射するために使用されるにもかかわらず、コーティングとしては銀よりも金の方が耐久性があります。JWSTは主に800nmから29000nmの波長の光を反射します  。[22]

ミラーを取り付けた後、パスファインダーの重量は約1,400キログラム（3,000ポンド）になりました。[23]

テキサス（ジョンソン宇宙センター）

メリーランド州ゴダード宇宙基地での作業後、パスファインダーは寒冷環境試験のため、テキサス州ジョンソン宇宙センターに搬送されました。 [4]パスファインダーは2015年2月初旬にJSCに納入されました。[5]到着に備えて、2014年にはジョンソン宇宙センターの極低温試験室に光学地上支援装置が設置されました。[6]地上支援装置はJSCのチャンバーAでOGSE-1中に試験され、その後、後部光学サブシステムとビームアナライザーがOGSE-2に設置され試験されました。[24]最初の試験は2015年6月に完了し、2番目の試験は2015年11月に完了しました。[25]パスファインダーにさらなる改造を加える3番目の主要試験は、サーマル・パスファインダーと呼ばれます。[25]光学試験中、鏡は光の波長よりも短い距離、つまり氷点下数百度の温度における人間の髪の毛の太さの数千分の1にあたる距離に「位相調整」または調整する必要がありました。[26]

練習は完璧をつくります。世界最大の極低温試験室で、世界最大の極低温望遠鏡を初めて試験するため、望遠鏡の性能に集中するためには、試験装置の使用経験が必要です。

— ウェッブ望遠鏡観測所プロジェクト科学者[25]

2015年10月末までにJWSTによる第2ラウンドの試験が完了しました。[27]飛行後部光学システムはパスファインダーで試験され、2015年5月に試験のために納入されました。[5]後部光学システムは飛行望遠鏡の 光学望遠鏡要素の一部です。

2016年、パスファインダーはテキサス州ジョンソン宇宙センターでパスファインダー熱試験に使用された。[3]この時点では、予備の飛行定格ベリリウムミラー2枚（1枚は金メッキ）と、熱シミュレーターとして機能する非飛行用の金メッキアルミニウムテストセグメント10個が搭載されていた。[3] 2016年にパスファインダーは、実際のJWSTも2017年に受ける予定だった熱および真空テストを受けた。[28]テストチャンバーはもともとアポロプログラムのハードウェアをテストするために建造されたが、JWSTプログラムのテスト用に改修された。[28]熱テストでは同様のハードウェアを冷却タイムラインに乗せ、熱の流れを調べることができる。[29]飛行中のJWSTの主鏡は動作時に55 K（-218 °C、-361 °F）まで冷却されるように設計されており、パスファインダーの熱テストはこの目標をサポートしている。[29]パスファインダーは熱試験のために改造する必要があり、鏡の代わりとなる熱シミュレータだけでなく断熱材も必要だった。[29]また、後部光学サブシステム形状シミュレータとISIM電子機器コンパートメントシミュレータも設置されている。[29]熱試験では、宇宙船熱シミュレータ（SVTS）と深宇宙端放射シンク（DSERS）も実証されている。[29]

コンポーネント

テストベッドの 2 つのミラー セグメント。1 つは金でコーティングされ、もう 1 つはコーティングされていません。

試験品であるため、さまざまなテストを受けるにつれて正確な構成は多少変化します。

コンポーネントには以下が含まれます: [19]

  • バックプレーンのテストバージョン（フルサイズのエンジニアリングモデル）[30]
  • 予備のベリリウムミラーセグメント2個
  • 予備副鏡
  • 金メッキアルミニウム熱シミュレータセグメント10個[3]

参照

参考文献

  1. ^ abc Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Booth, Andrew; Whitman, Tony (2014). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）光学望遠鏡要素（OTE）のパスファインダーの現状と計画」. Oschmann, Jacobus M; Clampin, Mark; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A (編). 『宇宙望遠鏡と計測機器 2014：光学、赤外線、ミリ波』第9143巻. pp. 91430E. doi :10.1117/12.2054782. S2CID  121581750. 2016年12月5日閲覧。
  2. ^ ab Jenner, Lynn (2014年8月12日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーンのNASAへの道」NASA . 2017年2月6日閲覧。
  3. ^ abcd Loff, Sarah (2016年9月29日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡パスファインダーのテスト」NASA . 2017年1月27日閲覧。
  4. ^ abcde Jenner, Lynn (2014年8月12日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーンのNASAへの道」NASA . 2017年1月27日閲覧。
  5. ^ abc 「JWST/NASAの最近の成果」NASA . 2017年2月6日閲覧。
  6. ^ ab Matthews, Gary W.; Scorse, Thomas R.; Spina, John A.; Noël, Darin M.; Havey, Keith A.; Huguet, Jesse A.; Whitman, Tony L.; Wells, Conrad; Walker, Chanda B. (2015年8月1日). Fähnle, Oliver W.; Williamson, Ray; Kim, Dae Wook (編). JWSTパスファインダー望遠鏡リスク低減クライオテストプログラム. Optical Manufacturing and Testing XI. Vol. 9575. p. 957505. Bibcode :2015SPIE.9575E..05M. doi :10.1117/12.2188793. hdl : 2060/20150018095 . ISSN  0277-786X. S2CID  117482013。
  7. ^ 光学望遠鏡要素パスファインダー
  8. ^ Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Texter, Scott C. (2010年8月11日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のリスク軽減におけるパスファインダー光学望遠鏡要素の使用」. Oschmann, Jr, Jacobus M; Clampin, Mark C; MacEwen, Howard A (編). Space Telescopes and Instrumentation 2010: Optical, Infrared, and Millimeter Wave . Vol. 7731. SPIE. pp.  1347– 1355. doi :10.1117/12.855800. hdl :2060/20100024388. S2CID  120930911 – www.spiedigitallibrary.org より.
  9. ^ ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）観測所の状況
  10. ^ Phil Sabelhaus: CAA向けJWSTプロジェクトの状況、2006年5月20日
  11. ^ SatMagazine、2012年2月号：NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の知られざる物語
  12. ^ 「NASA​​ - NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡：成果と成功の1年」NASA . 2017年2月6日閲覧。
  13. ^ abc ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）光学望遠鏡要素（OTE）パスファインダーの現状と計画
  14. ^ Jenner, Lynn (2014年8月12日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーンのNASAへの道」NASA .
  15. ^ ab Jenner, Lynn (2014年8月12日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーンのNASAへの道」NASA . 2017年2月8日閲覧。
  16. ^ ab McKinnon, Mika. 「望遠鏡部品用のカスタム輸送コンテナは素晴らしい」Gizmodo . 2017年2月8日閲覧。
  17. ^ abc 管理者、NASA（2013年6月7日）。「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の実際の『背骨』が現在建設中」NASA。
  18. ^ デイビス、ジョセフ・R. (2001).合金化：基礎を理解する. ASMインターナショナル. pp. 587–589. ISBN 0-87170-744-6。
  19. ^ ab 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」NASA . 2017年1月27日閲覧。
  20. ^ Loff, Sarah (2015年2月27日). 「クリーンルーム内のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーン」NASA . 2017年1月27日閲覧。
  21. ^ ab Loff, Sarah (2015年2月27日). 「クリーンルーム内のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー」バックプレーン」NASA .
  22. ^ ab Keski-Kuha, Ritva A.; Bowers, Charles W.; Quijada, Manuel A.; Heaney, James B.; Gallagher, Benjamin; McKay, Andrew; Stevenson, Ian (2012年7月3日). Clampin, Mark C; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A; Oschmann, Jacobus M (編). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡光学望遠鏡素子ミラーコーティング」(PDF) . Space Telescopes and Instrumentation 2012: Optical . Space Telescopes and Instrumentation 2012: Optical, Infrared, and Millimeter Wave. 8442 : 84422J. Bibcode :2012SPIE.8442E..2JK. doi :10.1117/12.925470. hdl :2060/20120013496. S2CID  121231936 – ntrs.nasa.gov経由。
  23. ^ 「NASA​​はハッブル宇宙望遠鏡の後継機をどのように準備しているのか」ABCニュース。
  24. ^ Feinberg, Lee D.; Keski-Kuha, Ritva; Atkinson, Charlie; Booth, Andrew; Whitman, Tony (2014年8月2日). 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）光学望遠鏡要素（OTE）のパスファインダーの現状と計画」. Oschmann, Jacobus M; Clampin, Mark; Fazio, Giovanni G; MacEwen, Howard A (編). 『宇宙望遠鏡と計測機器 2014：光学、赤外線、ミリ波』. 第9143巻. pp. 91430E. doi :10.1117/12.2054782. S2CID  121581750.
  25. ^ abc Jenner, Lynn (2015年11月30日). 「NASA​​のウェッブ宇宙望遠鏡、2回目の超低温光学テストに成功」NASA .
  26. ^ Jenner, Lynn (2015年10月15日). 「ウェッブ宇宙望遠鏡「パスファインダー望遠鏡」、超低温光学テストに成功」NASA . 2017年2月8日閲覧。
  27. ^ 「JWST/NASAの最近の成果」NASA . 2017年1月27日閲覧。
  28. ^ ab 「JWST打ち上げ準備」Space Daily . 2017年1月27日閲覧。
  29. ^ abcde ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡サーマル・パスファインダー試験開発、国際環境システム会議
  30. ^ 「NASA​​のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡：成果と成功の1年」NASA . 2017年1月27日閲覧。
ウィキメディア コモンズには、パスファインダー (JWST)に関連するメディアがあります。
  • ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のリスク軽減のためのパスファインダー光学望遠鏡要素の使用
  • ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡サーマル・パスファインダー試験開発
  • 数々の課題を乗り越え、JSCチャンバーAでのJWST OGSE2極低温試験を成功裏に完了
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