ジェームスウエッブ宇宙望遠鏡 現在の展開手順

現在の展開手順
後部サンシールドパレット
後部ユニット化パレット構造（UPS）

名目イベント時間：ローンチ+ 3日

UPSは、5つの折りたたまれたサンシールドメンブレンをサポートおよび搭載しています。これに先立って、宇宙望遠鏡は前方UPSでより暖かい温度を提供するように操縦され、さまざまなヒーターが作動して主要な展開コンポーネントを暖めました。キーリリースデバイスがアクティブ化されました。モーターによって駆動されるUPSモーションをサポートする前に、さまざまな電子機器とソフトウェアも構成されています。

ビデオ：この展開ステップ

ビデオ：完全な展開

続きを読む：WebbのSunshieldについて
日よけのおかげで、天文台の日陰になっている寒い側の気温は、太陽に照らされている暑い側よりも約350度低くなっています。
観測所
サンシールド
サンシールドについて

ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡の日よけ
日よけは、天文台を暖かい太陽に面する側（熱モデルは最外層の最高温度が383Kであることを示します）と冷たい側（モデル化された最低温度が36K）。5層の日よけは、日光が敏感な望遠鏡の機器に干渉するのを防ぎます。望遠鏡は50Kで動作します写真：ノースロップグラマン

涼しさを保つ
ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡は、主にかすかな遠方の物体からの赤外光を観測します。これらの微弱な熱信号を検出できるようにするには、望遠鏡自体を極度に冷たく保つ必要があります。望遠鏡を外部の光と熱（太陽、地球、月など）から保護するだけでなく、天文台自体から放出される熱からも保護するために、Webbには5層のテニスコートサイズの日傘があり、パラソルのように機能します。シェード。[実際の寸法：21.197 mx 14.162 m]
この日よけは常に太陽/地球/月と望遠鏡の間にあります。JWSTは、地球から150万キロメートル離れた（ただしほぼ一致して）太陽を周回するため、このように配置できます。

+位置 webb上のバックプレーンの位置
日よけは望遠鏡を外部の光と熱源（太陽、地球、月など）から保護します。

+ポジションL2のWebb
Webbの日よけは、太陽/地球/月と望遠鏡の間に配置されています。L2でのWebbの軌道（Webbの軌道の詳細）。画像：STScI
日よけは、望遠鏡の熱を宇宙に受動的に放射することにより、望遠鏡を50ケルビン（-223°C）未満の温度に冷却することを可能にします。近赤外線機器（NIRCam、NIRSpec、FGS / NIRISS）は、パッシブ冷却システムを介して約39 K（-234°C）で動作します。中赤外線機器（MIRI）は、ヘリウム冷凍機またはクライオクーラーシステムを使用して、7 K（-266°C）の温度で動作します。
寒い環境を提供することに加えて、日よけは熱的に安定した環境を提供します。これは、望遠鏡が太陽に対して向きを変えるときに、主鏡セグメントの適切な位置合わせを維持するために不可欠です。

+日よけの断面
画像：STScI

なぜ5層
なぜ日よけは1つの厚い層ではなく5つの層を持っているのですか？日よけの各連続層は、下の層よりも涼しいです。熱は層間から放射され、層間の真空は非常に優れた断熱材です。1つの大きな厚い日よけは、真空によって分離された5層以上の熱を下から上に伝導します。
日よけは、カプトンと呼ばれる特別な熱特性を備えた軽量の素材でできており、これも特別にコーティングされています。

特別な日よけコーティングについて読んでください。


層が連携して、天文台の高温側と低温側の間の温度を華氏約570度下げます。カプトンで作られた日よけの各連続層は、下の層よりも涼しいです。5番目の最後のレイヤーは2016年9月29日に、レドンドビーチにあるノースロップグラマンコーポレーションのスペースパーク施設に納入されました。写真：ノースロップ・グラマン

深さ
5層の日よけの光沢のある銀色の素材は、材料科学と工学の複雑で革新的な偉業です。各層は独自の複合材料でできており、それぞれに特定の厚さとサイズがあり、空間で正確に分離する必要があります。隕石の損傷を制限するための特別な継ぎ目や補強材もあります。
NASAとその業界パートナーは、望遠鏡とミラーを、日よけを構成する材料の太陽の赤外線放射から保護するための軽量で堅牢な方法を開発しました。日よけをユニークにするもののいくつかは、その強くて超薄い素材、特別な凧のような形、そしてその層の特別な役割です。

マテリアルメイク
日よけは、カプトンと呼ばれる材料の5つの層で構成されています。各層はアルミニウムでコーティングされており、2つの最も高温の層（レイヤー1およびレイヤー2と指定）の太陽に面する側にも、太陽の熱を宇宙に反射する「ドープシリコン」（または処理済みシリコン）コーティングが施されています。サンシールドはWebb望遠鏡の重要な部分です。これは、搭載されている赤外線カメラと機器を非常に冷たく保ち、太陽の熱と光を避けて適切に機能させる必要があるためです。
カプトンは、1960年代後半にデュポンによって開発されたポリイミドフィルムです。耐熱性が高く、マイナス269℃からプラス400℃までの幅広い温度範囲で安定しています。これらの最高温度では溶けたり燃えたりしません。地球上では、カプトンポリイミドフィルムはさまざまな電気および電子絶縁アプリケーションで使用できます。
サンシールド層は、光学特性と宇宙環境での寿命のために、アルミニウムとドープシリコンでコーティングされています。ドーピングは、シリコンコーティングプロセス中に少量の別の材料が混合されて、コーティングが導電性になるプロセスです。膜がJWSTの残りの部分に電気的に接地され、それらの表面に静電荷が蓄積されないように、コーティングは導電性である必要があります。シリコンは放射率が高いため、最も多くの熱と光を放出し、太陽の熱がその下に配置される赤外線機器に到達するのをブロックするように機能します。反射率の高いアルミニウム表面は、残りのエネルギーを日よけ層の端の隙間から跳ね返します。


+NASAのWebbSunshieldがテストに積み上げられます！
フルサイズのテストサンシールドの展開後。写真：ノースロップ・グラマン

凧のような形と層
凧のような形と日よけの層の数の両方が望遠鏡で重要な役割を果たします。異なるレイヤーのそれぞれは、それらの機能を達成するために正確に配置および分離されます。
メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダードスペースフライトセンターのジェームズウェッブ宇宙望遠鏡サンシールドマネージャーであるジェームズクーパーは、次のように述べています。「「コア」または中央で宇宙望遠鏡バスによって生成された熱は、光学部品を加熱できないように、膜層間に押し出されます。」
「望遠鏡を必要な温度に余裕を持って下げるのに十分な熱を遮断して方向を変えるには、5つの層が必要です」とクーパー氏は述べています。「第5層は主に、欠陥、微小流星物質の穴などに対するマージンのためのものです。」層間のギャップは、追加の断熱効果を提供します。
日よけの各層は信じられないほど薄いです。レイヤー1は太陽に面し、厚さはわずか0.05ミリメートルですが、他の4つのレイヤーは0.025 mmです。アルミニウムとシリコンのコーティングの厚さはさらに薄くなっています。シリコンコーティングの厚さは約50ナノメートル（nm）ですが、アルミニウムコーティングの厚さは約100 nmです。
レイヤーはわずかに異なるサイズと異なる形状です。レイヤー5（プライマリミラーのすぐ下）が最小で、レイヤー1が最大です。レイヤー1は比較的平坦で、レイヤー5はより湾曲しています。層は中心で互いに接近し、端でさらに離れて、熱を中心から層の外側に向けます。
熱モデルは、レイヤー1の最高温度が383Kであることを示しています。レイヤー5の最高気温は221Kで、最低気温は肌寒い36Kです。
望遠鏡の光学系（赤外線カメラやミラーなど）は、高温の物体に直接さらされないように常に保護する必要があります。そのため、膜は、ミラーが冷たいレイヤー5に直接視線を向けるだけで、天文台がどちらの方向を向いていても、太陽がレイヤー1を直接照らすようにサイズと位置が設定されています。

+サンシールド用カプトン
リップストップの継ぎ目を示すカプトンの一部。クレジット：NASA

特別な継ぎ目
膜の材質は丈夫ですが、小さな破れや穴が開くと、穴が大きくなる可能性があります。そのため、サーマルスポットボンド（TSB）と呼ばれる特別なプロセスがあります。これは、各層が一緒に溶ける領域です。さらに、膜材料の補強ストリップは、約6フィートごとに親膜に熱スポット結合され、「リップストップ」のグリッドパターンを形成します。
「これは、涙を阻止し、それが特定のグリッド領域の外に広がるのを防ぐためのテストを通じて示されました」とクーパーは言いました。したがって、流星物質または小さな流星からの日よけの層に穴が発生した場合、損傷のサイズは制限されます。これらは、流星物質を止めることを意図したものではなく、むしろ損傷領域を封じ込めることを目的としています。

極端な温度と日よけ
日よけの素材は、冷えるにつれて収縮し、高温の層が膨張します。クーパー氏は、「カプトンの品種は、他の材料の選択肢と比較してこれを最小限に抑えています。材料をテストしたので、どれだけ収縮するかがわかります。これは、製造と宇宙で得られる形状の分析予測の両方で考慮されています。 。また、予測を検証するために、温度と真空で3分の1スケールの5層サンシールドをテストしました。」

以下は、日よけの展開テストを示すビデオです。
Time-lapse: James Webb Space Telescope Sunshield Deployment Test


以下のビデオは、日よけに熱を最もよく反射するように形作る特別な構造の構造を示しています。
Behind the Webb: Working Stiff (Episode 29)