Onderzoekers vinden nieuw technisch probleem bij James Webb-ruimtetelescoop

Tijdens een onderzoek van een onafhankelijk team van experts bleek dat bij de James Webb-ruimtetelescoop enkele schroeven en sluitringen zijn losgekomen. Mogelijk zijn deze afkomstig van het zonneschild. Het is nog niet duidelijk of dit voor nieuwe vertraging zorgt.

Greg Robinson, de programmadirecteur van het James Webb-project van de NASA, zei tijdens een presentatie dat het vermoedelijk gaat om schroeven en sluitringen die afkomstig zijn van de bescherming van het zonneschild, zo meldt de website Spacenews.

De directeur weet nog niet goed wat dit precies betekent en hoe dit opgelost kan worden. Het probleem is pas recent ontdekt, maar veel meer details gaf Robinson niet. Volgens hem toont deze vondst aan dat het uitgebreid testen van het ruimtevaartuig erg belangrijk is. Hij noemt het 'geen rampzalig nieuws, maar ook geen goed nieuws'.

Eind maart kondigde de NASA aan dat de lancering van de James Webb-ruimtetelescoop werd uitgesteld naar mei 2020, omdat er meer tijd nodig was voor tests. Robinson denkt dat het halen van deze lanceerperiode mede door de ruime marge waarschijnlijk niet in gevaar komt, 'tenzij dit probleem langer duurt dan verwacht'.

De James Webb-telescoop bestaat uit een spiegel van 6,5 meter, die wordt gevormd door achttien segmenten die in de ruimte heel precies op de juiste plaats moeten worden gebracht. Het ruimtevaartuig komt in een baan om de zon, op een afstand van 1,5 miljoen kilometer van de aarde, waarbij het zonneschild het licht en de hitte van de zon, aarde en maan blokkeert, zodat infrarood licht van verre objecten zo goed mogelijk kan worden gedetecteerd.

Reacties (37)

[Ryan1981]

Het ruimtevaartuig komt in een baan om de zon, op een afstand van 1,5 miljoen kilometer van de aarde, waarbij het zonneschild het licht en de hitte van de zon, aarde en maan blokkeert, zodat infrarood licht van verre objecten zo goed mogelijk kan worden gedetecteerd.

Iemand kunnen vinden waarom dit de optimale locatie is? Mijn eerste gedachte was kun je de aarde niet als "hitteschild" gebruiken?

[robvanwijk]

Iemand kunnen vinden waarom dit de optimale locatie is? Mijn eerste gedachte was kun je de aarde niet als "hitteschild" gebruiken?

Omdat er geen baan om de Aarde is waarbij je continu aan de donkere kant zit. Tenminste, als je enigszins in de buurt van de Aarde blijft bestaat zo'n baan niet; als je echt ver weg gaat (laten we zeggen, ongeveer 1,5 miljoen km bijna vier keer de afstand van de Aarde naar de Maan) dan kan het wel. Je bent dan veel te ver weg om nog in de schaduw van de Aarde te zitten, maar in elk geval heb je de Zon en de Aarde aan dezelfde kant en altijd op dezelfde plek; dus het is wel meteen duidelijk waar je je hitteschild moet hebben.

Een ander belangrijk punt is dat de James Webb telescoop zijn waarnemingen gaat doen in infrarood. De detector daarvoor (de camera) moet extreem koud zijn; als de rest van de telescoop een "normale" temperatuur zou hebben, dan komt er zoveel infrarode straling vanaf (volgens hetzelfde principe waarmee warmtecamera's werken die dit soort plaatjes maken) dat elke foto automatisch verpest zou worden. Dus zelfs in de schaduw van de Aarde zou je waarschijnlijk nog steeds een hitteschild nodig hebben om het ding koud genoeg te houden.

[bigbadbull]

ik moet toegeven dat ik niet precies weer hoe en waar de L2 baan zich precies bevind.
Ze sperken altijd van zon, Aarde & maan, maar op die afstand spelen die andere bollen die zond de zon zwerven dan geen invloed ?

ik mis altijd dat plaatje om het in perspectief te zetten, Ani gif of filmpie zou nog beter zijn dan kan de de rotatie van alle planeten zien.

[robvanwijk]

ik moet toegeven dat ik niet precies weer hoe en waar de L2 baan zich precies bevind.

Wat we voor deze satelliet graag willen is dat ie in feite één rondje om de Aarde aflegt in precies één jaar tijd. Dan blijft ie immers altijd aan dezelfde kant van de Aarde. Op het eerste gezicht is zo'n baan echter onmogelijk:

• Je kunt hem immers niet precies in dezelfde baan als de Aarde hangen: als je een stukje "vooruit" of "terug" gaat zitten, dan hangt ie (ten opzichte van de Aarde) "stil" en zal de zwaartekracht er dus voor zorgen dat ie steeds dichter bij de Aarde komt en uiteindelijk neerstort.
• Een baan dichter bij (of juist verder van) de Zon is echter ook niet mogelijk. Bij elke (cirkelvormige) baan om de Zon hoort immers een bepaalde omloopsnelheid. Andersom hoort bij elke snelheid een cirkelvormige baan op een bepaalde afstand van de Zon. Dus als je op een andere afstand gaat zitten, dan duurt het één omloop meer of minder dan een jaar, maar nooit precies één jaar, wat we willen.

De uitzondering op die regel zijn vijf speciale punten (of, nou ja, vier speciale en één heel voor de hand liggende) die de Lagrange punten genoemd worden. Die hebben allemaal een omlooptijd van precies een jaar (ook al zitten ze op "de verkeerde afstand van de Zon": L1 en L2) en storten niet neer (ook al zitten ze in dezelfde baan als de Aarde: L3, L4 en L5).

Het punt waar de James Webb telescoop naartoe gaat (strikt genomen: omheen gaat cirkelen) is het "Zon - Aarde L2 punt" (het tweede Lagrange punt van de Zon en de Aarde). Dat punt ligt buiten de baan van de Aarde, maar (als ik het zo mag zeggen!?) door de extra aantrekkingskracht van de Aarde heeft dat punt toch een omlooptijd (zowel rond de Zon als rond de Aarde) van precies één jaar.

Ze sperken altijd van zon, Aarde & maan, maar op die afstand spelen die andere bollen die zond de zon zwerven dan geen invloed ?

Ja en nee. In theorie heeft alles met massa zwaartekracht en zal het elkaar allemaal beïnvloeden. In de praktijk is het echter zo dat de Zon nou eenmaal zo ontzettend veel massa heeft, dat die overal invloed op heeft en de Aarde (en de Maan) staan relatief dichtbij, waardoor die ook invloed hebben. Daarnaast kun je Jupiter meenemen in de berekeningen (die zit er precies tussenin; flink veel massa (al is het veel minder dan de Zon) en nog wel enigszins in de buurt). Venus en Mars zijn wel "in de buurt", maar hebben weinig massa. Saturnus en Uranus hebben wel flink wat massa, maar staan nog veel verder weg. Dus in de praktijk komt het ongeveer neer op "de effecten van de aantrekkingskracht van Zon, Aarde (en evt. Maan, en evt. Jupiter) moet kloppen, alle andere invloeden zijn zo klein dat we wel zien wat het netto effect precies is; af en toe corrigeren we dat door een beetje bij te sturen met de motor".

ik mis altijd dat plaatje om het in perspectief te zetten, Ani gif of filmpie zou nog beter zijn dan kan de de rotatie van alle planeten zien.

Helpt dit?

[Reactie gewijzigd door robvanwijk op 23 juli 2024 23:20]

[CivLord]

Dus zelfs in de schaduw van de Aarde zou je waarschijnlijk nog steeds een hitteschild nodig hebben om het ding koud genoeg te houden.

Want ook de Aarde is een bron van warmtestraling. Wanneer je dicht genoeg in de buurt van de Aarde zou zitten om in de schaduw te blijven (als zo'n baan al mogelijk zou zijn), krijg je te veel warmte van de Aarde om de infraroodcamera goed te kunnen gebruiken.

[bergsegek]

Een ander belangrijk punt is dat de James Webb telescoop zijn waarnemingen gaat doen in infrarood. De detector daarvoor (de camera) moet extreem koud zijn; als de rest van de telescoop een "normale" temperatuur zou hebben, dan komt er zoveel infrarode straling vanaf (volgens hetzelfde principe waarmee warmtecamera's werken die dit soort plaatjes maken) dat elke foto automatisch verpest zou worden. Dus zelfs in de schaduw van de Aarde zou je waarschijnlijk nog steeds een hitteschild nodig hebben om het ding koud genoeg te houden.

Bij de warmte wisseling van een baan rond de aarde zijn de temperatuur verschillen te groot voor de telescoop om betrouwbare metingen te kunnen doen. Hierom wordt het L2 punt gebruikt om de temperatuur constant te kunnen houden. Dit is echter een moeilijk punt om te bereiken dus nu moet alles 120% goed zijn.

[Simkin]

Volgens mij is het een zwaartekracht neutraal punt. Evenveel aantrekking van alle kanten.

Lagrange punt

[EduardH]

Om de Aarde zit je in de schaduw, dan weer in de zon, dan weer schaduw, enz. Stel, je wilt naar een object kijken (en dit doe je voor een tijdje; denk aan een foto nemen in het donker met je telefoon, dat duurt ook langer). Bij het L2 punt kun je redelijk eenvoudig voor lange tijd naar dezelfde richting kijken, allerlei extra dingen (zoals baancorrecties) zijn ook net wat minder. Groot nadeel: je zit anderhalf miljoen kilometer van de Aarde, dus even erheen gaan is (op dit moment) niet mogelijk. Daarom moet JWST dusdanig ontworpen worden dat alles in één keer goed gaat.

[jfdaniels]

Het is een punt waarin de zwaartekracht van de aarde en de zon elkaar uitbalanceren. Inderdaad is dit geen absoluut stabiele baan, maar je hebt weinig brandstof nodig om correcties te doen.

Verder is het ver genoeg van de aarde om meetfouten (door schaduw, atmosfeer, licht, elektromagnetische straling) te vermijden. De zon kan je dan weer relatief makkelijk afschermen met een schild.

De baan zelf heeft wat voordelen tov een echte baan rond de zon, zoals een relatief constante en korte afstand tot de aarde (voor communicatie).

[Reactie gewijzigd door jfdaniels op 23 juli 2024 23:20]

[hcQd]

Omdat L2 te ver weg ligt om in de kernschaduw van de aarde te zitten.

[redfirebird1]

Ik zat zelf nog te denken dat ze het niet in de schaduw van de aarde kunnen doen om nog een andere redden, zo'n sateliet heeft ook stroom nodig, deze word opgewekt door zonnepanelen op het hitteschild.
Dat zou ook niet echt gaan in de schaduw.

[Euronitwit]

Stilstaand op aarde komen die schroeven al los?
Hoeveel zweven er straks wel niet los in de ruimte na alle G-krachten van een raketlancering?

[aadje93]

beetje loctite red doet wonderen

[teacup]

Zoals the_stickie ook aangeeft zijn lijmen niet heel handig in de ruimte. Door de lage temperatuur worden ze bros (ze worden eigenlijk glasachtig). Hiernaast heeft hoogvacuüm ook nog eens de onhebbelijkheid dat het het uitgassen van die lijmen bevorderd. Kortom een vijandig klimaat voor lijmen.

Op zich wil dit niet zeggen dat het niet kan, een lijmnaad heeft maar een kleine interface naar de buitenwereld. Een lijmfabrikant heeft het alleen niet getest. Waarom zouden ze ook. De doelgroep van gebruikers in de ruimte is wat klein. Aan het marginale gebruik is weinig te verdienen, zeker als die onderzoekscentra de spullen nog met onderwijskorting willen hebben.

Wil je dergelijke materialen in de ruimte gebruiken, dan moet je ze zelf voor dat gebruik certificeren. Het materiaal moet dan door een hele riedel van tests worden gehaald waarmee je moet aantonen (eigenlijk meer aannemelijk maken) dat het materiaal in de ruimte zijn werk kan doen. Zo cutting edge als de missie van ruimtevaartorganisaties ook is, dit weerhoudt ze er niet van om eerst naar conservatieve oplossingen te willen grijpen, om maar niet voor iedere floep en een scheet door zo'n certificeringstraject heen te hoeven.

Met lijmen rond dat absolute nulpunt blijft het dus moeizaam. Lijmsoorten die relatief de beste papieren hebben zijn bij mijn weten 2-componenten lijmen als bijvoorbeeld Araldite. Maar ook Araldite zal zich nooit op het functioneren van haar producten in dit soort exotische toepassingen laten vastpinnen. Dus ook technical datasheets zeggen hierover niet alles. Zie die documenten ook meer als juridische statements.

[bigbadbull]

Hmm als je dan lijm in de schroefnaad zou steken, wordt de brosse lijm dan een extra weerstand of extra glijmiddel ?

[teacup]

Om eerlijk te zijn weet ik niet of schroefverbindingen voor satelliet toepassingen worden geborgd. We kunnen droogjes na dit voorval opmerken: "in dit geval blijkbaar niet".

Mijn reactie over lijmverbindingen sloeg meer terug op lijmverbindingen in ruimtevaart in het algemeen. Hierbij denk ik meer aan het verlijmen van honingraatstructuren (verlijmen van facings/toplagen aan het core materiaal (de feitelijke honigraat)) of de onderlinge verbinding van de zonnepaneellagen. Hier nog een link naar een wat stoffig stuk van Nasa uit 1971. Het stuk handelt over de productie van solar cell arrays. Hoofdstuk 2.6 tipt iets aan over lijmverbindingen. Het stuk meldt expoxyhars (Araldite is zo'n epoxilijm) maar ook lijmen op siliconenbasis. Aan epoxyhars zouden extra weekmakers worden toegevoegd om de elasticiteit bij lage temperaturen te waarborgen.

[Reactie gewijzigd door teacup op 23 juli 2024 23:20]

[the_stickie]

Nope...
Service Temperature: -65°F (-54°C) to 300°F (149°C)
Bron: loctite red technical datasheet
Het schaduwdeel van de James Webb telescoop werkt op zo'n -220°C
Bron:wikipedia

[Reactie gewijzigd door the_stickie op 23 juli 2024 23:20]

[Flaat]

Uhm, dat is exact wat ze net getest hebben, inclusief trillingen, temperatuuur en vacuüm...

[Durandal]

Ze hebben een lanceersimultatie uitgevoerd.

[3dfx]

Robinson denkt dat het halen van deze lanceerperiode mede door de ruimte marge waarschijnlijk niet in gevaar komt

I see what you did there

[AJediIAm]

Zo... je hebt wel een ruimte telescoop nodig om die pun te spotten.

[TweakJunior]

Tijdens een onderzoek van een onafhankelijk team van experts bleek dat bij de James Webb-ruimtetelescoop enkele schroeven en sluitringen zijn losgekomen

Gewoon terugschroeven toch

[Reactie gewijzigd door TweakJunior op 23 juli 2024 23:20]

[Subigo]

Bij een project als dit, waar je na lancering niet meer bij het object kan, is het niet zo verstandig om alleen aan symptoombestrijding te doen.

[MrMonkE]

Ik snap je niet helemaal.
Symptoombestrijding is min of meer het enige dat je kunt doen als dit defect een symptoom veroorzaakt.
Repareren kan zoals je zelf ook aangeeft niet echt. Ik denk dat ik je verkeerd begrijp.

[Pim0377]

Ik denk dat hij bedoelt dat het beter is om uit te vinden wat het loskomen van die onderdelen heeft veroorzaakt, in plaats van simpelweg weer vastschroeven en hopen dat het niet weer gebeurt.

[MrMonkE]

Ah ja, natuuirlijk. Dank je.

[sympa]

Vind het vooral grappig dat ze zien dat er wat mis is, maar niet weten wat. Hebben ze de schroeven op de vloer van de test/tril/schok kamer gevonden en denken ze nu: "magnesium moertjes M5, waar hebben we die allemaal gebruikt? Het zijn er zoveel, moet bijna wel van het hitteschild zijn"?

[SuperDre]

Ze hadden eigenlijk allemaal gewoon genummerd moeten worden..

[flippy]

in de zware industrie gebeurt dat ook zeker wel. vooral de luhctvaart is daar goed in. echter is sattelietbouw een vrij kleine nichemarkt en heeft men geen zin in nog meer randvoorwaarden. er worden zoveel mogelijk dezelfde onderdelen gebruikt. vaak heb je maar een handvol gereedschappen nodig om een satteliet uit elkaar te halen. met name de seriematige communicatiesattelieten.

[Reactie gewijzigd door flippy op 23 juli 2024 23:20]

[Durandal]

Precies wat je zegt denk ik.

Ze kunnen ook gewoon doortesten en kijken welk onderdeel er naar beneden komt

[GEi]

Of dezelfde schroefjes gebruiken als op alle installaties hiervoor... Ze zullen toch niet voor iedere satelliet nieuwe schroefjes ontwikkelen 😏 ...

[sympa]

Maar misschien hebben ze in de nieuwe satelliet wel nieuwe trillingen en resonanties ontwikkeld?