NASA voltooit test met uitklappen primaire spiegel James Webb-telescoop

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA heeft een test waarbij de primaire spiegel van de James Webb-telescoop volledig is uitgeklapt en een geheel vormt, succesvol afgerond. Dit was een cruciale test.

De NASA heeft de test begin maart uitgevoerd in een cleanroom van Northrop Grumman Space Systems in Redondo Beach, Californië. Voor de test zijn de interne systemen van het ruimtevaartuig gebruikt om de spiegel volledig uit te klappen. Voor de test is apparatuur aan de spiegel bevestigd om een situatie zonder zwaartekracht te simuleren. Een dergelijke test zal hierna nog eenmaal op de grond worden uitgevoerd.

Als de spiegel volledig is uitgeklapt, heeft deze een diameter van 6,5 meter. Daarmee is hij beduidend groter dan de spiegel van de Hubble-telescoop, die een diameter heeft van 2,4 meter en zich niet zoals bij de James Webb-telescoop aan de buitenkant van het ruimtevaartuig bevindt. Een dergelijke grote spiegel is nodig om zoveel mogelijk licht te kunnen opvangen, wat direct is gerelateerd aan de gevoeligheid van de telescoop en dus hoeveel details er zichtbaar worden.

Om in de neuskegel van de gekozen Ariana 5-raket de passen, konden de achttien van beryllium gemaakte zeshoeken, die gezamenlijk de spiegel vormen, niet in een vaste structuur worden ingepast. Er is bij het ontwerp gekozen voor een origami-oplossing. De twaalf middelste segmenten zitten in een vaste structuur, waarbij er twee 'vleugels' zijn die elk de drie buitenste zeshoeken aan de linker- en rechterkant bevatten. Eenmaal in de ruimte zal het uitklappen van de primaire spiegel worden voorafgegaan door het in positie brengen van de secundaire spiegel, die tegenover de primaire wordt gepositioneerd.

De gouden coating van de zeshoeken moet de gevoeligheid voor infrarood verhogen. De James Webb Telescope richt zich vooral op infraroodgedeelte van het spectrum, omdat daarmee ook gekeken kan worden naar heel verre objecten, zoals de eerste sterren die na de oerknal zijn gevormd. Daarnaast is infraroodlicht in staat om door nevels en gaswolken heen te prikken en zodoende kan de telescoop veel meer sterren onthullen en eigenschappen van nevels blootleggen.

Officieel moet de telescoop nog altijd eind maart volgend jaar de lucht ingaan, maar het is de vraag of die deadline gehaald wordt, mede door de invloed die het coronavirus op de werkzaamheden heeft. Los daarvan gaat dit internationale project, waar ook de ESA en de Canadian Space Agency aan deelnemen, al langer gepaard met vertragingen en hoge kosten. De lancering is al vaker uitgesteld en het United States Government Accountability Office schatte in januari nog dat er een kans is van slechts 12 procent dat de huidige officiële lanceerdatum ook daadwerkelijk wordt gehaald.

Reacties (31)

[MorgothG]

zo, zo, zoooo veel vertragingen rondom deze telescoop. Ik heb me er zo enorm op verheugd, maar ben inmiddels in de fase van: Laat maar weten zodra hij in de ruimte zweeft. De mogelijkheden van deze telescoop zijn enorm. Zeker met het ontdekken van duizenden exoplaneten is het zeer de moeite waard om naar deze planeten te kijken met een mega telescoop.

Maar man wat een lange aanlooptijd!

[WienerBlut]

Is het eigenlijk niet tijd voor een upgrade voordat ze dit apparaat in de ruimte schieten? Geen idee of dat kan, maar misschien is dat extra beetje vertraging door de upgrade nog wel zinvol.

[pofsok]

Je kan niet zomaar een project last minute upgraden waar al langer dan 20 jaar aan wordt gewerkt.
Daarnaast, wat zou je precies willen upgraden? Alle onderdelen van sensors tot mechatronica zijn custom ontworpen om zoveel mogelijk uit de spiegel te halen. Het is een near- en mid-infrarood telescoop met een diameter van 6 meter en voldoet aan de specificaties die ze wilden bereiken om bepaalde wetenschappelijke vragen te beantwoorden. Elk onderdeel in deze telescoop is met deze specificaties in het hoofd ontworpen.

[WienerBlut]

hmmm ja, is ook weer zo, maar misschien is er een betere "drop-in" sensor ontworpen die je in 2 jaar tijd kan inwisselen. Maar dat is wishful thinking misschien is het beter om "gewoon" te lanceren.

Ik verheug mij op de resultaten!

[GreatDictator]

Ieder onderdeel dat je vervangt zal uitvoerig moeten worden getest om zeker te weten dat het zich precies hetzelfde gedraagt. Dat gaat je zoveel geld en tijd extra kosten dat het de moeite niet waard is - beter kun je dan beginnen om met de nieuwste technieken vast de opvolger te ontwerpen zodat die ook over 20 jaar klaar is

[Who Am I?]

Als je er een sensor in zet met een hogere resolutie moet je downstream ook alles een upgrade geven. Meer pixels vergt meer processorkracht en meer geheugen en dus waarschijnlijk ook een hoger stroomverbruik. Ook de downlink naar Aarde moet dan een upgrade krijgen om de grotere bestanden door te sturen, of er moeten met de zelfde bandbreedte minder bestanden verstuurd worden. En dit zijn nog maar een paar simpele voorbeelden. Helaas is dit de werkelijkheid, want ik ben het helemaal met je eens dat ze straks eigenlijk een technisch achterhaalde telescoop de ruimte in schieten. Dit hadden ze met de Hubble beter voor elkaar. Daarbij was het mogelijk om bijvoorbeeld de gehele cameramodule, inclusief computer en dergelijke, te vervangen. Dit is dan ook meerdere malen gebeurt met behulp van de Space Shuttle. James Webb staat op het L2 punt te ver van de aarde vandaan om dergelijke upgrades mogelijk te maken. Voor Hubble zijn grotere bestanden wat minder een probleem omdat Hubble op zo'n 550km van de aarde hangt. James Webb komt op ongeveer 1.5 miljoen km te hangen, op die afstand wordt communicatie al een stuk trager.

[Reactie gewijzigd door Who Am I? op 22 juli 2024 21:58]

[pofsok]

De resolutie is diffractie gelimiteerd (wordt door de diameter van de spiegel bepaald) dus een hogere resolutie krijgen lukt niet met een andere sensor. Shotnoise zal ook niet veel lager kunnen aangezien de sensor op een temperatuur 50 K opereert. Dus misschien zou de gevoeligheid beter kunnen van de sensor, maar veel groter kan de ook niet worden, en je kan netzo goed 2 keer langer integreren.

De James Webb telescoop kan inderdaad geen onderhoud krijgen, maar daar is natuurlijk met het ontwerp rekening mee gehouden. Bij Hubble was er ingepland dat er onderhoud gdaan zou worden, en zou ook 25 jaar te gebruiken moeten zijn. In tegenstelling tot JW, waarvoor 10 jaar gebruik is gepland.

En de uiteindelijke bottleneck is de spiegel, die bepaalt de resolutie en de belichting, niet in de electronica. Dus ik begrijp niet hoe je denkt dat het een technisch achterhaalde telescoop gaat zijn. Bijna alle ruimtevaart projecten gebruiken "oude" technologie, aangezien de meeste projecten langer dan 10 jaar ontwikkeld worden. Maar oud betekent niet inferieur aan iets wat nu bestaat, aangezien alles speciaal voor dit project is ontwerpen.

Daarnaast is outdated gewoon niet het juiste woord, de telescoop is met een bepaald wetenschappelijk doel ontworpen, om vragen te beantwoorden die niet eerder zijn beantwoord. Dit levert specificaties op, en alle onderdelen worden ontworpen om hieraan te voldoen. Het zijn unieke technologieën ontwikkeld om vragen te beantwoorden. Aangezien de vragen nog niet beantwoord zijn, is de technologie natuurlijk niet outdated.

[Who Am I?]

In eerste instantie was het de bedoeling dat James Webb in 2007 gelanceerd zou worden, je gaat mij niet vertellen dat er tussen 2007 en 2020 geen ontwikkelingen hebben plaatsgevonden op het gebied van bijvoorbeeld de lichtgevoeligheid van beeldsensoren en pixeldichtheid. Het is ook helemaal niet gezegd dat de maximale scherpte van de spiegel gelijk staat aan de gebruikte resolutie van de beeldsensor. Als fotograaf heb ik aan den lijve ondervonden dat een lens die in combinatie met een 7MP sensor een prima scherpte oplevert, met een 24MP sensor werkelijk bedroevende resultaten opleverde qua scherpte. Ik begrijp dus wat je zegt, maar we weten niet wat de maximale scherpte is van de spiegel, dus we kunnen fijn speculeren en "why don't they just, ..." discussies voeren.

[pofsok]

Ten Eerste zijn sinds 2007 heel erg grote designveranderingen aangebracht, het is niet dat alles vanaf het begin vaststond. Sinds het nieuwe design was de plannen 2018, wat nu (hopelijk 2021), 3 jaar is niet zo veel.

Over jouw fotocamera, een spiegel en een lens zijn niet te vergelijken. In een lens heb je chromatische en spherische abbaraties en kan je de resolutie niet afleiden van je diameter. Bij de resolutie van een parabolische spiegel er is dit echter wel het geval volledige bepaald door je de diameter van je spiegel (aan de rand van je image circle, dus in widefield stand, wordt dit natuurlijk anders).
Om het samen te vatten, de diameter bepaalt de hoekresolutie (hoe erg kleine details je in de ruimte kan onderscheiden), terwijl de de verhouding tussen de diameter en je brandpuntafstand de afbeeldingsresolutie bepaalt. Dit is allemaal exact uit te rekenen, aangezien we met een reflector werken, niet een refractor.
Daarnaast is de spiegel het allergrootste/cruciale/kwetsbaarste en meeste ingewikkelde onderdeel van dit project, dus het lijkt mij echt heel erg ver gezocht dat NASA zijn spiegel en zijn sensoren niet op elkaar hebben afgestemd, ook omdat ze weten dat onderhoud niet mogelijk is.

Over pixeltechnologie. Ik denk dat je overschat hoe erg de pixel technologieën vooruit zijn gegaan. Ja optische detectoren in consumentenproducten zijn goedkoper en toegankelijker geworden, maar als je detectoren koopt (Silicium, Germanium, of MCT) van 20 jaar geleden en vergelijkt met die van nu, is er geen wereld van verschil (bron: Ik werk in een lab)l. Het zijn dezelfde materialen waarvan de pixels zijn gemaakt, hetgeen wat een echt verschil maakt is de stabiliteit van de voeding en de versterker. En die kunnen nu kleiner gemaakt worden, dus worden consumentenproducten beter. Daarnaast zijn de pixels in consumenten camera's CCD's, wat niet het geval is in in de JW detector.

Ik begrijp dat je de vergelijking maakt met een camera, maar wetenschappelijke apparatuur is in geen enkel opzicht te vergelijken met consumentenapparatuur, aangezien het aan heel andere eisen moet voldoen. Kijk bijvoorbeeld ook naar de zonnecellen die NASA gebruikt, ze zijn een stuk beter dan de consumenten cellen. In 1970 hadden ze al zonnecellen die een hogere efficiëntie dan de degene die nu voor consumenten beschikbaar zijn. Andere usecase, andere requirements, ander product.

[KipCurreh]

En dan nog eens een half jaar erbij rekenen tegen dat hij in orbit is wellicht ? Ik veronderstel dat ze hem ergens bij een Lagrange punt gaan brengen.
Dus dat wordt zeker al 2022 voor de eerste resultaten

Langs de andere kant, het ziet er wel vet uit!

[thomaskoel]

Je hoeft niks te veronderstellen... Het staat gewoon op de website van NASA.

https://jwst.nasa.gov/content/about/orbit.html

[KipCurreh]

Thx voor de link!

Na ongeveer 3 maand gaat hij dus in zijn orbit rond L2 zitten.

[kipppertje]

Dat kan zijn, maar wat ze doen is zeer indrukwekkend. Een spiegel met een diameter ter grootte van een huis wat precies juist moet afgesteld zijn de ruimte in sturen en wat ook in de ruimte, zonder zwaartekracht met extreme temperaturen in een vacuum, precies juist moet afgesteld zijn. En alles moet in een keer goed gaan.
Maar inderdaad, wachten kan lang duren

[3raser]

zul je zien dat tijdens de lancering de raket ontploft.

[jj71]

Au, dat zou extreem pijnlijk zijn voor dit project wat al sinds 1997 in ontwikkeling is en al bijna $10 miljard heeft gekost.... (zie paragraaf "Cost and schedule issues" in het Engelstalige Wikipedia-artikel).

[sandiman]

2026 it is .. https://imgs.xkcd.com/comics/jwst_delays.png

[MorgothG]

Exact dit! hahaha thanks

[fastbikkel]

Heel mooi dit, vind ik.
Nu maar hopen dat dat ding veilig en wel in orbit komt ooit en dat we geen hubble taferelen krijgen met iets wat niet goed was gebouwd ;-)
Nu was dat overigens heel netjes gefixed, maar dat is een ander verhaal.

Ik ben over t algemeen flink geinteresseerd in ruimtevaart en aanverwante zaken, heb zelf ook een telescoop om af en toe naar de hemel te turen.

[TijsZonderH]

Mag ik vragen welke telescoop je hebt? Ik wil er ook een maar midden in Tilburg weet ik niet hoeveel ik daaraan heb

[fastbikkel]

Ik heb een Meade lxd75, een model dat bij de lidl te koop stond een aantal jaren geleden.
Het is een spiegeltelescoop met volgmotor. Nu doe ik het elke keer nog met de hand.
En ik heb er een ander oculair bijgekocht, ik weet t model niet uit mn hoofd.

Ooit ben ik begonnen met een eenvoudige verrekijker. Ik keek naar Jupiter en zag zowaar een viertal manen.
Hierdoor was ik zo onder de indruk, dat ik iets sterkers wilde hebben ;-)

Edit:
Ik weet niet hoeveel lichtvervuiling je het in Tilburg, bij ons is er amper licht in de avond.
En houdt er ook rekening mee dat een spiegeltelescoop collimatie nodig kan hebben.
ALs je gemak wilt, dan kun je mischien beter een telescoop met lensen nemen, maar die zijn veelal een stuk duurder.

[Reactie gewijzigd door fastbikkel op 22 juli 2024 21:58]

[Delia]

Ik vraag me wel af of die spiegel niet extreem gevoelig zal zijn voor kleine deeltjes die in de ruimte zweven en schade kunnen veroorzaken? Aangezien de spiegel niet is opgesloten in de telescoop zoals bij Hubble dat wel is.

Edit: Dit zegt NASA hierover:
"Q: Once Webb is in orbit, how susceptible will it be to micrometeoroid strikes? For example, what would happen if one of Webb’s primary mirror segments or the sunshield got struck?

Paul: Although space is mostly empty, there is some debris. In the inner Solar System where Webb will orbit, we have a good understanding of what the population of meteoroids is like from years of observations and research. It’s mostly dust and very small particles, with the majority being sparsely distributed and tinier than grains of sand. There are some pebbles, rocks, and boulders, but they are very sparse and very rare. At Webb’s orbit at L2, the debris is all natural and the environment is not as hazardous as it is much closer to Earth, where there is a fair amount of human-generated “space junk.”

We know Webb will get struck by micrometeoroids during its lifetime, and we have taken that into account in its design and construction. We sized Webb’s main mirror so that even after years of little impacts it will still have the reflective surface area and quality necessary to do the science. We even did tests on the ground that emulated micrometeoroid impacts to demonstrate what will happen to the mirrors in space.

Similarly, part of the reason the sunshield has five layers is so it can tolerate more than the number of expected small holes, and even some tears, and still work as it should.

Also, almost all of Webb’s sensitive components (besides the mirrors and sunshield) are protected behind “micrometeoroid armor.” When micrometeoroids do strike, most are so small that they totally disintegrate upon impact, even when they hit something thin like thermal blankets or a sunshield membrane. Critical wires and electronics are shielded behind even more robust metal “armor” or inside metal boxes."
https://www.nasa.gov/feat...-of-nasa-s-webb-telescope

[Reactie gewijzigd door Delia op 22 juli 2024 21:58]

[arnom]

De micrometeorieten zijn zo klein dat ze vergelijkbaar zijn met stofdeeltjes op een spiegel in een spiegel telescoop. Een spiegel moet wel heel erg smerig zijn om dit te kunnen zien in de waarnemingen. Stelregel is dat je een spiegel eigenlijk niet schoonmaakt of maar heel zelden. Vergelijk het met een raam en fotocamera. Als je je focus goed zet, zie je de stofvlekken enz van het raam niet op je foto, omdat je er doorheen focust. Het gaat er voornamelijk om dat de spiegels niet uit elkaar spatten of grote barsten krijgen door de botsingen. Hier zal vast wel iets op verzonnen zijn.

[Orion64]

Nog meer uitstel. Ben erg benieuwd naar de resultaten van deze telescoop.

Wat meer uitleg: 'The James Webb Space Telescope (sometimes called JWST or Webb) is an orbiting infrared observatory that will complement and extend the discoveries of the Hubble Space Telescope, with longer wavelength coverage and greatly improved sensitivity. The longer wavelengths enable Webb to look much closer to the beginning of time and to hunt for the unobserved formation of the first galaxies, as well as to look inside dust clouds where stars and planetary systems are forming today.'

Meer te lezen op https://www.jwst.nasa.gov .

[Hansie9999]

Tja,

en Hopen dat ze dan voor deze niet nog een "brilletje" moeten gaan monteren achteraf

[mg794613]

Tegen de tijd dat het ding klaar is, is consumer hardware bijgelopen.
Beetje gekscherend, maar het wordt met de dag minder een grap.

[p0wnisher]

Ion cannon ready !!

[multikoe]

We heben al decenia servo motor voor nauwkeurige positioneren en nu zijn ze pas bij nasa er achter gekomen hoe je een scharnier automatische laat open gaan.

Als je deze opmerking zo terugleest, wat denk je daar zelf dan van?
Het lijkt erop dat je geen technische achtergrond hebt je daarnaast ook niet echt hebt verdiept in ruimtevaart in het algemeen. Waarom je dan reageert op een artikel dat over een technisch aspect in de ruimtevaart gaat is mij een raadsel overigens.

Om je op gang te helpen alvast wat basis-informatie in Jip-en-Janneke taal (ik ben ook geen echte kenner, ik heb gewoon zin om wat te schrijven):
Deze ruimtetelescoop moet het tientallen jaren uithouden in vacuum terwijl zijn electronica gebombardeerd wordt met allerlei vervelende soorten straling en het geheel gebakken wordt door ongefilterd zonlicht en/of bevroren door de kou van de ruimte. Vrijwel alle materialen zetten uit of krimpen onder temperatuurverschillen en electronica kan in het algemeen heel slecht tegen straling. Ondertussen moet hij zijn spiegel met ongelooflijke precisie voor langere tijd kunnen richten op objecten heul ver weg.
Dit alles resulteert in een enorm complexe mix van software, electronica en mechanische componenten met nog wat chemische stoffen die alleen op commando boem mogen doen.
Totaal weegt de telescoop ongeveer 7000 kg. Zeg maar tien elftallen van de plaatselijke voetbalverenigingen bij elkaar (de fittere teams dan).
Dat is allemaal leuk, maar dat stuk complexe machinerie moet omhoog met een raket en dat is geen heel soepele vlucht. De g-krachten zijn flink (ik dacht tot 3 G) en de trillingen zijn enorm. Alle bewegende delen moeten na die marteling nog steeds werken. Daarbij komt dat dit geen auto is, waar je er gewoon wat staal tegenaan plakt om het sterker te maken. Alles wat per raket omhoog moet, moet zo licht mogelijk zijn. Dus technisch is het een enorme uitdaging, waarbij jou opmerking over stappenmotoren *ietwat* kinderlijk overkomt.
Dit is de technische uitdaging, die het begin vormt van de verklaring waarom het allemaal zo duur is en waarom het uitloopt.

[Xeon_1]

nee heb geen technische achtergrond...
heb die robots alleen maar 5 jaar onderhouden mechanisch en elektrisch en nu programeer ik sturingen voor fabrieken ,onderandere positioneringen.

en ja de lancering is belastend maar de acceleratie en deacceraltie waar jij het over hebt (G krachten) zijn voor mechanische dingen vrij eenvoudig te absorberen zonder dat je de precisie van u sturing kwijt bent.
1) die positionering moet niets doen tijdens deze fase
2) als je een deftige rustpostie inbouwt dan neemt deze positie/construtie die krachten voor zijn rekening zonder de mechanische componenten ven u sturing te belasting

Er zijn nog meer problemen bij een lanceering.
-druk verlies > smering die kan afkoken/uitharden op te lossen met goede seals of ander type smering/lagering.
- temperatuur schommelingen maar deze heb je ook en extreme in de ruimte zelf dus bescherming moet al in het ontwerp inzitten.
- grootste probleem is trillingen.
deze kunnen u calibratie van u sturing omzeep helpen ,bevestigen losmaken , materiaal moeiheid introduceren , ...
Dit is ook allemaal oplosbaar maar dat voegt een groot stuk dode massa toe waardoor je een zwaardere rakket nodig hebt > wat duurder is of niet rakket bestaat niet.

en bij dit laatste knelt het schoentje.

Als ze hem in verschillende lanceringen zouden ophoog brengen > earth orbit inelkaar zetten en eventuueel laatste check en repearties uitvoeren > naar uiteindelijjke positie brengen in baan rond de zon.
Dat zou 10miljard kunnen kosten

vraag me af hoeveel van het budget naar de eigenlijke bouw van dat ding is gegaan en hoeveel er in de achterzak is verdwenen bij politieker en zakenmensen.
Geloof nooit dat die 10miljard puur is gebruikt voor de materiaalkost en werkuren voor het in elkaar te zetten.

[multikoe]

Je geeft uitstekend aan welke technische problemen je moet oplossen om de JWT te ontwikkelen, je geeft ook aan dat verstevigen van de constructie niet altijd kan, dus je snapt het allemaal wel. Waarom dan zo'n vreemde sneer over stappenmotoren?

Omhoog brengen met meerdere raketten is natuurlijk een optie, maar dat brengt heel veel extra kosten met zich mee voor de lancering alleen al. Daarnaast zul je de assemblage moeten doen in de ruimte. Hoe? Op afstand of met astronauten die een ruimtewandeling maken? En na assemblage moet het geheel alsnog in de juiste baan worden gebracht.

vraag me af hoeveel van het budget naar de eigenlijke bouw van dat ding is gegaan en hoeveel er in de achterzak is verdwenen bij politieker en zakenmensen.
Geloof nooit dat die 10miljard puur is gebruikt voor de materiaalkost en werkuren voor het in elkaar te zetten

Elk groot project gaat gepaard met veel meer kosten dan uitsluitend materiaalkosten en werkuren. Er gaat zowiezo ongelooflijk veel tijd en geld zitten in de ontwerpfase. Dit is geen massaproductie. Een groot project heeft ook veel overhead, er werken heel veel mensen aan, die moeten aangestuurd worden, er moet gecommuniceerd worden, iedereen moet kunnen eten en poepen. Allemaal kosten die niet direct verbonden zijn aan het eindproduct.
Daarnaast zit er voor projecten van deze grootte altijd een politiek/economisch aspect aan vast. Iedereen wil een deel van de koek. Dat is nu eenmaal de realiteit en onvermijdelijk. Het enige dat je kunt doen is zorgen dat dat aspect zo min mogelijk invloed heeft op het eindresultaat.

[fastbikkel]

"...zijn ze pas bij nasa er achter gekomen hoe je een scharnier automatische laat open gaan."
Ik denk dat je dat iets anders had willen formuleren, want die kennis was echt wel veel langer aanwezig.