Scritto: Giovedì, 20 Gennaio 2022 15:20 Ultima modifica: Venerdì, 28 Gennaio 2022 10:19

Specchi posizionati per il Webb


Ieri è stato completato lo sblocco e la messa in posizione dei 18 segmenti dello specchio principale e del secondario. Adesso inizia la lunga opera di collimazione.

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A sinistra, grafico dei progressi nella movimentazione degli specchi, a destra lo schema della loro disposizione
A sinistra, grafico dei progressi nella movimentazione degli specchi, a destra lo schema della loro disposizione
Credits: NASA/Goddard - Processing/Plot: Marco Di Lorenzo

 Il telescopio spaziale JWST ha raggiunto un'altra pietra miliare nell'impresa di dispiegarsi e diventare operativo. Con una coreografia durata almeno 5 giorni, alla fine tutti gli elementi che formano lo specchio primario e secondario hanno abbandonato l'alloggiamento di sicurezza in cui erano bloccati durante il lancio e si sono portati nella posizione di lavoro, percorrendo una distanza di 12,5 millimetri. Adesso dovranno posizionarsi e orientarsi per creare una superficie unica e perfetta, un lavoro certosino che richiederà ben tre mesi.

 La NASA ha pubblicato, sul sito del Webb, una grafica sull'avanzamento dell'operazione e qui sotto ne riportiamo i fotogrammi pubblicati. Sulla base di questa sequenza, la maggior parte degli elementi, come pure lo specchio secondario, hanno abbandonato la loro posizione iniziale il 14 gennaio e hanno impiegato circa 4,5 giorni a spostarsi, con una velocità media di poco superiore a 0,1 mm (poco più dello spessore di un capello) ogni ora. Invece due dei segmenti più interni del primario (denominati A3 e A6 ed evidenziati in rosso nell'immagine di apertura), risultavano inizialmente immobili e poi sembrano avere percorso l'intero cammino in meno di 24 ore, per effetto della differente tipologia di sensore installato. A dire il vero, dai piani l'intera operazione doveva richiedere ben 10 giorni, quindi si presume che l'animazione non fosse realmente "in tempo reale"

 Segment1

Sequenza completa di posizionamento degli specchi, secondo la grafica della NASA/Goddard Space Flight Center - Processing/movie: Marco Di Lorenzo

 L'operazione è stata illustrata da Marshall Perrin, "deputy telescope scientist" dello Space Telescope Science Institute, sede del centro operativo della missione. “Per trattenere gli specchi mobili durante il viaggio nello spazio, ognuno di essi ha sul retro tre rigidi pioli di metallo che possono incastrarsi nei corrispondenti alloggiamenti presenti nella struttura del telescopio. Prima del lancio, gli specchi erano tutti posizionati con i pioli tenuti saldamente alla struttura del telescopio, mantenendoli al sicuro dalle vibrazioni e le accelerazioni del lancio. Ogni specchio ora deve essere dispiegato di 12,5 millimetri per liberare i pioli da le prese e per dare agli specchi lo spazio a sufficienza per effettuare l'allineamento.

 Per arrivarci ci vorrà un po' di pazienza, gli attuatori controllati dal computer sono progettati per movimenti estremamente piccoli, con una precisione fino a 10 nanometri [un decimo del diametro di un coronavirus]. Ora invece stiamo usando quegli stessi attuatori per spostarci di oltre un centimetro, di gran lunga il movimento più grande che gli attuatori faranno mai nello spazio.

back element

La parte posteriore di un segmento del primario (in basso); molti elementi sono realizzati in berillio, lo stesso materiale dello specchio, per evitare problemi legati a differente dilatazione termica. L'attuatore centrale (ROC, non presente sullo specchio secondario) serve a controllare la curvatura del segmento, mettendo in tensione i 6 montanti (struts) - Credit: Ball Areospace - Clicca per ingrandire

 E non li spostiamo nemmeno tutti insieme. Il sistema di controllo dello specchio è progettato per azionare un solo attuatore alla volta. Questa modalità è più semplice in termini di complessità dell'elettronica di controllo ed anche più sicura, poiché computer e sensori possono monitorare da vicino ogni singolo attuatore mentre lavora. Inoltre, per limitare la quantità di calore immessa negli specchi ultra-freddi di Webb, ciascun attuatore può essere azionato solo per un breve periodo. Pertanto, quei grandi movimenti di 12,5 millimetri per ciascun segmento sono suddivisi in molti brevi movimenti che si verificano su un attuatore alla volta. I codici inviati dal Mission Operations Center dirigeranno questo processo sotto la supervisione umana, muovendo lentamente e costantemente un attuatore alla volta, a turno tra i segmenti. A piena velocità, ci vuole circa un giorno per spostare tutti i segmenti di appena 1 millimetro.

 Questo potrebbe non essere il periodo più emozionante della messa in servizio di Webb, ma consente di prenderci il tempo. Durante questi giorni, gli specchi continuano comunque a raffreddarsi lentamente mentre irradiano calore nello spazio. Anche gli strumenti si stanno raffreddando, in modo graduale e attentamente controllato, mentre Webb continua a muoversi dolcemente verso la zona di librazione L2".

 Per concludere, ecco un aggiornamento sulla distanza e sulla velocità di allontanamento di Webb rispetto alla Terra, basato sulle "effemeridi" aggiornate fornite da JPL/Horizons.

RangeSpeed1

 JWST ha ormai percorso quasi il 93% della distanza che lo separava da L2 e, alle ore 20 del 20 gennaio, è arrivato a 1333988 km dal geocentro, con una velocità di allontanamento che ormai è scesa a soli 174,3 m/s; per confronto, dopo l'ultima manovra correttiva MCC-1B del 28 dicembre scorso, la velocità ammontava a 1,14 km/s, un valore 6,5 volte maggiore. Il rallentamento è naturalmente dovuto alla forza di gravità del sistema Terra+Luna, che continua a decelerare il veicolo in allontanamento. Quando, tra una decina di giorni, Webb sarà giunto a destinazione, la velocità radiale si sarà ulteriormente ridotta a meno di 90 m/s e a quel punto il veicolo riaccenderà i motori, ma senza fermarsi del tutto poiché dovrà comunque inserirsi in una pseudo-orbita, oscillando attorno al punto di librazione. 

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Letto: 352 volta/e Ultima modifica Venerdì, 28 Gennaio 2022 10:19

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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