James Webb Uzay Teleskobu (JWST) şu sıralar kendisine bir kalkan açmakla meşgul ve Dünya'dan yaklaşık 1,5 milyon kilometre uzaklıktaki yeni evine yolculuk yapıyor. JWST, kızılötesi ışıkta uzaktaki soluk nesneleri gözlemleyecektir ve ısı da kızılötesi radyasyon olarak hareket ettiğinden, JWST'nin çok zorlu sıcaklık koşullarında çalışması gerekir.
NASA mühendisi James Cooper, “JWST fazladan ısıdan etkilenebilir” diyor. "Bu, elde etmeye çalıştığınız veri bilimini alt üst eder."
Teleskopun aynası ve aletlerinin yaklaşık -370°F (-223°C) altında, nitrojeni donduracak kadar soğuk tutulması gerekir. Güneş ışınları, JWST'nin merkezi bilgisayarını ve iletişim sistemlerini, teleskopu ve aletlerini 230°F (110°C) sıcaklığa kadar ısıtabilir ve bu istenmeyen bir durum.
Neyse ki, JWST'nin kendine ait bir soğutma cihazı var: yaratıcılarının verdiği adıyla bu bir güneşlik. Bir tenis kortu büyüklüğündeki uçurtma şeklinde ve bir milimetreden daha ince katmanlardan oluşan JWST'nin güneş koruması, teleskopu birkaç yüz derece soğutabilir.
O güneşliği çalıştırmak uzun ve meşakkatli bir iş oldu. Cooper, 1 yıldan fazla süredir güneş koruyucunun gelişimine öncülük etti ve yapının çalışması için birçok deneme ve sıkıntının üstesinden geldi.
JWST'yi planlamak onlarca yıl aldı ve tasarımcıları, geliştirme sürecinin başlarında, hatta daha Cooper bu alanda çalışmaya başlamadan önce bir güneşliğe ihtiyaçları olduğunu biliyorlardı. Tasarımcılar, güneş kalkanını inşa etmek için Kapton adlı bir malzemeye karar vermeden önce birkaç plastik benzeri malzemeyi denediler.
Kapton yeni bir malzeme değil, termal özellikleri çok soğuk şeyleri serin tutmak için iyi olduğu için kriyojenik dünyasında bir dayanak noktası. Ek olarak, Cooper, Kapton'un "benzer malzemelerin çoğundan daha sağlam olduğunu ve kolay yırtılmadığını ve uzay ortamında daha iyi hayatta kalacağını" söylüyor.
Kapton'un uzaya ilk uçuşu değil. Apollo'nun ay modüllerindeki motorları yalıtmak için kullanıldı. Neil Armstrong, Apollo 11 ay yüzeyinden yükseldiğinde, Kapton'un "alanın her tarafına dağıldığını" gördüğünü hatırladı.
Daha yakın zamanlarda, Yeni Ufuklar, güneş sisteminin dondurucu dış koşullarında, Dünya'dan seyahat ederken sıcaklığını sabit tutmak için Kapton'u kullandı.
JWST'nin güneş koruması, her biri bir insan saçı kalınlığında olan beş kat Kapton'dan yapılmıştır. Katmanlar, ısının tüm kalkan boyunca iletilmesini önlemek için vakum boşluklarıyla ayrılır.
Her katman alüminyum ile kaplanır ve güneşe en yakın iki katman da katkılı silikon ile kaplanır. Bu metaller, güneşliği daha yansıtıcı hale getirmenin yanı sıra, levhaların içinde statik elektrik birikmesini önler.
Ayrıca, her katmanın kenarlarının hizalanması ve her katmanın gergin ve düz çekilmesi gerekiyordu. Isının kalkanın ortasında sıkışmasını önlemek için aralık eşit olmalıdır.
Fotoğraf: James Webb Uzay Teleskobu Güneşliği
Güneşliği monte etme zamanı geldiğinde, NASA ekibi başka bir engelle karşı karşıya kaldı. Cooper, "Kapton 4 feet genişliğinde bölümler halinde geliyor ve kabaca 70 x 45 fit bir güneş korumasına ihtiyacımız var" diyor. "Ve bu yüzden birbirlerine dikmek zorunda kaldık."
Bunu, kenarları birbirine eriterek ve yırtılmaları önlemeye yardımcı olmak için "yırtılma önleyiciler" olarak ek şeritler ekleyerek yaptılar. Bir alan yırtılsa bile, yırtılma önleyiciler sorunu izole edecek ve güneşliğin geri kalanının planlandığı gibi çalışmasına izin verecek, en azından tasarımcılar öyle umuyor.
Güneşliği bir araya getirmek işin sadece yarısıydı. Teleskobun Noel Günü Fransız Guyanası'ndan fırlatılan Ariane 5 roketine sığması için güneşliklerin katlanması ve pimlerle sabitlenmesi gerekiyordu. Bu bir bilmeceydi: kalkanın katlandığında sabitlenmesi, açıldığında çalışır durumda olması ve hassas malzemeye zarar vermemesi gerekiyordu.
Cooper, "Sonunda 25, 30 katman zar elde ettik ve deliklerinin hepsi aynı hizadadır. Böylece her katladığınızda sıraya girmeleri gerekir" diyor Cooper. "Ve bunu yapacak araçları geliştirmek çok büyük bir zorluktu, çünkü konuşlandırıldığında veya güneş geldiğinde bu deliklerin birbiriyle aynı hizada olmasını da sağlayamazsınız."
Güneşliği açmak için sistemi mükemmelleştirmeleri gerekiyordu. Kalkanın açılması 107 farklı serbest bırakma cihazına dayanır. Bu cihazlardan biri bile arızalanırsa, tüm teleskop tehlikeye girer. Ve NASA mühendisleri, onu bir arada tutan iplerin yanlışlıkla kalkanı kırıp sıyırmamasını sağlamak zorundaydı. Cooper, "Yani bir kablonun gidebileceği herhangi bir yere bakmak için çok çaba harcamak zorunda kaldık" diyor. Ve tüm bunları, teleskop kalkanının gerçekten açılacağı mikro yerçekiminden uzakta, yerde test etmek zorunda kaldılar.
Ama artık bunların hepsi geride kaldı. Fırlatma şimdiye kadar sorunsuz geçti hatta beklenenden çok daha az itici gaz kullandı ve NASA'nın tahminine göre bu sayede gözlemevinin ömrünü yıllarca uzatacak. Salı günü, JWST güneşliği çözmeye başladı. Her şey plana göre giderse, 3 Ocak'a kadar soğutma zırhını dikkatli bir şekilde açmaya devam edecek.