整流罩 史上最大的太空望远镜詹姆斯韦伯望远镜,再一次推迟发射,只能期待它带来值得这一切等待的重大发现


整流罩 史上最大的太空望远镜詹姆斯韦伯望远镜,再一次推迟发射,只能期待它带来值得这一切等待的重大发现
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整流罩 史上最大的太空望远镜詹姆斯韦伯望远镜,再一次推迟发射,只能期待它带来值得这一切等待的重大发现
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整流罩 史上最大的太空望远镜詹姆斯韦伯望远镜,再一次推迟发射,只能期待它带来值得这一切等待的重大发现
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史上最强大的太空望远镜詹姆斯韦伯太空望远镜 , 经历了漫长而艰难的发展 , 自2009年以来在集成和测试过程中发现的各种问题 , 不但是该望远镜的成本几乎翻了一番 , 达到了97亿美元 , 也导致发射日期多次延误 , 几乎每一年都能听到它即将发射的消息 , 但随后又因为各种原因跳票 , 年复一年詹姆斯韦伯因此也被戏称为鸽王望远镜 。 最近的一次跳票是由于受新冠疫情的影响 , 延缓了它最终测试的进度 , 原定2021年3月的发射被推迟到了10月31号 。 然而一个新的问题可能会再次推迟它的发射 , 而这一次麻烦并不是出在望远镜本身 , 而是阿利亚纳五号运载火箭的问题 。
这一尚未正式公布的消息 , 来自一份美国政府问责局的最新报告 , 美国政府问责局是美国国会的下属机构 , 且只对美国国会负责 , 主要职责是调查联邦政府如何花费纳税人的钱 。 詹姆斯韦伯望远镜是个花钱大户 , 自2011年以来 , 政府问责局每年都在评估该项目 , 并报告发布其进展情况 。 在2021年5月的报告中 , 政府问责局指出NASA通过解决技术问题 , 在发射方面取得了相当大的进展 , 目前计划于2021年10月发射 , 但有些进度和成本挑战依然存在 。
报告中透露来自运载火箭的异常 , 问题可能会导致发射日期进一步推迟 , 这主要是令人意外 , 因为运载火箭方面一直被认为是整个项目中风险最小的部分 , 担任詹姆斯韦伯发射任务的是 , 欧洲开发的阿利亚纳五号重型运载火箭 , 是欧空局在詹姆斯韦伯项目中的合作内容之一 , 免费给詹姆斯韦伯提供发射服务 。
自1996年首飞以来 , 阿利亚纳五号火箭已经累计发射109次 , 2002年之后的发射从未失败过 , 成功率超过96% , 然而似乎有一些问题与阿利亚纳五号的整流罩有关 , 如果不纠正几乎肯定会推迟十月底的发射日期 。 整流罩是运载火箭用来保护有效载荷的重要组成部分 , 一旦火箭穿出大气层 , 整流罩就会分成两部分脱落 , 将有效载荷暴露在外层空间 。 NASA担心当整流罩在接近真空的环境中分离时 , 整流罩内残余的空气迅速膨胀 , 可能会损坏韦伯的遮阳罩 。
遮阳罩是詹姆斯韦伯非常重要且脆弱的部分 , 它是一种来自杜邦公司的薄膜 , 每一层算上两面镀的铝的硅 , 也只有20-50微米厚 。 这样的薄膜一共有五层 , 当遮阳罩展开时 , 它会被拉紧 , 使五层之间的间隔均匀 , 来使望远镜的温度从阳光直射面的384K , 下降到背光面的36K 。 如果遮阳罩出问题 , 那任务就可以宣布失败了 。 因为詹姆斯韦伯是红外线望远镜要正常工作 , 温度必须保持在50K以下 , 否则来自望远镜本身的红外辐射会淹没其仪器 。 所以很显然 , NASA希望在发射过程中尽量的保护遮阳罩 。
阿利亚纳五号的整流罩底部有排气阀 , 让空气在上升的过程中逸出 , 理想情况下内部空气会在整流罩分离前完全逸出 , 这样分离时内部压力等于外部压力 , 但实际上在上升的过程中空气并不可能完全排除 , 因为当火箭在大气层中加速时 , 外部空气可能会泄露到整流罩中 。 从之前火箭发射的飞行数据显示 , 整流罩内的剩余气压高于能保证遮阳罩安全的额定值 。
阿利亚纳太空公司在2020年2月的一次发射前做出了一些调整 , 飞行数据显示整流罩内的气压有所改善 , 但仍不满足詹姆斯韦伯的安全要求 , 为此阿利亚纳太空公司又修改了整流罩 , 以确保在整个飞行过程中排气阀完全打开 , 并密封肿瘤罩的内部蜂窝结构 , 以防止空气泄露到整流罩内 , 对2020年8月发射的飞行数据进行分析后发现 , 第二次调整后压力降低了一半左右 , 项目组对数据进行了评估后 , 确定现在的压力值应该在遮阳罩和其他硬件可以承受的范围内 , 这方面的问题算是基本解决了 。
在2020年2月和8月的两次发射中 , 发现整流罩与运载火箭分离时出现了意外的加速 , 整流罩引起的震动超过了NASA的可接受的极限 , 虽然这两次发射的通信卫星都安然无恙 , 成功的被送入了轨道 , 但显然NASA不希望詹姆斯韦伯的发射过程存在任何隐患 。 阿利亚纳五号火箭自2020年8月发射以来 , 一直处于停飞状态 , 在詹姆斯韦伯发射之前 , 阿利亚纳五号还有两次发射任务 , 预计分别不早于2021年7月 , NASA希望阿利亚纳太空公司 , 必须证明其中至少有一次发射已经纠正的该问题 , 那么詹姆斯韦伯可以在其四个月后准备发射 。

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