NASA 下一个研究系外行星的工具开始组装

美国宇航局罗马太空望远镜日冕仪彩色滤光片组件上的滤光片每个都阻挡特定波长的光。 许多滤光片在这张照片中显得很暗,因为它们只对红外光透明。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

科学家们已经发现了 5,000 多颗系外行星,即太阳系外的行星。 随着研究这些世界的技术不断进步,研究人员有一天可能能够在大小、成分和温度与地球相似的系外行星上寻找生命迹象。 但要做到这一点,他们需要新的工具,比如在美国宇航局南希格雷斯罗马太空望远镜的日冕仪上进行测试的工具。 该科学仪器将阻挡其观测到的每颗遥远恒星的光线,以便科学家能够更好地观察恒星周围的行星,并将展示最终研究具有未来任务的潜在宜居行星所需的技术。

Coronagraph Instrument 团队已经设计了尖端仪器并构建了组件。 现在他们必须将各个部分放在一起并运行测试以确保它们按预期运行。 “这就像所有独立的支流最终汇集在一起​​形成了河流,”位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的日冕仪光学子系统产品交付经理 Jeff Oseas 说。

该过程最近在喷气推进实验室启动,将耗时一年多。 一旦完成,日冕仪将被运往该机构位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心,并并入罗马天文台。

JPL 工程师 Gasia Bedrosian 作为仪器的集成和测试产品交付经理领导组装和测试过程。 她喜欢说虽然集成和测试在技术上是构建仪器的最后步骤,但它们实际上从一开始就是过程的一部分。

2018 年,Bedrosian 开始为以前从未建造过的东西制定一套组装计划。 然后,她和她的团队又花了两年时间与各种主题专家和项目成员合作,审查和调整计划,确保所有部分按正确顺序按时完成。 该过程将类似于精心编排的芭蕾舞,其中涉及重型起重机、激光和公共汽车大小的真空室。

Coronagraph 仪器的大小和形状与小型三角钢琴大致相同,由两个相互堆叠的主要部分组成:光具座和仪器电子托盘。

NASA 罗马太空望远镜上的日冕仪旨在阻挡来自恒星的光线,并捕捉来自轨道行星的微弱光线。 制作时天文台仍被称为 WFIRST,该视频解释了复杂仪器的工作原理。 图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

两者中更精致的是光具座,它包含 64 个元件,例如反射镜和滤光片,旨在尽可能多地去除星光而不抑制来自行星的光。 这种寻找和研究系外行星的方法被称为直接成像,有望成为研究类似地球的岩石世界大气和表面特征的最佳方法。 日冕仪上的一些光学元件非常小,肉眼几乎看不见。

托盘或底层装有电子设备,这些电子设备从罗马航天器接收指令并返回日冕仪的科学数据。 电子设备还控制光具座上的机械部件以及仪器加热器。 光具座将通过起重机堆放在电子托盘上。 由于这两层必须相互对齐,精度在几分之一毫米以内,该团队将使用激光在四天的时间内将它们准确定位。

注重细节

集成和测试团队通常会使用仪器的数字 3D 模型来帮助制定他们的计划,但没有什么比在真实空间中看到物体更好的了。 这就是日冕仪团队使用增强现实耳机的原因,该耳机让用户可以看到 3D 对象和周围世界的虚拟投影。 火星好奇号漫游者团队也使用该耳机以 3D 方式查看漫游者驶过的火星地形。

“我们从那次练习中学到了很多东西,”贝德罗西安说。 “我们可以通过直接躺在地板上并查看仪器下方的情况来了解在某些集成点上的通道有多紧密。它向我们展示了何时用起重机吊起整个仪器是有益的,或者如果我们需要一个专门的工具来从那个角度完成我们的工作。它有助于使我们的许多计划更安全、更简单。”

组装完成后,Coronagraph 仪器将进行一系列测试,包括将近一个月的动态测试,以模拟火箭进入太空。 然后将其放入复制太空环境的真空室中,以检查硬件是否保持对齐并正常运行。

Bedrosian 说:“终于开始将所有的部分组合在一起是令人兴奋的。” “这绝对是一种延迟的满足感,因为我们花了很长时间准备。但现在我们到了,我的团队成员正在谈论硬件的到来,我能听到他们声音中的兴奋。”